Продуктивность экосистем

В процессе жизнедеятельности экосистемы создается и расходуется органическое вещество, т.е. соответственно экосистема обладает определенной продуктивностью. Продуктивность оценивают, соотнеся массу вещества (продукцию) с некоторой единицей времени, т.е. рассматривают ее как скорость образования вещества. Различают разные уровни продуцирования:

- Основная, или первичная продуктивность системы определяется как скорость, с которой лучистая энергия Солнца усваивается организмами-продуцентами, т.е. в основном, зелеными растениями в процессе фотосинтеза (или хемосинтеза). Эта энергия материализуется в виде органических веществ тканей продуцентов.

Первичную продуктивность делят на:

-валовую продуктивность;

-чистую (или фактическую) продуктивность.

-Валовая первичная продуктивность - это общая скорость накопления органических веществ продуцентами, включая те, что были израсходованы на дыхание и секреторные функции (~20 %). Например, если за год фотосинтеза растительные организмы леса образовывали 5 тонн органического вещества на 1 га, то это и будет общая первичная (валовая) продуктивность.

Однако в процессе жизнедеятельности растений часть созданного вещества расходуется на дыхание и, следовательно, накапливается биомассы меньше, чем было создано. Тогда скорость накапливания вещества экосистемой за вычетом того вещества, которое израсходовано на дыхание, образуют фактическую или чистую первичную продуктивность сообщества.

Кроме того, выделяют вторичную продуктивность - скорость накопления энергии консументами и редуцентами. Вторичную продуктивность рассчитывают для каждого трофического уровня.

Так чистая первичная продуктивность оказывается доступной растительноядным организмам и через них – плотоядным (консументам). Они в свою очередь тоже образуют органическое вещество за счет чистой первичной продуктивности (но сами создавать органику из неорганики не могут). Продуктивность консументов носит название вторичной продуктивности.

Вторичная продуктивность исключительно низка: при передаче от каждого предыдущего звена трофической цепи к последующему теряется 90 – 99% энергии. Есть конкретные расчеты, что для образования 1 кг говядины, например, необходимо 70 – 90 кг свежей травы.

Кроме того, следует различать продуктивность текущую и общую. Пусть, например, 1 га соснового леса в некоторых конкретных условиях способен за время своего существования и роста образовать 200 м3 древесной массы – это общая продуктивность.

Однако за 1 год такой же создает всего 1,7 – 2,5м3 древесины. Этот показатель и есть текущая продуктивность (или годичный прирост).

Продуктивность экосистем и соотношение в них различных трофических уровней принято выражать в форме пирамид. Пирамиды наглядно иллюстрируют соотношение биомасс и эквивалентных им количеств энергии в каждом звене пищевой цепи и используются в практических расчетах при обосновании, например, необходимых площадей под сельхоз культуры с тем, чтобы обеспечить кормами скот. Различают три основных типа экологических пирамид – пирамиды чисел, биомассы и энергии.

Пирамида чисел – распределение особей по трофическим уровням. Зависит пирамида чисел от следующих факторов:

-в любой экосистеме мелкие животные численно превосходят крупных и размножаются быстрее;

- для всякого хищника существует верхний и нижний пределы размеров их жертв. Верхний предел определяется тем, что хищник не в состоянии одолеть большое животное (превышающее размеры его тела), нижний – малый размер – теряется смысл борьбы.

Из этого правила есть исключения: волки убивают оленя (более крупную особь). Змеи, обладая свойствами выделять яд, убивают более крупных животных.

Пирамида биомассы - здесь устранен физический фактор, показаны количественные соотношение массы.

Пирамида энергии из трех рассматриваемых типов экологических пирамид дает более полные представления о функциональной организации сообщества.

В целом, продуктивность – важнейшие для человека свойства биосферы, зависящие от продуктивности слагающих ее естественных антропогенных экологических систем. Благодаря способности экосистемы производить биомассы человек получает необходимые ему вещества и многие технические ресурсы. Проблема обеспечения численно растущего человечества пищей – это проблема повышения продуктивности.

Дата добавления: 2014-12-25