Продуктивность сообщества

К основным показателям биогеоценоза относят:

·         Видовой состав

·         Видовое разнообразие

·         Биомассу

·         Продуктивность сообщества.

Органическое вещество и энергия переходят от одного уровня к другому. Вещество и энергия необходимы для роста и развития живого организма.

Природное вещество – это любое химическое соединение или элемент, возникающее в ходе спонтанно идущих химических реакций и физических процессов, которое включается в природный круговорот веществ.

Если разобрать все живое вещество планеты, то на долю кислорода приходиться 70%, углерода 17%, водорода 9%, азота 2%, а остальные 2% приходятся на другие химические элементы.

К элементам, которые обязательно входят в состав живого вещества относят: водород, углерод, азот, кислород, фосфор, серу, хлор, йод, натрий, магний, калий, железо, цинк и другие. Однако из всех веществ 98% приходиться на долю кислорода, углерода, водорода и азота.

«Живые организмы… своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом... непрерывной сменой поколений, фомируют миграцию химических элементов в биосфере».

Одним из выдающихся естествоиспытателей, посвятивших себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик Владимир Иванович Вернадский.

Владимир Иванович Вернадский

Согласно представлениям Вернадского, биосфера состоит из нескольких разнородных компонентов. Главный и основной из них — это живое вещество, совокупность всех живых организмов, населяющих Землю.

Вернадский писал, что «живое вещество в биосфере играет основную роль и по своей мощности, по своей интенсивности и непрерывности во времени, не может быть сравнимо ни с какой геологической силой».

Так совокупность растений образуют (фитобиомассу), а совокупность животных (зообиомассу).

Биомасса — это совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе, определённого размера или уровня.

Подсчитано, что биомасса суши составляет примерно 300 миллиарда тонн. При этом организмы континентальной части образуют фитомассу суши, она составляет 97% от всей биомассы Земли. 

И зоомассу суши (животные и микроорганизмы), которая составляет —3% от всей биомассы.

Большая часть биомассы Земли сосредоточена в лесах. На суше преобладает масса растений.

Общая биомасса населения Мирового океана (без микрофлоры ─ бактерий и простейших) оценивается величиной в 35-38 млрд. т, из них 30-35% составляет фитомасса океана и 65-70% ─ зоомасса океана.

Живые организмы сообщества растут, размножаются, и погибают. Однако за счет роста и размножения биомасса сообщества постоянно возобновляется и пополняется.

Способность организмов создавать (продуцировать) новую биомассу называется продуктивностью.

Биологическая продуктивность – это образование биомассы организмами, выражаемое потоками органического вещества и его химической энергии на единицу площади за единицу времени (например, год).

Для того чтобы узнать продуктивность, необходимо рассчитать прирост биомассы.

Прирост биомассы — это количество живого вещества, на которое увеличивается особь, популяция, сообщество какой-либо территории за единицу времени.

Например, если взять популяцию зайца-русака и подсчитать их общий вес и количество особей, а затем произвести те же расчёты в конце года, то можно обнаружить что за год их число и общий вес может увеличиться.

Количество, на которое увеличилась популяция зайца за год и есть прирост биомассы популяции.

Биологическая продуктивность существующих экосистем проявляется во многих формах.

Например, продуктивность леса ─ количество различных ресурсов, произведенных лесом за определенный период на единице площади.

Продуктивность леса определяется по отдельным ее составляющим – насаждению и древостою.

Продуктивность леса бывает:

·         биологическая ─ количество биомассы, произведенной лесом за определенный период на единице площади;

·         древесная ─ количество древесины, произведенной насаждением за определённый период на единице площади.

·         комплексная ─ совокупная биологическая и экологическая продуктивность участка леса;

Продуктивность водоёмов — это количество органического вещества, производимого в водоёме его обитателями за единицу времени (обычно за год) на единицу площади дна или на единицу объёма воды.

Общая годовая биологическая продуктивность в Мировом океане оценивается более чем 1300 млрд. т, в том числе более 1200 млрд. т дают водоросли и 40-50 млрд. т - животные.

Океан гораздо беднее жизнью, чем суша, его биомасса во много раз меньше. Однако скорость прироста биомассы (оборот) намного больше, в океанах. Отсюда и большая продуктивность.

Чаще всего рассчитывают рыбную продуктивность водоёмов. 

Под рыбной продуктивностью надо понимать численность (запасы) общего рыбного стада (промысловых и непромысловых рыб) в нем.

Под промысловой продукцией — количество вылавливаемой рыбы.

Годовая рыбная продукция менее 30 кг с одного гектара считается низкой; 30—60 кг с гектара — средней и более 60 кг с одного гектара — высокой.

Рыбопродуктивность водоёма, как и любая другая продуктивность не является величиной постоянной и изменяется в зависимости от условий.

Изначально, озеро делят на районы (первый район, второй район, третий район, четвёртый район и пятый район, например). В каждом районе забрасывают невод.

Делают несколько закидок в разных районах.

Затем подсчитывают количество выловленных экземпляров рыб. И взвешивают данное количество.

Затем все полученные данные суммируют, сравнивают с прошлым годом, например, и получают необходимые данные о рыбопродуктивности.

Таким образом, для того что бы рассчитать продуктивность сообщества необходимо суммировать прирост биомассы видов (растений и животных), за какой-то промежуток времени.

Так, чтобы узнать продуктивность водоёма, необходимо суммировать прирост зоофауны, прирост фитомассы и прирост других обитателей водоёма. 

Заметим, что суммируем не общее количество организмов, а именно их прирост. В результате чего получаем общее количество, то есть продуктивность водоёма.

Продуцирование биомассы – это непрерывный процесс. Так, как и растения и животные непрерывно производят себя в потомстве.

Для устойчивого состояния сообщества, продукция трофического уровня должна покрывать пищевые потребности организмов следующего уровня.

Другими словами… организмам необходимо постоянно воспроизводить себя в потомстве. В противном случае запас биологического вещества снизиться из-за выедания.

Чем выше трофический уровень, тем ниже энергия, общая биомасса и численность составляющих её организмов. Тоже происходит и с продукцией, она убывает при переходе от низших трофических уровней к высшим.

Так на первом трофическом уровне как вы знаете находятся растения (продуценты), которые в процессе фотосинтеза образуют органические вещества и кислород. То есть те органические вещества, из которых и стояться все биологические ткани, составляющие общую биомассу.

В процессе дыхания растений, часть этих веществ окисляется.

В результате чего образуется углекислый газ, вода и энергия. Таким образом на дыхание растение тратит около 70% образовавшихся в процессе фотосинтеза веществ.

А та часть продукции, которая не израсходована “на дыхание”, представляет собой величину прироста растений и именно эта продукция потребляется консументами и редуцентами.

Таким образом выделяют разные уровни производства органического вещества.

Первичная продукция ─ это скорость образования органического вещества (биомассы) – автотрофами, за единицу времени.

Вторичная продукция ─ это скорость продуцирования биомассы гетеротрофами.

Так гетеротрофы, увеличивают свою массу за счет первичной продукции, т.е. используют ранее созданную продукцию.

Если рассмотреть прирост биомассы к уже имеющей массе, то получаются такие показатели:

За год прирост биомассы древесной растительности лесов составляет 1,8 %.

Растительности лугов, степей, пашни — 67 %, комплекс растений озёр и рек — 1400 %, морского фитопланктона — 1500 %.

Как вы видите, самый большой прирост биомассы составляет морской фитопланктон.

Быстрый оборот фитомассы океана (1-3 суток) происходит за счет интенсивного деления, быстрого роста и кратковременного существования фитопланктона.

А вот полное обновление фитомассы суши осуществляется за 50 лет и более.

Ежегодно в биосфере в процессе фотосинтеза образуется около 150 млрд тонн сухого органического вещества.

На суше самыми продуктивными являются тропические и субтропические леса.

Низкая продуктивность растений характерна для открытого океана, пустынь и тундры.