Биологическая продуктивность экосистем Продуктивность экологической системы — это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, образуя органическое вещество, которое затем может быть использовано в качестве пищи.
Уровни производства органического вещества Различают разные уровни продуцирования, на которых создается первичная и вторичная продукция. Первичная продукция — органическая масса, создаваемая продуцентами в единицу времени Вторичная продукциия — прирост за единицу времени массы консументов. Первичная продукция — подразделяется на два уровня — валовую и чистую продукцию. Валовая первичная продукция — это общая масса валового органического вещества, создаваемая растением в единицу времени при данной скорости фотосинтеза, включая и траты на дыхание. Растения тратят на дыхание от 40 до 70% валовой продукции. Меньше всего ее тратят планктонные водоросли — около 40% от всей использованной энергии. Та часть валовой продукции, которая не израсходована «на дыхание» , называется чистой первичной продукцией: она представ ляет собой величину прироста растений и именно эта продукция потребляется консументами и редуцентами Вторичная продукция — не делится уже на валовую и чистую, так консументы и редуценты, т. е. все гетеротрофы. увеличивают свою массу за счет первичной продукции, т. е. " используют ранее созданную продукцию. Рассчитывают вторичную продукцию отдельно для каждого трофического уровня, так как она формируется за счет энергии, поступающей с предшествующего уровня.
Все живые компоненты экосистемы — продуценты, консументы и редуценты — составляют общую биомасс (живой вес) сообщества в целом или его отдельных частей, тех или иных групп организмов. Биомассу обычно выражают через сырой и сухой вес, но можно выражать и в энергетических единицах — в калориях, джоулях и т. п. , что позволяет выявить связь между величиной поступающей энергии и, например, средней биомассой. На образование биомассы расходуется не вся энергия, но та энергия, которая используется, создает первичную продукцию в может расходоваться в разных экосистемах по разному. Если скорость ее изъятия консументами отстает от скорости прироста растений, то это ведет к постепенному приросту биомассы продуцентов и возникает избыток мертвого органического вещества. Последнее приводит к заторфовыванию болот, за растанию мелких водоемов, созданию большого запаса подстилки в таежных лесах и т. п. В стабильных сообществах практически вся продукция тратится в трофических сетях и биомасса остается постоянной
Экологические пирамиды
Пирамида чисел отображает отчетливую закономерность, обнаруженную Элтоном: количество особей, составляющих по следовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, неуклонно уменьшается. В основе этой закономерности лежит: , во первых, тот факт, что для уравновешивания массы большого тела необходимо много маленьких тел; во вторых, от низших трофических уровней к высшим теряется количество энергии (от каждого уровня до предыдущего доходит лишь 10% энергии) , в третьих, — обратная зависимость метаболизма от размера особей (чем мельче организм, тем. интенсивнее обмен веществ, тем выше скорость роста их численности и биомассы). Однако пирамиды численности будут сильно различаться по форме в разных экосистемах, поэтому численность лучше приводить в табличной форме, а вот — биомассу — в графической. Она четко указывает на количество всего живого вещества на данном трофическом уровне, например, в единицах массы на единицу площади — г/м 2 или на объем — г/м 1 и т. д.
Пирамиды биомасс В наземных экосистемах действует следующее правило пирамиды биомасс — суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а их масса превышает всю биомассу хищников. Это правило соблюдается, и биомасса всей цепочки изменяется с изменениями величины чистой продукции, отношение годового прироста которой к биомассе экосистемы невелико и колеблется в лесах разных географических зон от 2 до 6%. И только в луговых растительных сообществах она может достигать 40— 55%, а в отдельных, случаях, в полупустынях — 70— 75%. Для океана приведенное выше правило пирамиды биомасс недействительно — она имеет перевернутый (обращенный) вид. Для экосистемы океана характерна тенденция накапливания биомассы па высоких уровнях у хищников. Хищники живут долго и скорость оборота их генераций мала, но у продуцентов — у фитопланктонных водорослей, оборачиваемость может в сотни раз превышать запас биомассы. Это значит, что их чистая продукция и здесь превышает продукцию, поглощенную консументами, т. е. через уровень продуцентов проходит больше энергии, чем через всех консументов.
Пирамиды продукции Более совершенным отражением влияния трофических отношений на экосистему является правило пирамиды продукции (или энергии): на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, созданаемое за единицу времени (или энергии), больше, чем на последующем. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в трофических цепях. В конечном итоге все три правила пирамид отражают энергетические отношения в экосистеме, а пирамида продукции (энергии) имеет универсальный характер. В природе, в стабильных системах биомасса изменяется незначительно, т. е. природа стремится использовать полностью валовую продукцию. Знание энергетики экосистемы и количественные ее показатели позволяют точно учесть возможность изъятия из природной экосистемы того или иного количества растительной и животной биомасссы без подрыва ее продуктивности.
Скачать презентацию Биологическая продуктивность экосистем Продуктивность экологической системы это
Биологическая продуктивность экосистем.ppt