Биопродуктивность экосистем. - Биосфера и цивилизация
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[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 ее 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.
Похожие статьи
-
Эволюция биосферы. - Биосфера и цивилизация
Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой, составляя целостную, сложно организованную систему, развивающуюся по своим внутренним законам...
-
Пределы устойчивости. - Биосфера и цивилизация
Большинство процессов, меняющих в течение геологического времени лик нашей планеты, рассматривали ранее как чисто физические, химические или физические...
-
Природные ресурсы и их использование. - Биосфера и цивилизация
Биологические, в том числе пищевые, ресурсы планеты обуславливают возможности жизни человека на Земле, а минеральные и энергетические служат основой...
-
Структура биосферы. Биосфера включает в себя: живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе...
-
Круговороты вещества и энергии. - Биосфера и цивилизация
Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой,...
-
Популяции, сообщества, экосистемы. Принципы их организации. - Биосфера и цивилизация
Популяцией называют группу особей одного вида, обладающих способностью свободно скрещиваться и неограниченно долго поддерживать свое существование в...
-
Негативные отношения. - Биосфера и цивилизация
Антибиотическая форма взаимоотношений, при которой обе взаимодействующие популяции или одна из них испытывают отрицательное влияние. Отношения хищник -...
-
Последствия хозяйственной деятельности человека для окружающей среды - Человек и биосфера
В соответствии с плотностью населения меняется и степень воздействия человека на окружающую среду. Однако при современном уровне развития...
-
Уровни организации живой материи. - Биосфера и цивилизация
Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Это точно...
-
Нейтральные отношения. - Биосфера и цивилизация
Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которых обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не...
-
Земля - уникальная планета, она находится на единственно возможном расстоянии от Солнца, которое определяет такую температуру поверхности Земли, при...
-
Биосфера - Структура Земли и ее циклы
Живая оболочка составляет 3-10-9 массы Земли. Необходимо помнить, что она "теснейшим образом связана со строением земной коры, входит в ее механизм и в...
-
Миллиарды лет Солнце дарит Земле свою энергию. Долгие годы эффект от этого был сравнительно небольшим - энергия бесследно исчезала в бескрайнем космосе....
-
Научно-философское мировоззрение В. И. Вернадского о биосфере. - Учение В. И. Вернадского о биосфере
В наше время в связи с усилившимися негативными последствиями воздействия научно-технического прогресса на природную среду, обострением планетарной...
-
Эволюция биосферы - Биосфера. Понятие о биосфере
Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой, составляя целостную, сложно организованную систему, развивающуюся по своим внутренним законам...
-
Биосфера Земли - Космос и биосфера Земли
Биосфера, по определению В. И. Вернадского, - наружная оболочка (сфера) Земли, область распространения жизни (bios - жизнь). По последним данным, толщина...
-
Структура и функции биосферы - Биосфера В. И. Вернадского
Биосфера представляет собой многоуровневую систему, включающую подсистемы различной степени сложности. Границы биосферы определяются областью...
-
Формы биологических отношений в сообществах., Позитивные отношения. - Биосфера и цивилизация
Основу возникновения и существования биоценозов представляют отношения организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и тот же...
-
Концепция В. И. Вернадского о биосфере - Концепция ноосферы и ее научный статус
Главной научной концепцией естествознания, позволяющей ученым правильно понимать законы, управляющие развитием окружающей нас природы, стала...
-
Охрана природы и перспективы рационального природопользования - Человек и биосфера
В наши дни потребительское отношение к природе, расходование ее ресурсов без осуществления мер по их восстановлению уходят в прошлое. Проблема...
-
Состав и строение биосферы Живые организмы обогащают окружающую среду кислородом, регулируют количество углекислого газа, солей различных металлов и...
-
Концепция В. И. Вернадского о биосфере и феномен человека По В. И. Вернадскому, вещество биосферы разнородно по своему физико-химическому составу, а...
-
Возникновение органических соединений - Эволюция биосферы Земли
В то время атмосфера была проницаема для космического излучения в несравненно большей степени, чем сейчас, поскольку основные компоненты современной...
-
Введение - Эволюция биосферы Земли
Человек связан с природой неразрывными узами. Начиная с первобытного периода своего существования он пытался ее познать в целях использования. Природа...
-
Место человека в биосфере - Место человека в биосфере. Концепция ноосферы. Учение В. И. Вернадского
Человек, как и другие живые существа, находится в непосредственной зависимости от окружающей природы. Но в отличие от них человек активно воздействует на...
-
Тамбовский край и измененная Биосфера - Учение В. И. Вернадского о биосфере
В. И. Вернадский верил в разумное переустройство жизни будущими поколениями людей. Увы, нынешнее поколение не оправдало ожиданий ученого. Нерациональное...
-
Введение - История развития представлений о биосфере
Биосфера -- населенная жизнью оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной...
-
Заключение, Список используемой литературы - Эволюция биосферы Земли
Население Земли к началу нашей эры составляло около 200 млн. человек, а в настоящее время - около 5 млрд. Неуклонный рост населения быстро сказывался на...
-
Возникновение живых организмов - Эволюция биосферы Земли
Предполагается, что органические соединения, рассеянные в воде, в результате бесчисленных взаимодействий друг с другом, периодических образований привели...
-
Проблемы антикризисного сценария - Характеристика биосферы
Человечество сейчас живет в условиях, когда планета Земля становится единым домом человечества, но многие противоречия, конфликты, проблемы могут...
-
Основные функции биосферы - Особенности биосферы
В связи с тем, что жизнь опосредует все другие планетарные процессы, необходимо уяснить, чем же живые организмы отличаются от остальных природных тел и...
-
Отличия растений от животных - Эволюция биосферы Земли
Наиболее существенное различие между животными и растениями состоит прежде всего в способе питания. В результате фотосинтеза, то есть биохимической...
-
Биосфера, ее структура и функции - Человек и биосфера
Примерно 60 лет назад выдающийся русский ученый академик В. И. Вернадский разработал учение о Биосфере - оболочке Земли, обитаемой живыми организмами. В....
-
Трансформация веществ и энергии в пищевых цепях - Материальная сущность жизни
Из материала предыдущего параграфа следует, что гетеротрофные организмы получают с органической пищей солнечную энергию, но преобразованную зелеными...
-
Развитие биосферы в докембрии, Добиогенное развитие Земли - Эволюция биосферы Земли
Добиогенное развитие Земли Биосфера автотроф эволюция животное По современным представлениям, возраст Земли оценивается около 5 млрд. лет. Во время...
-
Характеристика биосферы - Характеристика биосферы
Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых...
-
Развитие экосистем - Концепции происхождения и развития жизни на Земле
Основанием всей системы современной эволюционной биологии выступает синтетическая теория эволюции, принципиальные положения которой были заложены...
-
Человек и биосфера - Концепция ноосферы и ее научный статус
Появление человека как "homo sapiens" (человека разумного) в свою очередь качественным образом изменило как саму биосферу, так и результаты ее...
-
В конце Х1Х в. великий русский естествоиспытатель В. В. Докучаев своими исследованиями чернозема и других почв Русской долины и Кавказа установил, что...
-
Заключение - Характеристика биосферы
Проблемы биосферы связаны с нынешним состоянием окружающей среды. Впрочем, как и все остальные экологические проблемы. И состояние окружающей среды все...
Биопродуктивность экосистем. - Биосфера и цивилизация