РАБОТА К ЗАЧЁТУ.
ПО: ОСНОВЫУСТОЙЧИВОГО ЛЕСОУПРАВЛЕНИЯ.
ДРОЗДОВ АРТЁМ ВЛАДИМИРОВИЧ.
ГР:92-А
Биологическая продукция, биологическая продуктивность и биомасса лесной экосистемы. Динамика лесных экосистем.
Способность организмов производить органическое вещество в процессе своей жизнедеятельности называется биологической продукцией.
Биологическая продукция, которую создают продуценты, получила название первичной, а создаваемая консументами и редуцентами — вторичной. Суммарная продукция, образующаяся в процессе жизнедеятельности всех организмов, называется полной или валовой. Существенная часть вещества и энергии, произведенных любыми организмами, тратится ими на дыхание. Валовая продукция за вычетом потерь на дыхание — это чистая продукция.
Скорость производства продукции называется продуктивностью.
Биологическая продуктивность — термин, относящийся к экологии и общей биологии. Его суть — скорость генерации биомассы в экосистеме, в основе которой лежит усвоение лучистой энергии в процессе фотосинтеза и хемосинтеза с образованием органических веществ, которые затем могут использоваться в качестве пищи.
Аналогично с продукцией различают первичную и вторичную продуктивность. В лесных экосистемах основная часть первичной продукции создается деревьями, причем она накапливается как их надземными частями, так и корнями. Кустарники, травы и другие растения создают по сравнению с деревьями незначительную часть продукции лесной экосистемы.
Рис. 1. Объем растительной биомассы и ежегодной продукции разных жизненных форм растений на единице площади лесной экосистемы
Валовая продукция экосистем максимальна в благоприятных условиях, при наличии больших потоков энергии, достаточном количестве питательных веществ и влаги (для наземных экосистем). Так, чистая первичная продукция максимальна в тропической зоне и закономерно снижается по мере продвижения в высокие широты. На скорость создания первичной продукции влияют прежде всего количество солнечного света, воды, сумма температур и доступность биогенных элементов (минеральных солей). Из всех почвенных биогенных элементов наиболее существенное влияние на продуктивность оказывают соединения азота. Причем их происхождение должно быть биологическое, как результат фиксации азота микроорганизмами, а не геологическое.
Так как все эти характеристики не одинаковы в разных природных зонах и ландшафтах, биомасса и биологическая продуктивность экосистем сильно варьируют. Как видно из таблицы 1, среди лесных экосистем наибольшей продуктивностью обладают влажные тропические леса, наименьшей — леса умеренного пояса.
Измерения биологической продуктивности.
Так как биологическая продуктивность характеризует скорость генерации биомассы, то есть величина относительная, её обычно измеряют в единицах массы за единицу времени (например, год), отнесённой на единицу площади (для наземных или водных донных организмов) или на единицу объёма (для организмов, обитающих в толще воды или почве). Кроме того, иногда наращивание определённой видовой популяции относят к её численности или её биомассе.
В общем случае продуктивность популяции за определённое время представляет собой сумму приростов всех участников сообщества, включающих прирост отделившихся от организмов образований и прирост, элиминированных за рассматриваемое время по тем или иным причинам. То есть, продуктивность(P) при известных начальной (B1), конечной (B2) и элиминированной (E) биомассах, рассчитывается по формуле.
P=(B2-B1)+E
Экосистемы влажных тропических и субтропических лесов имеют очень высокую продуктивность даже на сравнительно бедных почвах. Это достигается за счет большого количества разнообразных взаимосвязей между организмами и высокой эффективности использования питательных веществ. В случае разрушения всех этих взаимосвязей такая система уже не сможет заново воссоздать себя, даже если имеются все необходимые компоненты.
Виды продукции
В зависимости от исходной основы производства биологической продукции, её разделяют на первичную и вторичную.
Первичная продукция
Первичной продукцией является результат деятельности автотрофов, то есть организмов способных к фото- и хемосинтезу. Их называют продуцентами и к ним относятся, например, зелёные растения: высшие — на суше, низшие — в водной среде.
Вторичная продукция
Вторичной продукцией является результат деятельности гетеротрофов, то есть организмов, потребляющих готовые органические вещества, создаваемые продуцентами. Их называют консументами и к ним относят животных, некоторые микроорганизмы, а также паразитические и насекомоядные растения.
Все виды вторичной продукции возникают на основе использования вещества первичной продукции, которое многократно возвращается в кругооборот.
Тропические и субтропические леса дают в год в совокупности около 37,4млрд. т чистой продукции, и в целом первичная продуктивность лесов земного шара является наибольшей по сравнению с другими типами экосистем. Продуктивность северных лесных экосистем относительно невелика, зато значительная масса органического вещества накапливается в виде мертвых остатков в почве, в подстилке, валеже и в сухостое.
Биомасса и продуктивность — важнейшие характеристики лесной экосистемы, причем не только с точки зрения заготовки древесины. В частности, чем больше биомасса данной лесной экосистемы, тем больше в ней связано углерода. Чем больше продуктивность, тем выше скорость связывания углерода углекислого газа. Это важнейшие функции лесных экосистем с точки зрения поддержания климата. Так, при образовании 1 т продукции поглощается 1,5–1,8 т углекислого газа с выделением 1,2–1,4 т кислорода. Итоговый вклад лесной экосистемы в связывание органического углерода также определяется скоростью разложения органического вещества и запасами его неразложившейся части.
От биомассы и продуктивности зависит также пылеосаждающая способность леса. Суммарная поверхность листьев в лесу в 10–15 раз превышает занимаемую им площадь, что позволяет осенью (во время листопада) осаждать на землю до 50–60 т пыли с гектара. Биомасса влияет также на водорегулирующую функцию леса, его способность очищать атмосферу от вредных химических агентов и др.
Биомасса, биологическая продуктивность, скорость разложения или накопления мертвых остатков — важные характеристики лесных экосистем, причем они важны прежде всего для понимания и оценки средообразующих и биосферных функций леса: аккумуляции углерода, смягчения климата, стабилизации водного режима, очистки воды и воздуха от химических загрязнений и пыли.