Biologisk produktivitet af økosystemer

Hvert år folk er i stigende grad udtømmer jordens ressourcer. Det er ikke overraskende, at en enorm betydning i de seneste år for at vurdere, hvor mange ressourcer kan give en bestemt samfundene. I dag, økosystem produktivitet er afgørende, når de vælger metoden til ledelsen, da antallet af produkter, der kan fås direkte afhænger økonomiske gennemførlighed arbejde.

Her er de vigtigste spørgsmål, der i øjeblikket står over for forskere:

• Hvor meget solenergi er til rådighed, og hvor meget der optages af planterne, som det er målt?
• I nogle typer af økosystemer er den højeste ydeevne, og som giver det meste af den primære produktion?
• Hvilke faktorer begrænser antallet af primære produkter lokalt og globalt?
• Hvad er den effektivitet, hvormed energi omdannes af planter?
• Hvad er forskellen mellem assimilation effektivitet, renere produktion og miljømæssige resultater?
• Som økosystemer forskellige i mængden eller omfanget af biomasse af autotrofe organismer?
• Hvor meget energi er til rådighed for mennesker, og hvor meget bruger vi?

Vi vil forsøge at i det mindste delvist besvare dem i denne artikel. Først, lad os beskæftige sig med de grundlæggende begreber. Således produktivitet økosystemet er processen med ophobning af organisk materiale til en vis grad. Hvilke organismer er ansvarlige for dette arbejde?

Autotrofe og heterotrofe

Vi ved, at nogle organismer er i stand til at syntetisere organiske molekyler fra uorganiske forstadier. De kaldes autotrofe, der betyder "selv-fodring". Faktisk økosystemernes produktivitet afhænger netop om deres aktiviteter. Autotrofer også kaldet primære producenter. Organismer, der er i stand til at producere komplekse organiske molekyler fra simple uorganiske stoffer (vand, CO2), mest tilhører klassen af planter, men de samme evner besat af nogle bakterier. Den proces, hvorved de syntetiserer organisk stof, der kaldes fotokemisk syntese. Da det er let at forstå fra navnet, fotosyntesen kræver sollys.

Vi bør også nævne den måde, der er kendt som kemosyntese. Nogle autotrofer primært specialiserede bakterier, der kan konvertere uorganiske næringsstoffer i organiske forbindelser uden adgang sollys. Der er flere grupper af chemosynthetic bakterier i havvand og ferskvand, og oftest de findes i miljøer med et højt indhold af hydrogensulfid eller svovl. Som klorofyl planter og andre organismer i stand til fotokemisk syntese, chemosynthetic organismer - autotrofer. Men produktivitet økosystemet kaldt den mest aktivitet af vegetation, da den er ansvarlig for ophobning af mere end 90% organisk materiale. Kemosyntese spiller en uforholdsmæssig mindre rolle.

I mellemtiden kan mange organismer opnå den nødvendige energi, men spise andre organismer. De kaldes heterotrofer. I princippet er de alle de samme planter (de også "spise" økologiske klar), dyr, bakterier, svampe og mikroorganismer. Heterotrofe henviste også til som "forbrugere".

Rollen af planter

Typisk ordet "produktivitet" i dette tilfælde refererer til planterne evnen til at gemme en vis mængde af organisk stof. Og det er ikke overraskende, da kun for vegetabilske organismer kan konvertere uorganiske stoffer i økologiske. Uden dem ville selve livet på vores planet være umuligt, og derfor produktivitet økosystemet betragtes ud fra dette perspektiv. Generelt er spørgsmålet er meget enkelt: så hvad en masse af organisk stof kan bestanden op planter?

Hvilke biocenoses er de mest produktive?

Mærkeligt nok, men menneskeskabte biocenoses er ikke den mest produktive. Jungler, sumpe, jungle store tropiske floder i denne henseende er de langt foran. Desuden er disse biocenoses neutralisere enorm mængde af toksiske stoffer, som endnu en gang falder i karakteren af menneskelige aktiviteter, samt generere mere end 70% af oxygenet indeholdt i atmosfæren i vores planet. Af den måde, i mange lærebøger stadig hævder, at de mest produktive "brødkurv" af Jorden er havene. Mærkeligt nok, men dette udsagn er meget langt fra sandheden.

"Ocean paradoks"

Du ved, der sammenlignes med den biologiske produktivitet økosystemet i havene? Med semi-ørkener! Store mængder af biomassen på grund af det faktum, at det er vand rum optager en stor del af planetens overflade. Så mange gange den forventede udnyttelse af havet som den vigtigste kilde til næringsstoffer for hele menneskeheden i de kommende år, er det næppe muligt, fordi de økonomiske muligheder for dette er meget lavt. Men den lave effektivitet af denne type økosystem på ingen måde mindsker betydningen af oceanerne for livet af alle levende ting, så de har brug for at blive beskyttet som en mere grundig måde.

Moderne miljøforkæmpere siger, at kapaciteten af landbrugsjord er langt fra udtømt, og i fremtiden vil vi være i stand til at modtage dem mere rigelige høst. Særlige håb er fastgjort på rismarker, som kan give et væld af værdifulde organisk stof på grund af dets unikke egenskaber.

Grundlæggende informationer om produktivitet biologiske systemer

Generelt er økosystemet defineret produktiviteten af fotosyntese og akkumuleringen af organisk stof i en given biocønose. At organiske masse, som er skabt per tidsenhed kaldes primær produktion. For at udtrykke det på to måder: enten i Joule eller i tørvægt af planter. Brutto produkt kaldet sine volumen skabt plante organismer til en bestemt tidsenhed, ved en konstant hastighed på fotosyntese. Det bør erindres, at nogle af dette materiale vil gå på livet af planterne selv. Resten derefter organisk - nettoprimærproduktion produktivitet af økosystemet. At det kommer til fødevarer heterotrofe, som omfatter dig og mig.

Er der en "øvre grænse" primærproduktion?

I en nøddeskal, "Ja." Lad os tage et kort kig på, hvor effektiv i princippet fotosyntesen. Husk, at intensiteten af solstrålingen nå jordens overflade, meget afhænger af placeringen: Den maksimale effekt karakteristisk for den ækvatoriale zone. Det aftager eksponentielt som vi nærmer polerne. Omkring halvdelen af den solenergi reflekteret af is, sne, oceaner eller ørkener, absorberede gasser i atmosfæren. For eksempel atmosfærisk ozon lag absorberer næsten alle UV-stråling! Kun halvdelen af det lys, der falder på blade af planter, som anvendes i omsætningen af fotosyntese. Så at den biologiske produktivitet økosystemernes - resultatet af at konvertere en ubetydelig del af energien fra solen!

Hvad er en sekundær produktion?

Følgelig er de sekundære produkter kaldet consuments vækst (dvs. kunder) for en bestemt tidsperiode. Selvfølgelig produktivitet økosystemet afhænger af dem i langt mindre grad, men det er netop denne biomasse spiller en vigtig rolle i menneskets liv. Bemærk, at de sekundære organiske materialer tælles separat på hvert trofisk niveau. Således er produktiviteten økosystemtyper opdelt i to typer: primær og sekundær.

Forholdet mellem primær og sekundær produktion

Som du kan gætte, at forholdet mellem biomasse og total plante masse er relativt lille. Selv i jungler og sumpe i denne sats sjældent overstiger mærket på 6,5%. De mere urteagtige planter i samfundet, jo højere hastigheden af ophobning af organisk stof, og jo større uoverensstemmelsen.

Hastigheden for dannelse og mængden af organiske stoffer

Generelt begrænse hastigheden for dannelse af organisk stof primære oprindelse helt afhængig af tilstanden af den fotosyntetiske apparat af planter (PAR). Den maksimale værdi af effektiviteten af fotosyntese, som blev opnået i laboratoriet, er 12% af PAR. I naturlige forhold, er værdien på 5% betragtes som meget høj og praktisk talt ikke forekommer. Det menes, at optagelsen i verden sollys ikke overstiger 0,1%.

Fordelingen af primær produktion

Det skal bemærkes, at produktiviteten i det naturlige økosystem - et stykke meget ujævnt over hele planeten. Den samlede vægt af alle organiske stoffer, der dannes på overfladen af jorden hvert år, er i størrelsesordenen 150-200 milliarder tons. Husk, hvad vi sagde om produktivitet af de ovennævnte oceaner? Så 2/3 af dette stof dannet på jord! Tænk engang: gigantiske, enorme mængder af hydrosfæren formular tre gange mindre organisk end den lille stykke jord, en stor del af dem er ørken!

Mere end 90% af den akkumulerede organiske stof i en eller anden form kommer til fødevarer heterotrofe organismer. Kun en meget lille del af den solenergi, der er lagret i form af jord humus (samt olie og kul, dannelsen af som er endnu i dag). På det område af vores lands primære produktions- gevinster spænder fra 20 kg / ha (nær Ishavet) til mere end 200 kg / ha i Kaukasus. I ørkenområder, er denne værdi ikke overstige 20 c / ha.

I princippet stort set identiske med de fem kontinenter i vores verden varm intensitet af produktionen, næsten: i Sydamerika vegetation akkumuleres og en halv gange større tørstof, på grund af de gode klimatiske forhold. Der produktivitet af naturlige og kunstige økosystemer maksimum.

Det giver magt til folket?

Ca. 1,4 milliarder hektar er på overfladen af vores planet plantager dyrkes af mand planter, der giver os med din mad. Det er - omkring 10% af planetens økosystemer. Mærkeligt nok, men kun halvdelen modtaget produktionen går direkte til konsum. Alle resten anvendes som foder til kvæg og er behov sektoren (en non-food producerende). Forskere har længe været slår alarm: produktiviteten og biomasse af vores planets økosystemer kan give mere end 50% af de behov, som menneskeheden i proteinet. Kort sagt, halvdelen af verdens befolkning lever under forhold med kronisk proteinmangel.

Biocønose-mestre

Som vi allerede har sagt, er den største produktivitet præget af ækvatoriale skove. Tænk: På en hektar af den økologiske samfund kan dække mere end 500 tons tørstof! Og det er ikke grænsen. I Brasilien, for eksempel en hektar skov producerer mellem 1.200 og 1.500 tons (!) Af organisk stof i et år! Tænk: pr kvadratmeter op til to hkg økologisk! I tundraen på samme område dannes ikke mere end 12 m, og en median stribe skove - inden 400 m Dette bruger aktivt husdyrbrug i de dele :. Produktivitet kunstig økosystem i et felt af sukkerrør, som kan ophobes op til 80 tons tørstof hektar afgrøder andre steder vil ikke være i stand til fysisk. Men lidt forskellige fra deres bugter Orinoco, Mississippi, samt nogle områder af Tchad. Her for året på økosystemet "give" op til 300 tons materiale per hektar!

resultater

Således bør vurdering produktivitet foretages præcist på det primære stof. Det faktum, at de sekundære produkter er ikke mere end 10% af denne værdi, dens værdi varierer meget, og det samme gør en detaljeret analyse af denne indikator er simpelthen umuligt.