Produktiviti biologi ekosistem

Setiap tahun orang-orang semakin habis sumber planet. Ia tidak menghairankan bahawa dalam beberapa tahun kebelakangan ini kepentingan yang besar untuk menilai berapa banyak sumber boleh memberikan biocoenosis tertentu. Hari ini, produktiviti ekosistem adalah penting apabila memilih kaedah pengurusan, jumlah produk yang boleh diperolehi secara langsung bergantung kerja kemungkinan ekonomi.

Berikut adalah isu-isu utama yang sedang dihadapi oleh ahli-ahli sains:

• Berapa banyak tenaga solar boleh didapati dan berapa banyak yang diserap oleh tumbuh-tumbuhan kerana ia diukur?
• Dalam beberapa jenis ekosistem adalah prestasi yang paling tinggi dan yang menyediakan sebahagian besar daripada pengeluaran utama?
• Apa faktor menghadkan beberapa produk utama dalam dan luar negara?
• Apakah kecekapan dengan mana tenaga ditukarkan oleh tumbuh-tumbuhan?
• Apakah perbezaan antara kecekapan asimilasi, pengeluaran yang lebih bersih dan prestasi alam sekitar?
• Sebagai ekosistem berbeza dalam jumlah atau jumlah biojisim organisma autotrophic?
• Berapa banyak tenaga boleh didapati kepada orang ramai dan berapa banyak yang kita gunakan?

Kami akan cuba untuk sekurang-kurangnya sebahagiannya menjawab mereka dalam artikel ini. Pertama, mari kita berurusan dengan konsep-konsep asas. Oleh itu, produktiviti ekosistem adalah proses pengumpulan bahan organik sehingga ke tahap tertentu. Apa organisma bertanggungjawab untuk kerja-kerja ini?

Autotrof dan heterotrof

Kita tahu bahawa sesetengah organisma dapat mensintesis molekul organik dari prekursor bukan organik. Mereka dipanggil autotrof, yang bermaksud "memberi makan diri". Malah, produktiviti ekosistem bergantung tepat pada aktiviti-aktiviti mereka. Autotrof juga dirujuk kepada pengeluar sebagai utama. Organisma yang dapat menghasilkan molekul organik yang kompleks daripada bahan-bahan mudah bukan organik (air, CO2), sebahagian besar tergolong dalam golongan tumbuh-tumbuhan, tetapi kebolehan sama dimiliki oleh sesetengah bakteria. Proses di mana mereka mensintesis bahan organik, yang dipanggil sintesis fotokimia. Kerana ia adalah mudah untuk memahami dari nama, fotosintesis memerlukan cahaya matahari.

Kita juga perlu menyebut cara ini, dikenali sebagai chemosynthesis. Beberapa autotrof terutamanya khusus bakteria yang boleh menukar bukan organik nutrien ke dalam sebatian organik tanpa akses cahaya matahari. Terdapat beberapa kumpulan bakteria chemosynthetic di laut dan air tawar, dan selalunya mereka berada dalam persekitaran dengan kandungan yang tinggi sulfida hidrogen atau sulfur. Tumbuh-tumbuhan klorofil dan organisma lain yang boleh sintesis fotokimia, organisma chemosynthetic - autotrof. Walau bagaimanapun, produktiviti ekosistem yang dipanggil aktiviti yang paling tumbuh-tumbuhan, kerana ia adalah bertanggungjawab untuk pengumpulan lebih daripada 90% bahan organik. Chemosynthesis memainkan peranan yang tidak seimbang yang lebih kecil.

Sementara itu, banyak organisma boleh mendapatkan tenaga yang diperlukan, tetapi makan organisma lain. Mereka dipanggil heterotroph. Pada dasarnya, mereka semua tumbuh-tumbuhan sama (mereka juga "makan" organik bersedia), haiwan, bakteria, kulat dan mikroorganisma. Heterotrophic juga dirujuk sebagai "pengguna."

Peranan tumbuhan

Biasanya, perkataan "produktiviti" dalam kes ini merujuk kepada keupayaan tumbuhan untuk menyimpan sejumlah bahan organik. Dan ini tidak menghairankan, kerana hanya organisma tumbuhan boleh menukar bahan-bahan bukan organik kepada organik. Tanpa mereka, kehidupan itu sendiri di planet kita akan menjadi mustahil, dan dengan itu produktiviti ekosistem dianggap dari perspektif ini. Secara umum, soalan ini adalah sangat mudah, maka apa yang banyak bahan organik boleh menyimpan tumbuh-tumbuhan?

Apa biocenoses adalah yang paling produktif?

Aneh cukup, tetapi buatan manusia biocenoses tidak adalah yang paling produktif. Hutan, paya, sungai tropika hutan besar dalam hal ini mereka adalah jauh di hadapan. Di samping itu, biocenoses ini meneutralkan sangat banyak bahan-bahan toksik yang, sekali lagi, jatuh ke dalam kegiatan-kegiatan manusia, serta menjana lebih daripada 70% daripada oksigen yang terkandung dalam suasana planet kita. Dengan cara ini, dalam banyak buku teks masih berhujah bahawa yang paling produktif "perut" Bumi adalah lautan. Apa yang cukup pelik, tetapi kenyataan ini adalah sangat jauh dari kebenaran.

"Ocean paradoks"

Anda tahu, yang dibandingkan dengan produktiviti biologi ekosistem laut dan lautan? Dengan separuh padang pasir! sejumlah besar biojisim disebabkan oleh hakikat bahawa ia adalah ruang air menduduki sebahagian besar permukaan planet. Banyak kali penggunaan yang diramalkan laut sebagai sumber utama nutrien bagi seluruh umat manusia pada tahun-tahun akan datang, ianya tidak mungkin, kerana kemungkinan ekonomi ini adalah sangat rendah. Walau bagaimanapun, kecekapan rendah jenis ini ekosistem sama sekali tidak mengurangkan kepentingan lautan untuk kehidupan semua benda hidup, jadi mereka perlu dilindungi sebagai cara yang lebih menyeluruh mungkin.

alam sekitar moden mengatakan bahawa kapasiti tanah pertanian adalah jauh dari letih, dan pada masa akan datang kita akan dapat menerima mereka tuaian lebih banyak. harapan khas disematkan di sawah padi, yang boleh memberikan banyak bahan organik berharga kerana ciri-ciri yang unik.

maklumat asas mengenai produktiviti sistem biologi

Secara umum, ekosistem ditakrifkan kadar produktiviti fotosintesis dan pengumpulan bahan organik dalam biocenosis yang diberikan. Bahawa jisim organik, yang dicipta setiap unit masa dipanggil pengeluaran utama. Untuk menyatakan dalam dua cara: sama ada dalam Joule atau berat kering tumbuhan. produk kasar dipanggil jumlah dicipta organisma kilangnya untuk unit masa yang tertentu, pada kadar yang tetap fotosintesis. Perlu diingat bahawa beberapa bahan ini akan pergi kepada kehidupan tumbuh-tumbuhan itu sendiri. Selebihnya kemudian organik - pengeluaran primer bersih ekosistem. Bahawa ia datang untuk heterotrophic makanan, termasuk anda dan saya.

Adakah terdapat "had" pengeluaran utama?

Secara ringkas, "Ya." Mari kita lihat secara ringkas bagaimana berkesan, pada dasarnya, proses fotosintesis. Ingat bahawa keamatan sinaran suria sampai ke permukaan bumi, banyak bergantung kepada lokasi: maksimum ciri output kuasa zon khatulistiwa. Ia mengurangkan pesat seperti yang kita menghampiri kutub. Kira-kira separuh daripada tenaga solar yang ditunjukkan di ais, salji, lautan atau padang pasir, diserap gas dalam atmosfera. Sebagai contoh, lapisan ozon atmosfera menyerap hampir semua sinaran UV! Hanya separuh daripada cahaya yang jatuh pada daun tumbuh-tumbuhan yang digunakan dalam tindak balas fotosintesis. Supaya produktiviti biologi ekosistem - hasil menukarkan merupakan sebahagian penting daripada tenaga matahari!

Apakah yang dimaksudkan dengan pengeluaran menengah?

Oleh itu, produk menengah dipanggil pertumbuhan consuments (iaitu, pelanggan) untuk sesuatu jangka masa. Sudah tentu, produktiviti ekosistem bergantung pada mereka untuk tahap yang lebih rendah, tetapi ia adalah tepat biomass ini memainkan peranan yang penting dalam kehidupan manusia. Perhatikan bahawa organik menengah telah dikira secara berasingan di setiap peringkat trofik. Oleh itu, jenis ekosistem produktiviti dibahagikan kepada dua jenis: rendah dan menengah.

Nisbah pengeluaran rendah dan menengah

Seperti yang anda sangka, nisbah biojisim dan jumlah jisim tumbuhan adalah agak kecil. Walaupun dalam hutan dan paya kadar ini jarang melebihi tanda 6.5%. Tumbuh-tumbuhan lebih herba dalam masyarakat, kadar yang lebih tinggi daripada pengumpulan bahan organik dan yang lebih besar percanggahan.

Kadar pembentukan dan jumlah bahan-bahan organik

Secara amnya mengehadkan kadar pembentukan perkara asal utama organik bergantung sepenuhnya kepada keadaan radas fotosintesis tumbuh-tumbuhan (PAR). Nilai maksimum kecekapan fotosintesis, yang telah dicapai di dalam makmal, adalah 12% daripada PAR. Dalam keadaan semula jadi, nilai 5% dianggap sangat tinggi dan boleh dikatakan tidak berlaku. Adalah dipercayai bahawa pengambilan dalam cahaya matahari dunia tidak melebihi 0.1%.

Pengagihan pengeluaran primer

Ia harus diperhatikan bahawa produktiviti ekosistem semula jadi - bahagian yang sangat tidak sekata di seluruh planet ini. Jumlah berat semua bahan organik yang terbentuk di permukaan bumi ini setiap tahun adalah perintah 150-200 bilion tan. Ingat apa yang kita katakan mengenai produktiviti lautan di atas? Jadi, 2/3 daripada bahan ini terbentuk di negeri ini! Bayangkan: gergasi, sejumlah besar borang hidrosfera tiga kali kurang organik daripada sekeping kecil tanah, sebahagian besar yang padang pasir!

Lebih daripada 90% bahan organik yang terkumpul dalam satu bentuk atau yang lain datang kepada makanan organisma heterotrophic. Hanya sebahagian kecil daripada tenaga solar disimpan dalam bentuk humus tanah (serta minyak dan arang batu, pembentukan yang sehingga ke hari ini). Pada wilayah keuntungan pengeluaran utama negara kita yang terdiri daripada 20 kg / ha (berhampiran Lautan Artik) kepada lebih daripada 200 kg / ha di Caucasus. Di kawasan padang pasir, nilai ini tidak melebihi 20 c / ha.

Pada dasarnya, hampir sama dengan lima benua intensiti dunia kita hangat pengeluaran, hampir: di Amerika Selatan tumbuh-tumbuhan berkumpul dan setengah kali lebih besar bahan kering, disebabkan oleh keadaan iklim yang sangat baik. produktiviti terdapat maksimum semula jadi dan ekosistem tiruan.

Yang menyediakan kuasa kepada rakyat?

Kira-kira 1.4 bilion hektar adalah di permukaan ladang planet kita ditanam oleh tumbuh-tumbuhan lelaki yang memberikan kita dengan makanan anda. Ia adalah - kira-kira 10% daripada ekosistem planet. Apa yang cukup pelik, tetapi hanya pengeluaran separuh diterima pergi terus untuk kegunaan manusia. Semua yang lain digunakan sebagai makanan untuk ternakan dan keperluan sektor (a menghasilkan bukan makanan). Ahli-ahli sains telah lama membunyikan penggera: produktiviti dan biomass ekosistem planet kita boleh memberikan tidak lebih daripada 50% daripada keperluan manusia dalam protein. Ringkasnya, separuh daripada penduduk dunia tinggal dalam keadaan kekurangan protein kronik.

Biocenosis-juara

Seperti yang telah kita berkata, produktiviti yang paling besar mempunyai ciri-ciri hutan khatulistiwa. Cuba fikirkan: dalam satu hektar komuniti ekologi boleh meliputi lebih daripada 500 tan bahan kering! Dan ini tidak menjadi sempadan. Di Brazil, sebagai contoh, satu hektar hutan menghasilkan antara 1,200 dan 1,500 tan (!) Daripada bahan organik selama setahun! Cuba fikirkan: per meter persegi sehingga dua quintals organik! Di tundra di kawasan yang sama terbentuk tidak lebih daripada 12 m, dan hutan jalur median - dalam lingkungan 400 m ini aktif menggunakan ladang ternakan dalam bahagian-bahagian :. ekosistem tiruan Produktiviti dalam bidang tebu, yang boleh mengumpul sehingga 80 tan bahan kering hektar tanaman di mana pun tidak akan dapat secara fizikal. Walau bagaimanapun, sedikit berbeza dari teluk mereka Orinoco, Mississippi, serta beberapa kawasan Chad. Di sini, bagi tahun ekosistem "memberi" sehingga 300 tan bahan setiap hektar!

keputusan

Oleh itu, penilaian produktiviti perlu dijalankan tepat pada bahan utama. Hakikat bahawa produk menengah tidak lebih daripada 10% daripada nilai ini, nilainya amat berbeza, dan begitu juga dengan analisis terperinci penunjuk ini hanya mustahil.