Líffræðileg framleiðni vistkerfa

Á hverju ári menn eru sífellt tæma auðlindir jarðarinnar. Það er ekki að undra að á undanförnum árum gífurleg máli að meta hversu margar auðlindir getur gefið ákveðna biocoenosis. Í dag, vistkerfi framleiðni skiptir sköpum þegar velja aðferð við stjórnun, og fjölda af vörum sem hægt er að nálgast fer beint hagkvæmni vinnu.

Hér eru helstu atriði sem eru nú snúa vísindamenn:

• Hversu mikið sólarorku er í boði og hversu mikið er numið af plöntum eins og það er mælt?
• Í sumum tegundum vistkerfa er hæsta árangur og sem veita mest af frumframleiðslu?
• Hvað þættir takmarka fjölda frumframleiðsluvara staðnum og á heimsvísu?
• Hvað er skilvirkni sem orku er breytt með plöntum?
• Hver er munurinn á aðlögun skilvirkni, hreinni framleiðslu og árangur í umhverfismálum?
• Eins og vistkerfi eru frábrugðin í magninu eða rúmmál lífmassa við Tillífun lífverum?
• Hversu mikla orku er í boði fyrir fólk og hversu mikið við notum?

Við munum reyna að minnsta kosti að hluta til að svara þeim í þessari grein. Í fyrsta lagi skulum takast á við helstu hugtök. Þannig framleiðni vistkerfisins felst í því að uppsöfnun lífrænna efna að vissu marki. Hvað lífverur eru ábyrg fyrir þessari vinnu?

Autotrophs og ófrumbjarga

Við vitum að sumir lífverur geti mynda lífrænar sameindir úr ólífrænum forefni. Þeir eru kallaðir autotrophs, sem þýðir "sjálfala". Í raun, framleiðni vistkerfa fer einmitt á starfsemi þeirra. Autotrophs einnig vísað til sem aðal framleiðendur. Lífverum sem eru fær um að framleiða flóknum lífrænum sameindum frá einföldum ólífrænum efnum (vatn, CO2), mest tilheyrt flokki plantna, en sömu hæfileika býr yfir sumum bakteríum. Ferlið sem þeir mynda lífræn efni, sem kallast ljósefnafræðilegt nýmyndun. Eins og það er auðvelt að skilja frá nafni, ljóstillífun krefst sólarljósi.

Við ættum einnig að nefna leið, þekktur sem chemosynthesis. Sumir autotrophs sig aðallega bakteríur sem geta umbreyta ólífrænum næringarefnum í lífrænum efnasamböndum án sólarljóss aðgang. Það eru nokkrir hópar af chemosynthetic bakteríum í sjó og fersku vatni, og oftast þeir finnast í umhverfi með hátt innihald af vetnissúlfíði eða brennisteini. Sem blaðgrænu plöntum og öðrum lífverum sem geta ljóss myndun, chemosynthetic lífvera - autotrophs. Hins vegar framleiðni vistkerfisins kallað virkni gróðri, þar sem það er ábyrgt fyrir uppsöfnun meira en 90% lífrænu efni. Chemosynthesis gegnir óhóflega minni hlutverk.

Á sama tíma, margir lífverur geta fengið nauðsynlega orku, en borða aðrar lífverur. Þau eru kölluð ófrumbjarga. Í meginatriðum eru þeir allir sömu plöntur (þeir líka "borða" lífræn tilbúið), dýr, bakteríur, sveppi og örverur. Heterotrophic einnig vísað til sem "neytendur".

Hlutverk plantna

Venjulega er hugtakið "framleiðni" í þessu tilviki er átt við plöntur getu til að geyma ákveðið magn af lífrænu efni. Og þetta er ekki á óvart, þar sem aðeins planta lífverur geta umbreyta ólífrænum efnum í lífræn. Án þeirra, lífið sjálft á plánetunni okkar væri ómögulegt, og því framleiðni vistkerfisins er talin frá þessu sjónarhorni. Almennt, spurningin er mjög einfalt: svo hvað mikið af lífrænu efni getur birgðir upp plöntur?

Hvað biocenoses eru mest gefandi?

Einkennilega nóg, en manngerðar biocenoses eru ekki mest afkastamikill. Jungles, mýrar, frumskógur stórar suðrænum ám í þessu sambandi eru þeir langt á undan. Að auki, þessar biocenoses óvirkan gífurlegt magn af eiturefni sem, enn og aftur, falla inn í eðli starfsemi manna, auk mynda meira en 70% af súrefni sem í andrúmsloftinu af jörðinni okkar. Við the vegur, í mörgum kennslubókum enn heldur því mest gefandi "breadbasket" á jörðinni eru höf. Einkennilega nóg, en þessi yfirlýsing er mjög langt frá sannleikanum.

"Ocean þversögn"

Þú veist, að vera í samanburði við líffræðilega framleiðni vistkerfisins á hafinu og höf? Með the parhús-eyðimörk! Mikið magn af lífmassa vegna þess að það er vatn rými hernema stóran hluta af yfirborði jarðarinnar. Svo oft spáð notkun á sjó sem aðal uppspretta næringarefna fyrir allt mannkynið á næstu árum, það er varla hægt, vegna þess að efnahagsleg hagkvæmni er mjög lágt. Hins vegar lágu skilvirkni þessa tegund af vistkerfi á engan hátt minnkar mikilvægi hafsins fyrir lífi allra lifandi hlutum, svo þeir þurfa að vera verndað sem fleiri ítarlegur hátt.

Modern umhverfissinnar segja að afkastageta landbúnaðar er langt frá búinn, og í framtíðinni munum við vera fær um að taka á móti þeim algengari uppskeru. Sérstök vonir eru skipsbátur á hrísgrjón sviðum, sem hægt er að veita mikið af verðmætum lífrænu efni vegna einstaka eiginleika þess.

Grunnupplýsingar um framleiðni líffræðilegum kerfum

Almennt má segja að vistkerfi er skilgreint framleiðni hlutfall af ljóstillífun og uppsöfnun lífrænna efna í tilteknu biocenosis. Það lífræn massa, sem er búin til á tímaeiningu er kölluð frumframleiðslu. Til að tjá það á tvo vegu: annaðhvort í Joules eða þurrvigt plöntum. Gross vöru sem kallast bindi búin sínar lífverur álversins fyrir ákveðna tímaeiningu, á jöfnum hraða ljóstillífun. Það ætti að hafa í huga að sumir af þessu efni verður að fara á lífi plantna sjálfra. The hvíla þá lífrænt - hrein aðal framleiðni vistkerfisins. Að það kemur að heterotrophic mat, sem fela þig og mig.

Er það "efri mörk" frumframleiðni?

Í hnotskurn, the "já." Við skulum taka stutta líta á hversu árangursríkar, í grundvallaratriðum, the aðferð af ljóstillífun. Mundu að styrkleiki sól geislun nær yfirborði jarðar, mikið veltur á staðsetningu: The hámarksafköstum einkennandi Miðbaugs svæði. Það minnkar veldishraða sem við nálgumst stöngunum. Um það bil helmingur af sólarorku sem endurkastast af ís, snjó, sjó eða eyðimerkur, frásogast lofttegundir í andrúmsloftinu. Til dæmis, í andrúmslofti Ósonlagið gleypir nánast alla UV geislun! Aðeins helmingur af ljósi sem fellur á laufi plantna sem notuð eru í hvarfi ljóstillífun. Þannig að líffræðileg framleiðni vistkerfa - afleiðing breyta óverulegur hluti af orku sólarinnar!

Hvað er annar framleiðsla?

Samkvæmt því, efri vörur kallað consuments vöxt (þ.e. viðskiptavinum) fyrir tilteknum tíma. Að sjálfsögðu, framleiðni vistkerfisins veltur á þeim í mun minna mæli en það er einmitt þetta lífmassa gegnir mikilvægu hlutverki í lífi fólks. Athugið að efri lífrænu voru taldir á hverri trophic stigi. Þannig eru framleiðni vistkerfa gerðir skipt í tvær tegundir: grunn-og framhaldsskólastigi.

Hlutfall fyrstu og annarri bræðslu

Eins og þú might giska, sem hlutfall af lífmassa og heildar planta massa er tiltölulega lítill. Jafnvel í jungles og mýrar í þessum hraða sjaldan yfir merki 6,5%. Því meira herbaceous plöntur í samfélaginu, því hærra hlutfall af uppsöfnun lífrænna efna og því meiri misræmi.

The hlutfall af myndun og magn af lífrænum efnum

Almennt takmarka hraða myndun lífrænna efna aðal uppruna algjörlega háð stöðu ljóstillífun búnaðarins plantna (PAR). Hámarksgildi á skilvirkni ljóstillífun, sem náðist í rannsóknarstofu, er 12% af nafnverði. Í náttúrulegum aðstæðum, gildi 5% er talin mjög mikil og nánast sér ekki stað. Það er talið að upptaka í heimi sólarljósi ekki vera meiri en 0,1%.

Dreifing frumframleiðslu

Það skal tekið fram að framleiðni náttúrulega vistkerfi - a stykki mjög ójafnt yfir jörðinni. Heildarþyngd allra lífræns efnis sem myndast á yfirborði jarðar á hverju ári er af stærðargráðunni 150-200 milljarðar tonna. Muna hvað við sögðum um framleiðni á hafinu fyrir ofan? Svo, 2/3 efnisins sem myndast á landinu! Réttlátur ímynda sér: risastór, gríðarlegt magn af hydrosphere formi þrisvar sinnum minna lífrænni en örlítið lóð, stór hluti sem eru eyðimörkinni!

Meira en 90% af uppsöfnuðum lífræns efnis í einn eða annan kemur að mat heterotrophic lífverur. Aðeins lítill hluti af sólarorku sem geymdar eru í formi jarðvegi humus (auk olíu og kolum, myndun, sem er enn í dag). Á yfirráðasvæði frumframleiðslu hagnaður landsins okkar bilinu 20 kg / ha (nálægt Íshafið) til fleiri en 200 kg / ha í Kákasus. Á óbyggðum svæðum, þetta gildi ekki yfir 20 ° C / ha.

Í meginatriðum, nánast eins fimm heimsálfum heimsins okkar heitt álag á framleiðslu, nánast: í Suður-Ameríku gróðri safnast og hálfum sinnum meiri þurrefni, vegna framúrskarandi loftslagi. Það framleiðni náttúruleg og gervi vistkerfi hámarki.

Sem veitir vald til fólksins?

Um 1,4 milljarða hektarar eru á yfirborði plánetu plantekrum okkar ræktaðar af mönnum plöntum sem veita okkur með mat þínum. Það er - um 10% af vistkerfum jarðarinnar. Einkennilega nóg, en aðeins helmingur fékk framleiðsla fer beint til manneldis. Allir hinir eru notuð sem fóður fyrir búfé og er þarfir greinarinnar (a non-manneldis). Vísindamenn hafa lengi verið hljómandi á vekjaraklukkunni: framleiðni og lífmassa vistkerfa plánetu okkar getur veitt ekki meira en 50% af þörfum mannkyns í prótein. Einfaldlega setja, helmingur jarðarbúa býr við aðstæður langvarandi prótein skort.

Biocenosis-meistarar

Eins og við höfum áður sagt, mesta framleiðni einkennast af Miðbaugs skógum. Bara hugsa: á einum hektara af vistfræðilegum samfélagsins getur greitt meira en 500 tonn af þurrefni! Og þetta er ekki takmörk. Í Brasilíu, til dæmis, einn hektari af skóginum framleiðir milli 1200 og 1500 tonn (!) Af lífrænu efni í eitt ár! Bara hugsa: fermetraverð allt að tvö quintals af lífrænum! Í túndrunni á sama svæði er mynduð ekki meira en 12 m, og miðgildi ræma skóga - innan 400 m Þetta virkan nota búfé bæjum í þeim hlutum :. Framleiðnisjóði gervi vistkerfi á sviði sykur reyr, sem geta safnast upp í 80 tonn af þurrefni hektara af uppskeru annars staðar vilja ekki vera fær um að líkamlega. Hins vegar örlítið frábrugðið flóum sínum Orinoco, Mississippi, eins og sumir svæði af Chad. Hér fyrir árið vistkerfisins "gefa" allt að 300 tonn af efni á hektara!

Niðurstöður

Þannig mat framleiðni skal fara fram einmitt á aðal efninu. Sú staðreynd að efri vara er ekki meira en 10% af þessari gildi, gildi hennar er mjög mismunandi, og svo gera nákvæma greiningu á þessu vísir er einfaldlega ómögulegt.