Энергетика экосистем. Первичная и вторичная продукция. Продуктивность экосистем. Биомасса.
Трофическая цепь есть одновременно цепь энергетическая. Одно из важнейших свойств организмов – способность создавать органическое вещество, называемое продукцией. Первичная продукция – продукция растений (~100 млрд. тонн / год). Вторичная – продукция животных. К тому же есть органическое вещество прошлых геологических эпох. Существуют определённые закономерности перехода энергии с одного уровня на другой вместе с потребляемой пищей.
Eпищи = Eдыхания + Eприроста + Eпродуктов выделения
Eдыхания –энергия дыхания – основная часть энергии, усвоенной консументом с пищей (у растительноядных – 12–20%, у плотоядных – 75 – более % пищи тратится на поддержание жизнедеятельности – движение, поддержание температуры тела).
Энергия прироста (Eприроста): часть энергии переходит в тело организма потребителя вместе с увеличивающейся массой.
Энергия продуктов выделения (Eпродуктов выделения): часть энергии не усваивается и выводится в окружающую среду.
Скорость образования продукции на единице площади или объёма характеризует продуктивность экосистем (P). Различают первичную продуктивность – скорость образования продукции растениями. Какую–то часть продукции растения тратят на дыхание. Дыхание (R) – процесс окисления, в результате чего как бы сгорает накопленное при фотосинтезе органическое вещество. Различают три вида дыхания:
1) аэробное – в присутствии кислорода;
2) анаэробное – в безкислородной среде;
3) брожение – анаэробный процесс, где окислитель – само вещество.
Если из первичной продуктивности вычесть часть вещества, израсходованного на дыхание, получается чистая первичная продуктивность, т.е. величина прироста растений, которая потребляется консументами и редуцентами.
Вторичная продуктивность создаётся гетеротрофами за счёт чистой первичной продуктивности автотрофов. Иначе, это прирост массы гетеротрофов за единицу времени.
Наряду с продукцией различают биомассу организма, популяции, экосистемы. Биомасса – вся живая органическая масса, которая содержится в экосистеме, вне зависимости от того, за какой период она образовалась и накопилась. Часто биомассу и продукцию выражают через абсолютно сухой вес.
примеры | Биомасса (тонн/га) | продукция (тонн/гектар в год) |
тропические леса | 800 – 1000 | 20 –2 5 |
леса умеренной зоны | 300 – 400 | 6 – 10 |
травянистые сообщества | 3 – 5 |
§ 5. Динамика экосистем – сукцессия. Первичная сукцессия, эвтрофикация. Вторичная сукцессия. Климаксная экосистема. Автотрофные и гетеротрофные сукцессии.
Динамические изменения экосистем, т.е. последовательная смена биоценозов, возникающих на одной и той же территории, под влиянием природных факторов или воздействия человека, называют сукцессией. Различают:
а) первичная сукцессия (сукцессия развития): когда формирование сообществ начинается на первоначально свободном субстрате (горные породы, продукты извержения вулканов, склон после обвала, заброшенные карьеры, отмель и т.д.). Классическим примером природных сукцессий является эвтрофикация (эв – сверху) – зарастание озера от берегов к центру. На эвтрофикацию водоёма значительное влияние оказывает привнос биогенных элементов.
б) вторичная суксцессия (сукцессия восстановления) – последовательная смена одного сообщества, существовавшего на данном субстрате, другим – более совершенным для данных абиотических условий. Вторичная суксцессия, как правило, следствие деятельности человека (антропогенной деятельности). Например, вырубка леса.
Сукцессия рано или поздно заканчивается мало изменяющимися экосистемами, которые называют климаксными (климакс – от гр. "лестница"), или коренными. Это самоподдерживающиеся сообщества, находящиеся в равновесии с физическим местообитанием. Для климаксных экосистем P/R = 1. Т.е. продуктивность высока, но вся она тратится в трофических цепях, биомасса остаётся постоянной.
Кроме этого различают:
1) автотрофные сукцессии: существуют в экосистемах, где центральным звеном является растительность. Для них P/R>1, т.е. идёт прирост биомассы, т.к. скорость её изъятия гетеротрофами отстаёт.
2) гетеротрофные сукцессии: протекают в субстратах, где отсутствуют живые растения, а участвуют лишь животные. Для них P/R<1,т.е. рост биомассы снижается.
Лекция 6.
Дата добавления: 2018-09-24; просмотров: 950;