Bioloģiskā ekosistēmu ražīgums

Katru gadu cilvēki arvien vairāk noārda planētas resursus. Tas nav pārsteigums, ka pēdējos gados ir milzīgs nozīme, lai novērtētu, cik daudz resursu, var dot īpašu biocenoze. Šodien ekosistēma produktivitāte ir būtiski izvēloties metodi vadību, jo produktu skaits, kas var iegūt tieši atkarīgs no ekonomiskās priekšizpētes darbu.

Šeit ir galvenie jautājumi, kas pašlaik saskaras ar zinātniekiem:

• Cik daudz saules enerģija ir pieejama un cik daudz asimilēt augi, kā tas tiek mērīts?
• Dažos ekosistēmu tipiem ir augstākā veiktspēju un kas nodrošina lielāko daļu primāro ražošanu?
• Kādi faktori ierobežo skaitu, primāro produktu vietējā un pasaules mērogā?
• Kāda ir efektivitāte, ar kuru enerģija tiek pārvērsta augi?
• Kāda ir atšķirība starp asimilācijas efektivitāti, tīrākas ražošanas un vides sniegumu?
• Kā ekosistēmas atšķiras summa vai apjoma biomasas un Autotrofisks organismu?
• Cik daudz enerģijas ir pieejama cilvēkiem, un cik daudz mēs izmantojam?

Mēs centīsimies vismaz daļēji atbildēt uz tiem šajā rakstā. Pirmkārt, pieņemsim galā ar pamatjēdzieniem. Tādējādi produktivitāte ekosistēmas ir process uzkrāšanos organisko vielu, lai zināmā mērā. Kas organismi ir atbildīgi par šo darbu?

Autotrophs un heterotrophs

Mēs zinām, ka daži organismi spēj sintezēt organiskās molekulas no neorganiskām prekursoriem. Tos sauc autotrophs, kas nozīmē "sevis krūti". Faktiski, ekosistēmu ražīgums ir atkarīgs tieši no savām darbībām. Autotrophs dēvē arī par primārajiem ražotājiem. Organismi, kas spēj ražot sarežģītas organiskās molekulas no vienkāršām neorganiskām vielām (ūdens, CO2), lielākā daļa pieder pie klases augu, bet tās pašas spējas valdījumā dažas baktērijas. Process, ar kuru tie sintezēt organiskās vielas, ko sauc par fotoķīmiskā sintēze. Kā tas ir viegli saprast no nosaukuma, fotosintēzes nepieciešama saules gaisma.

Mums vajadzētu arī pieminēt veids, kas pazīstams kā Hemosintēze. Daži autotrophs galvenokārt specializējas baktērijas, kas var konvertēt neorganiskie uzturvielas uz organisko savienojumu bez saules piekļuvi. Ir vairākas grupas , kas chemosynthetic baktēriju jūras un saldūdens, un visbiežāk tie ir atrodami vidē ar augstu saturu sērūdeņraža vai sēru. Kā hlorofila augu un citu organismu spēj fotoķīmiskā sintēzes, chemosynthetic organismi - autotrophs. Tomēr produktivitāte ekosistēmas sauc lielāko aktivitāti augu, jo tā ir atbildīga par uzkrāšanos vairāk nekā 90% organisko vielu. Hemosintēze spēlē nesamērīgi mazāka loma.

Tajā pašā laikā, daudzi organismi var iegūt nepieciešamo enerģiju, bet ēd citus organismus. Tie ir sauc heterotrophs. Principā tie ir visi tie paši augi (viņi arī "ēd" bioloģisko gatavs), dzīvnieki, baktērijas, sēnītes un mikroorganismus. Heterotrofajām dēvē arī par "patērētājiem."

Augu loma

Parasti vārds "produktivitātes" šajā gadījumā attiecas uz augu spēju uzglabāt noteiktu daudzumu organisko vielu. Un tas nav pārsteidzoši, jo tikai augu organismi var pārvērst neorganiskas vielas, uz organisko. Bez viņiem, pati dzīve uz mūsu planētas nebūtu iespējama, un tāpēc produktivitāte ekosistēmas tiek uzskatīts, no šī viedokļa. Vispār, jautājums ir ļoti vienkāršs: tā, kas daudz organisko vielu var krājumi augus?

Kādas biocenoses ir visvairāk produktīvs?

Savādi pietiekami, bet mākslīgām biocenoses nav visvairāk produktīvs. Džungļi, purvi, džungļi lieli tropu upes šajā ziņā viņi ir tālu priekšā. Turklāt šie biocenoses neitralizē milzīgu toksisko vielu, kas, atkal, iekrist raksturu cilvēka darbību, kā arī radīt vairāk nekā 70% no skābekļa ietverto atmosfērā mūsu planētas. Starp citu, daudzās mācību grāmatās joprojām apgalvo, ka visvairāk produktīvs "breadbasket" Zemes, ir okeāni. Savādi pietiekami, bet šis apgalvojums ir ļoti tālu no patiesības.

"Ocean paradokss"

Ziniet, ko, salīdzinot ar bioloģisko produktivitāti ekosistēmā jūru un okeānu? Ar pustuksnešiem! Liels daudzums no biomasas sakarā ar to, ka tas ir ūdens telpas aizņem lielu daļu no planētas virsmas. Tik daudzas reizes paredzamais lietojums jūras kā galvenais avots uzturvielas visas cilvēces turpmākajos gados, tas ir gandrīz neiespējami, jo ekonomiskā iespējamība, tas ir ļoti zems. Tomēr zemā efektivitāte šāda veida ekosistēmas nekādi nemazina nozīmi okeānu dzīvē visām dzīvajām būtnēm, tāpēc tie ir jāaizsargā, kā rūpīgāk iespējams.

Mūsdienu ekologi saka, ka jauda lauksaimniecības zeme ir tālu no izsmelts, un nākotnē mēs varēsim saņemt viņiem daudz bagātīgāka ražām. Īpašas cerības tiek piestiprinātas uz rīsu laukiem, kas var sniegt daudz vērtīgu organisko vielu, pateicoties savām unikālajām īpašībām.

Pamata informācija par produktivitātes bioloģisko sistēmu

Kopumā ekosistēma ir definēts ražīguma līmeni fotosintēzes un uzkrāšanos organisko vielu dotajā biocenoze. Tas organisko masu, kas tiek radīta laika vienībā sauc par primāro ražošanu. Izteikt to divos veidos: vai nu džoulos vai augu sausā svara. Bruto produktu sauc savas apjoma radīts augu organismu, kas paredzēti konkrētā laika vienībā, ar konstantu ātrumu fotosintēzi. Būtu jāatceras, ka daži no šī materiāla dosies uz dzīvi pašiem augiem. Pārējais tad organiskā - neto primārā produktivitāte ekosistēmas. Kas runa pārtikas heterotrofajām, kas ietver jūs un mani.

Vai pastāv "augšējā robeža" primārā ražošana?

In Īsumā, "jā". Pieņemsim īsi apskatīt, cik efektīvi, principā, fotosintēzes procesā. Atcerieties, ka intensitāte saules starojuma sasniedz Zemes virsmu, daudz kas ir atkarīgs no atrašanās vietas: no ekvatoriālās zonas maksimālā izejas jauda īpašība. Tas samazinās eksponenciāli, tuvojoties polus. Aptuveni puse no saules enerģijas atstaro ledus, sniegs, okeānu vai tuksnešos, absorbē gāzes atmosfērā. Piemēram, atmosfēras ozona slānis absorbē gandrīz visu UV starojumu! Tikai puse no gaismas, kas krīt uz augu lapas izmanto reakcijā fotosintēzi. Tāpēc, ka bioloģiskā produktivitāte ekosistēmu - rezultāts pārveidojot nelielu daļu no saules enerģiju!

Kas ir sekundārā ražošana?

Attiecīgi, sekundārie produkti sauc consuments pieaugumu (ti, klienti) par kādu konkrētu laika periodu. Protams, produktivitāte ekosistēmā ir atkarīga no viņiem daudz mazākā mērā, bet tas ir tieši tas biomasa ir liela nozīme cilvēka dzīvē. Ņemiet vērā, ka sekundāro organisko tika skaitīti atsevišķi katrā trofiskā līmenī. Tādējādi produktivitāte ekosistēmu veidi iedalās divos veidos: primāro un sekundāro.

Attiecība primārajā un sekundārajā ražošanā

Kā jūs varētu uzminēt, attiecība biomasas un kopējā augu masa ir salīdzinoši neliels. Pat džungļos un purvi šīs likmes reti pārsniedz zīmi par 6,5%. Jo vairāk zālaugi kopienā, jo augstāka likme par organisko vielu uzkrāšanos un lielākas neatbilstības.

To veidošanās un apjoma organisko vielu ātrums

Parasti ierobežo ātrumu veidošanās organiskās vielas primārās izcelsmes pilnībā atkarīgs no stāvokļa fotosintēzes aparāta augu (PAR). Maksimālā vērtība efektivitātes fotosintēzes, kas tika sasniegts laboratorijā, ir 12% no nominālvērtības. Dabiskos apstākļos vērtība 5% tiek uzskatīts par ļoti augsts un praktiski nenotiek. Tiek uzskatīts, ka pārņemšanu pasaules saules gaismā nepārsniedz 0,1%.

Primārās produkcijas izplatīšana

Jāatzīmē, ka produktivitāte dabiskās ekosistēmas - gabals ļoti nevienmērīgi visā pasaulē. Visu organisko vielu, kas veido uz zemes virsmas katru gadu kopējais svars ir kārtībā 150-200 miljardiem tonnu. Atcerieties, ko mēs teicām par produktivitātes virs okeāniem? Tātad, 2/3 no šīs vielas veidojas uz zemes! Iedomājieties: milzis, milzīgas summas hidrosfēras formā trīs reizes mazāk organisko nekā tiny gabalu zemes, liela daļa no kuriem ir tuksnesis!

Vairāk nekā 90% no uzkrāto organisko vielu vienā vai citā veidā attiecībā uz pārtikas heterotrofie organismiem. Tikai neliela daļa no Saules glabājas veidā augsnes humusa enerģiju (kā arī naftas un oglēm, veidošanās, kas ir vēl šodien). Teritorijā mūsu valsts galvenais ražošanas pieaugumu, sākot no 20 kg / ha (pie Ziemeļu Ledus okeāna) līdz vairāk nekā 200 kg / ha Kaukāzā. Tuksnešu reģionos, šī vērtība nepārsniedz 20 c / ha.

Principā, gandrīz identisks piecos kontinentos mūsu pasaules silta intensitāti ražošanas, gandrīz: Dienvidamerikā veģetācijas uzkrājas un ar pusi reizes lielāks sausnas, pateicoties lielisko klimatiskajiem apstākļiem. Tur produktivitāte dabas un mākslīgo ekosistēmām maksimāli.

Tas nodrošina jaudu cilvēkiem?

Aptuveni 1,4 miljardi ha ir uz virsmas mūsu kultivētie cilvēku augi, kas nodrošina mūs ar savu ēdienu planētas plantācijām. Tas ir - apmēram 10% no planētas ekosistēmu. Savādi pietiekami, bet tikai puse saņēma produkcija iet tieši lietošanai pārtikā. Viss pārējais tiek izmantots kā barību lopiem un vajadzības nozares (ne-pārtikas ražošanu). Zinātnieki jau sen ceļ trauksmi: produktivitātes un biomasa mūsu planētas ekosistēmu var sniegt ne vairāk kā 50% no vajadzībām cilvēces šajā proteīnu. Vienkārši runājot, puse pasaules iedzīvotāju dzīvo apstākļos hroniskas proteīna deficītu.

Biocenoze-čempioni

Kā mēs jau teicu, vislielākais produktivitāte raksturo ekvatoriālo mežu. Vienkārši domāju: uz vienu hektāru no ekoloģiskās kopienas var aptvert vairāk nekā 500 tonnas sausnas! Un tas nav robeža. Brazīlijā, piemēram, viens hektārs meža ražo starp 1200 un 1500 tonnas (!) Organisko vielu uz gadu! Vienkārši domāju: par kvadrātmetru līdz diviem cnt organiskā! Jo tundras par to pašu platību veido ne vairāk kā 12 m, un vidējais striptīza meži - 400 m Šī aktīvi izmanto lopkopības saimniecību tās daļas :. Produktivitāte mākslīgās ekosistēmas laukā cukurniedrēm, kas var uzkrāt līdz pat 80 tonnas sausnas ha kultūraugu jebkur citur nevarēs fiziski. Tomēr nedaudz atšķiras no saviem līčiem Orinoko, Misisipi, kā arī daži no Čadas jomā. Lūk, gada ekosistēmas "dot", līdz 300 tonnām materiāla hektāra!

rezultāti

Tādējādi produktivitāte novērtējums būtu jāveic tieši uz primāro vielu. Fakts, ka sekundārie produkti ir ne vairāk kā 10% no šīs vērtības, tā vērtība ir ļoti atšķirīga, un tāpēc detalizēta analīze šī rādītāja ir vienkārši neiespējami.