Antrinis ekosistemų produktyvumas. Pirminė ir antrinė gamyba

Gyvų organizmų gebėjimas kurti naują biomasę vadinamas produktyvumas. Biomasės susidarymo greitis per laiko vienetą ploto vienete vadinamas Produktai. Biologiniai produktai išreiškiami džauliais 1 m 2 per dieną, kalorijomis 1 m 2 per dieną, kilogramais 1 ha per vienerius metus.

Organinė masė, kurią augalas sukuria per laiko vienetą, vadinama pirmine Produktai. Bendroji pirminė produkcija – tai bendras medžiagos ir energijos kiekis, kurį pagamina ekosistemos autotrofai. Grynoji pirminė produkcija – organinių medžiagų kaupimosi augalų audiniuose greitis atėmus kvėpavimo išlaidas. Vartotojai gali naudoti tik grynus pirminius produktus.

Antrinius produktus ekosistemose formuoja vartotojai. Bendruomenės antrinė produkcija visada yra mažesnė nei pirminė. Pagal biologinės gamybos piramidę kiekviename ankstesniame trofiniame lygyje per laiko vienetą sukuriamas biomasės kiekis yra didesnis nei kitame.

Per metus tam tikrai teritorijai tiekiamas energijos kiekis priklauso nuo šios vietovės platumos ir nuo debesuotumo, t.y. nuo fotosintezę skatinančių veiksnių. Vidutinis sausumos plotų produktyvumas atitinka maždaug 0,3 % Žemės paviršių pasiekiančios šviesos energijos asimiliaciją.

Išskirtos keturios sričių grupės, kurios skiriasi pirminiu ekosistemų produktyvumu:

1) atviros jūros ir dykumos (produktyvumas paprastai yra mažesnis nei 500–1000 kcal / m 2 per metus);

2) žoliniai pusiau sausringi dariniai, kai kurios agrocenozės, gilūs ežerai, alpių miškai, jūrinė pakrantė (500-3000 kcal/m 2 per metus);

3) drėgni miškai, seklūs ežerai, ganyklos ir dauguma agrocenozių (300-10000 kcal/m 2 per metus);

4) kai kurios estuarijos, koraliniai rifai (daugiau nei 10 000 kcal/m2 per metus).

Maisto kokybė ir energijos paskirstymas įvairioms organizmų funkcijoms atlikti lemia energijos srauto per bendruomenę pobūdį. Didžiausi skirtumai šiuo atžvilgiu egzistuoja tarp vandens ir sausumos ekosistemų. Produktyvumas aukščiausią lygį pasiekia tose vietose, kur gausu šviesos, šilumos, vandens ir mineralinių maistinių medžiagų.

Drėgmė ir temperatūra dažniausiai yra pirmieji svarbūs veiksniai, ribojantys antžeminių sistemų produktyvumą, o mineraliniai elementai – antroje vietoje. Drėgmės prieinamumas tokiems nuostoliams kompensuoti yra pagrindinis žemės produktyvumo veiksnys. Yra beveik tiesinis ryšys tarp kritulių ir grynosios pirminės gamybos, didėjant vidutiniam metiniam kritulių kiekiui. Vidutinio klimato ir arktinėse ekosistemose žema žiemos temperatūra ir ilgos naktys mažina produktyvumą. Pelkių ir pelkių ekosistemos yra ant ribos tarp sausumos ir vandens buveinių, o pagal augalų produktyvumą atitinka atogrąžų miškus. Žygiuose gyvenantys augalai yra labai produktyvūs, nes jų šaknys nuolat yra po vandeniu, o lapai yra šviesoje ir ore. Be to, jie gausiai aprūpinami maisto medžiagomis, nes į maršus išplautas detritas greitai suardomas bakterijų.

IN vandens ekosistemoms energija greitai ir labai efektyviai perkeliama iš vieno trofinio lygio į kitą, o tai sudaro galimybę susidaryti ilgoms mitybos grandinėms. Pagrindinis veiksnys, ribojantis vandens ekosistemų produktyvumą, yra nedidelis mineralinių maistinių medžiagų kiekis. Tai riboja produktyvumą beveik viena eile, palyginti su vidutinio klimato miškų produktyvumu. Fosforas yra vienas iš labiausiai trūkstamų mineralinės mitybos elementų atviro vandenyno vandenyse.

Ištekėjimo (kur vertikaliomis srovėmis iš jūros gelmių maistinės medžiagos išnešamos į paviršių) ir kontinentinio šelfo (kur vyksta aktyvi apykaita tarp dugno nuosėdų ir paviršinių vandenų) zonose produkcija yra didesnė, vidutiniškai 500 ir atitinkamai 360 g/m2 per metus. Seklių estuarijų, koralinių rifų ir pakrančių rudadumblių auginimas priartėja prie kaimyninių sausumos buveinių. Gėlo vandens ekosistemos turi gana platų produktų asortimentą. Produktyvumas yra didžiausias sausumos ir vandens sąsajoje: tam tikrose drėgnose arba vandens sausumos bendruomenėse ir kai kuriose vandens ekosistemų pakrančių ir seklių vandens bendruomenėse.

BIOLOGINIS PRODUKTYVUMAS – biocenozės būdu pagamintos biomasės organinės medžiagos padidėjimas per laiko vienetą ploto vienetui.[ ...]

Pirminis ekosistemos, bendruomenės ar bet kurios jų dalies produktyvumas apibrėžiamas kaip greitis, kuriuo saulės energiją sugeria gaminantys organizmai (daugiausia žali augalai) fotosintezės arba cheminės sintezės metu (chemoprodukatoriai). Ši energija materializuojasi audinių gamintojų organinių medžiagų pavidalu.[ ...]

PRODUKTYVUMAS (produkcija) PIRMINIS - biologinis gamintojų produktyvumas (produkcija) (daugiausia fitocenozė). PRODUKTAI – žr. Biologiniai produktai.[ ...]

PIRMINIAI TERŠALAI – teršalai, tiesiogiai patenkantys arba išmetami aplinką nuo taršos šaltinių. P.z.v. gali prisidėti prie antrinių teršalų susidarymo ir kaupimosi aplinkoje. NUOTEKŲ IŠLEIDIMAS (upės) - natūralios upių tėkmės krypties pasikeitimas, ištraukiant jį į kitą baseiną, naudojant hidrotechnikos statinius (GOST 19185-73). OVERGRADING, overganing – nekontroliuojamas gyvulių ganymas, lemiantis ganyklų augalijos degradaciją ir jos produktyvumo bei produktyvumo sumažėjimą (vadinamoji ganyklų nukrypimas) ir skerdimo formavimas.[ ...]

PIRMINIS PRODUKTYVUMAS – žr. Pirminis produktyvumas.[ ...]

Pirminis ekosistemos augmenijos (gamintojų) produktyvumas lemia bendrą ekosistemoje vykstančių biocheminių procesų energiją, taigi ir anglies, ir kitų biogeninių elementų biogeocheminių ciklų intensyvumą. Anglies, lemiamo gyvųjų sistemų elemento, biogeocheminis ciklas yra geriau ištirtas nei kitų elementų, dalyvaujančių biogeniniame cikle ir santykinai nedidelę jų dalį, ciklai. Žemės pluta arba atmosfera. Nepaisant to, azoto ir deguonies biogeocheminiai ciklai buvo gana išsamiai ištirti, bent jau kalbant apie jų mainus ekosistemose ir atmosferoje.[ ...]

Pirminiai ilgalaikių stebėjimų, atliekamų pagal griežtai apibrėžtą programą, duomenys įrašomi į kiekvieno rezervato „Gamtos kroniką“. Kasmet joje nuo metų fiksuojamos upių atsivėrimo datos, augalų žydėjimo laikas, paukščių atskridimas, informacija apie pagrindinių gyvūnų rūšių skaičių, sėklų, uogų, grybų pasėlius ir įvairius gamtos reiškinius. iki metų. Tai leidžia spręsti apie šių reiškinių pastovumo laipsnį, suprasti jų kitimo dėsningumus, daryti prognozes ir kurti būdus, kaip padidinti natūralių biogeocenozių biologinį produktyvumą.[...]

Ekosistemų produktyvumas yra glaudžiai susijęs su energijos srautu, praeinančiu per ekosistemą. Kiekvienoje ekosistemoje dalis gaunamos energijos, patenkančios į maisto tinklą, yra saugoma organinių junginių pavidalu. Nepertraukiama biomasės (gyvosios medžiagos) gamyba yra vienas iš pagrindinių biosferos procesų. Gamintojų fotosintezės arba chemosintezės procese sukurta organinė medžiaga vadinama pirmine ekosistemos (bendruomenės) produkcija. Kiekybiškai jis išreiškiamas neapdorota arba sausa augalų mase arba energijos vienetais – lygiaverčiu kalorijų arba džaulių skaičiumi. Pirminė gamyba lemia bendrą energijos srautą per biotinį ekosistemos komponentą, taigi ir gyvų organizmų, galinčių egzistuoti ekosistemoje, biomasę (12.44 pav.).[ ...]

PIRMINIS PRODUKTYVUMAS - biomasė (antžeminiai ir požeminiai organai), taip pat energijos ir biogeninės lakiosios medžiagos, pagamintos gamintojų ploto vienete per laiko vienetą. Kadangi P. p. priklauso nuo fotosintezės intensyvumo, o pastarasis – nuo ​​anglies dioksido kiekio ore, todėl buvo daroma prielaida, kad dėl CO2 koncentracijos Žemės atmosferoje padidėjimo padidės pirminis produktyvumas. Tačiau dėl kitų antropogeninių poveikių (aplinkos taršos ir kt.) ir produktyvesnių biotinių bendrijų pakeitimo mažiau produktyviomis, biologinis produktyvumas planetoje sumažėjo. Pastaruoju metu 20 proc.[...]

Grynasis pirminis produktyvumas (AE) – augalų organinių medžiagų kaupimosi greitis atėmus sunaudojimą kvėpavimui ir fotokvėpavimui.[ ...]

Grynasis pirminis produktyvumas – organinių medžiagų kaupimosi augalo audiniuose greitis atėmus tą jos dalį, kuri buvo panaudota augalų kvėpavimui (R) tiriamuoju laikotarpiu: Рl / = Рv R.[ ...]

Bendrasis pirminis produktyvumas (GPP) – tai greitis, kuriuo augalai kaupia cheminę energiją.[ ...]

Bendrasis pirminis produktyvumas – tai organinių medžiagų kaupimosi greitis fotosintezės procese, įskaitant tą jos dalį, kuri matavimų metu bus skirta kvėpavimui. Jis žymimas Ra ir išreiškiamas masės arba energijos vienetais ploto arba tūrio vienetui per laiko vienetą.[ ...]

Tretinis produktyvumas plėšrūnų lygyje yra apie 10% antrinio produktyvumo ir retai gali siekti 20%. Taigi pirminė energija greitai mažėja pereinant iš žemesnio į aukštesnį lygį.[ ...]

Pagrindinių ekosistemų tipų biomasė ir pirminis produktyvumas pateikti 12.7 lentelėje ir pav. 12.45.[ ...]

Produktyviausiose vietovėse organinių medžiagų sintezė vyksta labai intensyviai. Taigi Viduržemio jūroje pirminė gamyba balandžio mėnesį yra vidutiniškai 10 mg C/(m2-per parą) paviršiniame vandens sluoksnyje ir 210 mg C/(m2-per parą) visame fotosintezės sluoksnyje. Žymiai didesnis produktyvumas - iki 580 mg C/(m2 ■ parą) fotosintezės sluoksnyje stebimas cikloninės cirkuliacijos zonoje. Panaši vertė taip pat būdinga aukštyn kylančioms vietovėms: vidutinė dienos produkcija, integruota 0–2000 m gylyje Ramiajame vandenyne prie Kalifornijos krantų, yra 560 mg C/m2.[ ...]

Pagrindinių ekosistemų pirminio ir antrinio produktyvumo rodikliai pateikti lentelėje. 6.1.[ ...]

Augalams aplinkos produktyvumas gali priklausyti nuo to, kuris išteklius ar sąlygos labiausiai riboja augimą. Sausumos bendruomenėse temperatūros sumažėjimas ir auginimo sezono trukmės sumažėjimas didėjant aukščiui paprastai lemia produkcijos sumažėjimą, o vandens telkiniuose pastarasis, kaip taisyklė, mažėja kartu su gyliu lygiagrečiai su temperatūra ir apšvietimu. Dažnai staigiai sumažėja gamyba sausringomis sąlygomis, kai augimą gali riboti drėgmės trūkumas, o jos padidėjimas beveik visada būna tada, kai padidėja pagrindinių maistinių medžiagų, tokių kaip azotas, fosforas ir kalis, antplūdis. Plačiąja prasme aplinkos produktyvumas gyvūnams atitinka tuos pačius modelius, nes priklauso nuo išteklių kiekio bazėje. maisto grandinė, temperatūra ir kitos sąlygos.[ ...]

Biologinis produktyvumas - viso organinės medžiagos (biomasės), kurią populiacija arba bendruomenė pagamina per laiko vienetą ploto vienete. Tuo pat metu išskiriama pirminė biomasė, kurią fotosintezės procese gamina autotrofai (žali augalai), ir antrinė biomasė, gauta heterotrofų per laiko vienetą ploto vienetui. Pirminė produkcija skirstoma į bendrąją (lygi bendram fotosintezės produktų skaičiui tam tikrą laikotarpį) ir grynąją (lygi skirtumui tarp bruto ir tos dalies, kuri buvo panaudota augalų kvėpavimui). Žoliniuose augaluose kvėpavimui sunaudojama 40-50%, o medžiuose - 70-80% bendros pirminės produkcijos.[ ...]

Beveik visa grynoji pirminė Žemės produkcija yra skirta visų heterotrofinių organizmų gyvybei palaikyti. Vartotojų nepakankamai sunaudojama energija kaupiama jų kūnuose, dirvožemio humuso ir organinėse vandens telkinių nuosėdose. Žmonėms daugiausiai maitinasi žemės ūkio augalai, užimantys apie 10 % žemės ploto. Metinis kultūrinių augalų prieaugis sudaro apie 16% viso žemės našumo, iš kurio didžioji dalis tenka miškams.[ ...]

Daugiau nei prieš 100 metų nurodydamas pirminę, pagrindinę aplinkos reikšmę formuojant miško sudėtį ir produktyvumą, Morozovas G.F. veikė kaip šiuolaikinės ekologijos ir biologijos pirmtakas miškininkystėje.[ ...]

Iš lentelės 1a-b eilučių. 6.4 paveiksle parodyta, kad pirminė augalų biomasės (išreikšta anglimi) gamyba vandenyne yra maždaug perpus mažesnė nei sausumoje. Beveik visi šie produktai yra susiję su fitoplanktonu. Vandenyno biologinio produktyvumo pasiskirstymas įvairiems organizmų tipams pateiktas lentelėje. 6.6 (pagal SSRS mokslų akademijos Okeanologijos institutą).[ ...]

Iš lentelės. 1.3 aiškiai parodo, kad žemės ekosistemos yra produktyviausios. Nors sausumos plotas yra perpus mažesnis nei vandenynų, jo ekosistemų metinė pirminė anglies gamyba yra daugiau nei dvigubai didesnė nei Pasaulio vandenyno (atitinkamai 52,8 mlrd. tonų ir 24,8 mlrd. tonų), o santykinis sausumos ekosistemų produktyvumas 7 kartus viršija vandenynų ekosistemos. Iš to visų pirma išplaukia, kad viltys, jog visapusiškas vandenyno biologinių išteklių vystymas leis žmonijai išspręsti maisto problemą, nėra labai pagrįstos. Matyt, galimybės šioje srityje nedidelės – net ir dabar daugelio žuvų, banginių, irklakojų populiacijų išnaudojimo lygis yra artimas kritiniam daugeliui komercinių bestuburių – moliuskų, vėžiagyvių ir kitų, dėl ženkliai sumažėjusio jų skaičiaus. natūralių populiacijų, tapo ekonomiškai apsimoka jas veisti specializuotuose jūriniuose ūkiuose, vystant marikultūrą. Maždaug tokia pati situacija yra su valgomaisiais dumbliais, tokiais kaip rudadumbliai (jūros dumbliai) ir fucus, taip pat dumbliai, naudojami pramonėje agarui ir daugeliui kitų vertingų medžiagų gauti.[ ...]

Rusijos teritorijoje, pakankamai drėgmės zonose, pirminis produktyvumas didėja iš šiaurės į pietus, didėjant šilumos srautui ir auginimo sezono (sezono) trukmei. Metinis augmenijos prieaugis svyruoja nuo 20 centnerių/ha Arkties vandenyno pakrantėje ir salose iki daugiau nei 200 centnerių/ha Krasnodaro teritorija, Kaukazo Juodosios jūros pakrantėje (12.46 pav.).[ ...]

Augalų bendrijų stabilumą galima apibūdinti pirminiu biologiniu produktyvumu (PBP) - vidutine per metus didėjančia antžeminės ir požeminės organinės masės verte, kuri matuojama sausa mase (c/ha). GGBP priklauso nuo šilumos ir drėgmės išteklių, taip pat nuo dirvožemio pobūdžio – Rusijoje arktinėje tundroje – 10 c/ha, pievų stepėje – 100–110 ir mažai drėgmės aprūpintuose plotuose (pusdykumės). ) 7-10 ct/ha. [ ..]

Į dirvą patenka ne tik negyvų augalų organinės liekanos (pirminė organinė medžiaga), bet ir jų mikrobiologinio virsmo produktai, taip pat gyvūnų liekanos (antrinė organinė medžiaga). Įvairių sausumos ekosistemų pirminis produktyvumas yra nevienodas ir svyruoja nuo 1-2 t/ha per metus sausųjų organinių medžiagų ( Skirtingos rūšys tundra) iki 30-35 t/ha per metus (drėgni atogrąžų miškai) (žr. 3 lentelę). Agroekosistemose augalų liekanų į dirvą patenka nuo 2-3 t/ha per metus (eiliniai augalai) iki 7-9 t/ha per metus (daugiametės žolės). Beveik visas dirvožemio organines medžiagas apdoroja mikroorganizmai ir dirvožemio faunos atstovai. Galutiniai šio apdorojimo produktai yra mineraliniai junginiai. Tačiau konkrečių būdų pirminių organinių junginių transformacijos ir įvairaus stabilumo bei sudėtingumo organinių produktų susidarymas, jų dalyvavimas įvairiuose transformacijos etapuose dirvožemio formavimosi ir augalų mityboje iš esmės lieka neištirtas.[ ...]

Antrasis antropogeninio poveikio tipas – rezervuaro praturtinimas biogeninėmis medžiagomis – didina ne tik fitoplanktono, bet ir kitų vandens bendrijų, tarp jų ir žuvų, produktyvumą, todėl tai vertintina kaip ekonominiu požiūriu palankus procesas. . Tačiau daugeliu atvejų savaiminis antropogeninis vandens telkinių praturtėjimas pirminėmis maistinėmis medžiagomis vyksta tokiu mastu, kad vandens telkinys kaip ekologinė sistema yra perkrautas maistinėmis medžiagomis. To pasekmė – pernelyg greitas fitoplanktono vystymasis (vandens „žydėjimas“, kuriam skaidant išsiskiria vandenilio sulfidas ar kitos toksiškos medžiagos). Dėl to žūsta rezervuaro gyvūnų populiacija ir vanduo tampa negeriamas.[ ...]

Visi tirti BGC buvo nustatyti tipologiškai, po to jie buvo suskirstyti pagal produktyvumo gradientą ir paveldėjimo amžiaus veiksnį. Nusausintuose ekotopuose pagal bendrą schemą buvo identifikuotos 4 sukcesijos eilės: upių gluosniai - ■ užliejamų miškų tipai (pušynai, beržynai, ąžuolynai, pilkalksnynai) - ■ užliejamų eglynų miškai -»■ rūgščių eglynai (klimaksas) . Kiekvienai sekimo serijai kompiuteris apytiksliai apskaičiavo ir išlygino pirminės grynosios produkcijos P, gyvos fitomasės M atsargų ir bendros biomasės atsargų B vertes pagal paveldėjimo amžiaus ordinatę (g). Apskaičiavę pirmąją funkcijų M ir B išvestinę m atžvilgiu, gavome dabartinį DM gyvosios fitomasės atsargų ir visos DW biomasės pokytį. Tada kiekvienam paveldėjimo amžiaus dešimtmečiui buvo apskaičiuota vidutinė metinio vado reikšmė ir fitomasės L mirtingumas pagal formulę A = P - DM ir heterotrofinio kvėpavimo kaina H/1 pagal formulę R = P - DV . B reikšmė reiškia autotrofinio bloko energijos atsargų išsisklaidymą (išsklaidymą), o d/, - BHC heterotrofinį bloką. B reikšmė taip pat apibūdina cheminės energijos srautą į heterotrofinį bloką. Apytiksliai įvertinus atsargų vertes negyvų organinių medžiagų BGC ir destruktorių biomasę (detritus) - £detr, gautą iš lygties detr = V - M, DAde™ reikšmės - dabartinis atsargų pokytis. negyvos biomasės ir destruktorių . Tinkamumo patikrinimas buvo atliktas lyginant rezultatus su vertėmis, gautomis iš lygties

Kiekvienai biogeocenozei būdinga rūšių įvairovė, kiekvienos rūšies populiacijos dydis ir tankis, biomasė ir produktyvumas. Skaičius nustatomas pagal gyvulių arba augalų skaičių tam tikroje teritorijoje (upės baseine, jūros plote ir kt.). Tai yra populiacijos gausos matas. Tankis apibūdinamas individų skaičiumi ploto vienete. Pavyzdžiui, 800 medžių 1.ha miško arba žmonių skaičius 1 km2. Pirminis produktyvumas – tai augalų biomasės padidėjimas per laiko vienetą ploto vienetui. Antrinis produktyvumas – tai biomasė, kurią per laiko vienetą ploto vienete susiformuoja heterotrofiniai organizmai. Biomasė – tai visas augalų ir gyvūnų organizmų, esančių biogeocenozėje stebėjimo metu, rinkinys.[ ...]

Vienas iš perspektyvių natūralios aplinkos būklės vertinimo būdų – kontroliuoti biogeninį medžiagų ciklą ir biotos produktyvumą. Biogeocenozės būklė, pasak D.A. Krivolutskis ir E.A. Fedorov (1984), objektyviai apibūdina tokius rodiklius kaip augalams prieinamų maistinių medžiagų (azoto, fosforo) atsargos; pirminis ir antrinis ekosistemų produktyvumas. Esant ilgalaikiam teršalų poveikiui, galimas net esant labai mažoms koncentracijoms poveikį aplinkai gali pasirodyti po ilgo laiko. Norint nuspėti šias pasekmes ir laiku užkirsti kelią jų prevencijai, galima naudoti tokius jautrius rodiklius kaip žiedadulkių ir sėklų kiekis, chromosomų sutrikimų dažnis meristeminėse ląstelėse, augalinių audinių baltymų frakcinė sudėtis.[ ...]

Kaip jau minėta, bendras medžiagos kiekis, susidaręs fotosintezės metu per tam tikrą laikotarpį, vadinamas bendrąja pirmine gamyba. Dalį pirminės produkcijos augalai naudoja kaip energijos šaltinį. Skirtumas tarp bendrosios pirminės produkcijos ir augalų naudojamos organinių medžiagų dalies vadinamas grynąja pirmine produkcija ir yra prieinama organizmams, kurių trofiniai lygiai yra aukštesni. Lentelėje. 17.1 rodo duomenis apie Šiaurės jūros produktyvumą. Bendrame sugautame žuvyje yra mažiau nei 0,1 % bendrosios pirminės produkcijos energetinės vertės. Šis iš pirmo žvilgsnio stebinantis faktas paaiškinamas dideliu energijos praradimu kiekviename maisto grandinės lygmenyje ir dideliu trofinių lygių skaičiumi tarp pirmojo trofinio lygio ir lygio, kurio produktus vartoja žmonės, šiuo atveju žuvys. . Grynosios pirminės gamybos ir instaliuotų atsargų santykis vadinamas atsinaujinimo greičio konstanta, kuri parodo, kiek kartų per metus keičiasi gyventojų skaičius.[ ...]

Fotosintezės procesas yra pagrindinis visų organinių medžiagų atsiradimo natūraliuose vandenyse, jų diapazono ir koncentracijos šaltinis. Kaip žinia, didžiausiu produktyvumu pasižymi fitoplanktonas, kuris kartu su miškais lemia deguonies kiekį atmosferoje. Fitoplanktono (detrito ir jo skilimo produktų) naikinimas yra pirmasis ir pagrindinis organinių medžiagų šaltinis natūraliuose vandenyse. Todėl neatsitiktinai bendrame nustatytinų vandens rodiklių sąraše svarbią vietą užima pirminės gamybos ir naikinimo matavimas bei su šiuo matavimu susijusių bakterijų ir fitoplanktono ląstelių skaičiaus nustatymas. Akivaizdu, kad pirminės gamybos ir sunaikinimo mastas daugiausia lemia nepriklausomai nustatytos vandenyje ištirpusio deguonies koncentracijos dydį. Antrasis organinių medžiagų šaltinis natūraliuose vandenyse yra paviršinis ir podirvio nuotėkis, kuriame yra medžių lapų ir augalinės dangos irimo produktų. Aiškiai iliustruoti šio šaltinio svarbą gali būti durpynais tekantys spalvingi kairiojo Volgos intakai, taip pat didelis organinių medžiagų kiekis potvynių tirpsminguose vandenyse.[ ...]

Reikia pabrėžti, kad lentelėje. 5 lentelėje pateikti apibendrinti duomenys apie „ilgalaikį“ energijos perdavimą, t.y. metus ar net ilgesnį laiką. Produktyviausiu auginimo sezono metu, ypač ilguoju vasaros dienasšiaurėje daugiau nei 5% visos dienos saulės energijos gali virsti bendru pajėgumu, o daugiau nei 50% bendros produkcijos gali virsti grynąja pirmine gamyba per dieną (6 lentelė). Tačiau net ir pačiomis palankiausiomis sąlygomis tokio didelio paros produktyvumo negalima išlaikyti ištisus metus, o dideliuose žemės ūkio plotuose tokio didelio derliaus gauti neįmanoma (palyginkite 6 lentelėje pateiktus duomenis su lentelės paskutinio stulpelio skaičiais 11).[ ...]

Biomasė suprantama kaip įprastas organizmų skaičius (pagal masę arba tūrį) 1 m3 arba 1 m2 ploto. Per tam tikrą laiką susidaręs biomasės kiekis vadinamas produktyvumu. Šiuolaikinėje eroje pirminį gyvų organizmų produktyvumą lemia autotrofinių augalų fotosintezė. Tačiau viskas susiję su autotrofinių augalų sukurtų energijos išteklių išsaugojimu ir transformavimu. gyva materija planetos. Bendra Žemės gyvosios medžiagos masė, V. I. Vernadskio skaičiavimais, siekia šimtus milijardų tonų ir apima 500 tūkstančių augalų rūšių ir apie 2 milijonus gyvūnų rūšių.[ ...]

Mišriuose ir plačialapiuose miškuose yra didelis organinių medžiagų rezervas, kuriame gyvosios biomasės yra apie 45% (90% augalų). Miškai pasižymi dideliu dirvožemio derlingumu. Fitomasės pirminio produktyvumo vertė labai reikšminga, plačialapiai miškai sugeba efektyviai palaikyti deguonies režimą.[ ...]

Labiausiai degraduoja agroekosistemų dirvožemiai. Nestabilios agroekosistemų būklės priežastis – supaprastinta jų fitocenozė, kuri neužtikrina optimalios savireguliacijos, struktūros ir produktyvumo pastovumo. Ir jei natūraliose ekosistemose biologinį produktyvumą užtikrina natūralių gamtos dėsnių veikimas, tai pirminės produkcijos (pasėlių) derlius agroekosistemose visiškai priklauso nuo tokio subjektyvaus veiksnio kaip žmogus, jo agronominių žinių lygio, techninės įrangos, socialines ir ekonomines sąlygas ir pan., todėl išlieka nenuosekli.[ ...]

Pateikiami pagrindiniai reikalavimai gręžinio užbaigimo procesams, aprašoma gręžinių atidarymo, tvirtinimo, kūrimo bandymo technologija ir technika. Gręžimo ir cemento srutų, medžiagų ir cheminių medžiagų savybės aprašomos atsižvelgiant į pirminį ir antrinį gamybinių darinių atidarymą. Išryškinami įtekėjimo skatinimo ir gręžinių tyrinėjimo būdai, įtakos dugno duobės zonai metodai. Nurodomi gręžinių atidarymo, tvirtinimo, testavimo ir tobulinimo kokybės vertinimo metodai. Ypatingas dėmesys skiriamas gamybinių objektų rezervuarinių savybių išsaugojimui.[ ...]

Sistemos įvestis yra saulės energijos srautas. Didžioji jo dalis išsisklaido kaip šiluma. Dalis augalų efektyviai įsisavintos energijos fotosintezės metu paverčiama angliavandenių ir kitų organinių medžiagų cheminių ryšių energija. Tai yra bendroji pirminė ekosistemos produkcija. Dalis energijos prarandama augalui kvėpuojant, o dalis panaudojama kituose augalo biocheminiuose procesuose ir galiausiai taip pat išsisklaido šilumos pavidalu. Likusi naujai susidariusios organinės medžiagos dalis lemia augalų biomasės didėjimą – grynąjį pirminį ekosistemos produktyvumą.[ ...]

Per milijardus evoliucijos metų gamta išsivystė labiausiai veiksmingi būdai Le Chatelier principo atkūrimas per trumpiausią įmanomą laiką. Šiame procese lemiamą vaidmenį atlieka neapdorotos teritorijos su neiškreipta biota, kuriai būdingas visiškas medžiagų apykaitos uždarymas ir didelis produktyvumas. Todėl, siekiant sumažinti antropogeninį trikdymą ir atkurti Le Chatelier principo veikimą biosferoje, būtina sustabdyti ekonominės veiklos plėtrą pasauliniu mastu ir sustabdyti dar neišvystytų natūralių biosferos plotų plėtrą. iškreipta civilizacijos, kuri turėtų tapti tikrais biosferos atkūrimo šaltiniais. Žemynuose produktyviausios bendrijos yra miškai ir pelkės, tarp kurių didžiausias produktyvumas yra atogrąžų bendrijos. Šių bendrijų produktyvumas yra 4 kartus didesnis už atitinkamų vidutinio klimato zonų bendrijų produktyvumą. Todėl trikdžių kompensavimo efektyvumo požiūriu išorinė aplinka, pagal Le Chatelier principą pirminių atogrąžų miškų ir pelkių ploto vienetas prilygsta keturiems vidutinio klimato zonoje esančių miškų ir pelkių ploto vienetams. Antrinis miškas, augantis kirtimuose, turi apie tūkstantį kartų blogesnį medžiagų ciklo uždarumą ir gebėjimą kompensuoti aplinkos trikdžius nei gryni miškai ir pelkės. Praėjus tik maždaug 300 metų po kirtimo, atkūrimo procesas baigiasi ir miškas grįžta į pradinę netrikdomą būklę. Periodinis miško kirtimas, kuris dabar vyksta vidutiniškai po 50 metų, kai formuojasi ekonomiškai perspektyvi mediena, nutraukia pirmykščio miško atkūrimo procesą su uždaru medžiagų ciklu ir galimybe kompensuoti išorinius trikdžius.[ ...]

Skaičiavimai rodo, kad 1 hektaras kai kurių miškų kasmet gauna vidutiniškai 2,1 109 kJ saulės energijos. Tačiau jei bus sudeginta visa per metus sukaupta augalinė medžiaga, tai gausime tik 1,1 106 kJ, tai yra mažiau nei 0,5% gautos energijos. Tai reiškia, kad faktinis fotosintezės (žaliųjų augalų) produktyvumas arba pirminis produktyvumas neviršija 0,5%. Antrinis produktyvumas yra itin žemas: perkeliant iš kiekvienos ankstesnės trofinės grandinės grandies į kitą, prarandama 90-99% energijos. Jei, pavyzdžiui, 1 m2 dirvos paviršiaus augalai per parą sukurdavo maždaug 84 kJ medžiagos kiekį, tai pirminių vartotojų produkcija bus 8,4 kJ, o antrinių – ne daugiau kaip 0,8 kJ. Yra konkrečių skaičiavimų, kad, pavyzdžiui, 1 kg jautienos suformuoti reikia 70-90 kg šviežios žolės.[ ...]

Saulės energiją galima paversti organinių medžiagų energija, kurios efektyvumas artimas vienybei. Tačiau stebimas fotosintezės efektyvumas yra daug mažesnis už šią vertę. Tokios situacijos priežastis aiškinama tuo, kad natūraliose ekosistemose fotosintezės efektyvumą riboja kiti veiksniai. Taigi vandenyne pirminį produktyvumą riboja azoto ir fosforo koncentracijos, kurių negali padidinti biota. Sausumoje augalų produktyvumą riboja drėgmė, kurios atsargas biota reguliuoja tik tam tikrose ribose.[ ...]

Matyt, racionaliausias būdas kontroliuoti populiaciją yra gyvūnų teritoriškumas. Kiekviena teritorija priklauso tik vienam savarankiškai besidauginančiam individui, kuris apsaugo ją nuo visų konkurentų (pagal garso signalus, per kvapo žymes ir pan.). Teritorijos dydis ir galimas jų ryšys su pirminiu produktyvumu fiksuojamas genetiškai.[ ...]

Bendras energijos srautas, apibūdinantis ekosistemą, susideda iš saulės spinduliuotės ir ilgųjų bangų šiluminės spinduliuotės, gaunamos iš netoliese esančių kūnų. Abi spinduliuotės rūšys lemia aplinkos klimato sąlygas (temperatūrą, vandens garavimo greitį, oro judėjimą ir kt.), tačiau fotosintezė, aprūpinanti energiją gyviems ekosistemos komponentams, sunaudoja tik nedidelę dalį ekosistemos energijos. saulės radiacija. Dėl šios energijos susidaro pagrindiniai, arba pirminiai, ekosistemos produktai. Todėl pirminis ekosistemos produktyvumas apibrėžiamas kaip greitis, kuriuo gamintojai fotosintezės procese naudoja spinduliavimo energiją, kuri kaupiasi organinių medžiagų cheminių ryšių pavidalu. Pirminis našumas P išreiškiamas masės, energijos arba lygiaverčių vienetų per laiko vienetą vienetais.[ ...]

Dėl sluoksniavimosi paprastai nuteka deguonis iš hipolimniono, dėl kurio gali susidaryti anaerobiniai dugno vandenys, kurie negali oksiduotis. dugno nuosėdos. Tokiomis sąlygomis galima išsaugoti didelį kiekį organinių medžiagų. Sluoksniuotų ežerų paviršiniai vandenys dažniausiai yra išsekę fosforo ir azoto dėl šių elementų įsijungimo į planktoninių organizmų audinius, kurie skęsta ir kaupiasi žemiau termoklino. Šis maistinių medžiagų pašalinimas iš paviršiaus vanduo stipriai veikia jų pirminį produktyvumą. Pagrindinis Kivu ežero, kurio pastovus termoklinas yra aiškiai apibrėžtas, produktyvumas yra tik ketvirtadalis Edvardo ežero arba Mobutu Sese Seko Rytų Afrikoje, kurie yra maždaug tokio paties dydžio ir chemiškai panašūs, bet ne taip ryškiai sluoksniuoti.

gaminama ekosistemos. Išskirti: visos pirminės produkcijos(bendra produkcija) – bendras visų ekosistemos autotrofų užfiksuotas organinių medžiagų ir energijos kiekis; grynas pirminis Produktai(grynoji gamyba) - tas pats, atėmus medžiagas, kurias kvėpuoja autotrofai; antriniai produktai- vartotojų pagamintų organinių medžiagų kiekis (fitotrofai ir zootrofai); grynieji antriniai produktai- tas pats, atėmus vartotojų kvėpavimui naudojamas medžiagas; produktų atsargų- bendruomenėje esančių organizmų sukauptos biomasės kiekis. Ekonominiu požiūriu išskiriami bendri produktai vertingų organinių medžiagų pavidalu, naudingi produktai ir naudingų produktų atsargos.

Ekologiškas enciklopedinis žodynas. - Kišiniovas: pagrindinis moldavų leidimas Sovietinė enciklopedija . I.I. Senelis. 1989 m

Pažiūrėkite, kas yra „EKOSISTEMOS GAMYBA“ kituose žodynuose:

Ekologijos žodynas

Žr. str. Ekosistemos produktai. Ekologinis enciklopedinis žodynas. Kišiniovas: pagrindinis Moldavijos sovietinės enciklopedijos leidimas. I.I. Senelis. 1989... Ekologijos žodynas

1) grynoji pirminė ekosistemos produkcija; 2) žmonių naudojamos fitomasės padidėjimas. Ekologinis enciklopedinis žodynas. Kišiniovas: pagrindinis Moldavijos sovietinės enciklopedijos leidimas. I.I. Senelis. 1989. Biocenozės grynoji produkcija ... Ekologijos žodynas

- (bruto) tas pats, kas biologinė ekosistemos gamyba. Ekologijos žodynas, 2001 ... Ekologijos žodynas

- (B.p.) organizmų gebėjimas per savo gyvenimą gaminti organines medžiagas. B.p. matuojamas organinių medžiagų kiekiu, susidariusiu per laiko vienetą ploto vienete (t/ha/metus, g/m2/parą ir kt.). Išskirti… … Ekologijos žodynas

Organizmų gebėjimas per savo gyvenimą gaminti organines medžiagas. B.p. matuojamas organinių medžiagų kiekiu, susidariusiu per laiko vienetą ploto vienete (t/ha/metus, g/m2/parą ir kt.). Atskirkite pirminius... Verslo terminų žodynėlis

- (SSRS) pačios savičiausios, bet santykinai mažai produktyvios smarkiai žemyninio sausringo klimato ekosistemos. Vyrauja žemi kserofiliniai, psamokserofiliniai ir halokserofiliniai pusmedžiai (iki 8 m aukščio), puskrūmiai ir krūmai,… Ekologijos žodynas

- (SSRS) sauso žemyninio klimato ekosistemos, kuriose vyrauja kserofilinės siauralapės žolės (plunksninės žolės, avižos, eraičinai). Subdominantai yra forb rūšys, o labiausiai žemyninėse vietose ir reti žemi kserofiliniai krūmai ... ... Ekologijos žodynas

KORALINIAI RIFAI Povandeniniai arba iš dalies paviršiniai kalkingi dariniai, sudaryti daugiausia iš kolonijinių koralų polipų (žr. KORALŲ POLIPAI) skeletų sekliose atogrąžų jūrų vietose. Ekosistemoje (žr. ... enciklopedinis žodynas

Ekosistema, arba ekologinė sistema (iš kitų graikų οἶκος būstas, vieta ir σύστημα sistema) biologinė sistema, susidedanti iš gyvų organizmų bendruomenės (biocenozė), jų buveinės (biotopo), jungčių sistemos, ... ... Vikipedija

Kiekvienais metais žmonės vis labiau eikvoja planetos išteklius. Nenuostabu, kad pastaruoju metu labai svarbu įvertinti, kiek išteklių gali suteikti konkreti biocenozė. Šiandien ekosistemos produktyvumas turi lemiamą reikšmę renkantis valdymo būdą, nes ekonominis darbo pagrįstumas tiesiogiai priklauso nuo produkcijos kiekio, kurį galima gauti.

Štai pagrindiniai klausimai, su kuriais šiandien susiduria mokslininkai:

• Kiek saulės energijos yra ir kiek jos pasisavina augalai, kaip tai išmatuojama?
• Kurių produktyvumas yra didžiausias, o kurios duoda daugiausiai pirminės produkcijos?
• Koks yra kiekis vietoje ir visame pasaulyje?
• Kokiu efektyvumu energiją paverčia augalai?
• Kuo skiriasi asimiliacijos efektyvumas, grynoji gamyba ir ekologinis efektyvumas?
• Kuo ekosistemos skiriasi biomasės kiekiu ar tūriu
• Kiek energijos turi žmonės ir kiek mes sunaudojame?

Šiame straipsnyje mes stengsimės bent iš dalies į juos atsakyti. Pirma, panagrinėkime pagrindines sąvokas. Taigi ekosistemos produktyvumas yra organinių medžiagų kaupimosi tam tikrame tūryje procesas. Kokie organizmai yra atsakingi už šį darbą?

Autotrofai ir heterotrofai

Žinome, kad kai kurie organizmai gali sintetinti organines molekules iš neorganinių pirmtakų. Jie vadinami autotrofais, o tai reiškia „savaime maitinasi“. Tiesą sakant, ekosistemų produktyvumas priklauso nuo jų veiklos. Autotrofai taip pat vadinami pirminiais gamintojais. Organizmai, gebantys pagaminti sudėtingas organines molekules iš paprastų neorganinių medžiagų (vandens, CO2), dažniausiai priklauso augalų klasei, tačiau kai kurios bakterijos turi tokį patį gebėjimą. Procesas, kurio metu jie sintetina organines medžiagas, vadinamas fotochemine sinteze. Kaip rodo pavadinimas, fotosintezei reikalinga saulės šviesa.

Taip pat turime paminėti kelią, žinomą kaip chemosintezė. Kai kurie autotrofai, daugiausia specializuotos bakterijos, gali paversti neorganines maistines medžiagas į organiniai junginiai be prieigos prie saulės šviesos. Yra keletas grupių jūrų ir gėlo vandens, ir jie ypač paplitę aplinkoje, kurioje yra daug vandenilio sulfido arba sieros. Kaip ir chlorofilą turintys augalai ir kiti organizmai, galintys fotochemiškai sintezuoti, chemosintetiniai organizmai yra autotrofai. Tačiau ekosistemos produktyvumas yra greičiau augmenijos veikla, nes būtent ji yra atsakinga už daugiau nei 90% organinių medžiagų kaupimąsi. Chemosintezė čia vaidina nepalyginamai mažesnį vaidmenį.

Tuo tarpu daugelis organizmų gali gauti reikiamos energijos tik valgydami kitus organizmus. Jie vadinami heterotrofais. Iš esmės tai apima visus tuos pačius augalus (jie taip pat „valgo“ paruoštas organines medžiagas), gyvūnus, mikrobus, grybus ir mikroorganizmus. Heterotrofai dar vadinami „vartotojais“.

Augalų vaidmuo

Paprastai žodis „produktyvumas“ šiuo atveju reiškia augalų gebėjimą kaupti tam tikrą organinės medžiagos kiekį. Ir tai nenuostabu, nes tik augalų organizmai gali neorganines medžiagas paversti organinėmis. Be jų gyvybė mūsų planetoje būtų neįmanoma, todėl ekosistemos produktyvumas vertinamas iš šios pozicijos. Apskritai klausimas labai paprastas: kiek organinės medžiagos gali sukaupti augalai?

Kokios biocenozės yra produktyviausios?

Kaip bebūtų keista, bet žmogaus sukurtos biocenozės toli gražu nėra pačios produktyviausios. Džiunglės, pelkės, didelių atogrąžų upių slėniai šiuo atžvilgiu juos gerokai lenkia. Be to, šios biocenozės neutralizuoja didžiulį kiekį toksinių medžiagų, kurios vėl patenka į gamtą dėl žmogaus veikla, taip pat gamina daugiau nei 70% deguonies, esančio mūsų planetos atmosferoje. Beje, daugelyje vadovėlių vis dar teigiama, kad Žemės vandenynai yra produktyviausias „duonos krepšelis“. Kaip bebūtų keista, bet šis teiginys labai toli nuo tiesos.

„Vandenyno paradoksas“

Ar žinote, su kuo lyginamas jūrų ir vandenynų ekosistemų biologinis produktyvumas? Su pusdykumėmis! Dideli biomasės kiekiai paaiškinami tuo, kad būtent vandens plotai užima didžiąją planetos paviršiaus dalį. Taigi ne kartą prognozuojamas jūrų, kaip pagrindinio visos žmonijos maistinių medžiagų šaltinio, panaudojimas ateinančiais metais vargu ar įmanomas, nes ekonominis to pagrįstumas yra labai mažas. Tačiau mažas produktyvumas Tokio tipo ekosistemos jokiu būdu nesumenkina vandenynų svarbos visų gyvų būtybių gyvenimui, todėl jas reikia saugoti kuo atidžiau.

Šiuolaikiniai aplinkosaugininkai sako, kad žemės ūkio paskirties žemės galimybės toli gražu neišsemtos ir ateityje iš jų galėsime sulaukti gausesnio derliaus. Ypatingos viltys dedamos į tai, kad dėl savo unikalių savybių jie gali pagaminti didžiulį kiekį vertingos organinės medžiagos.

Pagrindinė informacija apie biologinių sistemų produktyvumą

Apskritai ekosistemos produktyvumą lemia fotosintezės greitis ir organinių medžiagų kaupimasis konkrečioje biocenozėje. Organinių medžiagų masė, kuri susidaro per laiko vienetą, vadinama pirmine gamyba. Jis gali būti išreikštas dviem būdais: arba džauliais, arba sausa augalų mase. Bendroji produkcija yra jos tūris, kurį augalų organizmai sukuria per tam tikrą laiko vienetą, esant pastoviam fotosintezės proceso greičiui. Reikėtų atsiminti, kad dalis šios medžiagos bus skirta pačių augalų gyvybinei veiklai. Po to likusios organinės medžiagos yra grynasis pirminis ekosistemos produktyvumas. Būtent ji eina maitinti heterotrofų, tarp kurių yra tu ir aš.

Ar yra pirminės gamybos „viršutinė riba“?

Trumpai tariant, taip. Greitai pažiūrėkime, koks iš esmės efektyvus yra fotosintezės procesas. Prisiminkite, kad saulės spinduliuotės, pasiekiančios žemės paviršių, intensyvumas labai priklauso nuo vietos: didžiausia energijos grąža būdinga pusiaujo zonoms. Artėjant prie ašigalių jis eksponentiškai mažėja. Maždaug pusę saulės energijos atspindi ledas, sniegas, vandenynai ar dykumos ir sugeria atmosferoje esančios dujos. Pavyzdžiui, atmosferos ozono sluoksnis sugeria beveik visą ultravioletinę spinduliuotę! Fotosintezės reakcijai sunaudojama tik pusė šviesos, kuri patenka į augalų lapus. Taigi biologinis ekosistemų produktyvumas yra nereikšmingos saulės energijos dalies transformacijos rezultatas!

Kas yra antrinė gamyba?

Atitinkamai antrinė gamyba yra vartotojų (tai yra vartotojų) padidėjimas tam tikrą laikotarpį. Žinoma, nuo jų daug mažiau priklauso ekosistemos produktyvumas, tačiau būtent ši biomasė vaidina svarbiausią vaidmenį žmogaus gyvenime. Reikėtų pažymėti, kad antrinės organinės medžiagos kiekviename trofiniame lygyje apskaičiuojamos atskirai. Taigi, ekosistemų produktyvumo tipai skirstomi į du tipus: pirminį ir antrinį.

Pirminės ir antrinės gamybos santykis

Kaip jau galima spėti, biomasės ir visos augalų masės santykis yra palyginti mažas. Net džiunglėse ir pelkėse šis skaičius retai viršija 6,5%. Kuo bendrijoje daugiau žolinių augalų, tuo didesnis organinių medžiagų kaupimosi greitis ir didesnis neatitikimas.

Apie organinių medžiagų susidarymo greitį ir tūrį

Apskritai ribinis pirminės kilmės organinių medžiagų susidarymo greitis visiškai priklauso nuo augalų fotosintezės aparato (PAR) būklės. Laboratorinėmis sąlygomis pasiekta maksimali fotosintezės efektyvumo reikšmė yra 12% PAR vertės. Natūraliomis sąlygomis 5% vertė yra laikoma itin didele ir praktiškai nebūna. Manoma, kad Žemėje saulės šviesos asimiliacija neviršija 0,1%.

Pirminės produkcijos paskirstymas

Reikėtų pažymėti, kad produktyvumas natūrali ekosistema- dalykas yra labai netolygus visos planetos mastu. Bendra visų organinių medžiagų masė, kuri kasmet susidaro Žemės paviršiuje, yra apie 150-200 milijardų tonų. Prisiminkite, ką sakėme apie vandenynų produktyvumą? Taigi, 2/3 šios medžiagos susidaro sausumoje! Įsivaizduokite: milžiniški, neįtikėtini hidrosferos tūriai sudaro tris kartus mažiau organinių medžiagų nei mažytė žemės dalis, kurios didžioji dalis yra dykumos!

Daugiau nei 90% sukauptų organinių medžiagų viena ar kita forma naudojama kaip heterotrofinių organizmų maistas. Tik nedidelė saulės energijos dalis yra sukaupta dirvožemio humuso (taip pat naftos ir anglies, kurios susidaro ir šiandien) pavidalu. Mūsų šalies teritorijoje pirminės biologinės produkcijos padidėjimas svyruoja nuo 20 centnerių iš hektaro (prie Arkties vandenyno) iki daugiau nei 200 centnerių iš hektaro Kaukaze. Dykumose ši vertė neviršija 20 c/ha.

Iš esmės penkiuose šiltuose mūsų pasaulio žemynuose gamybos intensyvumas praktiškai toks pat, beveik: Pietų Amerikoje augmenija sukaupia pusantro karto daugiau sausųjų medžiagų, o tai lemia puikūs klimato sąlygos. Ten natūralių ir dirbtinių ekosistemų produktyvumas yra maksimalus.

Kas maitina žmones?

Maždaug 1,4 milijardo hektarų mūsų planetos paviršiuje yra apsodinta kultūriniais augalais, kurie aprūpina mus maistu. Tai yra apie 10% visų planetos ekosistemų. Kaip bebūtų keista, bet tik pusė gautų produktų patenka tiesiai į žmonių maistą. Visa kita naudojama kaip naminių gyvūnėlių maistas ir atitinka poreikius pramoninės gamybos(nesusijęs su maisto gamyba). Mokslininkai jau seniai skambina pavojaus varpais: mūsų planetos ekosistemų produktyvumas ir biomasė gali patenkinti ne daugiau kaip 50 % žmonijos baltymų poreikio. Paprasčiau tariant, pusė pasaulio gyventojų gyvena lėtinio baltymų bado sąlygomis.

Biocenozės-rekordininkai

Kaip jau minėjome, didžiausiu produktyvumu pasižymi pusiaujo miškai. Tik pagalvokite: viename tokios biocenozės hektare gali iškristi daugiau nei 500 tonų sausųjų medžiagų! Ir tai toli gražu ne riba. Pavyzdžiui, Brazilijoje per metus viename hektare miško pagaminama nuo 1200 iki 1500 tonų (!) organinės medžiagos! Tik pagalvokite: viename kvadratiniame metre yra iki dviejų centnerių organinės medžiagos! Tundroje tame pačiame plote susidaro ne daugiau kaip 12 tonų, o vidurinės juostos miškuose - per 400 tonų. Tų dalių žemės ūkio įmonės tai aktyviai naudoja: dirbtinės ekosistemos cukranendrių pavidalu produktyvumą. lauko, kuriame gali sukaupti iki 80 t sausųjų medžiagų iš hektaro, niekur kitur fiziškai tokio derliaus nepavyksta duoti. Tačiau Orinoko ir Misisipės įlankos, taip pat kai kurios Čado sritys nuo jų mažai skiriasi. Čia per metus ekosistemos „išduoda“ iki 300 tonų medžiagos iš hektaro!

Rezultatai

Taigi produktyvumo vertinimas turėtų būti atliekamas būtent pagal pirminę medžiagą. Faktas yra tas, kad antrinė gamyba sudaro ne daugiau kaip 10% šios vertės, jos vertė labai svyruoja, todėl išsamią analizęšis rodiklis tiesiog neįmanomas.

Autotrofines ekosistemas galima palyginti su pramonės įmone, gaminančia įvairias organines medžiagas. Naudojant saulės energiją, anglies dvideginį ir mineralines maistines medžiagas, ekosistemos gamina biologinius produktus – medieną, augalų lapų masę, vaisius, gyvūnų biomasę. Ekosistemos produktyvumas, matuojamas organinių medžiagų kiekiu, kuris susidaro per laiko vienetą ploto vienete, vadinamas biologinis produktyvumas. Produktyvumo vienetai: g/m 2 per parą, kg/m 2 per metus, t/km 2 per metus.

Ant pav. parodyta ekosistemos biologinės produkcijos struktūra.

Ryžiai. Ekosistemos biologinių produktų struktūra

Yra įvairių gamybos lygių, kuriuose sukuriami pirminiai antriniai produktai. Gamintojų per laiko vienetą sukurta organinė masė vadinama pirminiai produktai, o vartotojų masės padidėjimas per laiko vienetą - antriniai produktai.

Pirminė gamyba tarsi suskirstyta į du lygius – bendrąją ir grynąją gamybą. Bendra pirminė produkcija – tai bendra bendrosios organinės medžiagos masė, kurią augalas sukuria per laiko vienetą esant tam tikram fotosintezės greičiui, įskaitant kvėpavimo išlaidas.

Kvėpavimui augalai išleidžia nuo 40 iki 70% bendros produkcijos. Planktoniniai dumbliai išleidžia mažiausiai – apie 40% visos sunaudojamos energijos. Ta bendrosios produkcijos dalis, kuri neišleidžiama „kvėpavimui“, vadinama grynoji pirminė produkcija: jis atspindi augalų augimo vertę ir būtent šį produktą vartoja vartotojai ir skaidytojai.

Antrinė gamyba nebeskirstoma į bendrąją ir grynąją, nes vartotojai ir skaidytojai, t.y. visi heterotrofai didina savo masę dėl pirminės gamybos, t.y. naudojant anksčiau sukurtus produktus.

Pereinant energijai iš vieno trofinio lygio į kitą (iš augalų į fitofagus, iš fitofagų į pirmos eilės plėšrūnus, iš pirmos eilės plėšrūnų į antros eilės plėšrūnus) su ekskrementais ir kvėpavimo išlaidomis prarandama apie 90 proc. Be to, fitofagai suvalgo tik apie 10% augalų biomasės, likusi dalis papildo detrito atsargas, o vėliau ją sunaikina skaidytojai. Todėl antrinė biologinė produkcija yra 20-50 kartų mažesnė nei pirminė.

Ekosistemos skirstomos į keturias klases pagal jų produktyvumą.

1. Labai didelio biologinio produktyvumo ekosistemos – per 2 kg/m 2 per metus. Tai apima nendrių tankmę Volgos, Dono ir Uralo deltose. Pagal produktyvumą jie yra artimi atogrąžų miškų ir koralinių rifų ekosistemoms.

2. Didelio biologinio produktyvumo ekosistemos – 1 – 2 kg/m 2 per metus. Tai liepų-ąžuolų miškai, ežero pakrantės katžolės arba nendrių krūmynai, kukurūzų ir daugiamečių žolių pasėliai laistydami ir tręšiant didelėmis mineralinių trąšų dozėmis.

3. Vidutinio biologinio produktyvumo ekosistemos - 0,25 - 1 kg / m 2 per metus. Tokį produktyvumą turi daugelis javų, pušynų ir beržynų, šienaujamos pievos ir stepės, vandens augalais apaugę ežerai, dumblių „jūrinės pievos“ Japonijos jūroje.

4. Mažo biologinio produktyvumo ekosistemos – mažiau nei 0,25 kg/m 2 per metus. Tai Arkties vandenyno salų arktinės dykumos, tundra, dykumos, Kaspijos jūros pusdykumės, galvijų sutryptos stepinės ganyklos žemomis ir negausiomis žolėmis, kalnų stepės. Toks pat mažas produktyvumas yra daugumoje jūrų ekosistemų.

Vidutinis Žemės ekosistemų produktyvumas neviršija 0,3 kg / m 2 per metus, nes planetoje vyrauja mažai produktyvios dykumų ir vandenynų ekosistemos.

Ekosistemos biologinis produktyvumas skiriasi nuo biomasės atsargų. Kai kurie organizmai ekosistemoje gyvena daug metų (medžiai, stambūs gyvūnai), o jų biomasė metai iš metų pereina kaip kažkoks kapitalas.

Ant pav. parodytas kai kurių ekosistemų biomasės atsargų ir biologinio produktyvumo santykis.

Ryžiai. Kai kurių ekosistemų biomasės išteklių ir biologinio produktyvumo santykis

Miško biomasė didelė dėl daugiamečių medžių dalių – kamienų, šakų, šaknų. Todėl kasmet biologinių produktų – naujų lapų, jaunų šakelių ir šaknų, kito metinio medžio žiedo ir žolės dangos – prieaugis yra 30–50 kartų mažesnis už biomasės rezervą. Pievoje biomasės rezervo gerokai mažiau, o jį daugiausia formuoja kelerius metus dirvoje gyvenančios šaknys, augalų šakniastiebiai. Tai daugiau nei biologinis produktyvumas tik 3-5 kartus. Laukuose biologinis produktyvumas ir biomasės atsargos yra beveik vienodos, nes nuimamas antžeminių augalų dalių (ir požeminių, jei tai šakniavaisiai) derlius, o rugių ar kviečių pasėlių likučiai suariami į dirvą, kur jie supūva iki pavasario. Tiek pievų sistemoje, tiek lauko ekosistemoje daugelio dirvožemio bestuburių gyvenimo trukmė matuojama savaitėmis ir mėnesiais. Jų biologinis produktyvumas yra lygus biomasės atsargoms arba didesnis. Dumbliai ir smulkūs bestuburiai vandens telkiniuose gyvena kelias dienas ar savaites, todėl per vasarą susilaukia kelių kartų. Bet kuriuo momentu ežero ar tvenkinio organizmų biomasė yra mažesnė nei jų biologinė produkcija auginimo sezono metu.

Kai kuriose vandens ekosistemose dėl to, kad žuvys gyvena keletą metų, o fitoplanktono organizmų gyvenimo trukmė trumpa, gyvūnų biomasės atsargos gali būti didesnės nei augalų biomasės atsargos. Gyvūnų biomasės perteklius, palyginti su augalų biomase, jūrų ekosistemose (išskyrus „dumblių pievas“) yra taisyklė.

Visi gyvi ekosistemos komponentai – gamintojai, vartotojai ir skaidytojai – sudaro bendrą biomasė("gyvasis svoris") visos bendruomenės ar atskirų jos dalių, tam tikrų organizmų grupių. Biomasė dažniausiai išreiškiama drėgnu ir sausu svoriu, tačiau gali būti išreikšta ir energijos vienetais – kalorijomis, džauliais ir pan., kas leidžia atskleisti ryšį tarp gaunamos energijos kiekio ir, pavyzdžiui, vidutinės biomasės. .

Ne visa energija išleidžiama biomasei formuoti, tačiau sunaudojama energija sukuria pirminę gamybą ir gali būti panaudota skirtingai įvairiose ekosistemose. Jei vartotojų pašalinimo greitis atsilieka nuo augalų augimo greičio, tai lemia laipsnišką gamintojų biomasės didėjimą ir negyvų organinių medžiagų perteklių. Pastarasis lemia pelkių durpėjimą, seklių vandens telkinių apaugimą, didelės pakratų susidarymą taigos miškuose ir pan.

Stabiliose bendruomenėse beveik visa produkcija išleidžiama maisto tinkluose, o biomasė išlieka pastovi.