Лекция 4. Энергия и продуктивность.

Лекция 4.
Энергия и продуктивность.
1. Концепция продуктивности.
2. Энергетическая классификация систем.
3. Концепция градиента от субсидии до стресса.Лекция 4.
Энергия и продуктивность.
1. Концепция продуктивности.
2. Энергетическая классификация систем.
3. Концепция градиента от субсидии до стресса.

Концепция продуктивности
Первичная продуктивность экологической системы, сообщества или любой их части определяется как скорость, с которой солнечная энергия усваивается орга-низмами-продуцентами (главным образом зелеными растениями) в процессе фото-синтеза или хемосинтеза, накапливаясь в форме органических веществ.
В процессе производства органического вещества выделяют четыре последо-вательных уровня, или ступени:
1. Валовая первичная продуктивность — это общая скорость фотосинтеза, включая те органические вещества, которые за время измерений были израсходо-ваны на дыхание (\»валовый фотосинтез\», \»общая ассимиляция\»).
2. Чистая первичная продуктивность — скорость накопления органического ве-щества в растительных тканях за вычетом того органического вещества, которое использовалось при дыхании растений за изучаемый период (\»наблюдаемый фото-синтез\», \»чистая ассимиляция\»).
3. Чистая продуктивность сообщества — скорость накопления органического вещества, не потребленного гетеротрофами (т.е. чистая первичная продукция минус потребление гетеротрофами) за учетный период.
4. Вторичная продуктивность — скорость накопления энергии на уровнях кон-сументов.
Высокие скорости продуцирования наблюдаются в естественных и искусст-венных экосистемах там, где физические факторы благоприятны, и особенно при поступлении дополнительной энергии извне, уменьшающем собственные затраты на поддержание жизнедеятельности . Такая дополнительная энергия может поступать в разной форме: в тропическом дождевом лесу — в форме работы ветра и дождя, в эстуарии — в форме энергии прилива, на возделываемом поле — в форме энергии ис-копаемого топлива и работы, совершаемой человеком или животным. Оценивая продуктивность экосистемы, необходимо учитывать как утечки энергии, связанные со сбором урожая, загрязнением среды, неблагоприятными климатическими усло-виями и другими типами стрессовых воздействий, способствующих отведению энер-гии от процесса продукции, так и поступления энергии, которые увеличивают про-дуктивность, компенсируя потери тепла при дыхании (при \»откачивании неупорядо-ченности\»), необходимые для поддержания биологической структуры.
Всякий источник энергии, уменьшающий затраты на самоподдержание экоси-стемы и увеличивающий ту долю энергии, которая может перейти в продукцию, на-зывается вспомогательным потоком энергии или энергетической субсидией.

Энергетическая классификация систем .
Источник и качество доступной энергии в той или иной степени определяют видовой состав и численность организмов, характер функциональных процессов, протекающих в экосистеме, и процессов ее развития, а также образ жизни человека. Энергия — общий знаменатель и исходная движущая сила всех экосистем, как скон-струированных человеком, так и природных, следовательно, логично принять энер-гию за основу для первичной классификации экосистем. Удобно выделить на этой основе четыре фундаментальных типа экосистем.
1. Природные, движимые Солнцем, несубсидируемые;
2. Природные, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками энергии;
3. Движимые Солнцем и субсидируемые человеком;
4. Индустриально-городские, движимые топливом (ископаемым, другим орга-ническим или ядерным).
Энергетическая классификация основана на свойствах среды на входе, она корен-ным образом отличается от биомной классификации, основанной на внутренней структуре экосистем, но вместе с тем и дополняет ее.
Природные системы, в основном или полностью зависящие от прямого сол-нечного излучения, можно назвать движимыми Солнцем несубсидируемыми экоси-стемами. Они совсем или почти не получают дополнительной энергии, помимо сол-нечного света. К числу таких экосистем можно отнести открытие океаны, крупные участки горных лесов, грасленды и большие глубокие озера. Часто на них наклады-ваются и другие ограничения, например, нехватка элементов питания и воды. По-этому хотя экосистемы этой обширной группы весьма различны, все они получают мало энергии (от 1000 — 10000 ккал•м-2•год-1) и имеют низкую продуктивность или способность выполнять работу. Организмы, живущие в таких системах, выработали замечательные адаптации к существованию на скудном пайке энергии и других ре-сурсов и к эффективному их использованию.
Хотя мощность природных экосистем, относящихся к первой категории, не очень впечатляет, и они не способны поддерживать высокую плотность населения, тем не менее такие экосистемы крайне важны, так как занимают огромные площади (одни лишь океаны — до 70 % площади земного шара). Весь комплекс движимых Солнцем природных экосистем крайне важен для человека, это по сути дела основ-ной гомеостат, стабилизирующий и поддерживающий условия жизни на планете; именно здесь ежедневно очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот вода, формируются климатические условия, измеряются крайности погоды и выполняется множество других полезных функций………

Скачать полную версию

СКАЧАТЬ работу l-ikologia/Lect04-ikologia.rar