Біомаса і продуктивність екосистем.

Принципи функціонування екосистем.

Перший принцип: Екосистеми існують за рахунок сонячної енергії, яка не забруднює середовище.

Шлях руху енергії у формі їжі називається ланцюгом живлення (трофічний ланцюг). Ланцюги живлення поділяються на:

- ланцюги виїдання (пасовиські), які починаються з фотосинтезуючих організмів (трава→миша→сова→яструб);

- ланцюги розкладання (детритні) – починаються з детриту – напіврозкладеної органічної речовини (перегній→жук-гнойовик→ворона→яструб).

Переплетені ланцюги живлення утворюють трофічну мережу, щільність якої забезпечує стійкість екосистеми.

Кількість ланок ланцюга живлення, як правило, не перевищує 4-5 і обмежується правилом 10% енергії.

Правило 10% енергії – з попереднього на наступний трофічний рівень переходить в середньому 10% енергії, решта розсіюється у вигляді тепла.

Другий принцип: Одержання ресурсів і позбавлення від відходів відбувається в рамках колообігу хімічних елементів. З потоку речовин у колі продуценти→консументи→редуценти утворюється біологічний колообіг речовин.

Біологічний колообіг речовин – це циклічний процес, що починається з синтезу органічних речовин і закінчується їх розкладом до простих неорганічних сполук.

Третій принцип: На кожному попередньому трофічному рівні кількість біомаси та енергії, які запасаються організмами за одиницю часу більша ніж на наступному (правило екологічної піраміди).

рис. 5 Екологічна піраміда

Розрізняють три типи екологічних пірамід:

- піраміда чисел – відображає чисельність окремих видів;

- піраміда біомас – характеризує суху масу чи енергетичну цінність;

- піраміда енергії – показує величину потоку енергії чи продуктивність на кожному трофічному рівні.

Для водних екосистем (озеро, море) в період весняного “квітування” піраміда біомас фітопланктону та зоопланктону може бути перевернутою.

рис. 6 Перевернута екологічна піраміда

Це пояснюється тим, що наступний рівень забезпечується ресурсами за рахунок більшої швидкості розмноження попереднього трофічного рівня.

Людина порушує усі три принципи функціонування природних екосистем:

- змінює колообіг хімічних елементів;

- використовує як джерело енергії корисні копалини і забруднює довкілля продуктами їх згоряння;

- збільшує чисельність людської популяції, справляючи тим самим тиск на природне середовище і порушуючи природну рівновагу між компонентами біосфери.

Господарську ємність біосфери, яка за розрахунками складає не більше 1% чистої первинної продукції біоти (фотосинтез), перевищено в 10 разів, що призводить до порушення біологічного колообігу речовин, забруднення довкілля, деградації екосистем.

Розвиток екосистем.

Послідовні зміни біоценозів на одній території під впливом природних або антропогенних факторів називаються сукцесією.

Завершальна фаза сукцесії - стійка, здатна до саморегуляції екосистема, що знаходиться у рівновазі з навколишнім середовищем (стані гомеостазу) називається клімаксом.

Види сукцесій:

- первинна – процес розвитку і зміни біоценозів на незаселенних життям ділянках. Наприклад: скала→лишайники, синьозелені водорості→мохи, папороті→трава, кущі→дерева, ліс.

- вторинна – відновлення біоценозів, що колись існували. Наприклад: ялиновий ліс (пожежа)→трава→змішаний підлісок→ялинки, що розвиваються у тіні→витіснення ялинками інших дерев лісу→ялиновий ліс.

Можливість переходу клімаксного біогеоценозу в сукцесійний стан визначається законом одного процента, згідно з яким зміна енергетики природної системи в межах 1%, як правило, не виводить екосистему з рівноважного стану і, навпаки: зміна потоку енергії в біогеоценозі більше ніж на 1%, як у бік його зменшення, так і в бік його збільшення, виводить екосистему з клімаксу і переводить її в сукцесійний стан.

На жаль сьогодні людина практично повсюдно виводить екосистеми за межі 1% коливань енергетичних потоків, збільшуючи тим самим загальну нестабільність біосфери.

рис. 7 Шляхи розвитку біогеоценозу в разі зміни потоку енергії

Біомаса і продуктивність екосистем.

Біомаса – це маса живої речовини на одиниці площі чи об’єму в момент спостереження.

Продуктивність – це біомаса за одиницею часу.

Розрізняють первинну біологічну продукцію, яку створюють рослини і вторинну біологічну продукцію, яку створюють гетеротрофи (консументи і редуценти).

Окрім продукції, важливим показником є деструкція – швидкість розкладання органічної речовини до мінеральної.

В наземних біогеоценозах нагромаджена органічна речовина поступово перетворюється на гумус, який здатний зберігати поживні мінеральні речовини, запобігаючи їх вимиванню дощами й талою водою. Тому багаті на гумус ґрунти (чорноземи) є най родючішими.

У біогеоценозах, які перебувають на стадії розвитку (сукцесії), первинна продукція перевищує деструкцію, тобто відбувається акумуляція органічних речовин – внаслідок чого примітивні біогеоценози замінюються складнішими, стійкішими і продуктивнішими.

В стабільних (клімаксних) біогеоценозах деструкція врівноважує первинну продукцію.

У водних екосистемах нагромаджена органічна речовина або розкладається редуцентами до мінеральних речовин, або відкладається на дні, і таким чином вилучається з біологічного колообігу.

Якщо у воді нагромаджується багато біогенних елементів (Р, w), то спостерігається процес евтрофікації – підвищення біологічної продуктивності екосистеми, що приводить до переважання продукції над деструкцією. При цьому спостерігається масовий розвиток синьо-зелених водоростей – „цвітіння” води. Водорості можуть виділяти велику кількість токсичних речовин, а на розкладання їх біомаси використовується майже весь розчинний у воді кисень, внаслідок чого гине риба та інші гідро біонти, вода стає небезпечною для людини.

В природних водоймах процеси евтрофікації відбуваються повільно – віками й тисячоліттями, оскільки продукція майже врівноважується деструкцією. Проте сьогодні під впливом діяльності людини евтрофікація водного середовища відбувається з величезною швидкістю, оскільки у водойми надходить величезна кількість біогенних елементів з стічними водами та дощовими водами, що несуть з собою мінеральні добрива з сільськогосподарських угідь. Така евтрофікація називається антропогенною.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: