פרודוקטיביות ביולוגית של מערכות אקולוגיות

מדי שנה יותר ויותר אנשים מתאימים מכלה את משאבי כדור הארץ. אין זה מפתיע כי בשנים האחרונות חשיבות עצומה להעריך כמה משאבים רבים יכולים לתת biocoenosis בפרט. היום, הפרודוקטיביות האקולוגית היא חיונית בעת בחירת שיטת הניהול, ככל שמספר המוצרים ניתן להשיג ישירות תלוי בעבודה היתכנות כלכלית.

להלן הנושאים המרכזיים מתמודדים כיום מדענים:

• כמה סולארית אנרגיה זמינה וכמה נטמע צמחים כפי שהוא נמדד?
• בכמה סוגים של מערכות אקולוגיות הוא הביצועים הגבוהים ביותר המספק ביותר של הייצור הראשוני?
• מה הגורם להגביל את מספר המוצרים העיקריים מקומית וגלובלי?
• מהי היעילות שבה מומרת האנרגיה על ידי צמחים?
• מה ההבדל בין יעילות התבוללות, ייצור וביצועים סביבתיים מנקה?
• כמו מערכות אקולוגיות שונות בסכום או נפח של ביומסה של אורגניזמים אוטוטרופי?
• כמה אנרגיה זמינה לאנשים וכמה אנחנו משתמשים?

אנחנו ננסה לפחות לענות עליהן באופן חלקי במאמר זה. ראשית, בואו להתמודד עם מושגים בסיסיים. לפיכך, את הפרודוקטיביות של המערכת האקולוגית הוא תהליך של הצטברות של חומר אורגני במידה מסוימת. מה אורגניזמים אחראים עבודה זו?

Autotrophs ו heterotrophs

אנחנו יודעים שחלק אורגניזמים מסוגלים לסנתז מולקולות אורגניות מן המקדמים אורגניים. הם נקראים autotrophs, כלומר "האכלה עצמית". למעשה, את הפרודוקטיביות של מערכות אקולוגיות תלוי בדיוק על פעילותם. Autotrophs התייחס גם מפיקים ראשיים. אורגניזמים המסוגלים לייצר מולקולות אורגניות מורכבות מחומרים אורגניים פשוטים (מים, CO2), רוב שייכים למעמד של צמחים, אבל באותו היכולות דיבוק על ידי חיידקים מסוימים. התהליך שבאמצעותו הוא לסנתז חומר אורגני, הנקרא סינתזת פוטו. כפי שזה קל להבין מהשם, פוטוסינתזה דורשת אור שמש.

צריך גם להזכיר את הדרך, המכונית chemosynthesis. autotrophs חלק התמחה בעיקר חיידקים שיכולים להמיר אורגניים מזינים לתוך תרכובות אורגניות ללא גישה השמש. ישנן מספר קבוצות של חיידקים chemosynthetic בים ובמים מתוקים, ולרוב הם נמצאים בסביבה עם תכולה גבוהה של גופרי או מימן גופרתי. כמו צמחים כלורופיל ואחרות אורגניזמים המסוגלים סינתזה פוטו, אורגניזמים chemosynthetic - autotrophs. עם זאת, את הפרודוקטיביות של המערכת האקולוגית שנקראה הפעילות ביותר של צמחייה, שכן הוא אחראי להצטברות של יותר מ 90% חומר אורגני. Chemosynthesis משחק תפקיד קטן יותר באופן לא פרופורציונלי.

בינתיים, אורגניזמים רבים יכולים לקבל את האנרגיה הדרושה, אך אכילת אורגניזמים אחרים. הם נקראים heterotrophs. באופן עקרוני, הם כולם אותו הצמחים (הם גם "אוכלים" אורגניות מוכנות), חיות, חיידקים, פטריות ומיקרואורגניזמים. Heterotrophic המכונה גם "צרכנים."

תפקידו של צמחים

בדרך כלל, את המילה "פרודוקטיביות" במקרה זה מתייחסת ליכולת הצמחים לאחסן כמות מסוימת של חומר אורגני. וזה לא מפתיע, שכן רק אורגניזמים צמח יכולים להמיר חומרים אורגניים לתוך אורגני. בלעדיהם, חיים עצמם על הפלנטה שלנו יהיו בלתי אפשריים, ולכן התפוקה של המערכת האקולוגית נחשבת מנקודת המבט הזאת. באופן כללי, השאלה היא מאוד פשוטה: אז מה הרבה חומר אורגני יכול להצטייד צמחים?

מה biocenoses הם פרודוקטיבי ביותר?

למרבה הפלא, אבל biocenoses מעשה ידי אדם אינם פרודוקטיביים ביותר. ג'ונגלים, ביצות, ג'ונגל נהרות טרופיים גדולים בגין זה, הם הרבה קדימה. בנוסף, biocenoses אלה לנטרל כמות עצומה של חומרים רעילים אשר, שוב, ליפול לתוך הטבע של פעילות אנושית, כמו גם ליצור יותר מ 70% של חמצן הכלול האווירה של כוכב הלכת שלנו. אגב, בספרי לימוד רבים עדיין טוען כי "אסם התבואה" פרודוקטיבי ביותר של כדור הארץ הן האוקיינוסים. למרבה הפלא, אבל זו אמירה מאוד רחוק מהאמת.

"פרדוקס אוקיינוס"

אתה יודע, להיות לעומת התפוקה הביולוגית של המערכת האקולוגית של הימים ואוקיינוסים? עם-המדברים חצי! כמויות גדולות של ביומסה בשל העובדה שזה חללי מים לכבוש חלק גדול השטח של כדור הארץ. כל כך הרבה פעמים את השימוש החזוי של הים כמקור העיקרי של חומרים מזינים עבור האנושות כולה בשנים הקרובות, זה כמעט בלתי אפשרי, כי את הכדאיות הכלכלית של זה היא מאוד נמוך. עם זאת, היעילות הנמוכה של סוג זה של מערכת אקולוגית בשום אופן פוחת החשיבות של האוקיינוסים במשך חיים של כל יצורי החיים, ולכן הם צריכים להיות מוגנים כדרך יסודית יותר אפשרית.

פעילי סביבה מודרנית לומר כי הקיבולת של קרקע חקלאית רחוק ממיצוי, ובעתיד נוכל לקבל אותם יבול שופע יותר. מיוחד תקוות מוצמדות באמצעות על אורז שדות, אשר יכול לספק שפע של ערך אורגני משנה בשל ייחודי מאפיין.

מידע בסיסי על הפרודוקטיביות של מערכות ביולוגיות

באופן כללי, המערכת האקולוגית מוגדר שיעור הפריון של הפוטוסינתזה ואת הצטברות של חומר אורגני בתוך biocenosis נתון. מסה אורגנית, אשר נוצרה ליחידת הזמן נקראת ייצור ראשוני. כדי לבטא זאת בשתי דרכים: או ג'אול או משקל יבש של צמחים. מוצר גרוס שנקרא אורגניזמים הצמח נוצר נפחו עבור יחידת זמן מסוימת, בקצב קבוע של פוטוסינתזה. יש לזכור כי חלק מהחומר הזה ילך על החיים של הצמחים עצמם. שאר אז אורגני - הפרודוקטיביות עיקרי נקי של המערכת האקולוגית. זה מדובר heterotrophic מזון, הכולל וכמוך.

האם יש ייצור "גבול עליון" ראשוני?

בקיצור, "כן." בואו ניקח מבט קצר על המידה אפקטיבית, באופן עקרוני, את תהליך הפוטוסינתזה. זכור כי עוצמת קרינת השמש המגיעה לפני השטח של כדור הארץ, הרבה תלוי במיקום: המאפיין תפוקת החשמל המקסימלית של אזור קו המשווה. זה מקטין באופן מעריכי ככל שאנו מתקרבים הקטבים. כמחצית מהאנרגיה הסולארית שמשתקפת קרח, שלג, אוקיינוסים או במדבריות, נספג גזים באטמוספרה. לדוגמה, שכבת האוזון באטמוספירה סופג כמעט את כל קרינת UV! רק מחצית אור שנופל על עלים של צמחים המשמשים את התגובה של פוטוסינתזה. אז כי הפרודוקטיביות הביולוגי של מערכות אקולוגיות - התוצאה של המרת חלק בלתי מבוטל מן האנרגיה של השמש!

מהו יצור משני?

בהתאם לכך, המוצרים המשניים נקראים צמיחת consuments (כלומר, לקוחות) עבור כל תקופת זמן מסוימת. כמובן, את הפרודוקטיביות של המערכת האקולוגית תלוי בהם במידה פחותה בהרבה, אבל זה בדיוק ביומסה זה ממלא תפקיד חשוב בחיי האדם. שים הלב האורגני המשני נספרו בנפרד בכל רמת הזנה. לכן, סוגים אקולוגיים הפרודוקטיביות נחלקים לשני סוגים: יסודיים ותיכון.

יחס יסודי ותיכון ייצור

כפי שאתם יכולים לנחש, היחס של ביומסה ומסת מפעל כוללת הוא קטן יחסית. אפילו בג'ונגלים ובביצות של שיעור זה לעתים רחוקות עולה על הסימן של 6.5%. הצמחים העשבוניים יותר בקהילה, כך עולים השיעור של הצטברות של חומר אורגני גדל הפער.

שיעור היווצרות כמות חומרים אורגניים

באופן כללי הגבלת קצב היווצרות ממוצא עיקרי חומר אורגני תלוי לחלוטין במדינת מנגנון הפוטוסינתזה של צמחים (PAR). הערך המרבי של יעילות הפוטוסינתזה, אשר הושגה במעבדה, הוא 12% של PAR. בתנאים טבעיים, את הערך של 5% נחשב גבוה מאוד וכמעט אינו מתרחש. הוא האמין ספיג כי באור השמש לעולם אינו עולה 0.1%.

חלוקת הייצור הראשוני

יצוין כי הפרודוקטיביות של המערכת האקולוגית הטבעית - חתיכה מאוד לא אחידה על פני כדור הארץ. המסה הכוללת של כל החומר האורגני, אשר נוצר בשנה על פני השטח של כדור הארץ, היא כ 150-200 מיליארדים טון. זכור מה שאמרנו על הפרודוקטיביות של האוקיינוסים לעיל? אז, 2/3 של חומר זה נוצר על הקרקע! תארו לעצמכם: ענק, כמויות עצומות של טופס הידרוספירה שלוש פעמים פחות אורגני מאשר פיסת קרקע קטנה, חלק גדול מהם מדבר!

יותר מ 90% של החומר האורגני המצטבר בצורה כזו או אחרת מדובר באורגניזמים heterotrophic מזון. רק חלק זעיר של אנרגיה סולארית מאוחסן בצורה של חומוס אדמה (כמו גם נפט ופחם, היווצרות המהווה גם כיום). על שטחה של המדינה שלנו להגדיל טווחי הייצור העיקרי מן 20 ק"ג / דונם (ליד האוקיינוס הארקטי) ליותר מ 200 ק"ג / דונם בקווקז. באזורים מדבריים, ערך זה אינו עולה על 20 ג / חה.

באופן עקרוני, כמעט זהה בחמש יבשות של עולמנו חם עוצמת ייצור, כמעט: בדרום אמריקה צמחייה מצטברת וחצי פעמים יותר חומר יבש, בשל מעולה אקלים תנאים. פריון יש לכל היותר אקולוגיות טבעיות ומלאכותיות.

שמספק חשמל העם?

כ -1.4 מיליארד דונם הם על פני השטח של כוכב הלכת שלנו מטעים המעובדים על ידי צמחים שהאדם לספק לנו את האוכל שלך. זהו - כ 10% מהמערכות האקולוגיות של כדור הארץ. למרבה הפלא, אבל רק חצי הייצור קיבל הולך ישירות למאכל אדם. כל השאר משמש לבעלי חיים ומהווה את הצרכים של המגזר (מפיקה שאינו מזון). מדענים כבר מזמן מתריעים: פריון העבודה ואת ביומסה של המערכות האקולוגיות של כדור הארץ שלנו יכולים לספק לא יותר מ 50% של צרכי האנושות בחלבון. במילים פשוטות, מחצית מאוכלוסיית העולם מתגוררת בתנאי מחסור בחלבון כרונית.

Biocenosis-אלופים

כפי שכבר אמרנו, את הפרודוקטיביות הגדולים מתאפיינים יערות משווניים. רק יחשוב: על דונם אחד של הקהילה האקולוגית יכול לכסות יותר מ 500 טון של חומר יבש! וזה לא הגבול. בברזיל, למשל, אחד דונם של יער מייצר בין 1200 ו 1500 טון (!) של חומר אורגני במשך שנה! רק תחשוב: למ"ר עד שני quintals של אורגני! בשנת הטונדרה באותו האזור נוצר לא יותר מ 12 מטר, וכן יערות פס הפרדה - בתוך 400 מ 'זה להשתמש באופן פעיל חוות צאן ב :. אותם החלקים אקולוגיים המלאכותי פרודוקטיביות בשדה של קני סוכר, אשר יכול לצבור עד 80 טון של חומר יבש דונם של גידולים בשום מקום אחר לא יהיה מסוגל פיזי. עם זאת, מעט שונה ותאיהם האורינוקו, מיסיסיפי, כמו גם כמה שטח של צ'אד. הנה, זו השנה של המערכת האקולוגית "לתת" עד 300 טונות של חומר להקטר!

תוצאות

לפיכך, הערכת יעילות צריכה להתבצע בדיוק לפי ראשוני בחומר. העובדה שהמוצרים המשניים הוא לא יותר מ 10% של ערך זה, הערך שלו משתנית מאוד, וכך גם ניתוח מפורט של אינדיקטור זה הוא פשוט בלתי אפשרי.