Продукция растений названа первичной

41. Продуктивность и виды продукций экосистемы. Первичная, вторичная и чистая продукция экосисте­мы. Примеры продуктивности различных экосистем.

Продуктивность экологической системы – это способность продуцентов накапливать энергию солнечного света в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, образуя органическое вещество, которое затем может быть использовано в качестве пищи. Первичная продуктивность – запасы и процесс накопления органического вещества растениями, вторичная продуктивность – процесс накопления биомассы животными в результате усвоения и переработки растительной массы и массы консументов нижних порядков.

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. Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую 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 — это вторич­ная 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 итоге 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. Биомасса сообщества с уравновешенным круговоротом веществ остается относительно по­стоянной, так как практически вся первичная продукция тратит­ся в цепях питания и разложения.

42. Круговорот веществ в экосистеме. Пастбищный и детритный пути круговорота веществ.

Фундаментальным свойством экосистем является круговорот веществ и энергии. Различают два типа круговорота вещества и энергии: 1) Большой — геологический, абиотический; 2) Малый — биотический (биологический). Между этими типами круговорота существуют взаимообусловленные связи и единства, а также качественные различия. Например, Вильямс писал «что из большого абиотического круговорота веществ на земном шаре вырывается ряд элементов, которые постоянно увлекаемы в новый, малый по сравнению с большим, биологический круговорот, надолго, если не навсегда, вырываются из траектории большого круговорота, и вращаются непрерывно расширяющейся спиралью в одном направлении — в малом, биологическом». Вместе с изменением видового состава биотопы в ходе развития или трансформации экосистем с неизбежностью меняется и биологический круговорот.

Существуют два главных типа пищевых цепей — цепи, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов, называют цепями выедания (или пастбищными, или цепями потребления), а цепи, которые начинаются с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных, детритными цепями разложения. Таким образом, поток энергии, входящий в экосистему, разбивается далее как бы на два основные русла, поступая к консументам через живые ткани растений или запасы мертвого органического вещества, источником которого также является фотосинтез.

В пастбищных пищевых цепях первый трофический уро­вень занимают зеленые растения, второй — пастбищные жи­вотные (термин «пастбищные» охватывает все организмы, пи­тающиеся растениями), а третий — хищники. Так, пастбищ­ными пищевыми цепями являются: 1) Растительный материал (нектар) => Муха => Паук => Землеройка => Сова. 2) Сок розового куста => Тля => Божья коровка => Паук => Насекомоядная птица => Хищная птица.

Детритная пищевая цепь начинается с детрита по схеме: Детрит => Детритофаг => Хищник. Характерными детритными пищевыми цепями являются: 1) Листовая подстилка леса => Дождевой червь => Черный дрозд => Ястреб перепелятник. 2) Мертвое животное => Личинки падальной мухи => Травяная лягушка => Обыкновенный уж.

Концепция пищевых цепей позволяет в дальнейшем про­следить круговорот химических элементов в природе, где каждый организм представлен как питающийся организмами только какого-то одного типа, в природе встречаются редко. Реальные пищевые связи намного сложнее, ибо животное мо­жет питаться организмами разных типов, входящих в одну и ту же пищевую цепь или в различные цепи, что особенно ха­рактерно для хищников (консументов) высших трофических уровней. Связь между пастбищной и детритной пищевыми це­пями иллюстрирует предложенная Одумом модель потока энергии.

В разных типах экосистем мощность потоков энергии через це­пи выедания и разложения различна: в водных сообществах боль­шая часть энергии, фиксированной одноклеточными водорослями, поступает к питающимся фитопланктоном животным и далее — к хищникам и значительно меньшая включается в цепи разло­жения. В большинстве экосистем суши противоположное соотно­шение: в лесах, например, более 90% ежегодного прироста расти­тельной массы поступает через опад в детритные цепи.

Источник

3.Продукционные процессы в экосистемах. Понятие валовой, чистой, первичной и вторичной продукции. Биомасса и её энергетический эквивалент. Деструкционный юлок экосистем.

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).

Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую

первичную продукцию, которая представляет собой величину прироста растений. Чистая первичная продукция – это энергетический резерв для консументов редуцентов. Перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение массы гетеротрофных организмов.

Прирост за единицу времени массы консументов – это вторичная 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.

Разложение листьев в лесной подстилке (деструкционный блок экосистемы):

А – поражение грибным мицелием;

Б – скелетирование животными-сапрофагами;

В – экскременты сапрофагов, входящие в состав гумусного слоя

4.Продуктивность разных экосистем Земли. Факторы, лимитирующие продукцию на суше и в океанах. Распределение первичной продукции на Земле.

Продуктивность – это способность создавать органические вещества.

1)первичная (способность создавать органическое вещество растениями)

2)вторичная (создание органического вещества гетератрофами)

1980г. экологи мира проводили международную биологическую программу (МБП)

В этой программе была задача оценить различные биомы земли.

Мировое распределение первичной биологической продукции крайне неравномерно.

Самый большой абсолютный прирост растительной массы достигает в среднем

25 г/м2 в день в очень благоприятных условиях, например в эстуариях рек и в лиманах аридных районов, при высокой обеспеченности растений водой, светом и минеральным питанием. На больших площадях продуктивность автотрофов не превышает 0,1 г/м2. Таковы жаркие пустыни, где жизнь лимитируется недостатком воды, полярные пустыни, где не хватает тепла, и обширные внутренние пространства океанов с крайним дефицитом питательных веществ для водорослей. Общая годовая продукция сухого органического вещества на Земле составляет 150–200 млрд т. Более 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 гумусе 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. На территории России в зонах достаточного увлажнения первичная продуктивность увеличивается с севера на юг, с увеличением

притока тепла и продолжительности вегетационного сезона. Годовой прирост растительности изменяется от 20 ц/га на побережье и островах Северного Ледовитого океана до более чем 200 ц/га на Черноморском побережье Кавказа. В среднеазиатских пустынях продуктивность падает до 20 ц/га.

Источник

Биология. 10 класс

Благодаря возможности многократного использования вещества и постоянному притоку энергии экосистемы способны длительно поддерживать стабильное существование. Населяющие их продуценты, консументы и редуценты при этом постоянно обеспечивают воспроизведение и накопление своей биомассы, несмотря на то что запас веществ в биосфере ограничен и не пополняется.

Общее количество биомассы всех живых организмов, накопившейся в данной экосистеме за весь предыдущий период ее существования, называется биомассой экосистемы. Она выражается в единицах сырой массы или массы сухого органического вещества на единицу площади: г/м 2 , кг/м 2 , кг/га, т/км 2 (наземные экосистемы) или на единицу объема (водные экосистемы).

Процесс воспроизведения биомассы растений, животных и микроорганизмов, входящих в состав той или иной экосистемы, называется биологической продуктивностью. Обычно она выражается через количество продукции, образующейся в экосистеме на данном этапе.

Продукция экосистемы — количество биомассы, вновь воспроизведенной в экосистеме за единицу времени (обычно за год) на данном этапе ее существования.

Экосистемы сильно различаются по величине продукции. Образующаяся продукция может по-разному расходоваться в разных экосистемах. Если скорость ее потребления отстает от скорости образования, то это ведет к приросту биомассы экосистемы и накоплению в ней избытка детрита. В результате будет наблюдаться образование торфа на болотах, зарастание мелких водоемов, создание запаса подстилки в таежных лесах. В стабильных экосистемах практически вся образующаяся продукция тратится в сетях питания. В результате биомасса экосистемы остается практически постоянной.

Биомасса экосистемы и ее продукция могут сильно отличаться. Например, в густом лесу общая биомасса организмов очень велика по сравнению с ее годовым приростом — продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопланктона имеет высокую скорость возобновления — образования продукции за счет быстрого размножения.

Источник