Экосистеманын биологиялык өндүрүмдүүлүгү

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-02-12 10:16

Жыл сайын адамдар планетанын ресурстарын көбүрөөк түгөтүүдө. Белгилүү бир биоценоз канча ресурстар бере аларын баалоо акыркы убакта чоң мааниге ээ болуп калганы таң калыштуу эмес. Бүгүнкү күндө экосистеманын өндүрүмдүүлүгү башкаруу ыкмасын тандоодо чечүүчү мааниге ээ, анткени иштин экономикалык максатка ылайыктуулугу алынуучу өндүрүштүн көлөмүнө түздөн-түз көз каранды.

Окумуштуулар бүгүн туш болгон негизги суроолор:

• Күн энергиясынын канчасы бар жана канчасы өсүмдүктөр ассимиляцияланат, ал кантип өлчөнөт?
• Экосистемалардын кайсы түрлөрү эң өндүрүмдүү жана эң негизги өндүрүштү өндүрөт?
• Негизги өндүрүштү жергиликтүү жана дүйнөлүк деңгээлде кандай факторлор чектейт?
• Өсүмдүктөрдүн энергияны айландырган эффективдүүлүгү кандай?
• Натыйжалуулуктун ортосунда кандай айырмачылыктар барассимиляция, таза өндүрүш жана экологиялык эффективдүүлүк?
• Экосистемалар биомассанын өлчөмү же автотрофтуу организмдердин көлөмү боюнча кандайча айырмаланат?
• Адамдарга канча энергия жеткиликтүү жана биз канча колдонобуз?

Биз бул макаланын алкагында аларга жарым-жартылай жооп бергенге аракет кылабыз. Биринчиден, келгиле, негизги түшүнүктөр менен алек. Ошентип, экосистеманын өндүрүмдүүлүгү органикалык заттардын белгилүү бир көлөмдө топтоо процесси. Бул ишке кайсы организмдер жооптуу?

Автотрофтар жана гетеротрофтор

Биз кээ бир организмдер органикалык эмес прекурсорлордон органикалык молекулаларды синтездей алаарын билебиз. Аларды автотрофтор деп аташат, бул «өзүн-өзү азыктандыруучу» дегенди билдирет. Чындыгында, экосистемалардын өндүрүмдүүлүгү алардын ишмердүүлүгүнөн көз каранды. Автотрофторду негизги өндүрүүчүлөр деп да аташат. Жөнөкөй органикалык эмес заттардан (суу, СО2) татаал органикалык молекулаларды түзүүгө жөндөмдүү организмдер көбүнчө өсүмдүктөр классына кирет, бирок кээ бир бактериялар ушундай жөндөмгө ээ. Алардын органикалык заттарды синтездөө процесси фотохимиялык синтез деп аталат. Аты айтып тургандай, фотосинтез үчүн күн нуру керек.

Хемосинтез деп аталган жолду да айта кетели. Кээ бир автотрофтор, негизинен адистештирилген бактериялар күн нуру тийбестен органикалык эмес азыктарды органикалык бирикмелерге айландыра алышат. Хемосинтетиктердин бир нече топтору бардеңиздеги жана таза суудагы бактериялар жана алар өзгөчө күкүрттүү суутек же күкүрт көп болгон чөйрөлөрдө кеңири таралган. Хлорофиллдүү өсүмдүктөр жана фотохимиялык синтезге жөндөмдүү башка организмдер сыяктуу эле, хемосинтетикалык организмдер автотроф болуп саналат. Бирок, экосистеманын өндүрүмдүүлүгү, тескерисинче, өсүмдүктөрдүн иш-аракети болуп саналат, анткени ал органикалык заттардын 90% дан ашыгын топтоо үчүн жооптуу. Мында химосинтез пропорционалдуу түрдө азыраак роль ойнойт.

Ал эми көптөгөн организмдер керектүү энергияны башка организмдерди жеп гана ала алышат. Алар гетеротрофтор деп аталат. Негизинен булар бир эле өсүмдүктөрдү (алар дагы даяр органикалык заттарды "жешет"), жаныбарларды, микробдорду, козу карындарды жана микроорганизмдерди камтыйт. Гетеротрофтор "керектөөчүлөр" деп да аталат.

Өсүмдүктөрдүн ролу

Эреже катары, бул учурда "өндүрүмдүүлүк" деген сөз өсүмдүктөрдүн белгилүү өлчөмдө органикалык заттарды сактоо жөндөмүн билдирет. Жана бул таң калыштуу эмес, анткени бир гана өсүмдүк организмдери органикалык эмес заттарды органикалык заттарга айландыра алат. Аларсыз биздин планетада жашоонун өзү мүмкүн эмес, ошондуктан экосистеманын өндүрүмдүүлүгү ушул позициядан каралат. Жалпысынан алганда, суроо абдан жөнөкөй: өсүмдүктөр канча органикалык заттарды сактай алат?

Кайсы биоценоздор эң өндүрүмдүү?

Кызык, бирок адам жасаган биоценоздор эң жемиштүү болуп саналбайт. Жунглилер, саздар, бул жагынан ири тропикалык дарыялардын селваларыалда канча алдыда. Мындан тышкары, бул биоценоздор уулуу заттардын эбегейсиз зор көлөмүн зыянсыздандырат, алар кайрадан адамдын иш-аракетинин натыйжасында жаратылышка кирет, ошондой эле биздин планетанын атмосферасында камтылган кычкылтектин 70% дан ашыгын чыгарат. Айтмакчы, көптөгөн окуу китептеринде Жердин океандары эң жемиштүү «нан себети» экени дагы деле айтылат. Кызык, бирок бул билдирүү чындыктан абдан алыс.

Океан Парадоксу

Деңиздердин жана океандардын экосистемаларынын биологиялык өндүрүмдүүлүгү эмнеге салыштырыларын билесизби? Жарым чөлдөр менен! Биомассанын чоң көлөмү планетанын бетинин көпчүлүк бөлүгүн ээлеген суу кеңдиктери экендиги менен түшүндүрүлөт. Ошентип, бир нече жолу болжолдонгон деңиздерди жакынкы жылдарда бүткүл адамзат үчүн азыктын негизги булагы катары пайдалануу кыйынга турат, анткени мунун экономикалык максатка ылайыктуулугу өтө төмөн. Бирок экосистеманын бул түрүнүн өндүрүмдүүлүгүнүн төмөн болушу океандардын бардык тирүү жандыктардын жашоосу үчүн маанисин эч кандай төмөндөтпөйт, ошондуктан аларды мүмкүн болушунча этияттык менен коргоо керек.

Азыркы экологдор айыл чарба жерлеринин мүмкүнчүлүктөрү бүтө электигин, келечекте алардан дагы мол түшүм ала аларыбызды айтышат. Уникалдуу өзгөчөлүктөрүнөн улам баалуу органикалык заттардын эбегейсиз көлөмүн өндүргөн күрүч талааларына өзгөчө үмүт артылган.

Биологиялык системалардын өндүрүмдүүлүгү жөнүндө негизги маалымат

Жалпы экосистеманын өндүрүмдүүлүгүфотосинтездин ылдамдыгы жана белгилүү биоценоздо органикалык заттардын топтолушу менен аныкталат. Убакыттын бирдигинде пайда болгон органикалык заттардын массасы баштапкы өндүрүш деп аталат. Ал эки жол менен көрсөтүлүшү мүмкүн: же Джоуль, же өсүмдүктөрдүн кургак массасы. Дүң өндүрүш – белгилүү бир убакыт бирдигинде, фотосинтез процессинин туруктуу темпинде өсүмдүк организмдери тарабынан түзүлгөн анын көлөмү. Бул заттын бир бөлүгү өсүмдүктөрдүн жашоосуна кетээрин эстен чыгарбоо керек. Калган органикалык заттар экосистеманын таза баштапкы өндүрүмдүүлүгү болуп саналат. Ал гетеротрофторду азыктандырууга барат, анын ичинде сиз жана мен.

Негизги өндүрүштүн "жогорку чеги" барбы?

Кыскасы, ооба. Келгиле, фотосинтез процессинин негизи канчалык эффективдүү экенине кыскача токтололу. Эске салсак, жер бетине жеткен күн радиациясынын интенсивдүүлүгү жайгашкан жерине абдан көз каранды: энергиянын максималдуу кайтарымы экватордук зоналарга мүнөздүү. Уюлдарга жакындаган сайын экспоненциалдуу түрдө азаят. Күн энергиясынын болжол менен жарымы муз, кар, океандар же чөлдөр аркылуу чагылышып, атмосферадагы газдарга сиңет. Мисалы, атмосферанын озон катмары дээрлик бардык ультра кызгылт көк нурларды өзүнө сиңирет! Өсүмдүктөрдүн жалбырактарына түшкөн жарыктын жарымы гана фотосинтез реакциясында колдонулат. Демек, экосистемалардын биологиялык өндүрүмдүүлүгү күн энергиясынын анча маанилүү эмес бөлүгүн айландыруунун натыйжасы!

Экинчи өндүрүш деген эмне?

Ошого жараша экинчилик продуктылар деп аталаткеректөөчүлөрдүн (башкача айтканда, керектөөчүлөрдүн) белгилүү бир мезгил ичинде өсүшү. Албетте, экосистеманын өндүрүмдүүлүгү алардан бир топ аз көз каранды, бирок адам жашоосунда эң маанилүү ролду дал ушул биомасса ойнойт. Белгилей кетсек, экинчилик органикалык заттар ар бир трофикалык деңгээлде өзүнчө эсептелинет. Ошентип, экосистеманын өндүрүмдүүлүгүнүн түрлөрү эки түргө бөлүнөт: негизги жана экинчилик.

Негизги жана кошумча өндүрүштүн катышы

Сиз ойлогондой, биомассанын жалпы өсүмдүк массасына катышы салыштырмалуу төмөн. Джунглиде жана саздарда да бул көрсөткүч сейрек 6,5% ашат. Коомчулукта чөптүү өсүмдүктөр канчалык көп болсо, органикалык заттардын топтолуу ылдамдыгы ошончолук жогору жана дал келбестик ошончолук чоң болот.

Органикалык заттардын пайда болуу ылдамдыгы жана көлөмү жөнүндө

Жалпысынан алганда, баштапкы органикалык заттардын пайда болушунун чектүү ылдамдыгы толугу менен өсүмдүктөрдүн фотосинтездик аппаратынын абалына (ПАР) көз каранды. Лабораториялык шарттарда жетишилген фотосинтез эффективдүүлүгүнүн максималдуу мааниси PAR маанисинин 12% түзөт. Табигый шарттарда 5% мааниси өтө жогору болуп эсептелет жана иш жүзүндө жок. Жерде күн нурунун ассимиляциясы 0,1% ашпайт деп эсептелет.

Негизги өндүрүштү бөлүштүрүү

Белгилей кетчү нерсе, жаратылыш экосистемасынын өндүрүмдүүлүгү планетада өтө бирдей эмес. Жыл сайын пайда болгон бардык органикалык заттардын жалпы массасыЖердин бети, болжол менен 150-200 миллиард тоннаны түзөт. Жогорудагы океандардын өндүрүмдүүлүгү жөнүндө эмне айтканыбызды эстейсизби? Демек, бул заттын 2/3 бөлүгү кургакта түзүлөт! Элестеткиле: гиганттык, укмуштуудай көлөмдөгү гидросфера жердин кичинекей бөлүгүнө караганда үч эсе аз органикалык заттарды түзөт, анын чоң бөлүгүн чөлдөр түзөт!

Тил же тигил формада топтолгон органикалык заттардын 90%тен ашыгы гетеротрофтуу организмдер үчүн азык катары колдонулат. Күн энергиясынын бир аз гана бөлүгү топурактын чириндисинде (ошондой эле азыркы күндө да пайда болуп жаткан мунай жана көмүр) сакталат. Бизиц юрдумызыц террито-риясында илкинжи биологик енумлериц есуши хер гектардан 20 центнерден (Шумал Муз океаныныц голайында) Кавказда 200 центнерден говрак душйэр. Чөлдүү аймактарда бул көрсөткүч 20 ц/га ашпайт.

Негизи биздин жер шарынын беш жылуу континентинде өндүрүштүн интенсивдүүлүгү иш жүзүндө бирдей, дээрлик: Түштүк Америкада өсүмдүктөрдүн курамында эң сонун климаттык шарттарга байланыштуу кургак заттар бир жарым эсе көп топтолот. Ал жерде табигый жана жасалма экосистемалардын өндүрүмдүүлүгү максималдуу.

Адамдарды эмне азыктандырат?

Биздин планетанын бетинде болжол менен 1,4 миллиард гектар жер бизди азык-түлүк менен камсыз кылган маданий өсүмдүктөрдүн плантациялары. Бул планетадагы бардык экосистемалардын болжол менен 10% түзөт. Кызык, бирок натыйжада азыктардын жарымы гана адамдын тамак-ашына түздөн-түз барат. Калганынын баары үй жаныбарларына тамак катары колдонулат жана ага кететөнөр жай өндүрүшүнүн керектөөлөрү (тамак-аш продуктыларын өндүрүү менен байланышпаган). Окумуштуулар көптөн бери коңгуроо кагып келишет: биздин планетанын экосистемасынын өндүрүмдүүлүгү жана биомассасы адамзаттын протеинге болгон муктаждыгынын 50%дан ашпаганын камсыздай алат. Жөнөкөй сөз менен айтканда, дүйнө калкынын жарымы өнөкөт белок ачарчылыкта жашайт.

Биоценоздор-рекорд ээлери

Айтканыбыздай, экватордук токойлор эң жогорку түшүмдүүлүк менен мүнөздөлөт. Ойлоп көрсөңүз: мындай биоценоздун бир гектарына 500 тоннадан ашык кургак зат түшүшү мүмкүн! Жана бул чектен алыс. Мисалы, Бразилияда бир гектар токой жылына 1200 тоннадан 1500 тоннага чейин (!) органикалык заттарды берет! Ойлоп көргүлө: бир чарчы метрде эки центнерге чейин органикалык заттар бар! Тундрада ошол эле райондо 12 тоннадан ашык эмес, ал эми орто тилкедеги токойлордо 400 тоннадан ашпайт.. Ал райондордун айыл чарба ишканалары муну активдуу пайдаланат: кант түрүндөгү жасалма экосистеманын өндүрүмдүүлүгү. гектарына 80 тоннага чейин кургак зат топтой ала турган камыш аянты башка эч бир жерде физикалык жактан мындай тушумду бере албайт. Бирок, Ориноко жана Миссисипи булуңдары, ошондой эле Чаддын кээ бир аймактары алардан анча деле айырмаланбайт. Бул жерде бир жыл бою экосистема ар бир гектар аянтка 300 тоннага чейин заттарды «чыгарат»!

Натыйжалар

Ошентип, өндүрүмдүүлүктү баалоо негизги заттын негизинде жүргүзүлүшү керек. Чындыгында, экинчилик өндүрүш бул маанинин 10% дан көп эмес, анын наркы абдан өзгөрүп турат, ошондуктан деталдуу талдообул көрсөткүч жөн эле мүмкүн эмес.