การผลิตทางชีวภาพของระบบนิเวศ

ทุกปีผู้คนมีมากขึ้นบั่นทอนทรัพยากรของโลก มันไม่ได้เป็นที่น่าแปลกใจว่าในปีที่ผ่านมาความสำคัญอย่างมากในการประเมินจำนวนทรัพยากรสามารถให้ biocoenosis โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วันนี้การผลิตระบบนิเวศเป็นสิ่งสำคัญเมื่อมีการเลือกวิธีการจัดการกับจำนวนของผลิตภัณฑ์ที่สามารถรับโดยตรงขึ้นอยู่กับการทำงานไปได้ทางเศรษฐกิจ

นี่คือประเด็นหลักที่กำลังหันหน้าไปทางนักวิทยาศาสตร์ ได้แก่ :

• วิธีพลังงานแสงอาทิตย์มากสามารถใช้ได้และเท่าใดจะหลอมรวมพืชมันเป็นวัด?
• ในบางประเภทของระบบนิเวศคือประสิทธิภาพสูงสุดและให้มากที่สุดของการผลิตหลัก?
• สิ่งที่ ปัจจัย จำกัด จำนวนของผลิตภัณฑ์หลักของประเทศและทั่วโลก?
• คือประสิทธิภาพกับที่พลังงานจะถูกแปลงโดยพืชอะไร?
• ความแตกต่างระหว่างประสิทธิภาพการดูดซึมการผลิตที่สะอาดและประสิทธิภาพการทำงานด้านสิ่งแวดล้อมคืออะไร?
• ในฐานะที่เป็นระบบนิเวศที่แตกต่างกันในจำนวนหรือปริมาณของมวลชีวภาพ ของสิ่งมีชีวิต autotrophic?
• เท่าใดพลังงานที่สามารถใช้ได้กับผู้คนและวิธีการมากที่เราจะใช้งานหรือไม่

เราจะพยายามอย่างน้อยบางส่วนตอบคำถามเหล่านี้ในบทความนี้ อันดับแรกให้จัดการกับแนวคิดพื้นฐาน ดังนั้นผลผลิตของระบบนิเวศที่เป็นกระบวนการของการสะสมของสารอินทรีย์ในระดับหนึ่ง สิ่งมีชีวิตสิ่งที่มีความรับผิดชอบในการทำงานนี้หรือไม่?

autotrophs และ heterotrophs

เรารู้ว่าสิ่งมีชีวิตบางอย่างที่มีความสามารถในการสังเคราะห์โมเลกุลของสารอินทรีย์จากสารตั้งต้นนินทรีย์ พวกเขาจะเรียก autotrophs หมายถึง "ตัวเองให้อาหาร" ในความเป็นจริงการผลิตของระบบนิเวศขึ้นได้อย่างแม่นยำเกี่ยวกับกิจกรรมของพวกเขา autotrophs ยังเรียกว่าเป็นผู้ผลิตหลัก สิ่งมีชีวิตที่มีความสามารถในการผลิตโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนจากสารอนินทรีง่าย (น้ำ CO2) ส่วนใหญ่อยู่ในชั้นเรียนของพืช แต่ความสามารถเดียวกันครอบครองโดยแบคทีเรียบางชนิด กระบวนการโดยที่พวกเขาสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่เรียกว่าการสังเคราะห์แสง มันเป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจจากชื่อสังเคราะห์ต้องแสงแดด

เราควรพูดถึงวิธีการที่รู้จักกันในนาม chemosynthesis บาง autotrophs แบคทีเรียเฉพาะส่วนใหญ่ที่สามารถแปลงนินทรีย์ สารอาหาร เข้าไปในสารประกอบอินทรีย์โดยไม่ต้องเข้าถึงแสงแดด มีหลายกลุ่ม ของแบคทีเรีย chemosynthetic ในทะเลและน้ำจืดและส่วนใหญ่พวกเขามักจะพบในสภาพแวดล้อมที่มีเนื้อหาสูงของไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือกำมะถัน ในฐานะที่เป็นพืชคลอโรฟิลและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่มีความสามารถในการสังเคราะห์แสงชีวิต chemosynthetic - autotrophs อย่างไรก็ตามผลผลิตของระบบนิเวศที่เรียกว่ากิจกรรมส่วนใหญ่ของพืชเนื่องจากเป็นผู้รับผิดชอบในการสะสมของสารอินทรีย์มากกว่า 90% chemosynthesis มีบทบาทเป็นสัดส่วนที่มีขนาดเล็ก

ในขณะที่หลาย ๆ สิ่งมีชีวิตสามารถขอรับที่จำเป็นพลังงาน แต่การรับประทานอาหารอื่น ๆ ที่มีชีวิต. พวกเขาจะเรียก heterotrophs ในหลักการที่พวกเขาทั้งหมดพืชเดียวกัน (พวกเขายัง "กิน" อินทรีย์พร้อม), สัตว์, เชื้อแบคทีเรียเชื้อราและจุลินทรีย์ เฮเทอโรยังเรียกว่า "ผู้บริโภค."

บทบาทของพืช

โดยปกติแล้วคำว่า "การผลิต" ในกรณีนี้หมายถึงความสามารถในการจัดเก็บพืชจำนวนหนึ่งของสารอินทรีย์ และนี่คือไม่น่าแปลกใจเพราะมีเพียงสิ่งมีชีวิตพืชสามารถแปลงสารอนินทรีเข้าไปอินทรีย์ โดยพวกเขาชีวิตของตัวเองบนโลกของเราจะเป็นไปไม่ได้และดังนั้นผลผลิตของระบบนิเวศที่มีการพิจารณาจากมุมมองนี้ โดยทั่วไปแล้วคำถามคือง่ายมากดังนั้นสิ่งที่มากของสารอินทรีย์สามารถตุนพืชได้หรือไม่

biocenoses สิ่งที่มีประสิทธิผลมากที่สุด?

ผิดปกติพอ แต่ที่มนุษย์สร้างขึ้น biocenoses ไม่ได้ประสิทธิผลมากที่สุด ป่าหนองน้ำแม่น้ำป่าเขตร้อนที่มีขนาดใหญ่ในแง่นี้พวกเขาจะไกลไปข้างหน้า นอกจากนี้ biocenoses เหล่านี้แก้จำนวนมหาศาลของสารพิษที่อีกครั้งหนึ่งตกอยู่ในลักษณะของกิจกรรมของมนุษย์เช่นเดียวกับการสร้างมากกว่า 70% ของออกซิเจนที่มีอยู่ในบรรยากาศของดาวเคราะห์ของเรา โดยวิธีการที่ในตำราหลายคนยังคงระบุว่ามีประสิทธิผลมากที่สุด "อู่ข้าวอู่น้ำ" ของโลกเป็นมหาสมุทร ผิดปกติพอ แต่คำสั่งนี้อยู่ไกลมากจากความจริง

"มหาสมุทรขัดแย้ง"

คุณจะรู้ว่าถูกเมื่อเทียบกับผลผลิตทางชีวภาพของระบบนิเวศของทะเลและมหาสมุทรหรือไม่ ด้วยกึ่งทะเลทราย! จำนวนมากของชีวมวลเนื่องจากความจริงที่ว่ามันเป็นพื้นที่น้ำครอบครองส่วนใหญ่ของพื้นผิวของดาวเคราะห์ ดังนั้นหลายครั้งการใช้งานที่คาดการณ์ของทะเลเป็นแหล่งสำคัญของสารอาหารทั้งของมนุษยชาติในปีที่ผ่านมาก็คือแทบจะเป็นไปได้เพราะความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของที่นี่คือที่ต่ำมาก อย่างไรก็ตามที่มีประสิทธิภาพต่ำของประเภทของระบบนิเวศนี้ในทางที่ไม่ลดความสำคัญของมหาสมุทรสำหรับชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดดังนั้นพวกเขาจึงต้องมีการป้องกันเป็นวิธีที่เป็นไปได้อย่างละเอียดมากขึ้น

สิ่งแวดล้อมโมเดิร์นบอกว่ากำลังการผลิตของที่ดินเพื่อการเกษตรอยู่ไกลจากที่เหนื่อยและในอนาคตเราจะสามารถที่จะได้รับพวกเขาเก็บเกี่ยวอุดมสมบูรณ์มากขึ้น หวังพิเศษถูกตรึงบน นาข้าว ซึ่งสามารถให้ความมั่งคั่งของอินทรียวัตถุที่มีคุณค่าเนื่องจากลักษณะที่เป็นเอกลักษณ์

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับผลผลิตของระบบทางชีวภาพ

โดยทั่วไปผลผลิตของระบบนิเวศขึ้นอยู่กับอัตราการสังเคราะห์แสงและการสะสมของสารอินทรีย์ใน biocoenosis โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ที่มวลอินทรีย์ซึ่งจะถูกสร้างขึ้นต่อหน่วยของเวลาที่เรียกว่าการผลิตหลัก จะแสดงมันในสองวิธีทั้งในจูลหรือน้ำหนักแห้งของพืช ผลิตภัณฑ์มวลรวมเรียกว่าปริมาณการสร้างสิ่งมีชีวิตพืชสำหรับหน่วยที่เฉพาะเจาะจงของเวลาในอัตราคงที่ของการสังเคราะห์ มันควรจะจำได้ว่าบางส่วนของวัสดุนี้จะไปเกี่ยวกับชีวิตของพืชเอง ส่วนที่เหลือแล้วอินทรีย์ - ผลผลิตหลักสุทธิของระบบนิเวศ ว่ามันมาถึง heterotrophic อาหารซึ่งรวมถึงคุณและฉัน

มี "ขีด จำกัด บน" การผลิตหลัก?

สั้นที่ "ใช่". ขอใช้เวลาสั้น ๆ ดูที่วิธีการที่มีประสิทธิภาพในหลักการ กระบวนการสังเคราะห์แสง. โปรดจำไว้ว่าความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ที่จะถึงพื้นผิวโลกมากขึ้นอยู่กับสถานที่ตั้ง: ลักษณะการส่งออกพลังงานสูงสุดของเขตเส้นศูนย์สูตร มันลดชี้แจงเป็นที่เราเข้าใกล้เสา ประมาณครึ่งหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์สะท้อนจากน้ำแข็ง, หิมะ, มหาสมุทรหรือทะเลทรายดูดซึมก๊าซในชั้นบรรยากาศ ยกตัวอย่างเช่นชั้นโอโซนในชั้นบรรยากาศจะดูดซับเกือบทุกรังสียูวี! เพียงครึ่งหนึ่งของแสงที่ตกบนใบของพืชที่ใช้ในการทำปฏิกิริยาสังเคราะห์ เพื่อให้การผลิตทางชีวภาพของระบบนิเวศ - ผลของการแปลงเป็นส่วนที่ไม่มีนัยสำคัญของการใช้พลังงานของดวงอาทิตย์!

การผลิตรองคืออะไร?

ดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่เรียกว่ารอง consuments การเจริญเติบโต (เช่นลูกค้า) เป็นระยะเวลาใด ๆ โดยเฉพาะเวลา แน่นอนผลผลิตของระบบนิเวศขึ้นอยู่กับพวกเขาในระดับน้อยมาก แต่มันเป็นเพราะชีวมวลนี้มีบทบาทสำคัญในการดำรงชีวิตของมนุษย์ โปรดทราบว่าสารอินทรีย์รองนับแยกกันในแต่ละระดับชั้น ดังนั้นประเภทของระบบนิเวศการผลิตจะถูกแบ่งออกเป็นสองประเภท: ประถมศึกษาและมัธยมศึกษา

อัตราส่วนของการผลิตประถมศึกษาและมัธยมศึกษา

ที่คุณอาจเดาอัตราส่วนของชีวมวลและมวลพืชรวมที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก แม้จะอยู่ในป่าและหนองน้ำของอัตรานี้ไม่ค่อยเกินเครื่องหมายของ 6.5% พืชสมุนไพรอื่น ๆ ในชุมชนที่สูงกว่าอัตราการสะสมของสารอินทรีย์และความแตกต่างมากขึ้น

อัตราของการก่อตัวและปริมาณของสารอินทรีย์

โดยทั่วไป จำกัด อัตราการก่อตัวของอินทรียวัตถุต้นกำเนิดหลักทั้งหมดขึ้นอยู่กับสถานะของเครื่องสังเคราะห์แสงของพืช (PAR) ค่าสูงสุดของประสิทธิภาพของการสังเคราะห์แสงซึ่งก็ประสบความสำเร็จในห้องปฏิบัติการเป็น 12% ของหุ้นที่ตราไว้ ในสภาพธรรมชาติมูลค่าของ 5% ก็ถือว่าสูงมากและปฏิบัติจริงไม่ได้เกิดขึ้น เป็นที่เชื่อว่าการดูดซึมในแสงแดดโลกไม่เกิน 0.1%

การกระจายตัวของการผลิตหลัก

มันควรจะตั้งข้อสังเกตว่าการผลิตของระบบนิเวศธรรมชาติ - ชิ้นส่วนมากไม่สม่ำเสมอทั่วโลก น้ำหนักรวมของสารอินทรีย์ซึ่งรูปแบบบนพื้นผิวของโลกในแต่ละปีเป็นคำสั่งของ 150-200000000000 ตัน โปรดจำไว้ว่าสิ่งที่เราพูดเกี่ยวกับผลผลิตของมหาสมุทรดังกล่าวข้างต้นหรือไม่ ดังนั้น 2/3 ของสารนี้เกิดขึ้นบนแผ่นดิน! แค่คิด: ยักษ์จำนวนมหาศาลของรูปแบบอุทกสามครั้งน้อยกว่าอินทรีย์ชิ้นเล็ก ๆ ของที่ดินเป็นส่วนใหญ่ซึ่งเป็นทะเลทราย!

มากกว่า 90% ของสารอินทรีย์ที่สะสมในรูปแบบเดียวหรืออื่นมาถึงชีวิต heterotrophic อาหาร เพียงส่วนเล็ก ๆ ของพลังงานแสงอาทิตย์เก็บไว้ในรูปแบบของซากพืชดิน (เช่นเดียวกับน้ำมันและถ่านหิน, การก่อตัวของซึ่งเป็นแม้วันนี้) ในอาณาเขตของประเทศของเรากำไรหลักผลิตตั้งแต่ 20 กก. / ไร่ (ใกล้มหาสมุทรอาร์กติก) ให้มากขึ้นกว่า 200 กก. / ไร่ในคอเคซัส ในพื้นที่ทะเลทรายค่านี้ไม่เกิน 20 C / ไร่

ในหลักการจริงเหมือนกับที่ห้าทวีปของความเข้มโลกของเราอบอุ่นของการผลิตเกือบ: ในอเมริกาใต้พืชสะสมและเท่าครึ่งของน้ำหนักแห้งมากขึ้นเนื่องจากสภาพภูมิอากาศที่ดีเยี่ยม ผลผลิตมีธรรมชาติและระบบนิเวศเทียมสูงสุด

ที่ให้อำนาจแก่ประชาชนหรือไม่

ประมาณ 1400000000 ไร่อยู่บนพื้นผิวของดาวเคราะห์ของเราสวนปลูกพืชโดยคนที่ให้เรามีอาหารของคุณ มันเป็น - ประมาณ 10% ของระบบนิเวศของโลก ผิดปกติพอ แต่ได้รับครึ่งหนึ่งของการผลิตไปโดยตรงสำหรับการบริโภคของมนุษย์ ทั้งหมดส่วนที่เหลือจะใช้เป็นอาหารสำหรับปศุสัตว์และเป็นความต้องการของภาค (กการผลิตที่ไม่ใช่อาหาร) นักวิทยาศาสตร์ได้มานานแล้วมีเสียงเตือน: ผลผลิตและมวลชีวภาพของระบบนิเวศโลกของเราสามารถให้ไม่เกิน 50% ของความต้องการของมนุษย์ในโปรตีน ใส่เพียงครึ่งหนึ่งของประชากรโลกที่อาศัยอยู่ในเงื่อนไขของการขาดโปรตีนเรื้อรัง

Biocenosis แชมป์

ที่เราได้กล่าวไปแล้วผลผลิตที่ยิ่งใหญ่ที่สุดมีความโดดเด่นด้วยป่าแถบเส้นศูนย์สูตร เพียงแค่คิดว่า: ในหนึ่งเฮกตาร์ของชุมชนระบบนิเวศสามารถครอบคลุมมากกว่า 500 ตันของวัตถุแห้ง! และนี่คือไม่ได้ จำกัด ในประเทศบราซิลเช่นหนึ่งเฮกตาร์ของป่าผลิตระหว่าง 1,200 และ 1,500 ตัน (!) ของสารอินทรีย์สำหรับปี! เพียงแค่คิดว่า: ต่อตารางเมตรถึงสอง quintals อินทรีย์! ในทุนดราในพื้นที่เดียวกันจะเกิดขึ้นไม่เกิน 12 เมตรและแบ่งป่าแถบ - ภายใน 400 เมตรนี้ใช้งานฟาร์มปศุสัตว์ในชิ้นส่วนเหล่านั้น :. ผลผลิตระบบนิเวศเทียมในเขตของอ้อยซึ่งสามารถสะสมได้ถึง 80 ตันของน้ำหนักแห้ง เฮคเตอร์ของพืชทุกที่อื่นจะไม่สามารถทางร่างกาย แต่แตกต่างกันเล็กน้อยจากอ่าวของพวกเขา Orinoco มิสซิสซิปปีเช่นเดียวกับพื้นที่บางชาด นี่สำหรับปีของระบบนิเวศ "ให้" ได้ถึง 300 ตันของวัสดุต่อเฮกตาร์!

ผล

ดังนั้นการประเมินผลผลิตควรจะดำเนินการได้อย่างแม่นยำจากสารหลัก ความจริงที่ว่าผลิตภัณฑ์ที่สองคือไม่เกิน 10% ของค่านี้ค่าของมันแตกต่างกันมากและเพื่อทำวิเคราะห์รายละเอียดของตัวบ่งชี้นี้เป็นไปไม่ได้