MedUniver Биология
  Домой Медицинский фото атлас Психология отношений Медицинские видео ролики Медицинская библиотека Консультация врача  
Биология:
Биология
Биотехнология
Биохимия
Ветеринария
Дыхание организмов
Жизнь на земле
Бесплатно книги по биологии
Рекомендуем:
Остальные разделы:
Абдоминальная хирургия
Анатомия человека
Акушерство
Биология
Генетика
Гепатология
Гигиена труда
Гинекология
Гистология
Дерматология
Оз и Оз
Кардиология
Лучевая медицина
Микробиология
Неврология
Неотложная хирургия
Отоларингология
Офтальмология
Профилактика заболеваний
Психология
Пульмонология
Физиология человека
Скорая помощь
Стоматология
Топографическая анатомия
Травматология
Фармакология
Необходимое:
Книги по медицине
Видео по медицине
Фотографии по медицине
Консультации врачей
Форум
 

Продуктивность в экологии. Эффективность переноса энергии.

Изучение продуктивности различных компонентов экосистемы фактически означает прослеживание различных путей переноса в ней энергии. Энергия поступает в биоту через продуцентов, и скорость, с которой она запасается ими в виде пригодного в пишу органического вещества, называется первичной продуктивностью. Этот параметр очень важен, поскольку он определяет общее количество энергии, доступное всем организмам сообщества, т. е. суммарную биомассу экосистемы.

Как указывалось в нашей статье, количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, зависит от географической широты местности и особенностей ландшафта, например высоты над уровнем моря и экспозиции участка. Количество этой радиации, ассимилируемое растениями, определяется ее качеством и структурой растительного покрова. В Британии среднее количество энергии, достигающее растений, соответствует примерно 1*106 кДж*м-2*Год-1. Из этого количества 95—99% сразу же теряется за счет отражения, нагревания и испарения. Остающаяся лучистая энергия (1—5%) поглощается хлорофиллом и используется для синтеза органических молекул. Накопленная растениями суммарная химическая энергия называется валовой первичной продукцией (ВПЩ Примерно 20-25% ВПП расходуется самим растением на дыхание и фотодыхание, а остальное дает прирост его биомассы, называемый чистой первичной продукцией (ЧПП). Именно эта энергия потенциально доступна следующему трофическому уровню.

Потребляя другие организмы, гетеротрофы переносят вещество и энергию с одного трофического уровня на другой. Однако не вся пища идет на увеличение биомассы консументов. Часть энергии утрачивается в процессе дыхания; к числу других потерь относятся конечные продукты метаболизма (экскреты); кроме того, корм переваривается не полностью и эта непереваренная часть утрачивается в виде фекалий (экскрементов).

Потребленная пиша = Рост + Дыхание + Экскременты + Экскреты

Впрочем, если брать экосистему в целом, то отходов в ней не образуется: то, что выделяют одни, служит пищей для других — редуцентов и детритофагов.

Поток энергии в пастбищной пищевой цепи.
Поток энергии в пастбищной пищевой цепи.

Некоторые из членов приведенного равенства нетрудно измерить у домашних животных или в лаборатории у диких животных. Рост измеряется как увеличение биомассы, или лучше как увеличение энергетической ценности организма в единицу времени. Количество потребленных за этот же период кормов, а также образовавшихся фекалий и мочи легко взвесить. Зная эти величины, можно простыми арифметическими действиями рассчитать, сколько энергии затрачено на дыхание.

То, что остается гетеротрофам после всех неизбежных потерь и обеспечивает их рост, восстановление тканей и размножение, называется вторичной продукцией (независимо от трофического уровня).

На рисунке ясно показано, что энергия теряется каждым звеном пищевой цепи, и длина ее, очевидно, зависит от масштабов этих потерь. Наименее эффективен первый этап — преобразование солнечной радиации в первичную продукцию. В дальнейшем при переходе энергии с одного трофического уровня на другой потери энергии намного меньше. Средняя эффективность ее переноса от автотрофов к фитофагам близка к 10%, а от одного животного к другому— к 20%. В целом растительноядные хуже усваивают пишу, чем хищники, поскольку растения содержат много целлюлозы и других веществ, которые обычно не перевариваются и выводятся из организма в составе фекалий, не превращаясь во вторичную продукцию.

Энергия, затраченная на дыхание, уже недоступна другим организмам. Однако та ее часть, которая соответствует экскретам и фекалиям, для экосистемы не потеряна: ее получают редуценты и детритофаги. Сходным образом любой мертвый организм, опавшие листья, ветки и сучья представляют собой основу для возникновения новых детритных пищевых цепей. Детритные цепи часто очень сложны и гораздо менее изучены, чем традиционно рассматриваемые пастбищные. Тем не менее в смысле передачи энергии они зачастую имеют более важное значение.

Доля ЧПП, поступающей непосредственно в детритную пищевую цепь, зависит от типа экосистемы. В лесу основная масса первичной продукции поступает в детритную пищевую цепь, а не в пастбищную: опад, подстилка и перегной в почве — основные зоны активности лесных гетеротрофов, хотя эти организмы, как правило, незаметны. А вот в приповерхностном слое океана или на интенсивно используемом пастбище в пастбищную пищевую цепь может поступать более половины ЧПП. В самых интенсивных сельскохозяйственных системах игнорируется потенциальная роль производства продовольствия на основе детрита.

Цифры, приводимые в этом разделе, рассчитаны для периода в один год. Если экосистема равновесна, т. е. не меняется в ходе сукцессии, то ее общая биомасса по истечении такого срока остается прежней. Вся энергия, перешедшая в первичную продукцию, поступает на следующие трофические уровни и по пути рассеивается, так что ЧПП не остается. Однако такое равновесное состояние экосистем — большая редкость. Например, молодой лес к концу года подрастает, т. е. запасает часть солнечной энергии в биомассе деревьев. Годовой период как основу для оценки энергетических аспектов экосистемы удобно использовать потому, что год охватывает все сезонные изменения, происходящие в экосистеме. Например, первичная продуктивность, как правило, повышается весной и летом, когда активизируется рост автотро-фов, а потом начинает преобладать вторичная продуктивность.

Одна из причин пристального внимания к энергетике экосистем состоит в том, что эта область экологии очень тесно связана с получением людьми пиши и топлива. Она позволяет анализировать эффективность сельскохозяйственных систем и предлагать пути их совершенствования. Поскольку энергия теряется на каждом трофическом уровне, очевидно, что для всеядных животных, вроде человека, вегетарианство — более рентабельный способ пищевой эксплуатации экосистем. Однако, при анализе эффективности питания следует учитывать и другие факторы. Например, животный белок обычно дает нам больше незаменимых аминокислот, чем растительный, хотя ряд бобовых, в частности соя, ненамного отстают от него в этом плане. Кроме того, животные ткани легче перевариваются, поскольку клетки их не окружены, как у растений, стенками, которые прежде необходимо разрушить. Наконец, во многих экосистемах животные концентрируют в себе вещество, потребляемое на обширной территории, не пригодной для земледелия. Примерами тому служат — выпас скота на низкокачественных пастбищах (овец в Британии, северных оленей в Скандинавии, канн в Восточной Африке) или рыболовство.

- Читать далее "Биогеохимические циклы. Круговорот азота."


Оглавление темы "Экологические пирамиды. Круговорот веществ в природе.":
1. Пищевая сеть. Определение пищевой сети.
2. Экологические пирамиды. Пирамиды чисел.
3. Пирамиды биомассы. Характеристика пирамид биомассы.
4. Пирамиды энергии. Применение экологических пирамид.
5. Продуктивность в экологии. Эффективность переноса энергии.
6. Биогеохимические циклы. Круговорот азота.
7. Круговорот углерода в природе.
8. Круговорот воды в природе. Гидрологический цикл.
9. Факторы влияющие на окружающую среду и местообитания.
10. Влияние света, температуры, влажности на окружающую среду и местообитания.
Загрузка...

   
MedUniver.com
ICQ:493-344-927
E-mail: reklama@meduniver.com
   

Пользователи интересуются:

Будем рады вашим вопросам и отзывам:

Полная версия сайта