Biološka produktivnost ekosustava

Svake godine ljudi su sve više iscrpljuje resurse planeta. To je ne čudi da je u posljednjih nekoliko godina ogroman značaj za procjenu koliko resursi mogu dati određenu biocenoza. Danas produktivnost ekosustava je ključno pri odabiru metoda upravljanja, kao i broj proizvoda koji se mogu dobiti izravno ovisi gospodarski rad izvodljivosti.

Ovdje su glavna pitanja koja se trenutno suočava znanstvenike:

• Koliko solarna energija je dostupan i koliko je asimiliran od strane biljaka, kao što se mjeri?
• U nekih vrsta ekosustava je najviše performanse i koje daju najveći dio primarne proizvodnje?
• Koji faktori ograničavaju broj primarnih proizvoda na lokalnoj i globalnoj razini?
• Što je učinkovitost s kojom energija pretvara biljke?
• Koja je razlika između učinkovitosti asimilacije, čistije proizvodnje i ekoloških performansi?
• Kao ekosustavi razlikuju u količini ili volumenu biomase od autotrofnih organizama?
• Koliko energije je dostupan za ljude i koliko mi koristimo?

Pokušat ćemo barem djelomično odgovoriti na njih u ovom članku. Prvo, neka je nositi se s osnovnim pojmovima. Tako, produktivnost ekosustava je proces akumulacije organske tvari u određenoj mjeri. Što organizmi su odgovorni za ovaj posao?

Autotrophs i heterotrofi

Znamo da su neki organizmi su u stanju sintetizirati organske molekule iz anorganskih prethodnika. Oni su pozvani autotrophs, što znači „self-hranjenja”. U stvari, produktivnost ekosustava ovisi upravo o njihovim aktivnostima. Autotrophs također se spominju kao primarnim proizvođačima. Organizmi koji su u stanju proizvesti složene organske molekule iz jednostavnih anorganskih tvari (voda, CO2), najviše pripadaju klasi biljaka, ali isti sposobnosti posjeduju neki bakterija. Proces u kojem se organske tvari sintetiziraju naziva fotokemijske sintezu. Kao što je lako shvatiti iz imena, fotosinteza zahtijeva suncu.

Također treba spomenuti način, poznat kao kemosintetizirane. Neki autotrophs uglavnom specijalizirana bakterije koje mogu pretvoriti anorganske hranjive tvari u organske spojeve bez pristupa suncu. Postoji nekoliko skupina od chemosynthetic bakterija u morskom i slatkom vodom, a najčešće se nalaze u sredinama s visokim sadržajem sumporovodika ili sumpora. Kao klorofila biljaka i drugih organizama koji mogu fotokemijski sinteze, chemosynthetic organizama - autotrophs. Međutim, produktivnost ekosustava pozvao najviše aktivnost vegetacije, jer je odgovorna za nakupljanje više od 90% organske tvari. Kemosintetizirane igra nerazmjerno manju ulogu.

U međuvremenu, mnogi organizmi mogu dobiti potrebnu energiju, ali jesti drugih organizama. Oni su pozvali heterotrofi. U načelu, svi su oni isti biljke (i oni „jedu” organski spreman), životinje, bakterije, gljivice i mikroorganizme. Heterotrofnih također se spominju kao „potrošača”.

Uloga biljaka

Tipično, riječ „produktivnost” u ovom slučaju odnosi na biljkama sposobnosti za pohranu određenu količinu organskih tvari. I to ne čudi, jer samo biljni organizmi mogu pretvoriti anorganske tvari u organske. Bez njih, sam život na našem planetu ne bi bilo moguće, a time i produktivnost ekosustava smatra se iz ove perspektive. Općenito, pitanje je vrlo jednostavno: tako što puno organske tvari može nagomilati biljke?

Što biocenoze su najproduktivniji?

Čudnovato dovoljno, ali čovjek napravio biocenoze nisu najproduktivniji. Džunglama, močvare, džungla velike tropske rijeke u tom pogledu su daleko ispred. Osim toga, ove biocenoze neutralizirati ogromne količine toksičnih tvari koje, opet, spadaju u prirodi ljudskih aktivnosti, kao i generirati više od 70% kisika sadržanog u atmosferi naše planete. Usput, u mnogim udžbenicima i dalje tvrdi da je najproduktivnije „breadbasket” Zemlje su oceani. Čudno, ali ova izjava je vrlo daleko od istine.

„Ocean paradoks”

Znate, što je u usporedbi s biološkom produktivnosti ekosustava mora i oceana? S polu-pustinje! Velike količine biomase zbog činjenice da je voda prostori zauzimaju veliki dio površine planeta. Toliko puta je predviđena uporaba mora kao glavni izvor hranjivih tvari za cijelo čovječanstvo u nadolazećim godinama, to je teško moguće, jer je ekonomska izvedivost to je vrlo niska. Međutim, niska učinkovitost ove vrste ekosustava ni na koji način umanjuje važnost oceana za život svih živih bića, tako da oni moraju biti zaštićeni kao temeljitije mogući način.

Moderni ekolozi kažu da je kapacitet poljoprivrednog zemljišta je daleko od iscrpljeni, au budućnosti ćemo moći da ih primiti više obilne žetve. Posebne nade zabodena na rižina polja, koje može pružiti obilje vrijednih organske tvari zbog svojih jedinstvenih osobina.

Osnovni podaci o produktivnosti bioloških sustava

Općenito, ekosustava definiran postotak produktivnost fotosinteze i akumulaciju organske tvari u određenom biocenozi. To organska masa, koja je stvorena po jedinici vremena naziva se primarna proizvodnja. Izraziti na dva načina: ili u džulima ili mase suhe tvari biljaka. Bruto proizvod naziva svoj volumen stvorili biljne organizme za određenu jedinicu vremena, pri konstantnoj stopi od fotosinteze. To treba imati na umu da su neki od ovog materijala će ići na životu samih biljaka. Ostatak onda organski - neto primarne produktivnosti ekosustava. Da je riječ o hrani heterotrofnih, što ti i ja uključiti.

Postoji li „gornja granica” primarna proizvodnja?

U Ukratko, „da”. Uzmimo kratak pogled na kako je na snazi, u načelu, proces fotosinteze. Sjeti se da je intenzitet sunčevog zračenja dopire do površine Zemlje, mnogo ovisi o mjestu: Maksimalna izlazna snaga karakteristiku ekvatorijalne zone. To smanjuje eksponencijalno kako se približava motke. Otprilike polovica od sunčeve energije reflektira leda, snijega, oceana ili pustinja, apsorbira plinove u atmosferi. Na primjer, atmosferski ozon apsorbira gotovo sve UV zračenja! Samo polovica svjetlosti koja pada na lišće biljaka koje se koriste u reakciji fotosinteze. Tako da je biološka produktivnost ekosustava - rezultat pretvaranja beznačajni dio energije sunca!

Što je sekundarna proizvodnja?

Prema tome, sekundarni proizvodi se zove rast consuments (tj korisnike) bilo kojeg vremenskog razdoblja. Naravno, produktivnost ekosustava ovisi o njima u mnogo manjoj mjeri, ali to je upravo ta biomasa igra važnu ulogu u ljudskom životu. Imajte na umu da su sekundarne organske tvari broje zasebno na svakoj trofičkog razini. Dakle, tipovi produktivnost ekosustava su podijeljeni u dvije vrste: primarne i sekundarne.

Omjer primarne i sekundarne proizvodnje

Kao što ste mogli pogoditi, omjer biomase i ukupne biljne mase je relativno mali. Čak iu džunglama i močvarama ove stope rijetko prelazi brojku od 6,5%. Više zeljaste biljke u zajednici, viša stopa akumulacije organske tvari i veću razliku.

Brzina formiranja i količine organskih tvari

Općenito ograničava brzinu stvaranja organske tvari primarnog porijekla potpuno zavisno o stanju fotosintetskim membranama biljaka (PAR). Maksimalna vrijednost efikasnosti fotosinteze, koji je postignut u laboratoriju, 12% od nominalne vrijednosti. U prirodnim uvjetima, vrijednost 5% smatra vrlo visoka, a praktički ne dogodi. Smatra se da je dimnjak na svjetskom suncu ne prelazi 0,1%.

Distribucija primarne proizvodnje

Valja napomenuti da su produktivnost prirodnih ekosustava - komad vrlo neravnomjerno diljem planeta. Ukupna težina svih organskih tvari koja tvori na površini Zemlje svake godine je reda 150-200 milijardi tona. Sjeti se što smo rekli o produktivnosti oceana iznad? Dakle, 2/3 ove tvari formirana na zemlji! Zamislite: div, ogromne količine hidro- obliku tri puta manje organske nego maleni komad zemlje, veliki dio kojih su pustinja!

Više od 90% nagomilanog organske tvari u jednom ili drugom obliku hrane radi heterotrofne organizme. Samo mali dio solarne energije pohranjene u obliku humusa u tlu (kao što su nafta i ugljen, formiranje koji je i danas). Na području primarne proizvodnje dobitke naše zemlje u rasponu od 20 kg / ha (u blizini Arktičkog oceana) do više od 200 kg / ha na Kavkazu. U pustinjskim područjima, ova vrijednost ne prelazi 20 ° C / ha.

U principu, gotovo identična pet kontinenata naše svjetske toplog intenzitetu proizvodnje, gotovo: u Južnoj Americi vegetacije akumulira i pol puta veća suhe tvari, zbog odličnih klimatskih uvjeta. Postoji produktivnosti prirodnih i umjetnih ekosustava maksimum.

To daje snagu za ljude?

Oko 1,4 milijarde hektara su na površini našeg planeta plantaže kultiviranih čovjek biljke koje nam daju hranu. To je - oko 10% ekosustava na planetu. Čudno, ali samo polovica primala proizvodnja ide izravno za ljudsku prehranu. Sve ostalo se koristi kao hrana za stoku i potrebe sektora (neprehrambenih proizvodnju). Znanstvenici su odavno zvučni alarm: produktivnost i biomasa ekosustava našeg planeta može pružiti više od 50% potrebe čovječanstva u proteinu. Jednostavno rečeno, polovica svjetske populacije živi u uvjetima kronične nedostatka proteina.

Biocenoze-prvaci

Kao što smo već rekli, najveći produktivnost odlikuju ekvatorijalnim šumama. Dovoljno je sjetiti: na jednom hektaru ekološke zajednice može pokriti više od 500 tona suhe tvari! A to nije granica. U Brazilu, na primjer, jedan hektar šume stvara između 1.200 i 1.500 tona (!) Organske tvari za godinu dana! Dovoljno je sjetiti: po kvadratnom metru do dva quintals organskih! U tundri na istom području se formira ne više od 12 m, a medijan strip šume - u roku od 400 m Ova aktivno koristiti farme stoke u onim dijelovima :. Produktivnost umjetnom ekosustavu u polju šećerne trske, koja može akumulirati do 80 tona suhe tvari hektara usjeva bilo gdje drugdje neće moći fizički. Međutim, malo drugačiji od svojih uvala Orinoco, Mississippi, kao i neke područje Čad. Evo, za godinu ekosustava „dati” i do 300 tona materijala po hektaru!

rezultati

Dakle, procjena produktivnosti treba provesti upravo na primarnom tvari. Činjenica da su sekundarni proizvodi ne više od 10% te vrijednosti, njegova vrijednost uvelike varira, pa tako i detaljna analiza ovog pokazatelja je jednostavno nemoguće.