Що таке продуктивність екосистеми?

Біологі́чна продукти́вність, екологічне та загальнобіологічне поняття, що означає відтворення біомаси рослин, мікроорганізмів і тварин, що входять до складу екосистеми; в більш вузькому сенсі — відтворення диких тварин і рослин, що використовуються людиною.

Яка з екосистем найбільш продуктивна?

екосистем найбільшу первинну продуктивність мають вічнозелені тропічні ліси, менш продуктивні ліси помірних і пн.

Що входить в склад екосистеми?

Екосистему складають чотири основних компоненти — потік енергії, кругообіги речовин, біоценоз і керівна петля зворотного зв'язку.

Productivity in Ecosystem: Definition, Types & Diagram - Embibe Ecological productivity is defined as the subsequent use of energy by herbivores, detritivores, carnivores, and the primary fixation of solar energy by green plants. Green plant productivity is referred to as … See more

Біомаса. Продуктивність екосистем. Класифікація екосистем

— це кількість живої речовини (в одиницях маси), що припадає на одиницю площі або об'єму (т/м кв, г/м кв). Біомаса може бути також виражена в енергетичних одиницях, які містяться у відповідній одиниці маси живої речовини (в джоулях). Залежно від походження розрізняють фіто-, зоо- та бактеріомасу.

— це кількість органічної речовини (в одиницях маси або енергії), що виробляється з одиниці поверхні за одиницю часу. Наприклад, продуктивність тропічного лісу — кг / на м кв за рік тощо.

Продуктивність біологічна (екосистем) буває первинною, вторинною, чистою й валовою.

Первинна продуктивність (або продукція) — це біомаса або енергія, створена продуцентами за одиницю часу на одиницю простору. Розрізняють валову первинну продуктивність (ВПП) — швидкість, з якою сонячна енергія перетворюється продуцентами на органічну сполуку під час фотосинтезу (її виражають в кал / м кв в годину), і чисту первинну продуктивність (ЧПП) — енергію, що іде на приріст або поглинається деструкторами:

де ВПП — валова первинна продуктивність;
ЧПП — чиста первинна продуктивність;
Д — енергія дихання.

Можна сказати, що валова первинна продуктивність (ВПП) — це енергія, фіксована в процесі фотосинтезу, а чиста первинна продуктивність (ЧПП) — швидкість приросту біомаси, яка може бути засвоєна гетеротрофними організмами. У тропічних лісах на дихання йде 70-80% енергії, в лісах помірної зони — 50-75% (Одум, 1989).

Вторинна продуктивність (або вторинна продукція) — загальна кількість органічної речовини, яка вироблена всіма гетеротрофами на одиницю площі за одиницю часу. Вторинна продуктивність також поділяється на валову й чисту.

З 1964 по 1974 роки вчені світу брали участь у створенні Міжнародної біологічної програми (МБП). її метою був збір інформації про продуктивність екосистем. За їх даними, чиста первинна продуктивність (ЧПП) екосистем суходолу складає 110-120 мільярдів тонн сухої речовини на рік, а продуктивність водних екосистем морів та океанів — 50-60 мільярдів тонн сухої речовини (Бігон, Харпер, 1989).

За даними цієї програми, продуктивність 30% суходолу та 90%площі океанів складає 400 г/м кв · рік. Це фактично біологічні пустелі.

• екваторіальні ліси,
• мангрові ліси,
• дощові тропічні ліси,
• болота,
• естуарії,
• коралові рифи.

Їх продуктивність — 3500-4000 г/м кв · рік.

Фактори, що лімітують первинну продукцію на суходолі: світло, СO₂, Н₂O, мінеральні речовини, низький рівень фотосинтетичних процесів (рідко буває більшим, ніж 10% ФАР).

Фактори, що лімітують первинну продукцію водних екосистем: біогенні елементи, світло, температура. Високопродуктивні водні екосистеми (естуарії, внутрішній шельф, зони океанічних апвелінгів (рис. 31) мають велику кількість біогенних елементів у воді.

Рис. 31. Продуктивність фітопланктону та концентрація біогенних елементів у водних екосистемах (за М. Бігоном, Дж. Харпером, К. Таунсендом, 1989)

Через існування апвелінгів арктичні й антарктичні водні екосистеми найбільш продуктивні (рис. 32).

Рис. 32. Кількість мікроорганізмів водної екосистеми, що містяться в пробах, взятих з глибини 50 метрів, в залежності від географічної широти

Шляхи підвищення біологічної продуктивності екосистем

Велика частина планети вкрита океаном і пустелями, які мають дуже низьку первинну продуктивність (біологічні пустелі). Висока первинна продуктивність спостерігається лише в деяких районах.

Іригація та використання пустель під ріллю не завжди реальні. Виникають такі екологічні проблеми, як засолення грунтів та інші.

Розорюваність земель, знищення лісів і відведення звільнених земель під ріллю також мають негативні екологічні наслідки. Вітрова й водна ерозія швидко руйнують ґрунтовий покрив, знижується продуктивність екосистем, ідуть процеси утворення пустель і напівпустель.

У XX столітті підвищення продуктивності екосистем, як первинної так і вторинної, відбулося в основному за рахунок селекції рослин і тварин. Але й досі люди не мають достатньої кількості продуктів білкового походження (Одум, 1989).

Збільшення продуктивності екосистем за рахунок підвищення продуктивності фотосинтезу — задача, яка потребує вирішення. Відомо, що збільшення освітлення не підвищує, а знижує інтенсивність фотосинтезу. Людство ще не навчилося керувати процесом фотосинтезу.

Класифікація екосистем

Оскільки енергія є головною рушійною силою усіх екосистем, то в основу їх класифікації покладений саме енергетичний принцип. За Ю. Одумом (1989) виділяють чотири типи екосистем:

1. Природні екосистеми, які отримують тільки енергію Сонця. Це відкриті океани, великі площі гірських лісів, глибокі озера. Вони займають понад 70% площі земної кулі й мають низьку продуктивність. Проте значення їх на планеті велике, оскільки вони беруть участь у кругообігу води, формують клімат, очищують повітря, підтримують гомеостаз біосфери.
2. Природні екосистеми, які отримують енергію Сонця та інших природних джерел енергії. Крім Сонця, вони використовують енергію вітру, дощу, припливів, прибою, течій. Прикладом такої екосистеми можуть бути естуарії.
3. Екосистеми, що отримують енергію від Сонця, а також від людини. Наприклад, наземні й водні екосистеми, про які Ю. Одум писав, що хліб, рис, кукурудза, картопля частково зроблені з нафти (Одум, 1989).
4. Штучні екосистеми, що існують завдяки енергії Сонця. Це індустріальна міська екосистема.

Екосистеми можна також поділити на наземні і водні або на екосистеми, трофічні ланцюги яких починаються з продуцентів, і екосистеми, ланцюги живлення яких починаються з детритоядних організмів.

Класифікація екосистем

1. Наземні:
   1. Ліси — 28%
   2. Відкриті території — 17%
   3. Землі, що обробляються — 10%
   4. Пустелі й напівпустелі — 45%
   1. Прісноводні
   2. Морські

   Декілька слів окремо про агроекосистеми. Вони займають 10% території суходолу. Це штучні екосистеми на початкових стадіях сукцесійних перетворень. їх стабільність підтримується людиною. Це сад, город, пасовища, луки, теплиці.

   Ч.Елтон писав, що дика природа характеризується стійкістю та стабільністю, чого не можна сказати про агроекосистеми.

   Основні риси, що відрізняють агроекосистеми від природних екосистем:

   1. Вони використовують, крім енергії Сонця, допоміжну енергію у вигляді енергії тварин, добрив, пестицидів, гербіцидів, сільськогосподарської техніки, мускульної енергії людини.
   2. Біорізноманіття їх різко знижене. Це необхідно для того, щоб отримати максимальний вихід якоїсь однієї культури.
   3. Домінують види рослин і тварин, що перебувають під впливом штучного, а не природного добору.
   4. Стабільність агроценозів підтримується постійним вилученням біологічної продукції.
   5. Агроекосистеми нестійкі. Вони не здатні до самовідновлення (гомеостазу).
   6. У агроценозах найчастіше за все відбуваються «екологічні вибухи» — збільшення чисельності окремих видів комах, шкідників.

   Наприклад, у XIX столітті в Ірландії фітофтора знищила весь урожай картоплі, внаслідок чого в країні був великий голод. Або, колорадський жук, який з 1920 року значно розповсюдився із заходу Європи на схід.

   З екологічної точки зору вкрай небезпечно повністю перетворювати природні екосистеми на агроценози. Останні повинні чергуватись з лісовими смугами, перелісками.

   Американський еколог Коммонер писав, що нічого не дається нам дарма. Розвиток землеробства призвів до ерозії ґрунтів, забруднення їх пестицидами, гербіцидами, мінеральними добривами, великої витрати палива.

   При копіюванні інформації обов'язкові прямі посилання на сторінки сайту та авторів матеріалів.
   Всі книги та статті є власністю їхніх авторів та служать виключно для ознайомлення.

   Біопродуктивність

   Біопродуктивність — здатність природних біоценозів або окремих їх компонентів підтримувати певну швидкість відтворення живих організмів, що входять до їх складу. Мірою біопродуктивність служить величина продукції (біомаси), створюваної за одиницю часу. Матеріально-енергетичну основу Біологічна продуктивність складає первинна продукція. Кругообіг речовин в природних екосистемах відбувається завдяки тому, що вони включають організми з різним типом живлення, створюючи трофічні ланцюги. Первинну продукцію (фітомасу) споживають травоїдні тварини, якими харчуються тварини наступного трофічного рівня. У відмерлому вигляді вона служить джерелом енергії для тварин-сапрофагов, сапрофітних бактерій і грибів (деструкторів або редуцентів).

   Біологічна продуктивність — один з найважливіших проявів біотичного кругообігу речовин. На відміну від речовини, яка може багато разів виходити в неорганічне середовище і знову повертатися у живі організми, енергія використовується для роботи лише один раз. Тому потік енергії (її кількість) в ряду послідовних трофічних рівнів знижується. У кожній ланці трофічного ланцюга деяка частина спожитої їжі не засвоюється, а з засвоєної їжі зазвичай менша частина йде на приріст або продукцію, а решта — на енергетичний обмін. Продукція кожного наступного трофічного рівня зазвичай в 5-10 разів менша від продукції попереднього. Чим довший ланцюг живлення, тим менша продукція його кінцевих ланок.

   Найвища біопродуктивність на суші — у вологих тропічних лісах (2200 г/м² на рік), найнижча — в сухих і арктичних пустелях (3 г/м² на рік). Найвища біопродуктивність в біосфері — на океанічних рифах серед водоростей (2500 г/м² на рік).

   У наземних екосистемах не тільки продукція, але і біомаса зменшуються від одного рівня до наступного. Порівняльну оцінку Б.п. екосистем отримують по характерних для них величинах первинної продукції. Сумарну первинну продукцію суші Землі за рік оцінюють у 179,5 млрд т сухої органічної речовини. Про первинну продукцію океану судять лише приблизно. У Світовому океані площ акваторій, бідних фітопланктоном, набагато більше, ніж багатих. Особливо мала біомаса фітопланктону на величезних просторах Тихого і Атлантичного океанів на північ і південь від екваторіальних течій і в Індійському океані на південь від них. Визначення Б.п. оброблюваних земель (агробіоценозів) має важливе економічне значення для прогнозування врожайності. Вивчення Б.п. природних систем різного обсягу — необхідна основа раціонального використання, охорони і забезпечення відтворення біологічних ресурсів природи.

   Запас біопродукції [ ред. | ред. код ]

   Запа́с біопроду́кції — кількість накопиченої в угрупованнях органічної речовини, віднесеної на одиницю площі або обсягу.

   Література [ ред. | ред. код ]

   • Биологический энциклопедический словарь /Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986. (рос.)