Органическая масса создаваемая растениями за единицу времени. 9.3. Биологическая продуктивность экосистем

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 
ГлавнаяРастенийОрганическая масса создаваемая растениями за единицу времени

9.3. Биологическая продуктивность экосистем. Органическая масса создаваемая растениями за единицу времени


9.3. Биологическая продуктивность экосистем

9.3.1. Первичная и вторичная продукция

Скорость, с которой продуценты экосистемы фиксируют солнечную энергию в химических связях синтезируемого органического вещества, определяет продуктивность сообществ. Органическую массу, создаваемую растениями за единицу времени, называют первичной продукцией сообщества. Продукцию выражают количественно в сырой или сухой массе растений либо в энергетических единицах – эквивалентном числе джоулей.

Валовая первичная продукция– количество вещества, создаваемого растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза. Часть этой продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений (траты на дыхание). Эта часть может быть достаточно большой. В тропических лесах и зрелых лесах умеренного пояса она составляет от 40 до 70 % валовой продукции. Планктонные водоросли используют на метаболизм около 40 % фиксируемой энергии. Такого же порядка траты на дыхание у большинства сельскохозяйственных культур. Оставшаяся часть созданной органической массы характеризуетчистую первичную продукцию, которая представляет собой величину прироста растений. Чистая первичная продукция – это энергетический резерв для консументов и редуцентов. Перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение массы гетеротрофных организмов. Прирост за единицу времени массы консументов – этовторичная продукция сообщества. Вторичную продукцию вычисляют отдельно для каждого трофического уровня, так как прирост массы на каждом из них происходит за счет энергии, поступающей с предыдущего.

Гетеротрофы, включаясь в трофические цепи, живут в конечном счете за счет чистой первичной продукции сообщества. В разных экосистемах они расходуют ее с разной полнотой. Если скорость изъятия первичной продукции в цепях питания отстает от темпов прироста растений, то это ведет к постепенному увеличению общей биомассы продуцентов. Под биомассой понимают суммарную массу организмов данной группы или всего сообщества в целом. Часто биомассу выражают в эквивалентных энергетических единицах.

Недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения имеет следствием накопление в системе мертвого органического вещества, что происходит, например, при заторфовывании болот, зарастании мелководных водоемов, создании больших запасов подстилки в таежных лесах и т. п. Биомасса сообщества с уравновешенным круговоротом веществ остается относительно постоянной, так как практически вся первичная продукция тратится в цепях питания и разложения.

9.3.2. Правило пирамид

Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования как первичной продукции, так и вторичной продукции на каждом трофическом уровне. Однако всем без исключения экосистемам свойственны определенные количественные соотношения первичной и вторичной продукции, получившие название правила пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем. Графически это правило выражают в виде пирамид, суживающихся кверху и образованных поставленными друг на друга прямоугольниками равной высоты, длина которых соответствует масштабам продукции на соответствующих трофических уровнях. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в пищевых цепях.

Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т. е. общую биомассу всех организмов каждого трофического уровня. Наличная биомасса продуцентов или консументов в конкретных экосистемах зависит от того, как соотносятся между собой темпы накопления органического вещества на определенном трофическом уровне и передачи его на вышестоящий, т. е. насколько сильно выедание образовавшихся запасов. Немаловажную роль при этом играет скорость оборота генераций основных продуцентов и консументов.

Рис. 150. Пирамиды биомассы в некоторых биоценозах (по Ф. Дре, 1976): П – продуценты; РК – растительноядные консументы; ПК – плотоядные консументы; Ф – фитопланктон; 3 – зоопланктон

В большинстве наземных экосистем действует также правило пирамиды биомасс, т. е. суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех фитофагов и травоядных, а масса тех, в свою очередь, превышает массу всех хищников (рис. 150). Отношение годового прироста растительности к биомассе в наземных экосистемах сравнительно невелико. В разных фитоценозах, где основные продуценты различаются по длительности жизненного цикла, размерам и темпам роста, это соотношение варьирует от 2 до 76 %. Особенно низки темпы относительного прироста биомассы в лесах разных зон, где годовая продукция составляет лишь 2–6% от общей массы растений, накопленной в телах долгоживущих крупных деревьев. Даже в наиболее продуктивных дождевых тропических лесах эта величина не превышает 6,5 %. В сообществах с господством травянистых форм скорость воспроизводства биомассы гораздо выше: годовая продукция в степях составляет 41–55 %, а в травяных тугаях и эфемерно-кустарниковых полупустынях достигает даже 70–76 %.

Отношение первичной продукции к биомассе растений определяет те масштабы выедания растительной массы, которые возможны в сообществе без подрыва его продуктивности. Относительная доля потребляемой животными первичной продукции в травянистых сообществах выше, чем в лесах. Копытные, грызуны, насекомые-фитофаги в степях используют до 70 % годового прироста растений, тогда как в лесах в среднем не более 10 %. Однако возможные пределы отчуждения растительной массы животными в наземных сообществах не реализуются полностью и значительная часть ежегодной продукции поступает в опад.

В пелагиали океанов, где основными продуцентами являются одноклеточные водоросли с высокой скоростью оборота генераций, их годовая продукция в десятки и даже сотни раз может превышать запас биомассы (рис. 151). Вся чистая первичная продукция так быстро вовлекается в цепи питания, что накопление биомассы водорослей очень мало, но вследствие высоких темпов размножения небольшой их запас оказывается достаточным для поддержания скорости воссоздания органического вещества.

Рис. 151. Схема соотношения продукции и биомассы у бактерий(1),фитопланктона(2),зоопланктона(3),бентоса(4)и рыб(5)в Баренцевом море (по Л. А. Зенкевичу из С. А. Зернова, 1949)

Для океана правило пирамиды биомасс недействительно (пирамида имеет перевернутый вид). На высших трофических уровнях преобладает тенденция к накоплению биомассы, так как длительность жизни крупных хищников велика, скорость оборота их генераций, наоборот, мала и в их телах задерживается значительная часть вещества, поступающего по цепям питания.

В тех трофических цепях, где передача энергии происходит в основном через связи хищник – жертва, часто выдерживается правило пирамиды чисел: общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается. Это связано с тем, что хищники, как правило, крупнее объектов своего питания и для поддержания биомассы одного хищника нужно несколько или много жертв. Из этого правила могут быть и исключения – те редкие случаи, когда более мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных. Правило пирамиды чисел было подмечено еще в 1927 г. Ч. Элтоном, который отметил также, что оно неприменимо к цепям питания паразитов, размеры которых с каждым звеном уменьшаются, а число особей возрастает.

Все три правила пирамид – продукции, биомассы и чисел – выражают в конечном счете энергетические отношения в экосистемах, и если два последних проявляются в сообществах с определенной трофической структурой, то первое (пирамида продукции) имеет универсальный характер.

Знание законов продуктивности экосистем, возможность количественного учета потока энергии имеют чрезвычайное практическое значение. Первичная продукция агроценозов и эксплуатации человеком природных сообществ – основной источник запасов пищи для человечества. Не менее важна и вторичная продукция, получаемая за счет сельскохозяйственных и промысловых животных, так как животные белки включают целый ряд незаменимых для людей аминокислот, которых нет в растительной пище. Точные расчеты потока энергии и масштабов продуктивности экосистем позволяют регулировать в них круговорот веществ таким образом, чтобы добиваться наибольшего выхода выгодной для человека продукции. Кроме того, необходимо хорошо представлять допустимые пределы изъятия растительной и животной биомассы из природных систем, чтобы не подорвать их продуктивность. Подобные расчеты обычно очень сложны из-за методических трудностей и точнее всего выполнены для более простых водных экосистем. Примером энергетических соотношений в конкретном сообществе могут послужить данные, полученные для экосистем одного из озер (табл. 2). Отношение П/Б отражает скорость прироста.

Таблица 2

Поток энергии в экосистеме эвтрофного озера (в кДж/м2) в среднем за вегетационный период (по Г. Г. Винбергу, 1969)

В данном водном сообществе действует правило пирамиды биомасс, так как общая масса продуцентов выше, чем фитофагов, а доля хищных, наоборот, меньше. Наивысшая продуктивность характерна для фито– и бактериопланктона. В исследованном озере отношения их П/Б довольно низки, что говорит об относительно слабом вовлечении первичной продукции в цепи питания. Биомасса бентоса, основу которой составляют крупные моллюски, почти вдвое больше биомассы планктона, тогда как продукция во много раз ниже. В зоопланктоне продукция нехищных видов лишь ненамного выше рациона их потребителей, следовательно, пищевые связи планктона достаточно напряжены. Вся продукция нехищных рыб составляет лишь около 0,5 % первичной продукции водоема, и, следовательно, рыбы занимают скромное место в потоке энергии в экосистеме озера. Тем не менее они потребляют значительную часть прироста зоопланктона и бентоса и, следовательно, оказывают существенное влияние на регулирование их продукции.

Описание потока энергии, таким образом, является фундаментом детального биологического анализа для установления зависимости конечных, полезных для человека продуктов от функционирования всей экологической системы в целом.

studfiles.net

Биологическая продукция - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Биологическая продукция

Cтраница 2

Скорость создания органического вещества в экосистемах называется биологической продукцией, а масса тела живых организмов - биомассой. Органическая масса, создаваемая растениями за единицу времени, называется первичной продукцией сообществ, а продукция животных или других консументов - вторичной.  [16]

Развитие производительных сил, рост производства новых видов химической и биологической продукции, химизация сельского хозяйства, увеличение числа городов и городского населения усиливают нагрузку на природу, приводят к резким нарушениям природной среды. Это отрицательно сказывается на условиях жизни населения и требует, в свою очередь, увеличения затрат общества на поддержание необходимого состояния окружающей среды. Поэтому одной из постоянно возрастающих статей расходов территориальных бюджетов являются ассигнования на охрану окружающей среды.  [17]

В результате жизнедеятельности бактерий происходит минерализация органического вещества ( биологической продукции) и поступление в атмосферу углекислого газа. На этом цикл миграции вещества и энергии завершается. Он повторяется многократно и непрерывно в процессе существования жизни на Земле. Необходимая для протекания жизненных процессов энергия поступает в виде энергий солнечного излучения. Оно усваивается растениями и выделяется затем в результате превращения биологического вещества в живых организмах.  [19]

В дополнение к этому с учетом характеристик территорий, первичной биологической продукции, возобновляемых и невозобновляемых ресурсов можно прийти к твердому убеждению: существующие и многократно повторяемые как в научных и экономических работах, так и в средствах массовой информации стереотипы антропоцентрического экологического мировоззрения следует менять.  [20]

Богатство почвы - состояние почвы, являющееся естественной предпосылкой создания биологической продукции.  [21]

МОз -, РНФ и силикаты относят обычно к питательным веществам, лимитирующим биологическую продукцию, хотя в некоторых случаях предполагается, что лимитирующими могут быть следовые элементы, особенно железо. Океаны настолько огромны и глубоки, что в действительности они постоянно стратифицированы. Отмирая, это биотическое вещество оседает вниз по столбу воды, и в результате его разложения на глубине питательные вещества вновь высвобождаются. Затем они медленно возвращаются в поверхностные воды в процессе глубинного океанического перемешивания и диффузии.  [22]

Сущность антропогенного воздействия на биосферу заключается в потреблении человечеством в процессе жизнедеятельности в целях выживания первичной биологической продукции. К вторичным отходам относятся синтезированные человекам, но чуждые природным экосистемам вещества.  [23]

Продуценты - зеленые растения, создающие путем фотосинтеза из биогенных неорганических элементов органическое вещество, т.е. биологическую продукцию.  [24]

Из данных табл. 7 следует, что 36 % ( более V3) суши не производят первичную биологическую продукцию, так как заняты ледника - Ми, пустынями, водоемами или же разного рода застройками.  [26]

АРКТИЧЕСКИЕ ПУСТЫНИ ( А.п.) - территории, расположенные к северу от зоны тундр и представляющие экосистемы с очень низкой биологической продукцией, чередующиеся с вечными льдами и снегами. Они занимают острова Земли Франца-Иосифа, Северную Землю, Гренландию и др. А.п. отличаются бедностью состава биоты.  [27]

В богатых нитратами реках, типа Грейт Уз ( азот: фосфор около 30: 1 зимой), биологическая продукция изначально мало влияет на уровни NOJ вплоть до более позднего времени года, когда поступление МОз уменьшается из-за пониженного стока. Концентрациям РНФ, напротив, свойственно более непостоянное поведение ( см. рис. 3.29), отражающее влияние биологического контроля и процессов разбавления, но они в общем более высоки в летний период в условиях слабого потока воды. Поскольку поступление кремния происходит в основном в результате реакций выветривания, его природно низкие концентрации могут сильно уменьшаться во время цветения диатомеи, до такой степени, что дальнейший их рост тормозится. Таким образом, кремний ограничивает разнообразие видов, но не общую биомассу фитопланктона.  [28]

В условиях нарастающего антропогенного воздействия на природу особую остроту приобретает проблема сохранности почвенного покрова и повышения плодородия почв в целях обеспечения производства максимальной биологической продукцией для удовлетворения потребностей населения страны.  [29]

Абсолютное Э.р. невозможно, так как на экосистему постоянно влияют изменяющиеся внешние экологические факторы, что вызывает циклические изменения экосистем с повышением и понижением численности и биологической продукции популяций разных видов. Большую роль в поддержании Э.р. играют редуценты.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Биологическая продукция

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКЦИЯ — результат жизнедеятельности экологической системы, органическое вещество которой продуцируют входящие в ее состав организмы за единицу времени (день, год и т. д.). Различают первичную (растительную) и вторичную (результат деятельности бесхлорофильных организмов) продукцию. Вторичная Б. п. может разделяться по трофическим уровням на продукцию растительноядных организмов, хищников первого порядка и т.д. Величина Б. п. зависит от количества ресурсов, и в первую очередь от того ресурса, который находится в дефиците (влага — в степной зоне, плодородие почвы — в лесной, тепло — в тундре).[ ...]

Биологическая продукция, образующаяся в водоемах в результате поступления в них минеральных удобрений, согласно Боргстрому [32], во много раз превышает прибавки урожая полевых культур, получаемые за счет применения удобрений, потому что фитопланктон использует питательные вещества более интенсивно. Это пример лучшей доступности растворенных питательных веществ для планктона и более быстрого размножения водорослей.[ ...]

Биологическая продукция - результат жизнедеятельности экосистемы, органическое вещество, которое продуцируют входящие в её состав организмы. Различают первичную (растительную) и вторичную (животную) продукцию. Продукция в последовательных трофических уровнях в любом биоценозе представляет убывающий ряд чисел, каждое из которых примерно в 10 раз меньше предыдущего (правило пирамиды биологической продукции). Среднее значение первичной продукции по всему земному шару составляет около 3 т/га-год сухого вещества.[ ...]

Большая биологическая продукция экосистем Р.п. стала причиной их интенсивного использования, что вызвало изменения в растительности. Значительная часть лесов в большинстве Р.п. заменена вторичными лугами. Многие Р.п. затоплены водохранилищами. В сохранившихся участках Р.п. большие массивы луговых угодий распаханы или деградировали в ходе пастбищной дигрессии.[ ...]

Величина биологической продуктивности каждого участка земной поверхности зависит от соотношения тепла и влаги, поступающих к этому участку. Чем больше величина солнечной энергии, поглощаемой поверхностью земли, или, что то же, радиационного баланса, тем лучше условия для синтеза первичной биологической продукции. Однако это верно только в том случае, если этот участок получает оптимальное количество воды, то есть такое, когда количество осадков и величина испаряемости равны. Если осадков меньше, чем величина испаряемости, то биопродуктивность будет сдерживаться дефицитом влаги, и чем меньше влаги, тем хуже условия для прироста биомассы. А если осадков больше, чем может испариться, то переувлажнение почв также будет подавлять прирост.[ ...]

В целом по биологической продукции преобладающая часть океана приближается к пустыням, но разные М.э. значительно отличаются по продуктивности (см. рис. 6 на цветной вклейке). Продукция повышается при волнении моря, способствующем обогащению воды кислородом. М.э. испытывают возрастающее влияние человека (см. Загрязнение морей, Браконьерство). Большой ущерб М.э. наносит добыча нефти и газа на континентальном шельфе.[ ...]

Первичная биологическая продукция М.э. образуется в поверхностном слое воды, толщина которого во многом определяется географической широтой. В районе экватора вертикально падающие солнечные лучи пробирают толщу воды в 250 до, а в Б лом море те же лучи, но падающие под острым углом, способны просветить не более 25 м. Концентратором биомассы в М.э. является нектон, представленный рыбами, млекопитающими и моллюсками. Около 10% биологической продукции в составе «питательного дождя» опускается в темные глубины океана, в том числе 0,03—0,05% — захораниваются в осадках.[ ...]

Первичная биологическая продукция является основой жизнедеятельности большинства живых существ. Она расходуется на питание на всех трофических уровнях экологической пирамиды. В предшествующих главах мы уже говорили, что баланс углерода как для экосферы в целом, так и для первичных (незатронутых человеком) экосистем замыкается с весьма высокой степенью точности. Можно сказать, что в масштабе времени до 1000 лет для первичных экосистем существует квазистационарный баланс источников и стоков.[ ...]

Самую высокую биологическую продукцию среди М.э. имеют коралловые рифы, эстуарии (лиманы, прибрежья в местах впадения рек) и зоны апвеллин-га, где глубинные воды, богатые элементами питания, поднимаются к поверхности, а также геотермальные экосистемы. Умеренно продуктивна зона континентального шельфа, с которой связан промысел морской рыбы (сельдь, треска, камбала, минтай, хек и др.), ракообразных (крабы, креветки, лангусты) и моллюсков (кальмары).[ ...]

Второй аспект биологической роли пространственного структурирования заключается в том, что она служит основой устойчивого поддержания необходимого уровня внутрипопуляционных контактов между особями. Осуществление функций популяции —как видовых (размножение, расселение и др.), так и биоценотических (участие в круговороте, создание биологической продукции, воздействие на популяции других видов) —возможно только на основе устойчивых, закономерных взаимодействий между отдельными особями и их группами. Поддержание таких взаимодействий в структурированной системе обеспечено намного надежнее, нежели это возможно при хаотическом, случайном распределении элементов популяции в пространстве.[ ...]

Если в ходе Э.с. биологическая продукция и видовое богатство экосистем возрастают, Э.с. называются прогрессивными, если снижаются — регрессивными. Человек может управлять автогенными Э.с., задерживая их на ранних стадиях, или,напротив, ускоряя их. Например, в случае, если растительное сообщество ранней стадии Э.с. сформировано рудеральными растениями, которые являются ценными лекарственными травами (полынь обыкновенная, лопух, пустырник, крапива двудомная и др.), то для замедления Э.с. повторяют нарушения — разрыхляют поверхность почвы. Для ускорения зарастания нарушенных промышленностью участков в лесотундре (при добыче нефти и газа), напротив, вносят удобрения или даже обогащают банк семян в почве за счет высева травосмеси.[ ...]

ПРОДУКТИВНОСТЬ (продукция) ПЕРВИЧНАЯ — биологическая продуктивность (продукция) продуцентов (преимущественно фитоценоза). ПРОДУКЦИЯ — см. Биологическая продукция.[ ...]

П. дает основную биологическую продукцию водных экосистем.[ ...]

Первичная чистая биологическая продукция экосистемы в дальнейшем потребляется всеми гетеротрофными организмами, обеспечивая энергией и материей их функционирование, и является основой для создания вторичной продукции экосистемы. Пл -представляет собой метаболическую энергию, затрачиваемую на поддержание жизни растений.[ ...]

Величина первичной биологической продукции - это общее количество органического вещества, создаваемого в ходе фотосинтеза за единицу времени (обычно за год) на определенной площади. Как правило, в литературе рассматривается “чистая ” первичная биологическая продуктивность, представляющая общую биопродуктивность за вычетом расходов синтезированного органического вещества на дыхание растений.[ ...]

К параметрам, характеризующим биологический круговорот, относятся отношение ежегодной биологической продукции геосистемы к ее ббщей биомассе, годового прироста зеленой массы растений к общему приросту фитомассы, годового опада к запасам подстилки, степень использования ежегодного прироста биомассы на дыхание живых организмов, общее соотношение массы 1 живого вещества с мертвым органическим веществом, накопленным в геосистеме (И.П.Герасимов и др., 1972) /9/. В геохимии ландшафтов основным из этих показателей является отношение ежегодной продукции и биомассы, характеризующее наиболее высокие единицы в ландшафтно-геохимических классификациях.[ ...]

Ясно, что потребление первичной биологической продукции человеком превосходит все мыслимые пределы уже сейчас. При дальнейшем росте населения мира его потребности можно будет удовлетворять только за счет потребностей других живых организмов, а это неизбежно, рано или поздно, приведет к катастрофической деградации биосферы и, следовательно, и экосферы в целом. В проблемах деградации биосферы есть два наиболее серьезных аспекта: во-первых, как мы только что видели, чрезмерное, не соответствующее установленному природой уровню антропогенное поглощение и разрушение возобновимых биологических ресурсов и, во-вторых, снижение роли биосферы в стабилизации состояния экосферы. Обе проблемы чрезвычайно серьезны, но, вероятно, вторая проблема более важна, потому что она затрагивает основные, глубинные, системные процессы функционирования экосферы. Можно считать, что величина антропогенной доли поглощения и разрушения первичной биологической продукции суши - важнейший геоэкологический индекс чрезвычайно неблагоприятного, кризисного состояния экосферы.[ ...]

ПРОДУЦЕНТЫ - создатели первичной биологической продукции в экосистеме (см. Авто-трофы).[ ...]

Подчеркнем, что из правила пирамиды биологической продукции нет исключений, потому что оно отражает законы передачи энергии в цепях питания.[ ...]

Между Б.р., устойчивостью экосистем и их биологической продукцией нет прямой зависимости. Более продуктивными могут быть экосистемы с невысоким Б.р. Например, при удобрении лугов их Б.р. резко снижается, а продукция — увеличивается. Устойчивыми (т. е. способными самовосстанавли-ваться после нарушения) часто являются экосистемы с невысоким Б.р., например пустыни.[ ...]

В зоне А. наблюдается, как правило, высокая биологическая продукция и характерны укороченные пищевые цепи, причем в фитопланктоне преобладают диатомовые водоросли, а в нектоне — сельдевые рыбы. Многие плотоядные рыбы в районах А. переходят на растительную пищу. Районы А. — места промысла рыбы.[ ...]

Мощность биоты экосистемы определяется её продукцией, выраженной в энергетических единицах. Скорость, с которой растения в процессе фотосинтеза ассимилируют энергию солнечного света и накапливают органические вещества, составляет биологическую продуктивность экосистемы, разность которой выражается как энергия/площадь, время или масса / площадь, время. Не все органические вещества, синтезированные в процессе фотосинтеза, включаются в растительную биомассу, т.е. не все они идут на увеличение размеров и числа растений. Некоторая часть их должна быть разложена самими растениями в процессе дыхания с тем, чтобы высвободить энергию, необходимую для биосинтеза и поддержания функций жизнедеятельности самих растений. Следовательно, первичная чистая биологическая продукция экосистемы Пч будет равна всей валовой продукции растений экосистемы Пв за вычетом потерь на дыхание самих растений Пд, т.е.[ ...]

На рис. 5 и 6 вклейки показана средняя первичная биологическая продукция на суше и в океане.[ ...]

Производство минеральных удобрений с целью увеличения биологической продукции педосферы — пример техногенной деятельности человека, непосредственно направленной на почву. Однако на почвенный покров также влияют последствия производственных процессов, специально не направленных на почву. Особо важное значение имеют техногенные выбросы в атмосферу. Твердые вещества этих выбросов, представленные частицами от 10 мкм и крупнее, оседают вблизи от источников загрязнения, более мелкие частицы в составе газов переносятся на большие расстояния. Среди последних приоритетным загрязнителем является сера.[ ...]

В табл. 9 приведены данные о наземных и водных Б. мира и показана биологическая продукция этих экосистем. БИОРИТМЫ (биологические ритмы, Б.) — закономерные периодические изменения физиологии или поведения организмов при смене времени суток, сезонов года, приливов и отливов, лунных фаз. Суточные Б. ярко выражены у животных и человека, время активной деятельности и отдыха у разных видов меняется по-разному. Дневные животные добывают пищу днем, для ночных (совы, летучие мыши) — период бодрствования наступает с темнотой. У человека с суточным Б. связаны десятки физиологических показателей (пульс, артериальное давление, температура тела и др.), от которых зависит его работоспособность.[ ...]

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛАНДШАФТА — способность ландшафта производить биологическую продукцию. См. Биологическая продуктивность экосистемы.[ ...]

Закон максимума. Экосистема может производить биомассу и иметь биологическую продукцию не выше, чем свойственно самым продуктивным ее элементам в их идеальном сочетании.[ ...]

Скорость создания органического вещества в экосистемах называется биологической продукцией, а масса тела живых организмов — биомассой. Органическая масса, создаваемая растениями за единицу времени, называется первичной продукцией сообществ, а продукция животных или других консументов — вторичной.[ ...]

Прирост биомассы в экосистеме, созданной за единицу времени, называется биологической продукцией (продуктивностью). Различают первичную и вторичную продукцию сообщества.[ ...]

Процесс захоронения органического углерода в осадочных породах охватывает 1/10000 часть биологической продукции биосферы и обеспечивает постоянство концентраций кислорода и углекислого газа в последней. При этом выводимый из биосферы углерод с точностью до 3-4 значащих цифр компенсируется потоком неорганического углерода из земных недр в окружающую среду.[ ...]

В XXI в. необходимо, как никогда, добиться максимального сокращения потребления первичной биологической продукции в первую очередь за счет сокращения потребления территории и рубок леса, а также путем более интенсивного лесовосстановления, значительного расширения площадей, охраняемых территорий, заповедников и национальных парков.[ ...]

Таким образом, не только величины тепла и влаги, но и их соотношение, предопределяют величину первичной биологической продукции и, в конечном итоге, формирование основных типов растительности. При этом можно видеть, что, например, леса произрастают в условиях достаточного или избыточного увлажнения, но в зависимости от поступающего тепла принимают различный облик. С другой стороны, при сокращении увлажнения растительность становится все более сухолюбивой, так что при одном и том же радиационном балансе, но убывающем количестве осадков, мы наблюдаем направленное чередование типов растительности: от влажного леса к саванне, затем к степи и, наконец, пустыне. Таким образом, распределение основных типов растительности не случайно, а подчиняется определенным закономерностям.[ ...]

В суточном ритме меняются и функциональные параметры экосистемы — интенсивность фотосинтеза и переработки первичной биологической продукции во вторичную. Лишь в почве, заселенной армадой простейших и беспозвоночных животных, жизнь в ночные часы замедляется незначительно. Сезонные ритмы. Обитатели экосистемы хорошо адаптированы к смене времен года: растения на зиму сбрасывают листья, животные «утепляются», увеличивая прослойку жира и густоту шерстного покрова, впадают в спячку или мигрируют в более благоприятные и теплые условия (птицы), зайцы меняют «маскировочные халаты» и становятся белыми и т. д. Естественно, что в разные сезоны года различаются и функциональные параметры экосистемы. В умеренных широтах в зимнее время функции экосистем (продукция, дыхание) резко снижаются, хотя в тропических лесах сезонность «работы» экосистемы практически отсутствует. В степях, саваннах, ксерофитных зимнезеленых лесах наблюдается замирание жизни экосистемы и во второй половине лета в период дефицита влаги.[ ...]

ПАСТБИЩЕ (П.) — естественное или сеянное кормовое угодье, используемое для выпаса скота. В РФ свыше 60 млн га естественных П. Биологическая продукция большинства этих П. низкая и составляет (в зеленой массе) не более 10-40 ц/га за весь пастбищный сезон. П. подвержены пастбищной дигрессии, так как испытывают сильное влияние перевыпаса. П. нуждаются в улучшении, и в первую очередь — в урегулировании пастбищных нагрузок и внедрении пастбищеоборота.[ ...]

ПЛОДОРОДИЕ (почвы, П.) -способность почвы удовлетворять потребность растений в воде и элементах минерального питания, от которой зависит первичная биологическая продукция экосистемы (урожай — для агроэкосистем). П. — комплексный показатель, которой оценивается по урожайности сельскохозяйственных культур и зависит от содержания гумуса, наличия в почве подвижных (водорастворимых) форм элементов минерального питания, режима ее увлажнения, реакции почвенного раствора, наличия в ней токсичных ионов. На П. влияет также структура почвы, определяющая соотношение процессов минерализации и гумификации органического вещества и т. д. В современном мире общей тенденцией является уменьшение П.: на деградирующей почве развивается меньше растений, поэтому становится меньше детрита, соответственно уменьшается количество гумуса в почве, т. е. усиливается ее деградация — порочный круг замыкается.[ ...]

Итак, почва - это полифункциональная природная система. Из многочисленных важнейших функций следует выделить наиважнейшие, а именно определяющую роль почвы в производстве первичной биологической продукции как основы возобновимых природных ресурсов и главного источника питания человечества, и роль почвы как тонкой поверхностной оболочки экосферы, через которую осуществляется обмен веществом и энергией во многих звеньях глобальных биогеохимических циклов и регулируется химический состав вод и воздуха. Выражаясь языком журналистов, можно сказать, что роль почвы во многом похожа на роль кожи у животных.[ ...]

ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ — способность почвы обеспечивать растения питательными веществами, влагой и др. условиями для обеспечения продукционного процесса. Понятие П.п. не несет в себе количественной оценки. Ср. Биопродуктивность, Биологическая продукция экосистемы общая.[ ...]

Основные черты А. определяет человек, который стоит на вершине экологической пирамиды и заинтересован в спрямлении пищевых цепей с целью получения максимального количества первичной (растениеводческой) и вторичной (животноводческой) продукции нужного качества. Он управляет составом продуцентов и консументов, соотношением потоков энергии по главным пищевым цепям («растение-» человек» и «растение -» скот -» человек»), уровнем первичной и вторичной биологической продукции, оттоком вещества и энергии по дополнительным цепям («почва-» сорные растения», «культурные растения-» насекомые-фитофаги», «хозяин-» паразит»).[ ...]

Баланс элемента в экосистеме может быть как положительным (прогрессивная аккумуляция), так и отрицательным (прогрессивное объединение). В природных экосистемах дефицит того или иного элемента для .создания биологической продукции восполняется за счет резервов атмосферы, гидросферы и литосферы в пределах данного пространственного элемента экосферы, а в антропогенных агроэкосистемах — преимущественно за счет искусственных удобрений, импортированных со стороны.[ ...]

ВОДОРОСЛИ (В.)- сборная группа низших растений, играющая важную роль в водных и наземных экосистемах. Особое значение имеют микроскопические В. (зеленые, диатомовые), которые являются основными продуцентами водных экосистем. В морских экосистемах обитают также крупные В. (бурые, красные) с длиной слоевища до 60 м, биологическая продукция которых может достигать 2 т/га сухого вещества. В наземных экосистемах распространены почвенные В., однако их вклад в первичную биологическую продукцию незначителен.[ ...]

В мелководной неритической зоне экологические условия по сравнению с открытым океаном наиболее оптимальны для морских организмов: световой и температурный режим, достаточное количество питательных веществ и др., поэтому здесь наблюдается максимальное видовое разнообразие фауны и флоры. Здесь сконцентрировано около 80% всей биологической продукции океана. В открытом океане несколько другая экологическая обстановка: пища менее сконцентрирована, поэтому здесь разнообразны активно плавающие организмы (рыбы, китообразные, кальмары, осьминоги и др.), многочисленны хищные рыбы - акулы, тунцы.[ ...]

Открытый океан. Он отделяется от прибрежной зоны областью резкого увеличения глубин у края континентального шельфа. На его долю приходится только 10% биомассы океанических растений и животных, и безбрежные просторы глубоководья можно считать полупустынными. Однако благодаря огромной протяженности открытый океан — это о с-н о в н о й поставщик чистой первичной биологической продукции н а Земле.[ ...]

Крупные животные всегда живут в избытке питательных веществ и их экспансия ограничивается максимально доступной долей потребления пищевых ресурсов. Плотность численности популяции всех крупных животных в естественных сообществах определяется требованием сохранения устойчивой замкнутости круговорота веществ в сообществе. Поддержание низкой доли потребления ими биологической продукции происходит так же, как биологическая регуляция концентрации биогенов. Распадные изменения в поведении крупного животного, позволяющие ему увеличить свою долю потребления сверх допустимого уровня, приводят к искажению окружающей среды, поте-ре конкурентоспособности такими сообществами и их вытеснению сохранившимися нормальными сообществами. Оптимальная величина плотности численности записана в нормальном геноме животного. Большинство особенностей поведения этих животных основано на предотвращении роста численности, а не на повышении численности до предела кормовых возможностей.[ ...]

М. кишечнополостных и водорослей. Водоросли поселяются в теле кораллов, заключенных в известковый скелет, и снабжают животное органическим веществом. Животное поставляет водорослям питательные элементы и дает убежище. Водоросли лишь помогают наиболее эффективно использовать вещества, полученные при гетеротрофном питании. Этим М. объясняется высокая биологическая продукция коралловых рифов.[ ...]

ЛАНДШАФТ (А.)- природный географический комплекс, в котором все основные компоненты (рельеф, климат, вода, почвы, растительность, животные) взаимосвязаны. А. — понятие географическое, в экологии оно соответствует экосистеме определенного ранга. Различие между А. и экосистемой заключается в том, что признаки А. можно изучить визуально, а для изучения экосистемы необходим анализ взаимодействия компонентов, входящих в ее состав (в первую очередь их участие в создании биологической продукции и круговоротах веществ).[ ...]

Для улучшения системы Л. в РФ необходимо совершенствование юридических и экономических механизмов рационального природопользования. ЛЕСОСАДЫ (А.) — одна из первых форм экстенсивного сельского хозяйства в тропической зоне, которая, возможно, предшествовала сельскому хозяйству на основе возделывания культурных растений. Л. использовались индейцами майя. На участке леса удалялись малоценные растения и создавались условия для разрастания полезных растений, которые рассаживались корневищами и семенами. Таким образом за счет регулирования состава сохраняющейся экосистемы удавалось получать биологическую продукцию нужного качества. Следующий этап развития сельского хозяйства представляли агролеса.[ ...]

ru-ecology.info

Биологическая продуктивность экосистем

Органическая масса, создаемая растениями за единицу времени, называется первичной продукцией сообщества, а продукция животных или других консументов — вторичной. Очевидно, что вторичная продукция не может быть больше первичной или даже равной ей. Продукцию выражают количественно в сырой или сухой массе растений либо в энергетических единицах — эквивалентном числе джоулей.[ ...]

Часть производимой продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений (затраты на дыхание). В тропических лесах и зрелых лесах умеренной полосы она составляет 40—70% валовой продукции. Около 40% составляют затраты на дыхание у большинства сельскохозяйственных культур.[ ...]

Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию. Представляя собой величину прироста биомассы растений, она является энергетическим резервом для консументов и редуцентов. Постепенно перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение биомассы гетеротрофных организмов.[ ...]

Правило пирамид. Всем экосистемам отвечают определенные соотношения первичной и вторичной продукции, называемые правилом пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем.[ ...]

Например, масса всех трав, выросших за год в степи, значительно больше, чем годовой прирост всех растительноядных животных, а прирост хищников меньше, чем растительноядных животных.[ ...]

Указанное правило отображают в виде пирамид, сужающихся кверху и образованных поставленными друг на друга прямоугольниками равной высоты. Длина этих прямоугольников соответствует масштабам продукции на соответствующих трофических уровнях (рис. 4.5).[ ...]

Известно, что основными продуцентами в океане являются одноклеточные водоросли, отличающиеся высокой скоростью оборота генераций. Как следствие, их годовая продукция может в десятки и даже сотни раз превышать запас биомассы на данный момент времени. Вся чистая первичная продукция так быстро вовлекается в цепи питания, то есть поедается, что накопление биомассы водорослей весьма мало. Тем не менее из-за высоких темпов размножения небольшой их запас вполне достаточен для поддержания скорости воссоздания органического вещества. Поэтому для океана пирамида биомасс имеет перевернутый вид. На высших трофических уровнях преобладает тенденция к накоплению биомассы, поскольку длительность жизни крупных хищников (например, кита-касатки) велика, скорость оборота этих генераций (поколений), наоборот, мала, и в их телах задерживается значительная часть вещества, поступающего по цепям питания.[ ...]

В тех трофических цепях, где передача происходит в основном через связи «хищник-жертва», справедливо правило пирамиды чисел: общее число особей, которые участвуют в цепях питания, с каждым последующим звеном уменьшается.[ ...]

Поясним это правило. Хищник обычно крупнее своих жертв, и для поддержания собственной биомассы ему нужно несколько или много жертв. Однако бывают случаи, когда более мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных.[ ...]

Подчеркнем, что из правила пирамиды биологической продукции нет исключений, потому что оно отражает законы передачи энергии в цепях питания.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Аналогичные главы в дргуих документах:

Вернуться к оглавлению

ru-ecology.info

9.3. Биологическая продуктивность экосистем

9.3.1. Первичная и вторичная продукция

Скорость, с которой продуценты экосистемы фиксируют солнечную энергию в химических связях синтезируемого органического вещества, определяет продуктивность сообществ. Органическую массу, создаваемую растениями за единицу времени, называют первичной продукцией сообщества. Продукцию выражают количественно в сырой или сухой массе растений либо в энергетических единицах – эквивалентном числе джоулей.

Валовая первичная продукция– количество вещества, создаваемого растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза. Часть этой продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений (траты на дыхание). Эта часть может быть достаточно большой. В тропических лесах и зрелых лесах умеренного пояса она составляет от 40 до 70 % валовой продукции. Планктонные водоросли используют на метаболизм около 40 % фиксируемой энергии. Такого же порядка траты на дыхание у большинства сельскохозяйственных культур. Оставшаяся часть созданной органической массы характеризуетчистую первичную продукцию, которая представляет собой величину прироста растений. Чистая первичная продукция – это энергетический резерв для консументов и редуцентов. Перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение массы гетеротрофных организмов. Прирост за единицу времени массы консументов – этовторичная продукция сообщества. Вторичную продукцию вычисляют отдельно для каждого трофического уровня, так как прирост массы на каждом из них происходит за счет энергии, поступающей с предыдущего.

Гетеротрофы, включаясь в трофические цепи, живут в конечном счете за счет чистой первичной продукции сообщества. В разных экосистемах они расходуют ее с разной полнотой. Если скорость изъятия первичной продукции в цепях питания отстает от темпов прироста растений, то это ведет к постепенному увеличению общей биомассы продуцентов. Под биомассой понимают суммарную массу организмов данной группы или всего сообщества в целом. Часто биомассу выражают в эквивалентных энергетических единицах.

Недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения имеет следствием накопление в системе мертвого органического вещества, что происходит, например, при заторфовывании болот, зарастании мелководных водоемов, создании больших запасов подстилки в таежных лесах и т. п. Биомасса сообщества с уравновешенным круговоротом веществ остается относительно постоянной, так как практически вся первичная продукция тратится в цепях питания и разложения.

9.3.2. Правило пирамид

Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования как первичной продукции, так и вторичной продукции на каждом трофическом уровне. Однако всем без исключения экосистемам свойственны определенные количественные соотношения первичной и вторичной продукции, получившие название правила пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем. Графически это правило выражают в виде пирамид, суживающихся кверху и образованных поставленными друг на друга прямоугольниками равной высоты, длина которых соответствует масштабам продукции на соответствующих трофических уровнях. Пирамида продукции отражает законы расходования энергии в пищевых цепях.

Скорость создания органического вещества не определяет его суммарные запасы, т. е. общую биомассу всех организмов каждого трофического уровня. Наличная биомасса продуцентов или консументов в конкретных экосистемах зависит от того, как соотносятся между собой темпы накопления органического вещества на определенном трофическом уровне и передачи его на вышестоящий, т. е. насколько сильно выедание образовавшихся запасов. Немаловажную роль при этом играет скорость оборота генераций основных продуцентов и консументов.

Рис. 150. Пирамиды биомассы в некоторых биоценозах (по Ф. Дре, 1976): П – продуценты; РК – растительноядные консументы; ПК – плотоядные консументы; Ф – фитопланктон; 3 – зоопланктон

В большинстве наземных экосистем действует также правило пирамиды биомасс, т. е. суммарная масса растений оказывается больше, чем биомасса всех фитофагов и травоядных, а масса тех, в свою очередь, превышает массу всех хищников (рис. 150). Отношение годового прироста растительности к биомассе в наземных экосистемах сравнительно невелико. В разных фитоценозах, где основные продуценты различаются по длительности жизненного цикла, размерам и темпам роста, это соотношение варьирует от 2 до 76 %. Особенно низки темпы относительного прироста биомассы в лесах разных зон, где годовая продукция составляет лишь 2–6% от общей массы растений, накопленной в телах долгоживущих крупных деревьев. Даже в наиболее продуктивных дождевых тропических лесах эта величина не превышает 6,5 %. В сообществах с господством травянистых форм скорость воспроизводства биомассы гораздо выше: годовая продукция в степях составляет 41–55 %, а в травяных тугаях и эфемерно-кустарниковых полупустынях достигает даже 70–76 %.

Отношение первичной продукции к биомассе растений определяет те масштабы выедания растительной массы, которые возможны в сообществе без подрыва его продуктивности. Относительная доля потребляемой животными первичной продукции в травянистых сообществах выше, чем в лесах. Копытные, грызуны, насекомые-фитофаги в степях используют до 70 % годового прироста растений, тогда как в лесах в среднем не более 10 %. Однако возможные пределы отчуждения растительной массы животными в наземных сообществах не реализуются полностью и значительная часть ежегодной продукции поступает в опад.

В пелагиали океанов, где основными продуцентами являются одноклеточные водоросли с высокой скоростью оборота генераций, их годовая продукция в десятки и даже сотни раз может превышать запас биомассы (рис. 151). Вся чистая первичная продукция так быстро вовлекается в цепи питания, что накопление биомассы водорослей очень мало, но вследствие высоких темпов размножения небольшой их запас оказывается достаточным для поддержания скорости воссоздания органического вещества.

Рис. 151. Схема соотношения продукции и биомассы у бактерий(1),фитопланктона(2),зоопланктона(3),бентоса(4)и рыб(5)в Баренцевом море (по Л. А. Зенкевичу из С. А. Зернова, 1949)

Для океана правило пирамиды биомасс недействительно (пирамида имеет перевернутый вид). На высших трофических уровнях преобладает тенденция к накоплению биомассы, так как длительность жизни крупных хищников велика, скорость оборота их генераций, наоборот, мала и в их телах задерживается значительная часть вещества, поступающего по цепям питания.

В тех трофических цепях, где передача энергии происходит в основном через связи хищник – жертва, часто выдерживается правило пирамиды чисел: общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым звеном уменьшается. Это связано с тем, что хищники, как правило, крупнее объектов своего питания и для поддержания биомассы одного хищника нужно несколько или много жертв. Из этого правила могут быть и исключения – те редкие случаи, когда более мелкие хищники живут за счет групповой охоты на крупных животных. Правило пирамиды чисел было подмечено еще в 1927 г. Ч. Элтоном, который отметил также, что оно неприменимо к цепям питания паразитов, размеры которых с каждым звеном уменьшаются, а число особей возрастает.

Все три правила пирамид – продукции, биомассы и чисел – выражают в конечном счете энергетические отношения в экосистемах, и если два последних проявляются в сообществах с определенной трофической структурой, то первое (пирамида продукции) имеет универсальный характер.

Знание законов продуктивности экосистем, возможность количественного учета потока энергии имеют чрезвычайное практическое значение. Первичная продукция агроценозов и эксплуатации человеком природных сообществ – основной источник запасов пищи для человечества. Не менее важна и вторичная продукция, получаемая за счет сельскохозяйственных и промысловых животных, так как животные белки включают целый ряд незаменимых для людей аминокислот, которых нет в растительной пище. Точные расчеты потока энергии и масштабов продуктивности экосистем позволяют регулировать в них круговорот веществ таким образом, чтобы добиваться наибольшего выхода выгодной для человека продукции. Кроме того, необходимо хорошо представлять допустимые пределы изъятия растительной и животной биомассы из природных систем, чтобы не подорвать их продуктивность. Подобные расчеты обычно очень сложны из-за методических трудностей и точнее всего выполнены для более простых водных экосистем. Примером энергетических соотношений в конкретном сообществе могут послужить данные, полученные для экосистем одного из озер (табл. 2). Отношение П/Б отражает скорость прироста.

Таблица 2

Поток энергии в экосистеме эвтрофного озера (в кДж/м2) в среднем за вегетационный период (по Г. Г. Винбергу, 1969)

В данном водном сообществе действует правило пирамиды биомасс, так как общая масса продуцентов выше, чем фитофагов, а доля хищных, наоборот, меньше. Наивысшая продуктивность характерна для фито– и бактериопланктона. В исследованном озере отношения их П/Б довольно низки, что говорит об относительно слабом вовлечении первичной продукции в цепи питания. Биомасса бентоса, основу которой составляют крупные моллюски, почти вдвое больше биомассы планктона, тогда как продукция во много раз ниже. В зоопланктоне продукция нехищных видов лишь ненамного выше рациона их потребителей, следовательно, пищевые связи планктона достаточно напряжены. Вся продукция нехищных рыб составляет лишь около 0,5 % первичной продукции водоема, и, следовательно, рыбы занимают скромное место в потоке энергии в экосистеме озера. Тем не менее они потребляют значительную часть прироста зоопланктона и бентоса и, следовательно, оказывают существенное влияние на регулирование их продукции.

Описание потока энергии, таким образом, является фундаментом детального биологического анализа для установления зависимости конечных, полезных для человека продуктов от функционирования всей экологической системы в целом.

studfiles.net

Реферат на тему Биосфера и цивилизация

еского вещества, определяет продуктивность сообществ. Органическую массу, создаваемую растениями за единицу времени, называют первичной продукцией сообщества. Продукцию выражают количественно в сырой или сухой массе растений либо в энергетических единицах - эквивалентном числе джоулей[1]. Валовая первичная продукция - количество вещества, создаваемого растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза. Часть этой продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений (траты на дыхание). Эта часть может быть достаточно большой, она составляет от 40 до 70% валовой продукции. Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию, которая представляет собой величину прироста растений, энергетический резерв для консументов и редуцентов. Перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение массы гетеротрофных организмов. Прирост за единицу времени массы консументов - это вторичная продукция сообщества. Ее вычисляют отдельно для каждого трофического уровня, т.к. прирост массы на каждом из них происходит за счет энергии, поступающей с предыдущего. Гетеротрофы, включаясь в трофические цепи, живут в конечном итоге за счет чистой первичной продукции сообщества. В разных экосистемах они расходуют её с разной полнотой. Если скорость первичной продукции в цепях питания отстает от темпов прироста растений, то это ведет к постепенному увеличению общей биомассы продуцентов. Под биомассой понимают суммарную массу организмов данной группы или всего сообщества в целом. Часто биомассу выражают в эквивалентных энергетических единицах. Недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения имеет следствием накопление органического вещества, что происходит, например, при заторфовывании болот, зарастании мелководных водоемов. Биомасса сообщества с уравновешенным круговоротом веществ остается относительно постоянной, т.к. практически вся первичная продукция тратится в целях питания и размножения[1]. Важнейшим практическим результатом энергетического подхода к изучению экосистем явилось осуществление исследований по Международной биологической программе, проводившихся учеными разных стран мира начиная с 1969 года в целях изучения потенциальной биологической продуктивности Земли. Мировое распределение первичной биологической продукции крайне неравномерно. Самый большой абсолютный прирост растительного мира достигает в среднем 25 г в день в очень благоприятных условиях. На больших площадях продуктивность не превышает 0,1 г/м (жаркие пустыни и полярные пустыни). Общая годовая продукция сухого органического вещества на Земле составляет 150-200 млрд. тонн. Около трети его образуется в океанах, около двух третей - на суше. Почти вся чистая первичная продукция Земли служит для поддержания жизни всех гетеротрофных организмов. Энергия, недоиспользованная консументами, запасается в их телах, органических осадках водоемов и гумосе почв. Эффективность связывания растительностью солнечной радиации снижается при недостатке тепла и влаги, при неблагоприятных физических и химических свойствах почвы и т.п. Продуктивность растительности изменяется не только при переходе от одной климатической зоны к другой, но и в пределах каждой зоны. Для пяти континентов мира средняя продуктивность различается сравнительно мало. Исключением является Южная Америка, на большей части которой условия для развития растительности очень благоприятные. Питание людей обеспечивается в основном сельскохозяйственными культурами, занимающими приблизительно 10% площади суши (около 1,4 млрд. га). Общий годовой прирост культурных растений составляет около 16% от всей продуктивности суши, большая часть которой приходится на леса. Приблизительно 1/2 урожая идет непосредственно на питание людей, остальная часть - на корм домашним животным, используется в промышленности и теряется в отбросах. Всего человек потребляет около 0,2% первичной продукции Земли. Растительная пища обходится для людей энергетически дешевле, чем животная. Сельскохозяйственные площади при рациональном использовании и распределении продукции могли бы обеспечить примерно вдвое большее население Земли, чем существующее. Но это требует больших затрат труда и капиталовложений. Особенно трудно обеспечить население вторичной продукцией. В рацион человека должно входить не менее 30 г белков в день. Имеющиеся на Земле ресурсы, включая продукцию животноводства и результаты промысла на суше и в океане, могут обеспечить ежегодно около 50% потребностей современного населения Земли. Большая часть населения Земли находится, таким образом, в состоянии белкового голодания, а значительная часть людей страдает также и от общего недоедания[1]. Таким образом, увеличение биопродуктивности экосистем, и особенно вторичной продукции, является одной из основных задач, стоящих перед человечеством. 5. Антропогенные воздействия на биосферу. 5.1. Современное состояние природной среды. Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимические циклы с участием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность, скорость и количество вовлеченного в оборот вещества. С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - как органического, живого, так и минерального, косного. Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост. В.И.Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли". Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнения биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов[1]. В соответствии с плотностью населения меняется и степень воздействия человека на окружающую среду. При современном уровне развития производительных сил деятельность человеческого общества сказывается на биосфере в целом. 5.2. Атмосфера - внешняя оболочка биосферы. Загрязнение атмосферы. Масса атмосферы нашей планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако роль ее в природных процессах биосферы огромна: она определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных воздействий космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров, процессы рельефообразования. Современный состав атмосферы - результат длительного исторического развития земного шара. Состав атмосферы - кислород, азот, аргон, углекислый газ и инертные газы. В процессе своей деятельности человек загрязняет окружающую среду. Над городами и промышленными районами в атмосфере возрастает концентрация газов, которые обычно в сельской местности содержатся в очень небольших количествах или совсем отсутствуют. Загрязненный воздух вреден для здоровья. Кроме того, вредные газы, соединяясь с атмосферной влагой и выпадая в виде кислых дождей, ухудшают качество почвы и снижают урожай. По данным ученых ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. т оксидов углерода, 190 млн. т оксидов серы, 65 млн. т оксидов азота, 1,4 млн. т фреонов, органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные, большое количество твердых частиц (пыль, копоть, сажа)[3]. Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно зеленого покрова нашей планеты. Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. От них страдают леса, особенно хвойные. Основная причина загрязнения атмосферы - сжигание природного топлива и металлургическое производство. Если в XIX и начале ХХ века поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью Земли, то в настоящее время содержание продуктов сгорания неуклонно возрастает. Из печей, топок, выхлопных труб автомобилей в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ. Среди них выделяется сернистый анг
скачать работу
Биосфера и цивилизация

referat.resurs.kz

УМП ЭКОЛОГИЯ - Стр 5

6.Аменсализм – биотическое взаимодействие двух видов, при котором один вид причиняет вред другому, не получая при этом для себя ощутимой пользы (высокие и низкие растения).

7.Аллелопатия – химическое воздействие одних видов растений на другие при помощи своих продуктов метаболизма (эфирных масел, фитонцидов). Аллелопатия чаще всего способствует вытеснению одного вида другим (например, орех и дуб своими выделениями угнетают травянистую растительность под кроной).

Экологическая ниша – это совокупность всех связей вида со средой обитания, которые обеспечивают существование и воспроизведение особей данного вида в природе.

4 Понятие экологической системы. Структура экосистем и их классификация

Экосистема – это совокупность организмов и неорганических компонентов окружающей их среды, в которой может осуществляться круговорот веществ (А. Тенсли, 1935 г.).

Классификация экосистем:

а) микроэкосистема – ствол гниющего дерева; б) мезоэкосистема – лес, пруд; в) макроэкосистема – континент, океан; г) глобальная – биосфера.

Также существует другая классификация экосистем:

наземные (биомы – крупные наземные экосистемы, которые включают в себя целый ряд меньших по размерам, связанных друг с другом экосистем) – выделены по естественным чертам растительности: тундра, тайга, широколиственные леса, степи, пустыни, саванны;

пресноводные – выделены по геологическим и физическим особенностям: реки, ручьи, озера, пруды, водохранилища, болота, заболоченные леса;

морские – выделены по геологическим и физическим особенностям: открытый океан (пелагическая), шельфовая зона (прибрежные воды), районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством), эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши), глубоководные рифовые зоны.

Структура экосистем. В каждой экосистеме выделяют два компонента: организмы и факторы окружающей их неживой среды. Совокупность организмов (растений, животных, микробов) называют биотой экосистемы. Пути взаимодействия разных категорий организмов – это ее биотическая структура.

С точки зрения трофической структуры экосистему можно разделить на два яруса:

41

а) верхний – автотрофный (самостоятельно питающийся) ярус, или «зеленый пояс», включающий растения или их части, содержащие хлорофилл;

б) нижний – гетеротрофный (питаемый другими) ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, разлагающихся веществ, корней и т.д., в котором преобладают использование, трансформация и разложение сложных соединений.

С биологической точки зрения, в составе экосистемы выделяют следующие компоненты:

неорганические вещества (C, N, CO2, h3O и др.), включающиеся в круговороты;

органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и т.д.), связывающие биотическую и абиотическую части;

воздушную, водную и субстратную среду, включающую климатический режим и другие физические факторы;

продуценты, консументы, редуценты.

5

Принципы

функционирования

экосистем.

Основные

характеристики экологических систем

 

 

Экосистема может обеспечить круговорот веществ только в том случае,

если включает четыре необходимые для этого части:

 

а)

запасы биогенных элементов;

 

 

б)

продуценты;

 

 

 

в)

консументы;

 

 

 

г)

редуценты.

 

 

 

На их сложном и постоянном взаимодействии основан первый принцип функционирования экосистем: получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов.

Данный принцип гармонирует с законом сохранения массы. Так как атомы не возникают, не исчезают и не превращаются один в другой, они могут использоваться бесконечно в самых различных химических соединениях, и запас их практически неорганичен. Но биологический круговорот не совершается исключительно за счет вещества, поскольку он результат деятельности организмов, для обеспечения жизнедеятельности которых требуются постоянные энергетические затраты, поставляемые солнцем. Энергия солнечных лучей, поглощаемая зелеными растениями, не может использоваться организмами бесконечно. Следовательно, каждый цикл круговорота требует все новых дотаций энергии. В этом состоит второй принцип функционирования экосистем: они существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

42

Согласно расчетам, на каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряется примерно 90 % энергии и только около одной десятой доли ее переходит к очередному потребителю – «правило десяти процентов» (принцип Линдемана). Например, количество энергии, которая доходит до третичных плотоядных (пятый трофический уровень), составляет лишь около 10-4 энергии, поглощенной продуцентами. Тем самым объясняется ограниченное количество (5 – 6) звеньев в пищевой цепи независимо от сложности видового состава биоценоза.

С повышением трофического уровня биомасса снижается. Здесь проявляется третий принцип функционирования экосистем: чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть занимаемый ею трофический уровень, или иначе: на конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы.

Поток вещества – перемещение последнего в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам (через консументы или без них).

Поток энергии – переход энергии в виде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому).

Скорость создания органического вещества в экосистемах называется биологической продукцией, а масса тела живых организмов – биомассой. Следовательно, биологическая продукция экосистем – это скорость создания в них биомассы.

Органическая масса, создаваемая растениями за единицу времени, называется первичной продукцией сообщества, а продукция животных или других консументов – вторичной. Очевидно, что вторичная продукция не может быть больше первичной или даже равной ей. Продукцию выражают количественно в сырой или сухой массе растений либо в энергетических единицах – эквивалентном числе джоулей.

Валовая первичная продукция – количество вещества, которое создается растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза. Первичную биологическую продукцию экосистем ограничивают или неблагоприятные климатические факторы (недостаток тепла, влаги), или нехватка биогенных элементов. Можно привести примеры продуктивности различных экосистем (в граммах сухого вещества на квадратный метр площади за сутки): менее 1 г – пустыни, глубокие моря; 1 – 3 г – луга, горные леса, пашни, мелкие моря, глубокие озера; 3 – 10 г – степи, мелкие озера, леса умеренной полосы, орошаемые поля; 10 – 25 г – тропические леса, интенсивно возделываемые культуры на полях, коралловые рифы.

Часть производимой продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений (затраты на дыхание). В тропических лесах и зрелых лесах умеренной полосы она составляет 40 – 70 % валовой продукции. Около 40 % составляют затраты на дыхание у большинства сельскохозяйственных культур.

43

Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию. Представляя собой величину прироста биомассы растений, она является энергетическим резервом для консументов и редуцентов. Постепенно перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение биомассы гетеротрофных организмов.

6 Типы питания. Трофические цепи. Передача биомассы и энергии по трофическим цепям. Экологические пирамиды

Питанием называется процесс потребления энергии и вещества.

Ранее отмечалось, что между организмами биоценоза возникают и устанавливаются прочные пищевые взаимоотношения или цепь питания. Последняя состоит из трех основных звеньев: продуцентов, консументов и редуцентов.

Цепи питания, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов, называют цепями выедания (или пастбищными), а цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, – детритными цепями.

Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем, он характеризуется различной интенсивностью протекания потока веществ и энергии.

Первый трофический уровень всегда составляют продуценты; растительноядные консументы относятся ко второму трофическому уровню; плотоядные, живущие за счет растительноядных форм – к третьему; потребляющие других плотоядных – соответственно к четвертому и т.д. Вследствие этого различают консументов первого, второго, третьего и четвертого порядков, занимающих разные уровни в цепях питания.

Однако такие цепи в чистом виде в природе обычно не встречаются, поскольку одни и те же виды могут быть одновременно в разных звеньях. Это обусловлено тем, что монофагов в природе мало, намного чаще встречаются олигофаги и полифаги. Например, хищники, которые питаются различными растительноядными и плотоядными животными, являются звеньями многих цепей. Из-заэтого в каждом биоценозе исторически формируются комплексы цепей питания, представляющие собой единое целое. Подобным образом создаются сети питания, которые отличаются большой сложностью.

Благодаря сложности трофических связей выпадение какого-тоодного вида нередко почти не сказывается на сообществе. Пищу исчезнувшего вида начинают потреблять другие «пользователи», питавшиеся им виды находят новые источники пищи, и в целом в сообществе сохраняется равновесие.

По способу питания живое вещество подразделяется на автотрофы и гетеротрофы.

44

Автотрофами (от греч. autos – сам, trof – кормиться, питаться) называют организмы, берущие нужные им для жизни химические элементы из окружающей их костной материи и не требующие для построения своего тела готовых органических соединений другого организма. Основной источник энергии, используемый автотрофами, – Солнце.

Автотрофы подразделяются на фотоавтотрофы и хемоавтотрофы. Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет, хемоавтотрофы используют энергию окисления неорганических веществ.

К автотрофным организмам относятся водоросли, наземные растения, бактерии, способные к фотосинтезу, а также некоторые бактерии, способные окислять неорганические вещества (хемоавтотрофы). Автотрофы являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере.

Гетеротрофы (от греч. geter – другой) – организмы, нуждающиеся для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы способны разлагать все вещества, образуемые автотрофами, и многие из тех, что синтезирует человек.

Внутри каждой экосистемы трофические сети имеют хорошо выраженную структуру, которая характеризуется природой и количеством организмов, представленных на каждом уровне различных пищевых цепей. Для изучения взаимоотношений между организмами в экосистеме и для их графического изображения обычно используют экологические пирамиды. Экологические пирамиды выражают трофическую структуру экосистемы в геометрической форме. Они строятся в виде прямоугольников одинаковой ширины, но длина прямоугольников должна быть пропорциональна значению измеряемого объекта. Отсюда можно получить пирамиды численности, биомассы и энергии.

Пирамиды численности. Правило пирамиды чисел: общее число особей, которые занимают определенный трофический уровень. Они представляют собой наиболее простое приближение к изучению трофической структуры экосистемы. При этом сначала подсчитывают число организмов на данной территории, сгруппировав их по трофическим уровням и представив в виде прямоугольника, длина (или площадь) которого пропорциональна числу организмов, обитающих на данной площади (или в данном объеме, если это водная экосистема). Установлено основное правило, которое гласит, что в любой среде растений больше, чем животных, травоядных больше, чем плотоядных, насекомых больше, чем птиц, и т.д.

Пирамиды численности отражают плотность организмов на каждом трофическом уровне. Нередко они перевернуты. Например, в лесу насчитывается значительно меньше деревьев (первичные продуценты), чем насекомых (растительноядные). Подобная же картина наблюдается в пищевых цепях сапрофитов и паразитов.

Пирамиды биомассы. Правило пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическим уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени больше, чем на последующем. Отражает более полно

45

пищевые взаимоотношения в экосистеме, так как в ней учитывается биомасса организмов каждого трофического уровня. Прямоугольники в пирамидах биомассы отображают массу организмов каждого трофического уровня, отнесенную к единице площади или объема. Форма пирамиды биомассы нередко сходна с формой пирамиды численности, т.к. характерно уменьшение биомассы на каждом следующем трофическом уровне.

Пирамиды могут быть прямыми и перевернутыми, последние свойственны водным экосистемам, в которых первичные продуценты, например фитопланктонные водоросли, очень быстро делятся, а их потребители – зоопланктонные ракообразные – гораздо крупнее, но имеют длительный цикл воспроизводства.

Пирамиды энергии. Они представляют эффективность преобразования энергии и продуктивность пищевых цепей, строятся подсчетом количества энергии (ккал), аккумулированной единицей поверхности за единицу времени и используемой организмами на каждом трофическом уровне. Так, можно легко определить количество энергии, накопленной в биомассе, и сложнее оценить общее количество энергии, поглощенной на каждом трофическом уровне. Деструкторы получают значительную часть энергии, проходящей через экосистему. При этом только часть всей этой энергии остается в организмах на каждом трофическом уровне и сохраняется в биомассе, остальная часть используется для удовлетворения метаболических потребностей организма: поддержание существования, рост, воспроизводство, мышечная активность.

7 Динамические процессы в экологических системах. Гомеостаз биогеоценозов

Биоценозы, независимо от их сложности, динамичны, в них постоянно происходят изменения в состоянии и жизнедеятельности их членов и соотношении популяций. Указанные изменения можно свести к двум основным типам: циклическим и поступательным.

Циклический тип изменения сообществ отражает суточную, сезонную

имноголетнюю периодичность внешних условий и проявления эндогенных (внутренних) ритмов организмов.

Суточная динамика биоценозов преимущественно связана с ритмами природных явлений и характеризуется строгой периодичностью, не слишком сильно влияет на организмы.

Смена времен года существенно влияет на жизнедеятельность растений

иживотных (периоды цветения, плодоношения, активного роста, осеннего листопада и зимнего покоя у растений; спячка, зимний сон, диапауза и миграции у животных).

Поскольку характер суточных и сезонных изменений более или менее постоянен в течение длительного периода времени (столетий и даже

46

тысячелетий), исторически сформировались механизмы, которые приводят сообщество в целом в соответствие с периодикой изменения условий обитания.

Поступательные изменения в сообществе приводят в конечном итоге к смене этого сообщества другим, с иным набором господствующих видов. Причиной подобных смен могут быть внешние по отношению к биоценозу факторы, длительное время воздействующие в одном направлении, например, иссушение болотных почв.

Гомеостаз – состояние внутреннего динамического равновесия организма или природной системы, поддерживаемое регулярным возобновлением и постоянной саморегуляцией.

Гомеостаз обеспечивается механизмами обратной связи. Существует положительная и отрицательная обратная связь. Механизм положительной обратной связи всегда действует в естественных экосистемах. Поддержание определенной численности популяций основано на взаимодействии организмов в звеньях хищник – жертва, паразит – хозяин на всех уровнях пищевых цепей. Внутрипопуляционные механизмы гомеостаза: конкуренция, антагонизм, территориальность. Основной принцип стабильности экосистем: видовое разнообразие обеспечивает стабильность экосистемы.

8 Механизмы регулирования равновесия в экологических системах. Роль устойчивости экосистем

Благодаря невероятному разнообразию жизни на Земле, в природе практически нет абсолютно сходных особей, популяций, видов и экосистем. Природные сообщества могут включать сотни и тысячи видов: от микроскопических бактерий до огромных деревьев и многотонных животных. Казалось бы, усложнение экосистемы, в частности, ее видового состава, должно было негативно отражаться на устойчивости сообщества. Тем не менее практические наблюдения полностью опровергают это предположение.

Ознакомимся с рядом правил и принципов, которые помогут более глубокому пониманию причин устойчивости природных систем различной сложности.

Правило внутренней непротиворечивости: в естественных экосистемах деятельность входящих в них видов направлена на поддержание этих экосистем как среды собственного обитания.

Согласно этому правилу, виды в естественной природе не могут разрушать среду своего обитания, так как это вело бы их к самоуничтожению. Напротив, деятельность растений и животных направлена на создание (поддержание) среды, пригодной не только для их жизни, но и потомства.

47

Принцип системной дополнительности: подсистемы одной природной системы в своем развитии обеспечивают предпосылку для успешного развития и саморегуляции других подсистем, входящих в ту же систему.

Закон экологической корреляции: в экосистеме, как и в любом другом целостном природно-системномобразовании, особенно в биотическом сообществе, все входящие в него виды живого и абиотические компоненты функционально соответствуют друг другу.

Выпадение одной части системы (например, уничтожение какого-либовида) неминуемо ведет к исключению всех тесно связанных с этой частью системы других ее частей. Понимание закона экологической корреляции особенно важно в аспекте сохранения видов живого: они никогда не исчезают изолированно, т.е. в одиночку, но всегда взаимосвязанной группой.

Высокое видовое разнообразие живых существ в природе обусловливает, в свою очередь, следующие свойства сложных систем, которыми являются биоценозы.

Взаимная дополнительность частей биоценоза. Уже отмечалось, что в биоценозах уживаются только те виды, которые дополняют друг друга в использовании ресурсов среды обитания, т.е. делят между собой экологические ниши. Так, согласно Н. Г. Черновой и др., в лиственном лесу растения первого яруса, т.е. самые высокие, перехватывают 70 – 80 % светового потока. Второму ярусу достается уже 10 – 20 % от полного освещения. Наземные травянистые растения и мхи в таких лесах способны осуществлять фотосинтез, используя всего лишь 1 – 2 % светового потока. Таким образом, дополняя друг друга, растения способствуют более полному использованию энергии Солнца. Добавим, что взаимная дополнительность весьма характерна и для многих микроорганизмов-редуцентов:одни из них «специализируются» на разрушении клетчатки мертвых растений, другие – белков, третьи – сахаров и т. д.

Таким образом, можно сделать вывод, что взаимная дополнительность видов, одни из которых созидают, а другие – разрушают органическое вещество – основа биологических круговоротов.

Взаимозаменяемость видов. Хотя полностью похожих друг на друга видов не существует, многие из них, имеющие сходные экологические требования и функции, способны перекрываться. Такие виды обычно заменяют друг друга в близких сообществах, например, разные виды пихты и елей в темнохвойных таежных лесах или разные виды насекомыхопылителей на лугах. Как следствие, в случае частичного перекрывания экологических ниш многих видов выпадение или снижение активности одного из них не опасно для экосистемы в целом, так как его функцию готовы взять на себя оставшиеся. Тем самым происходит «конкурентное высвобождение», и разные звенья круговорота веществ продолжают действовать.

Регуляторные свойства. Отмечалось ранее, что одним из основных условий существования сложных систем служит их способность к

48

саморегуляции, которая возникает на основе обратных связей. Принцип отрицательной обратной связи состоит в том, что отклонение системы от нормального состояния приводит в действие такие присущие ей механизмы, которые «пытаются» возвратить ее в норму. Так, возрастание численности жертв приводит к увеличению численности хищников и паразитов. Рост плотности популяции выше определенного уровня, в свою очередь, так изменяет связи внутри вида, что снижается его воспроизводительная способность или усиливается рассредоточение особей в пространстве. Подчеркнем, что саморегуляция происходит тем успешнее, чем выше разнообразие видов в биоценозах и чем сложнее структура популяций.

Надежность обеспечения функций. Главные функции биоценоза в экосистеме, такие как создание органического вещества, его последующее разрушение и регуляция численности видов, обеспечиваются множеством видов организмов, которые в своей деятельности «подстраховывают» друг друга. Например, разложение целлюлозы – компонента растительных тканей

– могут осуществлять самые различные организмы: специализированные бактерии, различные виды грибов, личинки насекомых, дождевые черви и т. д. Поэтому численность насекомых могут сдерживать многоядные хищники, при более высокой численности – специализированные паразиты, при еще более высокой – возбудители инфекционных заболеваний или же ужесточение конкурентной борьбы и внутрипопуляционные взаимоотношения.

Вышеизложенное позволяет сделать очень важный вывод: главное условие устойчивости всей жизни на Земле состоит в наличии биологического разнообразия.

9 Сукцессия. Первичная и вторичная сукцессия. Основные закономерности сукцессионного развития экосистем

Изменение внешних условий среды влияет на некоторые виды неблагоприятно, другие же виды могут от этого, наоборот, выиграть. Подчас изменившиеся условия позволяют включиться в экосистему новым видам. В целом происходит так называемая сукцессия (от лат. succesio – преемственность): последовательная необратимая смена биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных факторов или воздействия человека.

Процесс сукцессии по Ф. Клементсу состоит из следующих этапов: а) возникновение незанятого жизнью участка; б) миграция на него различных организмов или их зачатков; в) приживание их на данном участке;

г) конкуренции их между собой и вытеснение отдельных видов; д) преобразование живыми организмами местообитания,

постепенной стабилизации условий и отношений.

49

Различают первичные и вторичные сукцессии. Первичной сукцессией называется процесс развития и смены биоценозов на незаселенных ранее участках, начинающийся с колонизации последних. Известный пример – постепенное обрастание голой скалы с развитием в конечном итоге на ней леса. Вторичная сукцессия происходит на месте сформировавшегося ранее биоценоза после его нарушения по какой-либопричине (пожар, вырубка леса, засуха и т. п.).

Сукцессия завершается стадией, когда все виды экосистемы, размножаясь, сохраняют относительно постоянную численность, и дальнейшей смены ее состава не происходит. Такое равновесное состояние называют климаксом, а экосистему – климаксовой.

Врезультате естественного отбора различные виды организмов все более приспосабливаются к сосуществованию с хищниками и паразитами, к климатическим условиям и другим биотическим и абиотическим факторам. При резком изменении любого абиотического или биотического фактора (например, при похолодании) вид, плохо приспособленный к новым условиям, ожидает один из трех вариантов: миграция, адаптация или вымирание.

Втом случае, когда одни виды вымирают, а выжившие особи других размножаются, адаптируются и изменяются под действием естественного отбора, говорят об эволюционной сукцессии. Это означает, что в разные периоды своей истории Земля была населена разными существами, что доказывается обнаруженными ископаемыми остатками растений и животных.

10 Искусственные экосистемы

Благодаря деятельности человека, в частности, на землях сельскохозяйственного пользования возникают особые биоценозы, называемые агроценозами, которым присущ ряд особенностей, отличающих их от природных биоценозов. Во-первых,это пониженное разнообразие входящих в них видов;во-вторых,ослабленная способность возделываемых культурных растений противостоять конкурентам (сорнякам) и вредителям;в-третьих,растения, кроме солнечной, получают дополнительную энергию благодаря деятельности человека, животных, внесению удобрений и т. д. и, наконец,в-четвертых,чистая первичная продукция удаляется с полей практически полностью человеком и не поступает в цепи питания.

По сути, на базе таких искусственных экологических систем человек необдуманно стремится создать экологический абсурд: агроценоз должен состоять из одного, реже двух видов культурных растений, а идеальная для него пищевая цепь – всего из двух звеньев: «растение – человек» или «растение – домашние животные». В природе такая система из-засвоей неустойчивости невозможна.

50

studfiles.net
Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта