YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Краткий курс общей экологии. Часть II: Экология экосистем и биосферы (Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова) arrow 12.2.3. Биологическая продукция и запас биомассы
12.2.3. Биологическая продукция и запас биомассы

12.2.3. Биологическая продукция и запас биомассы

   Биологическая продукция - скорость накопления биомассы в экосистеме, отражающая способность организмов в процессе своей жизнедеятельности производить органическое вещество. Биологическая продукция измеряется количеством органического вещества, создаваемого за единицу времени на единицу площади (т/га/год, кг/м2/год, г/м2/день и т.д.).
   Различают первичную (ПБП, создаваемую растениями и другими автотрофами) и вторичную (ВБП, создаваемую гетеротро- фами) биологическую продукцию (рис. 24). В составе первичной продукции различается валовая (ВПБП) - общая продукция фотосинтеза и чистая (ЧПБП) - «прибыль», которая остается в растениях после затрат на дыхание и выделение органического вещества из корней в почву (эти вещества используются симбио- трофами) и водорослями фитоплактона в воду (эти вещества усваиваются бактериями).

 Рис. 24. Структура биологической продукции экосистемы.

Рис. 24. Структура биологической продукции экосистемы.

   Соотношение величин ВПБП и ЧПБП зависит от условий среды и типа экосистемы, тем не менее в среднем оно составляет 2:1 (чистая продукция составляет 50% от валовой).
   Р. Уиттекер (1980) по первичной биологической продукции (в сухом веществе) разделяет экосистемы на четыре класса:
   1) очень высокая (свыше 2 кг/м2/год). Такая продукция характерна для влажных тропических лесов, плавней - высоких и густых зарослей тростника в дельтах Волги, Дона и Урала;
   2) высокая (1-2 кг/м2/год). Это липово-дубовые леса, прибрежные заросли рогоза или тростника на озере, посевы кукурузы и многолетних трав, если производится орошение и внесение минеральных удобрений;
   3) умеренная (0,25-1 кг/м /год). Преобладающая часть сельскохозяйственных посевов, сосновые и березовые леса, сенокосные луга и степи, заросшие водными растениями озера, «морские луга» из водорослей;
   4) низкая (менее 0,25 кг/м /год). Это пустыни жаркого климата, арктические пустыни островов Северного Ледовитого океана, тундры, полупустыни Прикаспия, вытоптанные скотом степные пастбища с низким и редким травостоем, каменистые степи. Такую же низкую продукцию имеет большинство морских экосистем зоны пелагиали (см. разд. 13.1.2).
   Средняя биологическая продукция экосистем Земли не превышает 0,3 кг/м /год, так как на планете преобладают низкопродуктивные экосистемы пустынь и океанов.
   Биомасса - это запас (количество) живого органического вещества (растений, животных, грибов, бактерий), «капитал» экосистемы, который разделяется на фитомассу (массу растений), зоомассу (массу животных), микробную массу. Средняя величина биомассы на единице поверхности суши составляет 0,5 кг/га.
   Основной химический элемент в биомассе - углерод, 1 г органического углерода соответствует в среднем 2,4 г сухой биомассы. В биомассе на 100 частей углерода приходится 15 частей азота и 1 часть фосфора. Однако соотношения углерода и азота различаются в биомассе животных и растений, чем и объясняется их разное качество как пищевого ресурса (см. 2.2.1).
   Кроме углерода, азота и фосфора в биомассе содержится много кислорода, водорода и серы. (Вспомните слово «CHNOPS», см. 2.2.1). Поскольку длительность жизни разных организмов различна, то биомасса может быть больше годичной продукции (в лесах - в 50 раз, в степи - в 3-5 раз), равна ей (в сообществах культурных однолетних растений) или меньше (в водных экосистемах, где преобладают короткоживущие организмы планктона, дающие несколько поколений за год).
   Обычно биомасса растений больше биомассы животных, хотя из этого правила есть исключения. Например, в водоемах масса зоопланктона может быть больше массы фитопланктона, так как жизнь водорослей фитопланктона менее продолжительна, чем жизнь организмов зоопланктона (за время жизни планктонного рачка может смениться до 4 поколений водорослей).
   Крупный лимнолог (исследователь экосистем озер) Г.Г. Вин- берг рассчитал поток энергии в экосистеме эвтрофного (т.е. с большим количеством элементов минерального питания в воде) озера. Он определил соотношение продукции (П) и биомассы (Б) для всех основных участников «эстафеты энергии» в этих экосистемах. У бактериопланктона соотношение П/Б составляет 61, фитопланктона - 22, фильтраторов зоопланктона - 20, плотоядного зоопланктона - 9, организмов бентоса - 3, крупных моллюсков, таких, как перловица, - 0,3, рыб - 0,3-0,4.
   Соотношения величин биологической продукции, биомассы и численности организмов разных трофических уровней отражаются экологическими пирамидами. Экологические пирамиды биологической продукции любых экосистем и биомассы наземных экосистем всегда имеют широкое основание и сужаются с повышением трофического уровня. Пирамиды биомассы водных экосистем могут иметь форму юлы (рис. 25): максимальная биомасса сосредоточена в среднем трофическом уровне зоопланктона, организмы которого живут дольше, чем одноклеточные водоросли фитопланктона. На высших уровнях нектона (рыб) также происходит снижение биомассы.

 Рис. 25. Экологические пирамиды биомассы наземной (сверху) и водной (снизу) экосистем.

Рис. 25. Экологические пирамиды биомассы наземной (сверху) и водной (снизу) экосистем.

   В структуре биомассы различают биомассу надземной и подземной частей экосистемы. В большинстве экосистем подземная биомасса растений превышает надземную, причем у луговых сообществ в 3-10 раз, в степных в 5-7, в пустынных в 20-100 раз. Исключение составляют леса, где надземная биомасса значительно превышает подземную. В агроценозах надземная и подземная биомасса могут быть примерно равными, а в лесах надземная биомасса превышает подземную. Подземная биомасса животных всегда во много раз больше, чем надземная.

   Контрольные вопросы

   1. Что такое первичная и вторичная биологическая продукция?
   2. Как различается величина первичной и вторичной биологической продукции в разных экосистемах?
   3. В каких пределах меняется биологическая продукция разных экосистем?
   4. Какова средняя величина биологической продукции экосистем Земли?
   5. Сравните понятия «биологическая продукция» и «биомасса».
   6. Как меняется соотношение биологической продукции и биомассы в разных экосистемах?
   7. Каков усредненный химический состав биомассы планеты?
   8. Что такое экологическая пирамида? Какие варианты экологических пирамид Вы знаете?
   9. Сравните экологические пирамиды наземной и водной экосистемы.
   10. С какой скоростью происходит круговорот биомассы в разных экосистемах?

 
< Пред.   След. >