Основы биологической продуктивности
Понятие биологической продуктивности u Биологическая продуктивность - это экологическое и общебиологическое понятие, обозначающее воспроизведение биомассы растений, микроорганизмов и животных, входящих в состав экосистемы. u Мера биологической продуктивности – продукция за единицу времени на единицу площади или объема. u Биомасса непригодна в качестве общей меры биологической продуктивности.
Типы продукции u Первичная продукция – продукция автотрофов, способных к хемо- и фотосинтезу. u Вторичная продукция – продукция гетеротрофных организмов (консументов). u Промежуточная – продукция, потребляемая другими членами экосистемы (вещество вновь возвращается в круговорот). u Конечная – продукция, в той или иной форме отчуждаемая от экосистемы.
Биологическая продуктивность Мирового океана u Продукция 1 уровня (фитопланктон, бактерии) – 1250 млрд. т/год u Продукция 2 -4 уровней (консументы) – 40 -50 млрд. т/год u Потенциальная промысловая продукция – 260 млн. т/год u Фактическая промысловая продукция – 89 млн. т/год
Распределение и продукция фитопланктона u Общая продукция – 1200 млрд. т/год u Распределен неравномерно u По вертикали: в слое от поверхности до глубины 200 м u Наибольшая биомасса: от поверхности до глубины 50 -60 м u В водах Арктики и Антарктики – лишь вблизи поверхности.
Распределение и продукция зоопланктона u Продукция – около 53 млрд. т/год u Биомасса – 21, 5 млрд. т u 90% видов сосредоточены в тропических, субтропических и умеренных водах. u Распределение соответствует распределению фитопланктона. u 65% биомассы сосредоточено в слое от поверхности до глубины 500 м, u 35 % - в слое 500 -4000 м.
Распределение и продукция бентоса (фитобентос) u u u - Опоясывает всю береговую линию Более 80 тыс. видов Биомасса 1, 5 -1, 8 млрд. т Распространен до глубины 20 м Пища для рыб-фитофагов, субстрат для нереста рыб, зона обитания молоди Объекты промысла, объекты культивирования: агар, агароид (анфельция, багрянки и др. ) Ламинария (употребляется в пищу) Порфира (приправа к пище)
Распределение зообентоса Прикрепленные, зарывающиеся или малоподвижные животные u Включает 185 тыс. видов животных, из них 180 тыс. – типично шельфовые 2 тыс. обитают на глубине более 2000 м 200 -250 видов – на глубине более 4000 м. u Биомасса – 10 -12 млрд. т, из них: 58% - на шельфах 32% - в слое 200 -3000 м 10% - глубже 3000 м u u - Распределение в океане зависит от: Глубины дна, Типа грунта, Температуры воды, Наличия биогенных элементов
Продукция зообентоса Продукция – 5 -6 млрд. т/год u Наиболее продуктивные районы: - Баренцево море - Северное море - Охотское море - Берингово море - Большая Ньюфаундлендская банка - Залив Аляска u Около 2 млрд. т бентоса ежегодно используется в пищу рыбами.
Распределение и продукция нектона u Нектон включает в свой состав: всех рыб, крупных пелагических беспозвоночных, в том числе кальмаров и криля, морских черепах, ластоногих и китообразных млекопитающих. u Нектон является основой промыслового использования гидробионтов Мирового океана и морей. Биомасса: 4 -4, 5 млрд. т, в том числе - 2, 2 млрд. т рыб (из них 1 млрд. т мелких мезопелагических), - 1, 5 млрд. т арктического криля, - более 300 млн. т кальмаров. u
Экологические группы рыб u - u u - Шельфовые рыбы (размножаются и постоянно живут в водах шельфа): основная масса рыб; основу группы составляют рыбы из пелагических семейств сельдевых, анчоусовых, ставридовых и скумбриевых, из донных и придонных семейств – камбаловых, скорпеновых, тресковых, мерлузовых, спаровых, лутьяновых, горбылевых и др. Шельфово-океанические рыбы (размножаются в пределах шельфа или прилегающих континентальных или островных т в океане вдали от берегов). некоторые тресковые (путассу, минтай) Собственно океанические рыбы (размножаются и постоянно живут в открытых районах морей и океанов, в основном над абиссальными глубинами). многие виды летучих рыб, ряд видов акул и тунцов, а также рыб мезо-, бати- и абиссопелагиали и обитателей океанической бентали.
Антарктический криль u Антарктический криль (Euphausea superba) обитает в водах Южного океана, образуя скопления в слое воды от поверхности до глубины 500 м, наиболее плотные – от поверхности до 100 м. u Продукция криля составляет в среднем 24 -47 г/м 2 и играет важную роль в питании китов, тюленей, птиц, кальмаров и других водных животных. u Биомасса криля в водах Южного океана в среднем оценивается в 1, 5 млрд. т. u Является объектом промысла (Россия, Япония) Максимально достигнутый годовой улов составил 530 тыс. т. u
Кальмары Широко распространены в тропических, субтропических и бореальных районах пелагиали и неритических зон Мирового океана. u Биомасса пелагических кальмаров - более чем 300 млн. т. Основные потребители кальмаров - кашалоты, ежегодное выедание: 180 - 300 млн. т. u Массовые скопления кальмаров тесно связаны с распределением биопродуктивных участков океана и массовых скоплений рыб. u Наиболее важные объекты промысла : кальмар-стрелка и шельфово-океанические короткоперые кальмары. Ежегодно добывается - более 530 тыс. т японского кальмара-стрелки, - более 210 тыс. т кальмаров-лолиго - около 220 тыс. т короткоперых кальмаров. u
Китообразные и ластоногие морские животные Запасы истощены вследствие интенсивного промысла: Всего было добыто более 2 млн. шт. общей массой 174 млн. т. u u Нерегулируемая охота за китами привела к практически полному их уничтожению в северном полушарии и резкому истощению запасов в южном. u Усатые киты являются основными потребителями криля в водах Антарктики. В настоящее время в Мировом океане обитает лишь около 500 тыс. усатых китов и кашалотов, их промысел пока запрещен ввиду медленного темпа восстановления запасов. В Мировом океане обитает около 250 млн. т ластоногих – ушастых и обычных тюленей, а также несколько миллионов дельфинов. Ластоногие обычно питаются зоопланктоном (в частности, крилем), а также рыбами и кальмарами. u u u
Общая биомасса и продукция населения Мирового океана u Высокопродуктивные районы - 20% акватории Мирового океана: - фитобентос - 1% общей площади дна океана, зообентос – 6 -8%, площадь основных промысловых районов 2%всей акватории. u Имеют место существенные различия в ходе процесса биопродуцирования в океане и на суше.
Общая биомасса и продукция населения Мирового океана u Биомасса населения пелагиали (без микрофлоры): 35 -38 млрд. т, Из них: - 30 -35% - продуценты - 65 -70% - консументы различных уровней u - Продукция: более 1300 млрд. т/год Более чем 1200 млрд. т/год дают водоросли 70 -80 млрд. т/год - животные
Понятие P/B-коэффициента u P/B-коэффициент – является одним из важнейших показателей интенсивности процесса биологического продуцирования; рассчитывается как отношение годовой продукции к среднегодовой биомассе. u Р/В для фитопланктона - от 100 до 200, Р/В для зоопланктона - 10 -15, Р/В для нектона – 0, 7, Р/В для бентоса - 0, 5. u В целом Р/В-коэффициент понижается от нижних звеньев трофической цепи к высшим.
Группа населения Биомасса, млрд. т Продукция, млрд. т P/B-коэффициент 1. Продуценты (всего) В том числе: Фитопланктон Фитобентос Микрофлора (бактерии и простейшие) 11, 5 -13, 8 1240 -1250 90 -110 10 -12 1, 5 -1, 8 - более 1200 0, 7 -0, 9 40 -50 100 -200 0, 5 - 2. Консументы (всего) Зоопланктон Зообентос Нектон В том числе: Криль Кальмары Мезопелагические рыбы Прочие рыбы 21 -24 5 -6 10 -12 6 2, 2 0, 28 1, 0 1, 5 70 -80 60 -70 5 -6 4 0, 9 0, 8 -0, 9 1, 2 0, 6 3 -5 10 -15 0, 7 0, 4 2, 5 -3, 0 1, 2 0, 4 Всего 32 -38 1310 -1330 34 -42
Понятие потенциальной промысловой продуктивности u Потенциальная промысловая продуктивность водоема – это потенциально возможное годовое изъятие из него промысловых гидробионтов без ущерба для их воспроизводства. u Зависит от воспроизводительной способности запаса гидробионта (с учетом темпов размножения, роста и убыли по различным причинам). u Воспроизводительную способность запаса гидробионта отражает P/B-коэффициент. u - Принято считать, что промысел без ущерба для запаса может изымать: около половины годовой продукции, около 0, 3 среднегодовой биомассы.
Оценка возможного годового изъятия основных промысловых гидробионтов Планктоноядные и хищные пелагические и донные рыбы: 0, 3 B=0, 5 млрд. т 0, 5 P=0, 3 млрд. т, где B-биомасса, P-продукция Среднее значение – 0, 4 млрд. т u Мелкие мезопелагические рыбы: 0, 3 В=0, 3 млрд. т 0, 5 Р=0, 6 млрд. т Среднее значение – 0, 45 млрд. т u Криль: 0, 3 В=0, 66 млрд. т 0, 5 Р=0, 45 млрд. т Среднее значение – 0, 55 млрд. т u Кальмары: 0, 3 В=84 млн. т 0, 5 Р=425 млн. т Среднее значение – 255 млн. т u
Биологическая мелиорация океана u u Методы «биологической мелиорации» направлены на улучшение (с позиций человека) состояния многовидовой экосистемы, ее видового состава, соотношения биомасс популяций населяющих ее гидробионтов. Один из методов: целенаправленный промысел определенных видов.
Задачи целенаправленного вылова определенных видов с целью мелиорации u сокращение биомассы и численности многих животных, являющихся в данной экосистеме так называемыми «кормовыми тупиками» ; u изменение в нужную для человека сторону количественного соотношения видов гидробионтов в том или ином водоеме; u обеспечение лучших условий для существования наиболее важных для промысла популяций; u вселение в водоемы видов, полезных для человека (ценные в пищевом отношении, использующие нетронутые ресурсы, являющиеся ценными кормовыми объектами и т. п. ).
Последствия нерегулируемого рыболовства Замена высокоценных в пищевом отношении видов рыб на малоценные. Например, в наших южных морях: ценные осетровые, карповые и окуневые рыбы уступили место малоценным и мелким рыбам – шпротам, килькам, анчоусам и т. п. Например, в водах Калифорнийского залива и у юго-западного побережья Африки более ценные сардины вытесняются менее ценными анчоусами. u u Изменение структуры популяций промысловых объектов: происходит их омоложение, иногда – более раннее половое созревание, что ухудшает пищевую ценность гидробионтов для человека, снижает из воспроизводительную способность. Необходим жестко регулируемый на научной основе промысел, базирующийся на знании структуры и свойств эксплуатируемых экосистем и прогнозе их изменений под влиянием промысла и различных мер его регулирования.
Скачать презентацию Основы биологической продуктивности Понятие биологической продуктивности u
биологическая продуктивность.ppt