§ 31. БІОЛОГІЧНА продуктивність екосистеми

Автотрофні екосистеми можна порівняти з промисловим підприємством, яке виробляє різні органічні речовини. Використовуючи сонячну енергію, діоксид вуглецю і елементи мінерального живлення, екосистеми виробляють біологічну продукцію - деревину, листову масу рослин, плоди, тваринну біомасу. Продуктивність екосистеми, вимірювана кількістю органічної речовини, яке створене за одиницю часу на одиницю площі, називається біологічною продуктивністю. Одиниці виміру продуктивності: г/м2 в день, кг/м2 на рік, т/км2 на рік.

На рис. 49 показана структура біологічної продукції екосистеми. Розрізняють первинну біологічну продукцію, яку створюють рослини в процесі фотосинтезу з діоксиду вуглецю, води і мінеральних елементів, і вторинну біологічну продукцію, яку створюють гетеротрофи (консументи і редуценти) в результаті переробки рослинної і тваринної біомаси. Первинну продукцію підрозділяють на валову - загальна кількість створеного органічної речовини та чисту - те, що залишилося після витрат на дихання і кореневі виділення. У більшості рослин чиста продукція складає приблизно половину від валової.

Оскільки консументи лише використовують раніше створені органічні речовини, вторинну продукцію на валову і чисту не поділяють. Але її кількість також залежить від витрат на дихання, яке тим більше, чим більше енергії витрачає організм. При інтенсивному фізичному навантаженні (наприклад, у птахів під час міграції) продукція зменшується. Прирости у сільськогосподарських тварин убувають, якщо їм доводиться затрачати багато енергії на переходи з віддалених пасовищ або зігрівання тіла в холодному приміщенні.

При переході енергії з одного трофічного рівня на інший (від рослин до фитофагам, від фітофагів до хижаків першого порядку, від хижаків першого порядку до хижаків другого порядку) з екскрементами і витратами на дихання втрачається приблизно 90% енергії. Крім того, фітофаги з'їдають тільки частина біомаси рослин, а інша - поповнює запас детриту, який потім руйнують редуценти. Тому вторинна біологічна продукція в 20-50 разів менше, ніж первинна.

За продуктивності (у сирому вазі) екосистеми поділяються на чотири класи.

1. Екосистеми дуже високою біологічної продуктивності - понад 2 кг/м2 на рік. До них відносяться зарості очерету в дельтах Волги, Дону й Уралу. За продуктивності вони близькі до екосистемам тропічних лісів, коралових рифів і глибоководних «оазисів» рифтових зон океану.

2. Екосистеми високої біологічної продуктивності - 1-2 кг/м2 на рік. Це липово-дубові ліси, прибережні зарості рогозу або очерету на озері, посіви кукурудзи і багаторічних трав при зрошенні та добриві високими дозами мінеральних добрив.

3. Екосистеми помірної біологічної продуктивності - 0,25-1 кг/м2 на рік. Таку продуктивність мають багато посівів, соснові і березові ліси, сінокісні луги і степи, зарослі водними рослинами озера, «морські луки» з водоростей в Японському морі.

4. Екосистеми низької біологічної продуктивності - менше 0,25 кг/м2 на рік. Це арктичні пустелі островів Північного Льодовитого океану, тундри, напівпустелі Прикаспію, витоптані худобою степові пасовища з низьким і рідкісним травостоєм, гірські степи, які розвиваються на грунтах товщиною не більше 5 см і складаються з рослин-камнелюбов, що покривають поверхню грунту на 20-40% . Така ж низька продуктивність і у більшої частини морських екосистем.

Середня продуктивність екосистем Землі не перевищує 0,3 кг/м2 на рік, так як на планеті переважають малопродуктивні екосистеми пустель і океанів.

На рис. 50 і 51 наведені карти первинної продуктивності на суші і в океані (використаний показник - маса сухої речовини, яке в 2.5-3 рази нижче сирої біомаси).

Біологічна продуктивність екосистеми відрізняється від запасу біомаси. Деякі організми в екосистемі живуть багато років (дерева, великі тварини), і їх біомаса переходить з року в рік як певний капітал. На рис. 52 показано співвідношення запасу біомаси та біологічної продуктивності в деяких екосистемах.

Біомаса лісу велика за рахунок багаторічних частин дерев - стовбурів, гілок, коренів. Тому щорічний приріст біологічної продукції - нові листя, молоді гілочки і коріння, чергове річне кільце деревини і трав'яний покрив - в 30-50 разів менше, ніж запас біомаси. На лузі запас біомаси значно менше, і він утворений в основному країнами, що живуть у грунті по кілька років, і кореневищами рослин.

У однорічних агроценозах (посівах культурних рослин) біологічна продуктивність і запас біомаси практично рівні, так як урожай надземних частин рослин (і підземних, якщо це коренеплоди) прибирають, а пожнивні залишки жита чи пшениці заорюють в грунт , де вони до весни перегнивають. Як у луговий екосистемі, так і в екосистемі поля тривалість життя численних грунтових безхребетних вимірюється тижнями і місяцями. Їх біологічна продуктивність або дорівнює запасу біомаси, або більше. Водорості і дрібні безхребетні тварини у водоймах живуть по кілька днів або тижнів і тому за літо дають кілька поколінь. У кожен конкретний момент біомаса організмів в озері чи ставку менше, ніж їх біологічна продукція за вегетаційний сезон.

У прісноводних та морських екосистемах за рахунок того, що організми зоопланктону живуть довше, ніж водорості фітопланктону, запас біомаси тварин може бути вище запасу біомаси рослин.

Контрольні питання

1. Поясніть відмінності первинної, вторинної, чистою і валовий біологічної продукцій.

2. Яка біологічна продуктивність різних екосистем?

3. Поясніть відмінності понять «біологічна продуктивність» і «запас біомаси».

4. Чому у водних екосистемах запас біомаси більше, ніж біологічна продукція?

Довідковий матеріал

На одного жителя Росії доводиться 230 т первинної біологічної продукції з екосистем площею 11,5 га, що набагато перевищує потребу людини в кількості продукції, яка становить приблизно 40 т. При цьому на Далекому Сході надлишкової продукції багато більше, ніж в європейській частині (відповідно 90% і 60%). Однак для забезпечення людини важливо не тільки кількість, але і якість біологічної продукції. Таких її фракцій, як зерно, пасовищний корм, цінна деревина хвойних, придатна для виробництва пиломатеріалів, в більшості районів Росії не вистачає. Структура виробництва біологічної продукції повинна удосконалюватися - це завдання лісового та сільського господарства.

Інформація, релевантна " § 31. БІОЛОГІЧНА продуктивність екосистеми "

1. 3.1. Класифікація екологічних факторів
   біологічну продуктивність екосистеми; топографічні - рельєф. Кліматичні і едафіческіе екологічні чинники багато в чому визначаються географічним положенням екосистеми - її віддаленістю від екватора і від океану і висотою над рівнем моря. Біотичні екологічні фактори - наслідок взаємовідносин організмів або змін екотопах при його перетворенні під впливом
   
2. 6.7. Екологічна рівновага
   біологічне різноманіття (склад біоти), біологічна продукція і кругообіг елементів живлення. Абсолютна екологічну рівновагу неможливо, так як на екосистему постійно впливають змінюються зовнішні екологічні фактори, що викликає флуктуації екосистем з підвищенням і зниженням чисельності популяцій різних видів, їх біологічної продукції. (Приклад - коливання врожаю сіна на
   
3. 6.1. Склад і класифікація екосистем
   біологічного кругообігу. Час збереження детриту може бути коротким (трупи і екскременти тварин переробляються личинками мух за кілька тижнів, листя в лісі - за кілька місяців, стовбури дерев - за кілька років) або дуже довгим (гумус, сапропель, торф). Головним хранителем детриту в екосистемі є грунт. Важливим компонентом багатьох екосистем є
   
4. § 51. ГІРСЬКІ ЕКОСИСТЕМИ
   біологічне різноманіття за рахунок вертикальної поясності (79). Елементи вертикальної поясності в різних гірських системах різні і визначаються їх висотою і кліматом. На Кавказі широко представлені букові ліси в лісовому поясі і альпійські луки і лишайникові пустища у високогір'ях. У гірських системах Південної Сибіру і Центральної Азії широколистяних лісів немає, і лісовий пояс представлений
   
5. 6.4. Біологічна продукція і біомаса
   біологічна продукція (рис. 8). Вона вимірюється кількістю органічної речовини, створюваного за одиницю часу на одиницю площі (т / га / рік, г / кв. м / день і т.д.). Розрізняють первинну (створювану рослинами та іншими автотрофами) і вторинну (створювану гетеротрофами) біологічну продукцію. У складі первинної продукції розрізняється валова - загальна продукція фотосинтезу і чиста
   
6. 8.5. Гірські екосистеми
   біологічне різноманіття за рахунок вертикальної поясності і низька стійкість до режиму господарського використання, що пов'язано з небезпекою ерозії грунтів. Грунти можуть руйнуватися при оранці схилів, зведенні лісів і інтенсивному випасі. На території РБ розташовані унікальні гірські тундри на вершинах Ямантау (1640 м) і Иремель (1582 м), а на їх схилах - тайгові зеленомошние ялинові
   
7. ШТУЧНІ ЕКОСИСТЕМИ.
   продуктивності. Нині агроценозами зайнято близько десяти відсотків суші. Незважаючи на те, що в агроценозах, як і в будь-якій природній екосистемі, існують обов'язкові трофічні рівні - продуценти, консументи, редуценти, що утворюють типові трофічні мережі, між цими двома типами спільнот існують досить великі відмінності: 1) В агроценозах різко знижене
   
8. § 50. ЕКОСИСТЕМИ ПУСТЕЛЬ
   біологічну продуктивність, їх великі території займають південну частину СНД - рівнинні райони Середньої Азії (Узбекистану, Туркменістану, Казахстану), а також Прикаспійську низовина (Росія, Азербайджан). Пустелі формуються в умовах сильного стресу посухи при річному кількості опадів нижче 200 мм на рік і пов'язані перехідною смугою напівпустель із степовою зоною. У напівпустелях кількість
   
9. Глава 8. РІЗНОМАНІТНІСТЬ ЕКОСИСТЕМ
   Глава 8. РІЗНОМАНІТНІСТЬ
   
10. Глава 7. ДИНАМІКА ЕКОСИСТЕМ
    Глава 7. ДИНАМІКА
    
11. ГЛАВА 9. ОХОРОНА ПРИРОДНИХ ЕКОСИСТЕМ
    ГЛАВА 9. ОХОРОНА ПРИРОДНИХ
    
12. Глава 10. РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ПРИРОДНИХ ЕКОСИСТЕМ
    Глава 10. РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ПРИРОДНИХ
    
13. ГЛАВА 8. РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ПРИРОДНИХ ЕКОСИСТЕМ
    ГЛАВА 8. РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ПРИРОДНИХ
    
14. ЧАСТИНА 3. РАЦІОНАЛЬНЕ ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ І ОХОРОНА ЕКОСИСТЕМ РБ
    ЧАСТИНА 3. РАЦІОНАЛЬНЕ ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ І ОХОРОНА ЕКОСИСТЕМ
    
15. 10.3. Агроекосистема
    біологічної продукції (за рахунок використання добрив, поливу і підбору найбільш продуктивних культурних рослин і тварин); стежить за збереженням ресурсів - грунтів, природних кормових угідь, лісів, водойм. При прийнятті управлінських рішень людина враховує цілий ряд обмежувачів: - ресурсних (характер клімату та грунтів, наявність води для поливу); -
    
16. 8.3. Водні екосистеми
    екосистеми РБ представлені річками, озерами, ставками, струмками, тимчасовими водотоками, водосховищами. Солоність води в них не перевищує 3,5%. У РБ - близько тисячі річок (найбільші з них - Кама, Біла, Уфа, Дьома, Буй, Танип, Кармасана, Чермасан, Ік, Юрюзань, Ай, Сакмара) і тисячі озер. Найбільші озера Передуралля-Асликуль, Кандрикуль, Аккуль, Нагадак; Зауралля - Карагайли,
    
17. ОСНОВНІ ТИПИ ПОРУШЕНИХ ЗЕМЕЛЬ
    біологічного освоєння породами; обводнені із сприятливими гідрогеологічними умовами. 2. Виїмки кар'єрні терросірованние і котловінообразние глибиною 15-30 м., сухі, складені із сприятливими ускладненими гідрогеологічними умовами. 3. Виїмки кар'єрні терросірованние глибиною більше 30 м., сухі складені мало-пргоднимі і не придатними для біологічесокого освоєння породами;
    
18. 6.2. Грунт
    продуктивності рослин і всієї екосистеми в цілому. Тест для самоконтролю до розділу 6.2 1. Процес вилуговування характерний для: А) сірих лісових грунтів; Б) чорноземних грунтів; В) солонців; Г) солончаків. 2. Родючість грунту визначається по: А) вмісту гумусу; Б) структурі; В) наявності в ній процесу вилуговування Г) продуктивності зростаючих на