Biologinen tuottavuus ekosysteemien

Joka vuosi ihmiset ovat yhä kuluttaa maailman voimavaroja. Ei ole yllättävää, että viime vuosina valtavan tärkeää arvioida kuinka paljon resursseja voi antaa tiettyä eliöyhteisöjä. Nykyään ekosysteemin tuottavuus on ratkaiseva valittaessa hallintomalli, sillä tuotteiden, joita voidaan saada suoraan riippuvainen taloudellinen toteutettavuus työtä.

Tässä ovat suurimmat ongelmat, jotka ovat tällä hetkellä tutkijat:

• Kuinka paljon aurinkoenergiaa on saatavilla ja kuinka paljon on sulavaa kasveja, koska se mitataan?
• Tietyntyyppisissä ekosysteemejä on mahdollisimman tehokkaasti ja jotka antavat eniten alkutuotannon?
• Mitkä tekijät rajoittavat määrä alkutuotannon tuotteiden paikallisesti ja globaalisti?
• Mikä on tehokkuus, jolla energia muuttuu kasvien?
• Mitä eroa rinnastaminen tehokkuutta, puhtaan tuotannon ja ympäristönsuojelun tasoa?
• Ekosysteemeinä eroavat määrän tai tilavuuden biomassan ja autotrofista organismeja?
• Kuinka paljon energiaa on saatavilla ihmisille ja kuinka paljon käytämme?

Yritämme ainakin osittain vastata niihin tässä artikkelissa. Ensimmäinen, nyt käsitellä peruskäsitteitä. Siten tuottavuus ekosysteemin on prosessi kertyminen orgaanisen aineksen jossain määrin. Mitkä organismit ovat vastuussa tästä työstä?

Autotrofisia ja heterotrofeja

Tiedämme, että jotkut organismit pystyvät syntetisoimaan orgaanisia molekyylejä epäorgaanisia esiasteita. Niitä kutsutaan autotrofisia, joka tarkoittaa "itse-ruokinta". Itse asiassa tuottavuuden ekosysteemien riippuu nimenomaan niiden toiminnasta. Autotrofisia kutsutaan myös alkutuottajille. Organismit, jotka pystyvät tuottamaan monimutkaisia orgaanisia molekyylejä yksinkertainen epäorgaanisia aineita (vesi, CO2), useimmat kuuluvat luokkaan kasvien, mutta samat kyvyt hallussa jotkut bakteerit. Prosessi, jossa ne syntetisoivat orgaanista ainesta, jota kutsutaan valokemiallisessa synteesissä. Koska se on helppo ymmärtää, että nimi, fotosynteesi vaatii auringonvaloa.

Meidän pitäisi mainita myös tavalla, joka tunnetaan nimellä kemosynteesi. Joissakin autotrofisia pääasiassa erikoistunut bakteereja, jotka voivat muuntaa epäorgaanisia ravinteita osaksi orgaanisia yhdisteitä ilman auringonvaloa pääsy. On olemassa useita ryhmiä ja kemosynteettiset bakteerien meri- ja makean veden, ja useimmiten ne löytyvät ympäristöissä jossa on suuri pitoisuus rikkivetyä tai rikkiä. Klorofyllinä kasvien ja muiden eliöiden kykenevät valokemiallisessa synteesissä, kemosynteettiset organismit - autotrofisia. Kuitenkin tuottavuus ekosysteemin kutsutaan eniten toimintaa kasvillisuuden, koska se on vastuussa kertyminen yli 90% orgaanista ainesta. Kemosynteesi näyttelee suhteettoman harvinaisempia.

Samaan aikaan monet eliöt voivat saada tarvittavat energiaa, mutta syövät muita organismeja. Niitä kutsutaan heterotrofeja. Periaatteessa ne ovat kaikki samoja kasvit (ne myös "syö" orgaaninen valmis), eläimet, bakteerit, sienet ja mikro-organismit. Heterotrofinen myös nimitystä "kuluttajille."

Rooli kasvien

Tyypillisesti sana "tuottavuus" tässä tapauksessa tarkoittaa kasvien kyky varastoida tietyn määrän orgaanista ainesta. Ja tämä ei ole yllättävää, koska vain kasviorganismit voi muuntaa epäorgaanisia aineita orgaanisiin. Ilman niitä itse elämä maapallolla olisi mahdotonta, ja siksi tuottavuus ekosysteemin katsotaan tästä näkökulmasta. Yleensä kysymys on hyvin yksinkertainen: niin mitä paljon orgaanista ainesta voi varastoida kasveja?

Mitkä biocenoses ovat kaikkein tuottavimpia?

Kumma kyllä, mutta ihmisen aiheuttamat biocenoses ole kaikkein tuottavimpia. Viidakoissa, suot, viidakko suuri trooppinen joet tässä suhteessa ne ovat kaukana edellä. Lisäksi nämä biocenoses neutraloimaan valtavasti myrkyllisiä aineita, jotka jälleen kerran joutua luontoon ihmisen toiminnan sekä tuottavat yli 70%: n sisältämän hapen ilmakehässä planeettamme. Muuten, monissa oppikirjoissa edelleen väittää, että tuottavin "leipäkorissa" maapallon ovat valtamerillä. Kumma kyllä, mutta tämä lausunto on hyvin kaukana totuudesta.

"Ocean paradoksi"

Tiedäthän, verrataan biologiseen tuottavuuteen ekosysteemin meriä? Semi-aavikot! Suuria määriä biomassan johtuu siitä, että se on vesi tilat vievät suuren osan maapallon pinnasta. Niin monta kertaa ennustettu käyttö meren päälähteenä ravinteita koko ihmiskunnan tulevina vuosina, on tuskin mahdollista, koska taloudellinen toteutettavuus tämä on hyvin alhainen. Kuitenkin alhainen tehokkuus tämäntyyppisten ekosysteemin mitenkään vähennä merkitystä valtamerten elämän kaiken elollisen, joten ne on suojattava perusteellisempi mahdollisella tavalla.

Nykyaikaiset ympäristönsuojelijat sanoa, että kapasiteetti maatalousmaasta on kaukana loppuun, ja tulevaisuudessa voimme saada niitä runsaammin satoa. Erityiset toiveet puristuksiin on riisipelloilla, joka voi tarjota runsaasti arvokasta orgaanista ainesta, koska sen ainutlaatuisia ominaisuuksia.

Perustietoa tuottavuutta biologisten järjestelmien

Yleensä ekosysteemin määritellään tuottavuus määrä fotosynteesin ja kertymistä orgaanisen aineksen tietyllä eliöyhteisö. Että orgaaninen massa, joka on luotu aikayksikköä kohti kutsutaan ensisijainen tuotantoa. Ilmaista se kahdella tavalla: joko jouleina tai kuivapaino kasveja. Brutto tuote nimeltä sen tilavuus luotu kasviorganismit tietyn aikayksikköä vakionopeudella fotosynteesin. On syytä muistaa, että osa tästä materiaalista jatkuu elämän kasveja itse. Loput sitten orgaaninen - nettoperustuotanto tuottavuus ekosysteemin. Että on ruokaa heterotrofisiksi, johon kuuluu sinulle ja minulle.

Onko "yläraja" alkutuotannosta?

Lyhyesti sanottuna, "KYLLÄ". Otetaanpa lyhyt katsaus miten tehokkaita periaatteessa fotosynteesissä. Muista, että intensiteetti auringon säteilyn maan pinnalle, paljon riippuu sijainti: Suurin teho ominaisuus ekvatoriaalinen alue. Se vähentää eksponentiaalisesti kun lähestymme pylväät. Noin puolet aurinkoenergiaa heijastuu jään, lumen, valtameret tai autiomaat, imeytyy kaasuja ilmakehään. Esimerkiksi ilmakehän otsonikerros absorboi lähes kaiken UV-säteilyä! Vain puolet valon osuu kasvien lehdille Reaktiossa käytetyn fotosynteesi. Jotta biologinen tuottavuus ekosysteemien - tulos muuntaa vähäinen osa energiasta aurinkoa!

Mikä on toissijainen tuotanto?

Siten sivutuotteiden nimeltään consuments kasvu (eli asiakkaille) mitään erityistä aikaa. Tietenkin, tuottavuus ekosysteemin riippuu niistä huomattavasti vähäisemmässä määrin, mutta juuri tämä biomassa on tärkeä rooli ihmisen elämässä. Huomaa, että toissijainen orgaaniset laskettiin erikseen jokaisessa trofiataso. Siten, tuottavuus ekosysteemityyppien on jaettu kahteen tyyppiin: ensisijainen ja toissijainen.

Primääristen ja jalostus

Kuten arvata saattaa, suhde biomassan ja koko laitoksen massa on suhteellisen pieni. Vaikka viidakoissa ja soiden tämän prosentin harvoin yli merkin 6,5%. Mitä enemmän ruohokasveilla yhteisössä, sitä suurempi kertymisnopeuteen orgaanisen aineksen ja sitä suurempi ristiriita.

Muodostumisen nopeutta ja määrää orgaanisten aineiden

Yleensä nopeutta rajoittavaa muodostumista orgaanisen aineen ensisijainen alkuperää täysin riippuvainen tilaan fotosynteesin laitteen kasvien (PAR). Maksimiarvo tehokkuutta fotosynteesi, joka saavutettiin laboratoriossa, on 12%: n PAR. Luonnollisissa olosuhteissa, arvo 5%, pidetään erittäin korkea ja käytännössä ei tapahdu. Uskotaan, että otto maailmassa auringonvalossa ei ylitä 0,1%.

Jakelu Alkutuotannon

On syytä huomata, että tuottavuus ekosysteemin - pala hyvin epätasaisesti ympäri planeettaa. Kokonaispainosta kaikki orgaaninen aine, joka muodostaa pinnalle maan vuosittain on suuruusluokaltaan 150-200 miljardia tonnia. Muistakaa mitä sanoimme tuottavuutta valtamerten yllä? Joten, 2/3 tämän aineen muodostunut maalla! Kuvitelkaapa: jättiläinen, valtavat määrät vesikehän muodostavat kolme kertaa vähemmän orgaanista kuin pieni pala maata, suuri osa, jotka ovat aavikon!

Enemmän kuin 90% kertynyt orgaanisen aineen muodossa tai toisessa on ruokaa heterotrofisiksi organismeihin. Vain pieni osa aurinkoenergian tallennetaan muodossa maaperän humusta (sekä öljyn ja hiilen muodostuminen, joka on vielä nykyäänkin). Alueella maamme alkutuotanto voitot vaihtelevat 20 kg / ha (lähellä Jäämeren) yli 200 kg / ha Kaukasuksella. Autiomaahan, tämä arvo ei ylitä 20 C / ha.

Periaatteessa lähes sama kuin viidessä maanosassa maailmamme lämpimät tuotantointensiteetin, melkein: Etelä-Amerikassa kasvillisuuden kumuloituu ja puoli kertaa suurempi kuiva, koska erinomaiset ilmasto-olot. Siellä tuottavuus luonnollisten ja keinotekoisten ekosysteemien maksimi.

Joka tarjoaa valta kansalle?

Noin 1,4 miljardia hehtaaria pinnalla planeettamme viljelmiä viljellään ihmisen kasveja, jotka antavat meille ruokaa. Se on - noin 10% maapallon ekosysteemien. Kumma kyllä, mutta vain puoli sai tuotannosta menee suoraan ihmisravinnoksi. Kaikki loput käytetään karjan rehuksi ja on alan tarpeisiin (non-food tuottavat). Tutkijat ovat jo pitkään olleet hälytysäänen: tuottavuus ja biomassan planeettamme ekosysteemit voi tarjota enintään 50% tarpeista ihmiskunnan proteiinissa. Yksinkertaisesti sanottuna, puolet maailman väestöstä asuu olosuhteissa kroonisen proteiinin puutos.

Eliöyhteisö-mestarit

Kuten olemme jo todenneet, suurimmat tuottavuus on ominaista päiväntasaajan metsissä. Ajatelkaapa: toisella hehtaari ekologinen yhteisö voi kattaa yli 500 tonnia kuiva-ainetta! Ja tämä ei ole rajaa. Brasiliassa, esimerkiksi yksi hehtaari metsää tuottaa välillä 1200 ja 1500 tonnia (!) Orgaanisen aineksen vuodeksi! Ajatelkaapa: neliömetrille jopa kaksi kiloa orgaanista! Tundralla samalla alueella on muodostettu ei enemmän kuin 12 m, ja mediaani nauhan metsät - 400 m Tämä aktiivisesti käyttää karjatilojen niissä osissa :. Tuottavuus keinotekoinen ekosysteemin alalla sokeriruoko, joka voi kerääntyä jopa 80 tonnia kuiva-ainetta hehtaaria viljelykasvien missään muualla ei voisi fyysisesti. Kuitenkin hieman erilaisia lahdet Orinoco, Mississippi, sekä joitakin alueen Tšadissa. Täällä vuodelle ekosysteemin "antaa" enintään 300 tonnia hehtaaria kohti!

tulokset

Siten tuottavuuden arviointi olisi suoritettava juuri periaatteellinen ainetta. Se seikka, että toissijainen tuotteita ei ole enemmän kuin 10% tästä arvosta, sen arvo vaihtelee suuresti, ja niin yksityiskohtainen analyysi tämän indikaattorin on yksinkertaisesti mahdotonta.