Productivitatea biologică a ecosistemelor

În fiecare an, oamenii sunt din ce în ce epuizeaza resursele planetei. Nu este surprinzător faptul că, în ultimii ani o importanță enormă pentru a evalua cât de multe resurse poate da un anumit biocenoze. Astăzi, productivitatea ecosistemului este crucială în alegerea metodei de gestionare, pe măsură ce numărul de produse care pot fi obținute depinde în mod direct de lucru de fezabilitate economică.

Aici sunt principalele probleme cu care se confruntă în prezent, oamenii de știință:

• Cât de mult a energiei solare este disponibil și cât de mult este asimilat de plante așa cum se măsoară?
• În unele tipuri de ecosisteme este cea mai înaltă performanță și care furnizează cea mai mare parte producția primară?
• Ce factori limitează numărul de produse primare la nivel local și la nivel global?
• Care este eficiența cu care energia este transformată de plante?
• Care este diferența dintre eficiența asimilare, producție mai curată și performanța de mediu?
• Ca ecosisteme diferă în valoare sau volumul de biomasă organismelor autotrofe?
• Cât de multă energie este disponibilă pentru oameni și cât de mult le folosim?

Vom încerca să le răspundă cel puțin parțial, în acest articol. În primul rând, să se ocupe cu conceptele de bază. Astfel, productivitatea ecosistemului este procesul de acumulare a materiei organice într-o anumită măsură. Ce organisme sunt responsabile pentru această lucrare?

Autotrophs și heterotrophs

Știm că unele organisme sunt capabile de a sintetiza molecule organice din precursori anorganici. Acestea sunt numite autotrophs, însemnând „auto-alimentare“. De fapt, productivitatea ecosistemelor depinde tocmai de activitățile lor. Autotrophs, de asemenea, menționată ca producătorii primari. Organismele care sunt capabile să producă molecule organice complexe de substanțe anorganice simple, (apa, CO2), majoritatea aparțin clasei de plante, dar aceleași abilități posedat de unele bacterii. Procesul prin care sintetizează materia organică, numită sinteza fotochimică. Așa cum este ușor de înțeles de numele, fotosinteza necesită lumina soarelui.

Ar trebui să menționăm, de asemenea, modul în care, cunoscut sub numele de chemosynthesis. Unele autotrophs specializate în principal bacterii care pot transforma anorganici nutrienți în compuși organici fără acces lumina soarelui. Există mai multe grupuri de bacterii chimiosintetice în mare și apă dulce, iar cele mai multe ori ele se găsesc în medii cu un conținut ridicat de hidrogen sulfurat sau sulf. Ca plante de clorofilă și alte organisme capabile de sinteza fotochimică, organisme chimiosintetice - autotrophs. Cu toate acestea, productivitatea ecosistemului numit cea mai intensă activitate de vegetație, deoarece este responsabil pentru acumularea materiei organice mai mult de 90%. Chemosynthesis joacă un rol disproporționat mai mic.

Între timp, multe organisme pot obține energia necesară, dar consumul de alte organisme. Acestea sunt numite heterotrophs. In principiu, toate sunt aceleasi plante (au „mananca“ organice gata), animale, bacterii, fungi și microorganisme. Heterotrophic, de asemenea, menționată ca „consumatori.“

Rolul plantelor

De obicei, cuvântul „productivitate“, în acest caz, se referă la capacitatea plantelor de a stoca o anumită cantitate de materie organica. Și acest lucru nu este surprinzător, deoarece numai organisme de plante se pot transforma în substanțe anorganice organice. Fără ele, viața însăși pe planeta noastră ar fi imposibilă, și, prin urmare, productivitatea ecosistemului este considerat din această perspectivă. În general, întrebarea este foarte simplu: deci ce o mulțime de materie organică se pot aproviziona plante?

Care biocenoze sunt cele mai productive?

In mod ciudat suficient, dar de om biocenoze nu sunt cele mai productive. Jungle, mlaștini, râuri jungla mari tropicale, în acest sens, ele sunt mult mai departe. In plus, aceste biocenoze neutralizeaza cantitate enormă de substanțe toxice care, încă o dată, se încadrează în natura activităților umane, precum și generează mai mult de 70% din oxigenul din atmosfera planetei noastre. Apropo, în multe manuale încă mai susține că cel mai productiv „grânarul“ a Pământului sunt oceanele. Destul de ciudat, dar această afirmație este foarte departe de adevăr.

"Paradox Ocean"

Știi, fiind în comparație cu productivitatea biologică a ecosistemului mărilor și oceanelor? Cu semi-deserturi! Cantități mari de biomasă datorită faptului că este spațiile de apă ocupă o mare parte din suprafața planetei. Deci, de multe ori utilizarea prezis de mare ca principala sursă de nutrienți pentru întreaga omenire în anii următori, este aproape imposibil, deoarece fezabilitatea economică a acestei este foarte scăzută. Cu toate acestea, eficiența scăzută a acestui tip de ecosistem în nici un fel diminuează importanța oceanelor pentru viața tuturor formelor de viață, astfel încât acestea trebuie să fie protejate ca o modalitate mai aprofundată posibil.

ecologiștii moderni spun că capacitatea terenurilor agricole este departe de a fi epuizat, și în viitor, vom putea să le primească recolte mai abundente. speranțe speciale sunt fixate pe câmpurile de orez, care pot oferi o mulțime de materie organică valoroasă , datorită caracteristicilor sale unice.

Informații de bază despre productivitatea sistemelor biologice

În general, ecosistemul este definit rata de productivitate a fotosintezei și acumularea materiei organice într-o anumită biocenoză. Că masa organică, care este creată pe unitatea de timp se numește producție primară. Pentru a exprima în două moduri: fie în jouli sau în greutate uscată de plante. produsul brut denumit volum creat organismele sale de plante pentru o anumită unitate de timp, la o viteză constantă de fotosinteză. Trebuie reamintit faptul că o parte din acest material se va merge pe durata de viață a plantelor în sine. Restul apoi organic - productivitatea primară netă a ecosistemului. Că este vorba de heterotrofe mâncare, pe care tu și cu mine includ.

Există o „limită superioară“ producția primară?

Într-un cuvânt, „da“. Să aruncăm o scurtă privire la cât de eficientă, în principiu, procesul de fotosinteză. Amintiți-vă că intensitatea radiației solare atinge suprafața Pământului, mult depinde de locație: maximă Caracteristica de ieșire de putere a zonei ecuatoriale. Aceasta scade exponențial pe măsură ce ne apropiem de poli. Aproximativ jumătate din energia solară reflectată de gheață, zăpadă, oceane sau deserturi, absorbite de gaze în atmosferă. De exemplu, stratul de ozon atmosferic absoarbe aproape toate radiațiile UV! Doar jumătate din lumina care cade pe frunze de plante folosite în reacția de fotosinteză. Așa că productivitatea biologică a ecosistemelor - rezultatul de conversie o parte nesemnificativă din energia soarelui!

Ce este o producție secundară?

Prin urmare, produsele secundare de creștere numit consuments (de exemplu, clienții) pentru orice perioadă anumită de timp. Desigur, productivitatea ecosistemului depinde de ele într-o măsură mult mai mică, dar este tocmai această biomasă joacă un rol important în viața umană. Rețineți că substanțele organice secundare au fost numărate separat la fiecare nivel trofic. Astfel, tipuri de ecosisteme de productivitate sunt împărțite în două tipuri: primare și secundare.

Raportul dintre producția primară și secundară

După cum s-ar putea ghici, raportul dintre biomasă și masa totală a plantelor este relativ mică. Chiar și în junglele și mlaștinile din această rată depășește rareori marca de 6,5%. Plantele mai erbacee din comunitate, mai mare rata de acumulare a materiei organice și cu atât mai mare diferența.

Viteza de formare și cantitatea de substanțe organice

limitând în general viteza de formare a materiei organice de origine primară în întregime dependentă de starea aparatului fotosintetic plantelor (PAR). Valoarea maximă a eficienței fotosintezei, care a fost realizat in laborator, este de 12% din PAR. În condiții naturale, valoarea de 5% este considerată foarte mare și, practic, nu se produce. Se crede că asimilarea în lumina soarelui mondială nu depășește 0,1%.

Distribuția producției primare

Trebuie remarcat faptul că productivitatea ecosistemului natural - o piesă foarte inegal pe întreaga planetă. Greutatea totală a tuturor substanțelor organice care formează pe suprafața pământului în fiecare an este de ordinul a 150-200 de miliarde de tone. Amintiți-vă ce am spus despre productivitatea oceanelor de mai sus? Deci, 2/3 din această substanță formată pe teren! Imaginați-vă: gigant, cantitati enorme de forma hidrosfera de trei ori mai mică decât cea organică bucată mică de pământ, o mare parte din care sunt deșert!

Mai mult de 90% din materia organică acumulată într-o formă sau alta vine la organisme heterotrofe alimentare. Doar o mică parte din energia solară stocată sub formă de humus din sol (precum petrol și cărbune, formarea care este și astăzi). Pe teritoriul câștigurilor de producție primare ale țării noastre variind de la 20 kg / ha (în apropiere de Oceanul Arctic) la mai mult de 200 kg / ha, în Caucaz. În zonele deșertice, această valoare nu depășește 20 c / ha.

În principiu, practic identice cu cele cinci continente ale lumii noastre intensitate caldă de producție, aproape: în America de Sud se acumulează vegetație ori și jumătate mai mare de substanță uscată, din cauza condițiilor climatice excelente. productivitate Există de maxim naturale și a ecosistemelor artificiale.

Aceasta oferă puterea poporului?

Aproximativ 1,4 miliarde de hectare sunt pe suprafața plantațiilor noastre planete cultivate de plante om care ne asigură mâncarea. Este - aproximativ 10% din ecosistemele planetei. Destul de ciudat, dar numai producția de jumătate primit merge direct pentru consumul uman. Tot restul este utilizat ca hrană pentru animale și este necesitățile sectorului (a produce alimente). Oamenii de știință au fost mult timp semnale de alarmă: productivitatea și biomasa ecosistemelor planetei noastre nu poate oferi mai mult de 50% din nevoile omenirii în proteine. Pur și simplu pune, jumătate din populația lumii trăiește în condiții de deficit de proteine cronice.

Biocenoză-campioni

Așa cum am spus deja, cea mai mare productivitate se caracterizează prin păduri ecuatoriale. Gândește-te: pe un hectar comunității ecologice poate acoperi mai mult de 500 de tone de substanță uscată! Și acest lucru nu este limita. În Brazilia, de exemplu, un hectar de pădure produce între 1.200 și 1.500 de tone (!) De materie organică pentru un an! Gândește-te: pe metru pătrat de până la două chintale de organice! În tundra pe aceeași suprafață se formează nu mai mult de 12 m, și o pădure de bandă mediană - în termen de 400 m Aceasta utilizează în mod activ fermele de animale în ecosistemul artificial Productivity acele părți :. într-un câmp de trestie de zahăr, care se pot acumula până la 80 de tone de materie uscată hectare de culturi oriunde altundeva nu va fi în măsură să punct de vedere fizic. Cu toate acestea, ușor diferite de golfuri lor Orinoco, Mississippi, precum și unele zone din Ciad. Aici, pentru anul ecosistemului „da“ de până la 300 de tone de material pe hectar!

rezultate

Astfel, evaluarea productivității ar trebui efectuată cu precizie pe substanța primară. Faptul că produsele secundare nu este mai mare de 10% din această valoare, valoarea ei variază foarte mult, și așa face o analiză detaliată a acestui indicator este pur și simplu imposibil.