Продуктивність екосистеми. У кожній екосистемі частина енергії, що приходить в трофічну мережу, не диссипує, - а накопичується у вигляді органічних сполук. Безперервне виробництво живої матерії (біомаси) - один із фундаментальних процесів біосфери.
ПРОДУКТИВНІСТЬ ЛАНДШАФТУ - здатність ландшафту виробляти біологічну продукцію. Див. Біологічна продуктивність екосистеми.
Продуктивність екосистеми - швидкість утворення біологічної речовини (біомаси) в одиницю часу.
Молода, продуктивна екосистема дуже вразлива через монотипний видовий склад, оскільки внаслідок якоїсь екологічної катастрофи, наприклад, посухи, її вже не відновити через руйнування генотипу. Але для життя людства вони (екосистеми) необхідні, тому наше завдання зберегти баланс між спрощеними антропогенними та сусідніми з ними складнішими, з найбагатшим генофондом, природними екосистемами, від яких вони залежать.
Первинна продуктивність екосистеми, спільноти чи будь-якої їх частини визначається як швидкість, з якою енергія Сонця засвоюється організмами-продуцентами (переважно зеленими рослинами) під час фотосинтезу чи хімічного синтезу (хемопродуцентами). Ця енергія матеріалізується у вигляді органічних речовин тканин продуцентів.
Стан екосистеми - чисельність і співвідношення організмів - управляється і визначається потоком енерші, що забезпечується первинною її продуктивністю: що вища продуктивність, то вагоміша біотична частина екосистеми. Як було показано, продукт тиввоть екосистеми залежить від потоку сонячної енергії, одержуваного сіотемою. Проте це єдиний чинник, визначальний продуктивність. Погіршення родючості грунту неминуче призводить до оніжевія енергетичного потенціалу так і про теми та деградацію останньої (опустелювання території).
| 17.1 |
Біологічна продуктивність екосистеми - швидкість створення них біомаси, тобто. маси тіла живих організмів Розмірність продуктивності - маса/час площа (обсяг).
Потужність біоти екосистеми визначається її продукцією, що у енергетичних одиницях. Швидкість, з якою рослини в процесі фотосинтезу асимілюють енергію сонячного світла та накопичують органічні речовини, становить біологічну продуктивність екосистеми, різниця якої виражається як енергія/площа, час або маса/площа, час. Не все органічні речовини, синтезовані у процесі фотосинтезу, входять у рослинну біомасу, тобто. не всі вони йдуть на збільшення розмірів та числа рослин. Деяка частина їх повинна бути розкладена самими рослинами в процесі дихання для того, щоб звільнити енергію, необхідну для біосинтезу та підтримки функцій життєдіяльності самих рослин. Отже, первинна чиста біологічна продукція екосистеми Пч дорівнюватиме всієї валової продукції рослин екосистеми Пв за вирахуванням втрат на дихання самих рослин Пд, тобто.
З табл. 1.3 добре видно, що максимально продуктивні екосистеми суші. Хоча площа суші вдвічі менша, ніж площа, займана океанами, її екосистеми мають річну первинну продукцію вуглецю, яка більш ніж удвічі перевищує таку Світового Океану (52,8 млрд. тонн і 24,8 млрд. тонн відповідно) при відносній продуктивності наземних екосистем, 7 разів перевищує продуктивність екосистем океану. Із цього, зокрема, випливає, що сподівання на те, що повне освоєння біологічних ресурсів океану дозволить людству вирішити продовольчу проблему, не дуже обґрунтовані. Очевидно, можливості у цій галузі невеликі - вже зараз рівень експлуатації багатьох популяцій риб, китоподібних, ластоногих близький до критичного, для багатьох промислових безхребетних - молюсків, ракоподібних та інших, у зв'язку зі значним падінням їх чисельності в природних популяціях стало економічно вигідним розведення їх на спеціалізованих морських фермах, розвиток марікультури. Приблизно так само й становище з їстівними водоростями, такими як ламінарія (морська капуста) і фукус, а також водоростями, що використовуються в промисловості для отримання агар-агару та багатьох інших цінних речовин.
В даний час прийнято вважати, що чим більше видів становить екосистему, тим вище можливості адаптації співтовариства до мінливих умов існування (наприклад, короткочасних або тривалих змін клімату, а також інших факторів). У результаті еволюційного розвитку екосистем багаторазово відбувалася зміна домінуючих видів. Найчастіше види, що найчастіше зустрічаються, виявлялися нездатними витримати зміни дії того чи іншого екологічного фактора, а рідкісні види виявлялися більш стійкими і отримували перевагу (наприклад, вимирання великих плазунів і розвиток ссавців в кінці крейдового періоду). p align="justify"> Продуктивність екосистеми, таким чином, зберігається і навіть збільшується.
Болота, збагачені біогенами, є найпродуктивнішими екосистемами, в яких мешкають зграї водної дичини і багато інших тварин. Загальна площа боліт та перезволожених земель на планеті становить приблизно 3 млн км2. Найбільше боліт у Південній Америці (майже половина) та Євразії, зовсім мало – в Австралії. Болота та заболочені території є у всіх географічних зонах, але особливо багато їх у тайзі. У нашій країні болота займають близько 9,5% території, причому особливу цінність становлять торф'яні болота, що акумулюють у собі значні запаси теплоти.
Різні екологічні системи характеризуються різною продуктивністю, що слід враховувати під час освоєння тих чи інших територій, наприклад, під сільськогосподарське користування. Продуктивність екосистеми залежить від низки факторів, насамперед від обумовленої кліматичними умовами забезпеченості теплом та вологою (табл. 2.3 та 2.4). Найбільш продуктивними є екосистеми мілководних лиманів.
Об'єктивні переваги цього методу визначаються тим, що функціонування будь-якої екосистеми спочатку підтримується безперервним потоком енергії через її компоненти, а інтенсивність цього потоку визначає динаміку та продуктивність екосистеми. Усі без винятку матеріальні потоки виробничої та іншої діяльності людини завжди пов'язані з потоками енергії та мають ту чи іншу енергоємність. Природні та техногенні потоки енергії завжди можуть бути оцінені кількісно. Інтенсивність енергетичних потоків з їхнього зв'язку з фізико-географічними чинниками та рівнем економічного розвитку завжди може бути передбачена з високою достовірністю. Енергетичний обмін в екосистемах (поряд з кругообігом речовини) є одним з головних факторів стійкості екосистем та їх самовідновного потенціалу.
Наскільки регулярно здійснюється кругообіг будь-якого елемента, в т. ч. і вуглецю, залежить продуктивність екосистеми, що важливо для сільського господарства та вирощування лісів. Втручання людини порушує процеси круговороту. Вирубування лісу та спалювання палива впливають на кругообіг вуглецю.
У табл. 9 показано, що лимани як клас місцеперебування стоять в одному ряду з такими природними продуктивними екосистемами, як дощові тропічні ліси та коралові рифи. Для лиманів характерна тенденція бути продуктивнішими, ніж море, з одного боку, і прісноводні басейни - з іншого. Тепер ми знову можемо звести докупи причини високої продуктивності (див. Ю. Одум, 1961; Шельське та Ю. Одум, 1961).
ЗАкбн МАКСИМУМУ [лат. maximum найбільше] - кількісна зміна екологічних умов не може збільшити біологічну продуктивність екосистеми та господарську продуктивність агросистеми понад важливо-енергетичних лімітів, що визначаються еволюційними властивостями біологічних об'єктів та їх угруповань.
Фотоавтотрофи (рослини) становлять основну масу біоти і відповідають за утворення всього нового органічного речовини в екосистемі, тобто. є первинними виробниками продукції – продуцентами екосистем. Синтезована автотрофами нова біомаса органічної речовини – це первинна продукція, а швидкість її утворення – біологічна продуктивність екосистеми. Автотрофи утворюють перший трофічний рівень будь-якої повночленної екосистеми.
Ключове слово у наведених вище визначеннях – суперечність. Завжди необхідно враховувати елемент часу, тобто мова повинна йти про кількість енергії, що фіксується за певний час. Таким чином, біологічна продуктивність відрізняється від «виходу» у хімії чи промисловості. У двох останніх випадках процес закінчується появою певної кількості того чи іншого продукту, але в біологічних спільнотах процес безперервний у часі, так що обов'язково треба відносити продукцію до обраної одиниці часу (наприклад, говорити про кількість їжі, вироблену за день або за рік). Загалом продуктивність екосистеми говорить про її «багатство». У багатому, чи продуктивному, співтоваристві може бути більше організмів, ніж менш продуктивному, але іноді це буває не так, якщо організми у продуктивному співтоваристві швидше вилучаються чи «обертаються». Так, на багатому пасовищі, що виїдається худобою, урожай трави на корені, очевидно, буде набагато меншим, ніж на менш продуктивному пасовищі, на яке в період вимірювань не виганяли худобу. Готівкову біомасу або врожай на корені за цей час не можна плутати з продуктивністю. Студенти, які вивчають екологію, часто плутають ці дві величини. Первинну продуктивність системи або продукцію компонента популяції зазвичай не можна визначити простим підрахунком і зважуванням (тобто «переписом») наявних організмів, хоча за даними про врожай на корені можна отримати вірні оцінки чистої первинної продуктивності, якщо розміри організмів великі і жива речовина певний час накопичується, не витрачаючись (приклад - сільськогосподарські культури).
Відмінність впливу двох основних типів забруднення на енергетику системи показано на фіг. 216. При підвищенні надходження до критичного рівня часто виникають різкі коливання (наприклад, у цвітінні водоростей), а подальше збільшення надходження цих забруднень призводить до стресу – система по суті виявляється отруєною надлишком благ. Швидкість, з якою відсутність належного контролю може статися перехід від хорошого до поганого, вносить додаткові труднощі у розпізнавання забруднення та вплив на нього (це видно по тому, як круто крива / йде вниз). У яких межах ця модель може бути застосована, ми покажемо в гол. 21. […]
Вкрай згубно на природі Західного Сибіру далася взнаки розробка запасів нафти і газу. Там створено своєрідну пустелю: з вичерпанням мінеральних ресурсів не залишається жодних природних благ, лише зруйнована земля. Вона потребує реанімації у продуктивні екосистеми. Такі шляхи або відомі, або повинні бути знайдені. Взагалі конкретні програми відновлення природно-ресурсного потенціалу та пошуки нових шляхів використання природи без її руйнування досить перспективні.
Таким чином, вперше запропонований критерій впливу нооценозу на екосистему дозволяє виразити цей вплив безрозмірним чисельним показником та за його величиною охарактеризувати ступінь впливу господарської діяльності на продуктивність екосистеми. Критерій впливу нооценозу на екосистему дозволяє оцінити її продуктивність залежно від впливу підприємств, людського суспільства, продуктів його праці та шкідливих відходів виробництва як за функціонування нооценозів. так і при плануванні їх розвитку, а також при цілеспрямованому видозміні екологічних пірамід при плануванні та виборі стратегії господарської діяльності.
Вхід системи – потік сонячної енергії. Більшість її розсіюється як теплоти. Частина енергії, ефективно поглинена рослинами, перетворюється при фотосинтезі на енергію хімічних зв'язків вуглеводів та інших органічних речовин. Це – валова первинна продукція екосистеми. Частина енергії втрачається в процесі дихання рослин, а частина використовується в інших біохімічних процесах у рослині і, зрештою, також розсіюється у вигляді тепла. Решта новостворених органічних речовин обумовлює приріст біомаси рослин - чисту первинну продуктивність екосистеми.
Загальний потік енергії, що характеризує екосистему, складається з сонячного випромінювання та довгохвильового теплового випромінювання, що отримується від довколишніх тіл. Обидва види випромінювання визначають кліматичні умови середовища (температуру, швидкість випаровування води, руху повітря тощо), але у фотосинтезі, що забезпечує енергією живі компоненти екосистеми, використовується лише мала частина енергії сонячного випромінювання. За рахунок цієї енергії створюється основна, чи первинна, продукція екосистеми. Отже, первинна продуктивність екосистеми визначається як швидкість, з якою промениста енергія використовується продуцентами у процесі фотосинтезу, накопичуючись у формі хімічних зв'язків органічних речовин. Первинну продуктивність Р виражають в одиницях маси, енергії або еквівалентних одиницях в одиницю часу.
Найважливішим показником щодо граничних навантажень на довкілля є поняття якості середовища. Якість середовища - сукупність параметрів, що задовольняють умови існування людини (екологічна ніша) та умови існування людського суспільства. Як критерії якості середовища можуть бути використані біологічна продуктивність екосистеми, співвідношення видів, стану трофічних систем тощо. У США якість середовища характеризується системою спеціальних балів. Сума балів у тому чи іншому регіоні визначає якість середовища.
Екологічні сукцесії - це послідовна зміна екосистем при поступовій спрямованій зміні умов середовища, наприклад, при наростанні (або спаданні) вологості або багатства ґрунту, при зміні клімату тощо. У цьому випадку екологічна рівновага як би «ковзає»: паралельно (або з деяким відставанням) із змінами умов середовища змінюється склад живих організмів та продуктивність екосистеми, поступово роль одних видів зменшується, а інших – збільшується, різні види вибувають зі складу екосистеми або навпаки , поповнюють його. Сукцесії можуть викликатися внутрішніми та зовнішніми (стосовно екосистеми) факторами, протікати дуже швидко або тягтися століттями. Якщо зміна середовища буде різкою (пожежа, розлив великої кількості нафти, прохід колісної техніки в тундрі), то екологічна рівновага зруйнується.
Коли з річок відводять воду, болота вздовж їхніх русел, не підживлюючись паводками, пересихають, і це також веде до зникнення багатьох видів рослин та тварин. Болота в природі відіграють велику роль в очищенні води, що просочується крізь їхню товщу в грунтові води. Болота є регуляторами річкового стоку, вони живлять джерела та річки. Крім того, болота, збагачені біогенами, є найбільш продуктивними екосистемами, служать місцем проживання багатьох диких тварин.
С. С. Шварц пише: «Кліматичні катастрофи, які не виходять, однак, за межі багатовікових коливань, можуть знизити чисельність дрібних ссавців у десятки і сотні тисяч разів, але через 2-3 сезони розмноження звірята знову відновлюють свою. чисельність до оптимуму. Здається ж незначним зниження чисельності тварин, викликане антропогенними впливами, нерідко призводить до масового вимирання виду». Збереження чи реконструкція досить складної, багатовидової та продуктивної екосистеми у регіональному масштабі потребують глибокого та ретельного наукового аналізу екосистеми регіону, що, на жаль, далеко не завжди можливе за нинішнього рівня розвитку екології. Представляється, однак, справедливою наступна теза: незважаючи на складність, дорожнечу та тривалість екологічних розробок, вони повинні передувати будь-якому господарському заходу, який може спричинити екологічні зрушення регіонального масштабу.
На думку А. Н. Тетіора, Б. - ключ до вирішення проблеми відновлення екологічної рівноваги на урбанізованих територіях. Біополь, біологічне поле - поле, що впливає на живі організми. Природа такого впливу не зрозуміла; проявляється у вигляді електромагнітних та біоенергетичних процесів. Біополітика - політика, в основі якої визнання нерівності рас. Б. часто є виправданням агресивних політичних чи навіть військових актів. Див. Расизм. БІОПРОДУКТИВНІСТЬ ЕКОСИСТЕМИ - див. Біологічна продуктивність екосистеми. Біорізноманіття -див. Різноманітність біологічна.
Організмами-виробниками є автотрофи - прибережна рослинність, водні багатоклітинні та одноклітинні плавучі рослини (фітопланктон), що живуть до глибин, куди ще проникає світло. За рахунок енергії, що надходить через введення, організми-виробники у процесі фотосинтезу синтезують органічну речовину з води та вуглекислого газу. Основним показником потужності екосистеми є її продуктивність, під якою розуміють масу органічної речовини у тілах організмів-продуцентів. Продуктивність екосистеми залежить від кількості світла, води, багатства ґрунту чи води органічними та мінеральними сполуками.
В умовах суттєвої реконструкції водних систем - повністю зарегульований стік багатьох річок, створення мережі різноманітних водоймищ, використання великої кількості водойм як водоймищ-охолоджувачів енергетичних об'єктів, інтенсивна евтрофікація багатьох внутрішніх водойм, перекидання стоку багатьох річок з півночі на південь - необхідний зовсім інший підхід до вирішення проблеми підвищення відтворення рибних багатств. І тому, очевидно, ще мало лише детального знання екології розмноження та розвитку цінних видів риб, а треба навчитися штучно формувати продуктивні екосистеми, залучаючи цих цілей далеко ще традиційні нашій країні об'єкти розведення (рибоводства). Якщо ми зуміємо з'ясувати складні процеси, пов'язані зі ступенем стійкості та мінливості біологічних систем (організм, популяція, екосистеми), на підставі детального та одностороннього аналізу кінетики процесів, що протікають, на різному рівні біосистем і перейдемо від простої форми експлуатації рибних ресурсів у водоймах до управління продуктивністю водних екосистем, ми зуміємо як передбачити і запобігти небажані нам зміни у фауні риб, а й підвищити їх продуктивність.[ ...]
Біологічний моніторинг ґрунтується на спостереженнях за параметрами навколишнього середовища на мережі контрольних пунктів та носить локальний характер. Геосистемний моніторинг використовує як дані, отримані біологічним моніторингом, а й систему особливих ключових (тестових) площ і має регіональний характер. Ці ключові площі прийнято називати природними (геоекологічними) тестовими полігонами, на яких встановлюються геосистемні тести: ГДК (гранично допустимі концентрації), ЕССПС (природна здатність природного середовища до самоочищення), ЕВБ (енергетично-речовий баланс), БПЕ (біологічна продуктивність екосистеми) ін У кожній природній зоні рекомендують мати по одному полігону.
Особливе екологічне значення має географічне походження степових видів. Представники пологів північного походження, таких, як 8Іра, А горугоп і Роа, відновлюють зростання ранньою весною, досягають максимального розвитку наприкінці весни або на початку літа (коли насіння дозріло), а в спекотну погоду як би впадає в «напівсон»; восени їхнє зростання відновлюється і вони залишаються зеленими, незважаючи на мороз. Представники пологів південного походження, таких, як, Апс1-городоп, ВісМоє та ВЫе1оиа, відновлюють зростання наприкінці весни, ростуть безперервно все літо, досягають максимуму біомаси до кінця літа або восени та решта часу не ростуть. З погляду річної продуктивності екосистеми загалом сприятлива суміш північних і південних злаків, особливо тому, що в одні роки дощі можуть бути рясними навесні або восени, а в інші роки - в середині літа. Заміна таких адаптованих сумішей «монокультурами» призводить до коливань продуктивності (ще один простий екологічний факт, який не розуміють навіть агрономи!).
Пали відіграють особливо велику роль у лісових та степових районах помірних зон та у тропічних районах із посушливим сезоном. У багатьох районах на заході або південному сході США важко знайти більш менш велику ділянку, в якій хоча б за останні 50 років не було випадку пожежі. Найчастіше природною причиною пожежі є удар блискавки. Північноамериканські індіанці навмисно випалювали ліси та прерії. Таким чином, пожежа була лімітуючим фактором ще задовго до того, як людина почала рішуче змінювати навколишнє середовище. На жаль, необережною поведінкою сучасна людина часто так посилювала дію вогню, що руйнувала чи пошкоджувала те саме продуктивне середовище, яке хотіла підтримати. Проте абсолютна захист від пожеж який завжди призводить до бажаної мети, т. е. підвищення продуктивності екосистеми. Отже, стало ясно, що пожежу треба розглядати як екологічний фактор поряд з температурою, атмосферними опадами та ґрунтом і вивчати цей фактор без будь-яких забобонів. Зараз, як і в минулому, роль вогню як друга або ворог цивілізації цілком залежить від наукових знань та від контролю над ним.
Істотно розрізняються методи дослідження біологічного та геоекологічного моніторингу. Біологічний моніторинг базується на систематичному спостереженні (спостереженні та контролі) за деякими параметрами (індикаторами) навколишнього середовища (геофізичними, біохімічними та біологічними), що мають біоекологічні значення, на мережі контрольних пунктів, тобто має в основному локальний характер. Ключові площі можна називати природними (геоекологічними) тестовими полігонами; ними розробляються геосистемні тести (індикатори) типу ГДК, ЕССПС, ЭВБ, БПЭ моніторингу довкілля целом.[ ...]
Спеціальний термін пермеанти був запропонований Шелфордом для позначення високорухливих тварин, таких як птахи, ссавці та літаючі комахи, які відповідають нектону водних екосистем. Вони вільно пересуваються між ярусами і підсистемами і між зрілими стадіями рослинності, що розвиваються і зазвичай утворюють мозаїку в більшості ландшафтів. У багатьох тварин різні стадії життєвого циклу проходять у різних ярусах або угрупованнях, так що ці тварини використовують усі переваги кожної з угруповань.
Глобальне виснаження довкілля прогресуючою ринковою економікою може супроводжуватися підтримкою стаціонарного стану і навіть видимого поліпшення певних локальних ділянок (регіонів, країн) з урахуванням розімкнутого кругообігу речовин, тобто. безперервного внесення необхідної кількості споживаних речовин та безперервного видалення відходів. Однак розмкненість локального круговороту означає, що існування штучно підтримуваної в стаціонарному стані ділянки супроводжується погіршенням стану навколишнього середовища в іншій частині біосфери. Квітучий сад, озеро або річка, що підтримуються в стаціонарному стані на базі розімкнутого кругообігу речовин, набагато небезпечніше для біосфери в цілому, ніж занедбана, перетворена на пустелю земля. У природних пустелях продовжує діяти принцип Ле Шательє. Лише величина компенсації збурень виявляється ослабленою порівняно з більш продуктивними екосистемами.
Будь-якої миті часу більшість фосфору перебуває у пов'язаному стані - або в організмах, або у відкладеннях (в органічному детриті і неорганічних частках). Не більше 10% фосфору присутній в озерах у розчинній формі. Швидкий рух в обидві сторони (обмін) йде постійно, але суттєвий обмін між твердою і розчинною формами часто нерегулярний, йде «ривками», з періодами, коли фосфор тільки йде з відкладень, і періодами, коли він тільки засвоюється організмами або надходить у відкладення що пов'язано з сезонними змінами температури та активності організмів. Як правило, зв'язування фосфору відбувається швидше, ніж звільнення. Рослини швидко накопичують фосфор у темряві та інших умовах, коли не можуть його використовувати. За період швидкого зростання продуцентів (зазвичай це буває навесні) весь доступний фосфор може бути пов'язаним у продуцентах та консументах. Тоді активність системи знижується, поки не розкладуться трупи, фекалії і не вивільняться біогенні елементи. Однак концентрація фосфору в даний момент мало може сказати про продуктивність екосистеми. Низький вміст розчиненого фосфату може означати, що система виснажена, або що метаболізм її дуже інтенсивний; Тільки вимірявши швидкість потоку речовини, можна зрозуміти ситуацію. Помрой (1960) так формулює це важливе положення: «Вимір концентрації розчиненого фосфату в природних водоймах не дає уявлення про доступність фосфору. Більша його частина або навіть весь фосфор системи в будь-який момент може перебувати в живих організмах, але при цьому він може здійснювати повний «обіг» за одну годину, і в результаті для організмів, здатних поглинати фосфор з дуже розбавлених розчинів, його запас весь час буде достатнім. Такі системи довгий час можуть залишатися біологічно стабільними при відсутності доступного фосфору. Викладені дані дозволяють припустити, що швидкий потік фосфору типовий для високопродуктивних систем і що для підтримки високої продукції органіки швидкість потоку важливіше, ніж концентрація елемента».
Поняття продуктивності екосистем
Екосистема, або екологічна система - біологічна система, що складається з спільноти живих організмів (біоценоз), середовища проживання (біотоп), системи зв'язків, що здійснює обмін речовиною та енергією між ними. Одне з основних понять екології.
Приклад екосистеми - ставок з рослинами, рибами, безхребетними тваринами, мікроорганізмами, що складають живу компоненту системи, біоценоз.
Поняття екосистеми:
Визначення
1. Будь-яка єдність, що включає всі організми на даній ділянці і взаємодіє з фізичним середовищем таким чином, що потік енергії створює чітко визначену трофічну структуру, видову різноманітність та кругообіг речовин (обмін речовинами та енергією між біотичною та абіотичною частинами) всередині системи, є екологічною систему, чи екосистему.
2. Спільнота живих організмів разом з неживою частиною середовища, в якому воно знаходиться, та всіма різноманітними взаємодіями називають екосистемою.
3. Будь-яку сукупність організмів і неорганічних компонентів навколишнього середовища, в якому може здійснюватися кругообіг речовин, називають екологічною системою або екосистемою.
4. Біогеоценоз - взаємозумовлений комплекс живих і відсталих компонентів, пов'язаних між собою обміном речовин та енергії http://ua.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BA%D0%BE%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0 %B0 - cite_note-biogeobse-5.
Продуктивність екосистем - це кількість органічної речовини (в одиницях маси або енергії), яка виробляється з одиниці поверхні за одиницю часу. Наприклад, продуктивність тропічного лісу - кг/м кв на рік і т.д.
Продуктивність біологічна (екосистем) буває первинною, вторинною, чистою та валовою.
Первинна продуктивність (чи продукція) - це біомаса чи енергія, створена продуцентами за одиницю часу на одиницю простору. Розрізняють валову первинну продуктивність (ВПП) - швидкість, з якою сонячна енергія перетворюється продуцентами на органічне з'єднання під час фотосинтезу (її виражають у кал/м кв на годину), і чисту первинну продуктивність (ЧПП) - енергію, що йде на приріст або поглинається деструктором:
ВПП = ПВП + Д,
де ВПП - валова первинна продуктивність; ПВП - чиста первинна продуктивність; Д - Енергія дихання.
Вторинна продуктивність (або вторинна продукція) - загальна кількість органічної речовини, яка виготовлена всіма гетеротрофами на одиницю площі за одиницю часу. Вторинна продуктивність також поділяється на валову та чисту.
Продуктивність основних типів природних біомів
продуктивність природна біом агроекосистема
Біом - це природна зона або область з певними кліматичними умовами та відповідним набором домінуючих видів рослин та тварин (живе населення), що становлять географічну єдність. Для розмежування наземних біомів, крім фізико-географічних умов середовища, використовують поєднання життєвих форм рослин, що їх складають. Наприклад, у лісових біомах домінуюча роль належить деревам, у тундрі – багаторічним травам, у пустелі – однорічним травам, ксерофітам та сукулентам.
Просуваючись із півночі до екватора, можна виділити дев'ять основних типів сухопутних біомів. Наведемо їх коротку характеристику.
1. Тундра. Розташована між полярними льодами та тайговими лісами на південь. Характерною особливістю цього біома є невелика річна кількість опадів - всього 250 мм на рік. Основні лімітуючі фактори – низька температура та короткий сезон вегетації.
2. Тайга (біом бореальних (північних) хвойних лісів). Це один із найбільших за площею біомів. Тут ростуть вічнозелені хвойні деревини: модрина, ялина, ялиця, сосна. З листяних звичайна домішка вільхи, берези, осики. Великих тварин мало, в основному це лосі та олені, але живе велика кількість хижаків: куниці, рисі, вовки, росомахи, норки, соболі. Численні гризуни.
3. Листопадні ліси помірної зони. У помірному поясі, де достатньо вологи (800-1500 мм на рік), а спекотне літо змінюється холодною зимою, розвинулися ліси певного типу. До існування в таких умовах пристосувалися дерева, що скидають листя у несприятливу пору року: дуб, бук, клен, граб, ліщина. Упереміш із ними зустрічаються тут і сосна, і ялина. Серед представників тваринного світу можна назвати кабана, вовка, оленя, лисицю, ведмедя, і навіть дятла, синицю, дрозда, зяблика та інших. Сучасна лісова рослинність тут сформувалася під безпосереднім впливом людини.
4. Степи помірної зони. Степи займають внутрішній простір євразійського, північноамериканського континентів, південь Південної Америки та Австралії. Вирішальний чинник існування степів – клімат. Опадів тут замало існування дерев, але й настільки мало, щоб утворилися пустелі. На рік випадає від 250 до 750 мм опадів. Ґрунти степів з високими травами багаті на гумус, оскільки до кінця літа трави гинуть і швидко розкладаються. Нині тут можна зустріти часом лише одомашнених корів, коней, овець та кіз.
5. Рослинність середземноморського типу. Цей біом носить специфічну назву – чапарраль. Його поширення приурочено до областей з м'якими дощовими зимами та нерідко посушливим літом. Переважає твердолиста рослинність з товстим і глянсовим листям. В Австралії таку рослинність складають дерева та чагарники з роду евкаліпт. З тварин зустрічаються кролики, щури, бурундуки, деякі види оленів. У цьому біомі важливу роль відіграють пожежі, які, з одного боку, сприяють зростанню трав та чагарників (у ґрунт повертаються елементи живлення), а з іншого – створюють природний бар'єр від вторгнення пустельної рослинності.
6. Пустелі. Біом пустель характерний для посушливих та напівзасушливих зон Землі, де випадає менше 250 мм опадів. Пустелі займають близько 1/5 поверхні суші. Серед них виділяють:
пустелі, де роками не випадає жодного дощу (центральна Сахара, пустелі Такла-Макан у Центральній Азії, Атакама у Південній Америці, Ла-Жойа у Перу та Асуан у Лівії). У середньому такі пустелі одержують близько 10 мм опадів на рік;
пустелі, де випадає менше 100 мм опадів на рік (рослинність тут зосереджується вздовж русел річок, що наповнюються тільки після дощу);
пустелі, де випадає від 100 до 200 мм опадів на рік (обробляти культури тут неможливо, але багаторічна рослинність зустрічається всюди).
Пустельні тварини виживають, поїдаючи рослини, що запасають воду. З великих тварин відзначимо верблюда, який може тривалий час обходитися без води за умови періодичного її «запасання». Для дрібних тварин пустель головним джерелом води в основному є волога, що міститься в кормах, що їх поїдають. Деякі з цих тварин взагалі не вміють пити воду
7. Тропічні савани та лугопасовищні землі. Цей біом поширений на досить бідних грунтах, що спричинило відносну його безпеку.
Біом розташовується по обидва боки від екваторіальної зони між тропіками. Типовий пейзаж савани - висока трава з рідкісними деревами з пологів акація, баобаб, деревоподібні молочаї. Рослини змушені тут пристосовуватися до сухих сезонів та пожеж.
Видова різноманітність тварин у саванах значно менша, ніж у тропічних лісах, але окремі види виділяються високою щільністю особин, утворюючи стада, табуни, зграї, прайди. У саванах Африки пасеться така кількість копитних, яка не зустрічається в жодному іншому біомі. Рослинами харчуються багато звірів і птахів: бородавочники, зебри, жирафи, слони, цесарки, страуси.
8. Тропічне або колюче рідкісне колесо. Це в основному світлі рідкісні листяні ліси і колючі, химерно вигнуті чагарники. Цей біом характерний для південної, південно-західної Африки та південно-західної Азії. Монотонно-одноманітна рослинність іноді прикрашається величними баобабами. Лімітуючий фактор тут – нерівномірний розподіл опадів, хоча загалом їх випадає достатня кількість.
9. Тропічні ліси. Біом займає тропічні області Землі у басейнах Амазонки та Оріноко у Південній Америці; басейни Конго, Нігеру та Замбезі в Центральній та Західній Африці, Мадагаскар, Індо-Малайську область та Борнео-Нову Гвінею. Тропи зазвичай називають джунглями.
У кронах мешкає численне та різноманітне населення. Серед птахів, що мешкають у кронах, чимало таких, які не надто добре літають, переважно вони стрибають та лазять (птахи-носороги, райські птахи).
Рослинність тропічного лісу постає перед мандрівником суцільною стіною рослин, що піднімаються на висоту до 75 м (рис. 6.12). Головною особливістю тропічних лісів є те, що вони ростуть на вкрай бідних ґрунтах. Верхній шар ґрунту не перевищує 5 см на схилах. Під ним зазвичай лежить червона латеритна глина, позбавлена поживних речовин.
Первинна та вторинна продукція.Одна з найважливіших властивостей екосистем – здатність створювати органічну речовину, яку називають продукцією. Продуктивність екосистем- Це швидкість утворення продукції в одиницю часу (година, доба, рік) на одиницю площі (метр квадратний, гектар) або обсягу (у водних екосистемах). Органічну масу, що створюється продуцентами за одиницю часу, називають первинною продукцієюспільноти. Вона поділяється на валовуі чиступродукцію. Валова первинна продукція- Це кількість органічної речовини, створюваного рослинами за одиницю часу при даній швидкості фотосинтезу. Частина цієї продукції йде на підтримку життєдіяльності самих рослин (витрати на дихання). У лісах помірного поясу та тропічних рослин витрачають на дихання від 40 до 70 % валової продукції. Решта створеної органічної маси характеризує чисту первинну продукцію, яка є величиною приросту рослин. Переробляючись у ланцюгах харчування, вона йде на поповнення маси гетеротрофних організмів.
Вторинна продукція- Це приріст маси консументів за одиницю часу. Її обчислюють окремо кожному за трофічного рівня. Консументи живуть рахунок чистої первинної продукції співтовариства. У різних екосистемах вони витрачають її з різною повнотою. Якщо швидкість вилучення первинної продукції ланцюгах харчування відстає від темпів приросту рослин, це веде до поступового збільшення біомаси продуцентів. Біомаса– це сумарна маса організмів цієї групи чи всього співтовариства загалом. У стабільних співтовариствах із врівноваженим кругообігом речовин вся продукція витрачається в ланцюгах харчування та біомаса залишається постійною.
Продукція та біомаса екосистем – це не лише ресурс, що використовується в їжу, від цих показників у прямій залежності знаходяться середотворча та середостабілізуюча роль екосистем: інтенсивність поглинання вуглекислоти та виділення кисню рослинами, регулювання водного балансу територій, гасіння шумів тощо. Біомаса, у тому числі й мертва органічна речовина, є основним резервуаром концентрації вуглецю на суші. Теоретично прогнозована швидкість створення первинної біологічної продукції визначається можливостями фотосинтетичного апарату рослин. Як відомо, лише 44% сонячного випромінювання відносяться до фотосинтетично активної радіації (ФАР) – за довжиною хвилі, придатною для фотосинтезу. Максимально досягається у природі ККД фотосинтезу – це 10–12% енергії ФАР, що становить близько половини теоретично можливого. Він відзначається у найбільш сприятливих умовах. Загалом по земній кулі засвоєння рослинами сонячної енергії вбирається у 0,1%, оскільки фотосинтетична активність рослин обмежується безліччю чинників: недоліком тепла і вологи, несприятливими грунтово-грунтовими умовами тощо. Продуктивність рослинності змінюється при переході від однієї кліматичної зони до іншої, а й у межах кожної зони (табл. 2.) території Росії у зонах достатнього зволоження первинна продуктивність збільшується із півночі на південь, зі зростанням припливу тепла і тривалості вегетаційного періоду. Річний приріст рослинності змінюється від 20 ц/га узбережжя Північного Льодовитого океану до 200 ц/га Чорноморському узбережжі Кавказу. Найбільший приріст рослинної маси досягає в середньому 25 г/м 2 в день за дуже сприятливих умов, за високої забезпеченості рослин водою, світлом та мінеральними речовинами. На великих площах продуктивність рослин вбирається у 0,1 г/м 2 : у спекотних і полярних пустелях і великих внутрішніх просторах океанів з крайнім дефіцитом поживних речовин водоростей.
Таблиця 2
Біомаса та первинна продуктивність основних типів екосистем
(за Т.А. Якимової, В.В. Хаскіну, 1994)
| Екосистеми | Біомаса, т/га | Продукція, т/га·рік |
| Пустелі | 0,1 – 0,5 | 0,1 – 0,5 |
| Центральні зони океану | 0,2 – 1,5 | 0,5 – 2,5 |
| Полярні моря | 1 – 7 | 3 – 6 |
| Тундра | 1 – 8 | 1 – 4 |
| Степу | 5 – 12 | 3 – 8 |
| Агроценози | – | 3 – 10 |
| Саванна | 8 – 20 | 4 – 15 |
| Тайга | 70 – 150 | 5 – 10 |
| Листяний ліс | 100 – 250 | 10 – 30 |
| Вологий тропічний ліс | 500 – 1500 | 25 – 60 |
| Кораловий риф | 15 – 50 | 50 – 120 |
Для п'яти континентів світу середня продуктивність екосистем відрізняється порівняно мало (82-103 ц/га на рік). Винятком є Південна Америка (209 ц/га на рік), на більшій частині якої умови життя рослинності дуже сприятливі.
Загальна річна продукція сухої органічної речовини Землі становить 150–200 млрд тонн. Понад третина його утворюється в океанах, близько двох третин – на суші.
Майже вся чиста первинна продукція Землі служить підтримки життя всіх гетеротрофних організмів. Харчування людей забезпечується переважно сільськогосподарськими культурами, які займають приблизно 10% площі суші. Сільськогосподарські площі при раціональному їх використанні та розподілі продукції могли б забезпечити рослинною їжею приблизно вдвічі більшу чисельність населення планети, ніж існуючу. Складніше забезпечити населення вторинною продукцією. Наявні на Землі ресурси, включаючи продукцію тваринництва та результати промислу на суші та в океані, можуть забезпечити щорічно менше 50% потреб сучасного населення Землі. Отже, більшість населення планети перебуває у стані хронічного білкового голодування. У зв'язку з цим збільшення біологічної продуктивності екосистем і особливо вторинної продукції є одним із найважливіших завдань людства.
Екологічні піраміди.Кожна екосистема має певну трофічну структуру, яку можна виразити чи числом особин кожному трофічному рівні, чи його біомасою, чи кількістю енергії, фіксованої на одиниці площі за одиницю часу кожному наступному трофічному рівні. Графічно це зазвичай у вигляді піраміди, основою якої є перший трофічний рівень, а наступні утворюють поверхи і вершину піраміди.
Мал. 17. Спрощена схема піраміди чисельності (за Г.А. Новіков, 1979)
Розрізняють три основні типи екологічних пірамід – чисел, біомаси та продукції (або енергії).
Піраміда чиселвідображає розподіл особин за трофічними рівнями. Встановлено, що у трофічних ланцюгах, де передача енергії відбувається переважно через зв'язки хижак – жертва, часто витримується правило: загальна кількість особин у ланцюгах харчування на кожному наступному трофічному рівні зменшується(Рис. 17).
Це пояснюється тим, що хижаки, як правило, більші за свої жертви і одному хижакові для підтримки його життя потрібно кілька жертв. Наприклад, одному леву потрібно 50 зебр на рік. Однак із цього правила є винятки. Вовки, полюючи спільно, можуть вбивати більшу жертву, ніж вони самі (наприклад, оленів). Павуки та змії, володіючи отрутою, вбивають великих тварин.
Піраміда біомасивідбиває сумарну масу організмів кожного трофічного рівня. У більшості наземних екосистем сумарна маса рослин більша, ніж біомаса всіх рослиноїдних організмів, а маса останніх, у свою чергу, перевищує масу всіх хижаків (рис. 18).
 |
|||||||
|
|||||||
Кораловий риф Поклад Пелагіаль
Мал. 18. Піраміди біомаси у деяких біоценозах (за Ф. Дре, 1976):
П – продуценти, РК – рослинні консументи, ПК – м'ясоїдні консументи, Ф – фітопланктон, З – зоопланктон
В океанах та морях, де основними продуцентами є одноклітинні водорості, піраміда біомаси має перевернутий вигляд. Тут вся чиста первинна продукція швидко залучається до ланцюга живлення, накопичення біомаси водоростей дуже мало, а їх споживачі набагато більші, мають більшу тривалість життя, тому на найвищих трофічних рівнях переважає тенденція до накопичення біомаси.
Піраміда продукції (енергії)дає найбільш повне уявлення про функціональну організацію співтовариства, оскільки відображає закони витрачання енергії в харчових ланцюгах: кількість енергії, що міститься в організмах на кожному наступному трофічному рівні ланцюга живлення менше, ніж на попередньому рівні.
Мал. 19. Піраміда продукції
Кількість продукції, що утворюється в одиницю часу на різних трофічних рівнях, підпорядковується тому самому правилу, яке характерне для енергії: на кожному наступному рівні ланцюга харчування кількість продукції, що створюється за одиницю часу, менша, ніж на попередньому. Це є універсальним, діє у всіх типах екосистем (рис. 19). Піраміди енергії ніколи не бувають перевернутими.
Вивчення законів продуктивності екосистем, можливість кількісного обліку потоку енергії надзвичайно важливі у практичному відношенні, оскільки первинна продукція агроценозів та експлуатованих людиною природних угруповань є основним джерелом запасів їжі для людства. Не менш важливою є і вторинна продукція, яку отримують за рахунок сільськогосподарських тварин. Точні розрахунки потоку енергії в масштабах продуктивності екосистем дозволяють регулювати в них кругообіг речовин таким чином, щоб досягати найбільшого виходу вигідної для людини продукції. Нарешті, дуже важливо добре представляти допустимі межі вилучення рослинної та тваринної біомаси з природних систем, щоб не підірвати їхню продуктивність.
Продуктивність екосистеми- це накопичення екосистемою органічної речовини у процесі її життєдіяльності. p align="justify"> Продуктивність екосистеми вимірюється кількістю органічної речовини, створюваного за одиницю часу на одиницю площі.
Розрізняють різні рівні продукування, на яких створюється первинна та вторинна продукція. Органічна маса, що створюється продуцентами в одиницю часу, називається первинною продукцією, а приріст за одиницю часу маси консументів - вторинною продукцією.
Первинна продукція поділяється на два рівні - валову та чисту продукцію. Валова первинна продукція - це загальна маса валової органічної речовини, створювана рослиною в одиницю часу при даній швидкості фотосинтезу, включаючи витрати на дихання.
Рослини витрачають на дихання від 40 до 70% валової продукції. Найменше її витрачають планктонні водорості – близько 40% від усієї використаної енергії. Та частина валової продукції, яка не витрачена «на дихання», називається чистою первинною продукцією, вона є величиною приросту рослин і саме ця продукція споживається консументами та редуцентами.
Вторинна продукція не поділяється на валову і чисту, оскільки консументи і редуценти, тобто. всі гетеротрофи, збільшують власну масу з допомогою первинної продукції, тобто. використовують раніше створену продукцію.
Розраховують вторинну продукцію окремо кожному за трофічного рівня, оскільки вона формується з допомогою енергії, що надходить із попереднього рівня.
Усі живі компоненти екосистеми – продуценти, консументи та редуценти – складають загальну біомасу (жива вага)спільноти загалом або її окремих частин, тих чи інших груп організмів. Біомасу зазвичай виражають через сиру і суху вагу, але можна виражати і в енергетичних одиницях - в калоріях, джоулях тощо, що дозволяє виявити зв'язок між величиною енергії, що надходить і, наприклад, середньою біомасою.
За величиною біологічної продуктивності екосистеми поділяють на 4 класи:
1) екосистеми дуже високої продуктивності -> 2 кг/м2 0 на рік (тропічні ліси, коралові рифи);
2) екосистеми високої продуктивності – 1-2 кг/м2 на рік (липово-дубові ліси, прибережні чагарники рогозу або очерету на озерах, посіви кукурудзи та багаторічних трав при зрошенні та внесенні високих доз добрив);
3) екосистеми помірної продуктивності - 0,25-1 кг/м2 на рік (соснові та березові ліси, сіножаті луки та степи, зарослі водними рослинами озера);
4) екосистеми низької продуктивності -< 0,25 кг/м2 в год (пустыни, тундра, горные степи, большая часть морских экосистем). Средняя биологическая продуктивность экосистем на планете равна 0,3 кг/м2 в год.
- Класифікація та особливості екосистем. ) екосистем).
При класифікації наземних екосистем прийнято використовувати ознаки рослинних угруповань та кліматичні ознаки, наприклад, ліс хвойний, ліс тропічний, холодна пустеля тощо.
Гаріґа, або гарріга(Фр. garrigueта окс. garriga) - розріджені зарості низькорослих вічнозелених чагарників, головним чином дуба чагарникового ( Quercus dumosa) та пальми хамеропс ( Chamaerops). Також можуть бути чебрець ( Thymus), розмарин ( Rosmarinus), бійок ( Genista) та інші рослини. Можна зустріти в Середземномор'ї, у менш сухому кліматі, ніж фрігана, на кам'янистих схилах, на місці зведених, перевипасом і палами, лісів з кам'яного дуба.
Чапараль (чапарраль, чапаррель, чапарель, Вик. chaparral, від chaparro- зарості чагарникового дуба) - тип субтропічної жорстколистої чагарникової рослинності. Поширений у вузькій смузі Тихоокеанського узбережжя Каліфорнії та на Півночі Мексиканського нагір'я, на висоті 600-2400 м-коду.
Подібні біоми знаходяться і в чотирьох інших регіонах Середземноморського клімату в усьому світі, у тому числі Середземноморського басейну (де він відомий як маквіс, маккія, maquis), центральній частині Чилі (де він називається Matorral), у Капській області ПАР (мис Доброї Надії) (відомий там як фінбош) і на південному сході та південному заході Австралії.
Відсутність дерев не пов'язана з діяльністю людини, хоча ряд дослідників розглядає чапараль, подібно до маквісу, як стадію деградації дубових вічнозелених лісів. Зарості чапаралю досягають у висоту 3-4 м-коду.
Найбільш типовою для чапараля є аденостома (Adenostoma fasciculatus), що утворює чисті природні насадження. Широко поширені зарості чагарникових вічнозелених дубів, толокнянок (18 видів), представників пологів у сумах, цеанотус (25 видів) та інші. У верхній межі чапараль збільшується частка листопадних видів дуба, ірги, церцису.
Пустеля - це територія, де випаровування перевищує кількість опадів, причому їх рівень становить менше 250мм/г. У таких умовах росте убога, розріджена і зазвичай низькоросла рослинність. Переважання ясної погоди та розряджена рослинність сприяють швидкій втраті теплоти вночі, накопиченому ґрунтом вдень. Для пустелі характерна значна різниця між денною і нічною температурами. Пустельні екосистеми займають близько 16% поверхні суші та розташовані практично у всіх широтах Землі.
Тропічні пустелі. Це такі пустелі, як Південна Сахара, які становлять близько 20% загальної площі пустель. Температура там цілий рік висока, а кількість опадів мінімальна.
Пустелі помірних широт. Такі пустелі, як пустеля Мохаве у південній Каліфорнії, відрізняються високими денними температурами влітку та низькими – взимку.
Холодні пустелі. Їх характерна дуже низька температура взимку і середня – влітку.
Рослини та тварини всіх пустель пристосовані вловлювати та зберігати дефіцитну вологу.
Повільне зростання рослин і мале видове розмаїття роблять пустелі дуже вразливими. Знищення рослинності внаслідок випасу чи їзди поза дорогами веде до того, що на відновлення втраченого потрібні десятиліття.
Трав'янисті екосистеми
Тропічні трав'янисті екосистеми чи савани.
Такі екосистеми характерні для районів з високими середніми температурами, двома тривалими сухими сезонами та рясними опадами в решту пори року. Вони утворюють широкі смуги з обох боків екватора. Деякі з цих біомів являють собою відкритий простір, покритий трав'янистою рослинністю.
Трав'янисті екосистеми помірних широт. Вони зустрічаються у внутрішніх районах материків, головним чином Північної та Південної Америки, Європи та Азії. Основні типи трав'янистих угруповань помірного пояса: високотравні і низькотравні прерії США та Канади, пампи Південної Америки, вельди Південної Африки та степи від Центральної Європи до Сибіру. У цих екосистемах (біомах) майже постійно дмуть вітри, сприяючи випаровуванню вологи. Густа мережа коренів трав'янистих рослин забезпечує стабільність ґрунту доти, доки не починається її розорювання.
Полярні трав'янисті екосистеми чи арктичні тундри.
Вони розташовані в районах прилеглих до арктичних крижаних пустель. Більшість року тундри знаходяться під впливом штормових холодних вітрів і вкриті снігом і льодом. Зими тут дуже холодні та темні. Опадів небагато, і випадають вони переважно у вигляді снігу.
Повільне розкладання органічних речовин, мала потужність грунту, низькі темпи приросту рослинності роблять арктичну тундру однією з найуразливіших екологічних систем земної кулі.
Лісові екосистеми.
Вологі тропічні ліси. Ці ліси розташовуються у ряді приекваторіальних районів. Вони характеризуються помірно високими середньорічними температурами, які мало змінюються протягом доби і по сезонах, а також значною вологістю і опадами, що майже щодня випадають. У таких біомах домінують вічнозелені дерева, що зберігають більшу частину листя або хвої цілий рік, що забезпечує безперервне цілий рік процеси фотосинтезу.
Так як кліматичні умови у вологих тропічних лісах практично незмінні, волога і теплота не мають значення, що лімітує, як в інших екосистемах. Основним лімітуючим фактором стає вміст біогенів у часто бідних органічною речовиною ґрунтах.
Листопадні ліси помірних широт. Вони ростуть у районах з невисокими середніми температурами, що значно змінюються за сезонами. Зими тут дуже суворі, літній період тривалий, опади випадають поступово протягом року. Порівняно з тропічними лісами помірного пояса швидко відновлюються після вирубки і, отже, більш стійкі до антропогенних порушень.
Північні хвойні ліси. Ці ліси, які називаються також бореальними, або тайгою, поширені в районах субарктичного клімату. Зими тут тривалі та посушливі, з коротким світловим днем та невеликими снігопадами. Температурні умови змінюються від прохолодних до винятково холодних. У тайзі видобувають значну частину ділової деревини, велике значення має промисел хутра.
35. Продуктивність екологічних систем. Найбільш продуктивні екосистеми Земної кулі, їх екологічні проблеми.
Біологічна продукція – це кількість біологічної речовини, яка створена за одиницю часу на одиницю площі (гр/м2, кг/м2).
Біологічна продукція:
Первинна (валова); Вторинна (чиста).
Валова продукція - це продукція, яку виробляють рослини у процесі фотосинтезу.
Чиста продукція – це частина енергії, яка залишилася після витрат на дихання.
Середня продуктивність екосистем землі вбирається у 0,3кг/м². При переході енергії з одного рівня на інший втрачається приблизно 90% енергії, тому вторинна продукція в 20-50 разів менша, ніж первинна
Продуктивність екосистеми, що вимірюється кількістю органічної речовини, яка створена за одиницю часу на одиницю площі, називається біологічною продуктивністю. Одиниці виміру продуктивності: г/м² на день, кг/м² на рік, т/км² на рік.
Розрізняють первинну біологічну продукцію, яку виробляють продуценти, та вторинну біологічну продукцію, яку виробляють консументи та редуценти.
Первинну продукцію поділяють на: валову - це загальна кількість створеної органічної речовини, і чисту - те, що залишилося після витрати на дихання та кореневі виділення.
За продуктивністю екосистеми поділяються на чотири класи:
1.Екосистеми дуже високої біологічної продуктивності – понад 2 кг/м² на рік. До них відносяться зарості очерету в дельтах Волги, Дону та Уралу.
2.Екосистеми високої продуктивності – 1-2 кг/м² на рік. Це липово-дубові ліси, зарості рогоза чи очерету на озері, посіви кукурудзи.
3.Екосистеми середньої біологічної продуктивності – 0,25-1 кг/м² на рік. До них відносяться соснові, березові ліси, сіножаті луки, степи.
4.Екосистеми низької біологічної продуктивності – менше 0,25 кг/м² на рік.
Це арктичні пустелі, тундри, більшість морських екосистем.
Середня продуктивність екосистем землі становить 0,3 кг/м² на рік, тобто на Землі переважають середні та низькопродуктивні екосистеми.
При переході з одного трофічного рівня в інший втрачається 90% енергії.
Прикладом підвищеної продуктивності на стиках екосистем можуть бути перехідні екосистеми між лісом і полем («гарматний ефект»), а водних середовищах - екосистеми, що у естуаріях річок (місця впадання в моря, океани і озера тощо. п.).
Цими ж закономірностями багато в чому обумовлюються згадувані вище локальні згущення великих мас живої речовини (найбільш високопродуктивні екосистеми).
Зазвичай в океані виділяють такі згущення життя:
1. Прибережні. Вони розташовуються на контакті водного та наземно-повітряного середовища. Особливо високопродуктивні екосистеми естуаріїв. Протяжність цих згущень тим значніша, чим більший винос річками органічних та мінеральних речовин із суші.
2. Коралові рифи. Висока продуктивність цих екосистем пов'язана насамперед із сприятливим температурним режимом, фільтраційним типом харчування багатьох організмів, видовим багатством угруповань, симбіотичними зв'язками та іншими факторами.
3. Саргасові згущення. Створюються великими масами плаваючих водоростей, найчастіше саргасових (у Саргасовому морі) та філофорних (у Чорному морі).
4. Апвеллінгові. Ці згущення приурочені до районів океану, де має місце висхідний рух водних мас від дна до поверхні (апвеллінг). Вони несуть багато донних органічних та мінеральних відкладень і внаслідок активного перемішування добре забезпечені киснем. Ці високопродуктивні екосистеми є одним із основних районів промислу риб та інших морепродуктів.
5. Рифтові глибоководні (абісальні) згущення. Ці екосистеми були відкриті лише у 70-х роках цього століття. Вони унікальні за своєю природою: існують на великих глибинах (2-3 тис. метрів). Первинна продукція у них утворюється лише результаті процесів хемосинтезу з допомогою вивільнення енергії з сірчистих сполук, які з розломів дна (рифтів). Висока продуктивність тут зобов'язана насамперед сприятливим температурним умовам, оскільки розлами одночасно є осередками виходу з надр підігрітих (термальних) вод. Це єдині екосистеми, які не використовують сонячну енергію. Вони живуть за рахунок енергії надр Землі.
На суші до найбільш високопродуктивних екосистем (згущення живої речовини) відносять: 1) екосистеми берегів морів і океанів у районах, добре забезпечених теплом; 2) екосистеми заплав, що періодично заливаються водами річок, які відкладають мул, а разом з ним органічні та біогенні речовини; 3) екосистеми невеликих внутрішніх водойм, багаті на поживні речовини, а також 4) екосистеми тропічних лісів. Продуктивність інших екосистем видно з табл.3. Вище ми вже зазначали, що людина має прагнути зберегти високопродуктивні екосистеми – цей найпотужніший каркас біосфери. Його руйнація пов'язані з найбільш значними негативними наслідками всієї біосфери.
Що ж до вторинної (тварини) продукції, вона помітно вище у океані, ніж у наземних екосистемах. Це з тим, що у ланці консументів (травоядных) у середньому включається лише близько 10% первинної продукції, а океані - до 50%. Тому, незважаючи на нижчу первинну продуктивність океану, ніж суші, за масою вторинної продукції ці екосистеми приблизно рівні.
У наземних екосистемах основну продукцію (до 50%) та особливо біомасу (близько 90%) дають лісові екосистеми. Разом з тим основна маса цієї продукції надходить відразу до ланки деструкторів та редуцентів. Для таких екосистем характерне переважання детритних (за рахунок мертвої органічної речовини) ланцюгів живлення. У трав'янистих екосистемах (луги, степу, прерії, савани), як і в океані, значно більша частина первинної продукції прижиттєво відчужується фітофагами (травоїдними тваринами). Такі ланцюги звуться пасовищних або ланцюгів виїдання.