Біопродуктивність Світового океану
Грунт, її родючість і біопродуктивність
Біосфемра (від грец. Вйпт - життя і УЦБ # 63; сб - сфера, куля) - оболонка Землі, заселена живими організмами, що знаходиться під їх впливом і зайнята продуктами їх життєдіяльності; «Плівка життя»; глобальна екосистема Землі.
Біосфера - оболонка Землі, заселена живими організмами і перетворена ними. Біосфера почала формуватися не пізніше, ніж 3,8 млрд. Років тому, коли на нашій планеті стали зароджуватися перші організми. Вона проникає у всю гідросферу, верхню частину літосфери і нижню частину атмосфери, тобто населяє екосфери. Біосфера являє собою сукупність всіх живих організмів. У ній мешкає понад 3 000 000 видів рослин, тварин, грибів і бактерій. Людина теж є частиною біосфери, його діяльність перевершує багато природні процеси і, як сказав В. І. Вернадський: «Людина стає могутньою геологічною силою».
З плином часу біосфера стає все більш нестійкою. Існує кілька трагічних для людства передчасних змін стану біосфери, деякі з них пов'язані з діяльністю людства.
біосфера земля оболонка таксон
Таксони (від грец. Taxis - порядок, розташування), таксономические одиниці - група будь-яких об'єктів і їх об'єднання в більш великі одиниці, наприклад, організмів у популяції, види, пологи, сімейства, аж до Біонт планети; біоценозів в їх асоціації, формації, групи формацій, аж до биома планети; ценоекосістем в Конгрегаційна екосистеми, фратріаціонние екосистеми, аж до біостроми Землі.
Таксонів біосфери - таксономічні одиниці біосфери як цілого, що характеризуються певними біосферними параметрами (харчової ланцюгом біогеохімічної, граничними концентраціями хімічних елементів і біологічними реакціями). Концепція таксонів біосфери розроблена В. В. Ковальським (1976).
Таксони біосфери - одиниці ієрархічного підрозділи біосфери:
1) таксони першого порядку об'єднують регіони біосфери, мають географічні ознаки грунтово-кліматичних зон або їх поєднань, але з урахуванням якісної і кількісної характеристики біогеохімічної харчового ланцюга хімічних елементів (біогенних циклів) і переважаючих біологічних реакцій організмів на природний хімічний склад середовища або її техногенні зміни (до останніх відносяться, наприклад, зміна хімічного складу організмів, обміну речовин, порогової чутливості, різних реакцій у вигляді ендемічних аболеваній);
2) таксони другого порядку, іменовані субрегионами, поділяються на дві групи:
субрегіону біосфери, в яких комбінуються ознаки регіону за концентраціями, що досягає порогових величин, та можливого прояву специфічних біологічних реакцій;
субрегіону, ознаки яких не сприяють характеристиці регіону - вони зазвичай утворюються під рудними тілами при розсіянні концентрованих в них елементів, в безстічних районах, в районах вулканізму, а також при техногенних забрудненнях біосфери;
3) таксони третього порядку включають в себе провінції - території різних розмірів в складі субрегіонів біосфери з постійними характерними реакціями організмів (наприклад, ендемічні захворювання). Розрізняють природні і техногенні провінції.
БІОЛОГІЧНА ПРОДУКТИВНІСТЬ - здатність природних спільнот або окремих їх компонентів підтримувати певну швидкість відтворення входять до їх складу живих організмів. Мірою біопродуктивності служить величина продукції (біомаси), створюваної за одиницю часу. Матеріально-енергетичну основу біопродуктивності становить первинна продукція. Кругообіг речовин в природних співтовариствах відбувається завдяки тому, що вони включають організми з різним типом харчування, що утворюють трофічні ланцюги. Первинну продукцію (фітомасу) споживають травоїдні тварини, якими харчуються тварини наступного трофічного рівня. У відмерлі вигляді вона служить джерелом енергії для тварин-сапрофагов, сапрофітних бактерій і грибів (деструкторов або редуцентов). Біологічна продуктивність - одне з найважливіших проявів біотичного кругообігу речовин. На відміну від речовини, необмежене число разів виходить в неорганічне середовище і яке надходить в живі організми, енергія використовується для роботи тільки один раз. Тому потік енергії (її кількість) в ряду послідовних трофічних рівнів знижується. У кожній ланці трофічного ланцюга деяка частина спожитої їжі не засвоюється, з засвоєної їжі зазвичай менша частина йде на приріст або продукцію, а решта - на енергетичний обмін. Продукція кожного наступного трофічного рівня зазвичай в 5-10 разів менше продукції попереднього. Чим довше харчова ланцюг, тим менше продукція її кінцевих ланок. У наземних екосистемах не тільки продукція, але і біомаса зменшуються від одного рівня до наступного. Порівняє, оцінку Б. п. Екосистем отримують за характерними для них величинам первинної продукції. Сумарну первинну продукцію світового суходолу за рік оцінюють в 179,5 млрд. Т сухої органічної речовини, що приблизно еквівалентно 70 101в ккал. Про первинної продукції океану судять лише приблизно, її річна величина знаходиться в межах 25-80-106 ккал. Визначення Б. п. Оброблюваних земель (агробіоценозів) має важливе економічне значення для прогнозування врожайності. Вивчення біопродуктивності природних систем різного об'єму - необхідна основа раціонального використання, охорони та забезпечення відтворення біол. природних ресурсів.
Біологічна продуктивність, екологічне та общебиологическое поняття, що означає відтворення біомаси рослин, мікроорганізмів і тварин, що входять до складу екосистеми; в більш вузькому сенсі - відтворення диких тварин і рослин, що використовуються людиною. Біологічна продуктивність реалізується в кожному окремому випадку через відтворення видових популяцій рослин і тварин, що йде з деякою швидкістю. Може бути виражена певною величиною - продукцією за рік (або в іншу одиницю часу) на одиницю площі (для наземних і донних водних організмів) або на одиницю об'єму (для організмів, що мешкають в товщі води і в грунті). Продукція певної видової популяції може бути віднесена також до її чисельності або біомасі. Біологічна продуктивність різних наземних і водних екосистем виявляється в багатьох формах. Відповідно різноманітні і використовуються людиною продукти, що відтворюються в природних співтовариствах (наприклад, деревина, риба, хутра і мн. Ін.). Людина зазвичай зацікавлений у підвищенні біологічної продуктивності екосистем, тому що це збільшує можливості використання біологічних ресурсів природи. Однак в ряді випадків висока біологічна продуктивність може призводити до шкідливих наслідків (наприклад, надмірний розвиток у високопродуктивних водах фітопланктону певного видового складу - синьо-зелених водоростей в прісних водах, токсичних видів перідіней - в морях).
Загальною і адекватною мірою біопродуктивності служить продукція, але не біомаса співтовариства або його компонентів. Біомаса окремих видів або всього населення в цілому може служити для оцінки продукції і продуктивності тільки при порівнянні екосистем однаковою або схожою структури і видового складу, але зовсім не придатна в якості загальної міри біопродуктивності. Наприклад, в результаті високої інтенсивності фотосинтезу одноклітинних водоростей планктону в найбільш продуктивних ділянках океану за рік синтезується на одиницю площі приблизно стільки ж органічних речовин, скільки і в високопродуктивних лісах, хоча їх біомаса в сотні тисяч разів більше біомаси фітопланктону. Продукцію автотрофних організмів, здатних до фото- або хемосинтезу, називають первинною продукцією, а самі організми - продуцентами. Основна роль в створенні первинної продукції належить зеленим рослинам, вищим - на суші, нижчим - у водному середовищі. Продукцію гетеротрофних організмів зазвичай відносять до вторинної продукції, а самі організми називають консументами. Всі види вторинної продукції виникають на основі утилізації речовини і енергії первинної продукції; при цьому енергія, на відміну від речовини, багаторазово повертається в кругообіг, може бути використана для виконання роботи тільки один раз. Схематично складні трофічні зв'язки можна представити у вигляді "потоку енергії" через екосистему, т. Е. Ступеневої процесу утилізації енергії сонячної радіації та речовини первинної продукції. Перший трофічний рівень утилізації сонячної енергії складають фотосинтезуючі організми, що створюють первинну продукцію, другий - споживають їх рослиноїдні тварини, третій - м'ясоїдні тварини, четвертий - хижаки другого порядку. Кожен наступний трофічний рівень споживає продукцію попереднього, причому частина енергії спожитої і асимільованої їжі йде на потреби енергетичного обміну і розсіюється. Тому продукція кожного наступного трофічного рівня менше продукції попереднього (наприклад, вихід на основі однієї і тієї ж первинної продукції рослиноїдних тварин завжди більше, ніж живуть за їх рахунок хижаків). Часто при переході від нижчих трофічних рівнів до вищих знижується не тільки продукція, але і біомаса. Однак, на відміну від продукції, біомаса подальшого рівня може бути і вище біомаси попереднього (наприклад, біомаса фітопланктону менше сумарної біомаси всього живого за його рахунок тваринного населення океану). Чільне місце в механізмі біопродуктивності займають гетеротрофні мікроорганізми, які утилізують надходить з усіх трофічних рівнів мертве органічна речовина, частково минерализуя його, частково перетворюючи в речовину мікробних тіл. Останні служать важливим джерелом харчування для багатьох водних (бентос і планктон) і сухопутних (грунтова фауна) тварин.
Зростаючі потреби і зростаюча технічна потужність людства швидко збільшують можливості його впливу на живу природу. Виникає необхідність управління екосистемами. Всі засоби впливу на біопродуктивність екосистем і управління нею направлені або на підвищення корисної первинної продукції (різні форми добрива, меліорації, регулювання чисельності і складу споживачів первинної продукції та ін.), Або на підвищення ефективності утилізації первинної продукції на наступних трофічних рівнях в потрібному для людини напрямку. Це вимагає хорошого знання видового складу і структури екосистем і екології окремих видів. Найбільші перспективи мають такі форми господарської експлуатації живої природи і управління нею, які засновані на знанні особливостей місцевих екосистем і характерних для них форм біопродуктивності.
Біопродуктивність Світового океану
Біологічна продуктивність Світового океану залежить перш за все від величини первинної продукції всієї океанічної екологічної системи або, точніше, сукупності екологічних систем.
Тому знання процесів і обсягів утворення первинного органічної речовини з мінеральних сполук, що входять до складу морської води, має важливе значення при визначенні потенційних біопродукційних можливостей океану. Переважна частина органічних сполук, що використовуються морськими тваринами і бактеріями для харчування, утворюється в процесі фотосинтезу рослин, т. Е. Перш за все в результаті життєдіяльності фітопланктону і в значно меншій мірі великих водоростей.
Рослинні організми, використовуючи енергію сонця і мінеральні речовини, трансформують їх в тканини рослинних організмів при наявності необхідних абіотичних і біотичних умов. У процесі подальших вельми складних і різноманітних перетворень енергії створюються проміжні та кінцеві ланки ланцюга продуктивності і в тому числі риби, безхребетні і китоподібні, т. Е. Саме ті промислові ресурси, в ефективному використанні яких зацікавлене людство.
Процес життєдіяльності, починаючи від створення первинної органічної продукції шляхом асиміляції, що служить основою для всіх подальших перетворень органічної речовини в більш складні структури, можна представити у вигляді потоку енергії, що проходить через ряд гетеротрофних рівнів, який, використовуючи властивості живих організмів по трансформації різних видів енергії, створює різні види біологічної продукції. Надалі, в результаті загибелі живих організмів і розпаду органічних речовин, кругообіг біологічних процесів замикається, повертаючись до початкових форм неорганічної природи і теплової енергії. Цей шлях супроводжується величезними втратами енергії, які багаторазово зростають у міру розвитку процесу життєдіяльності і переходу від одного трофічного рівня до іншого. Обсяг таких втрат має важливе значення для розуміння потенційних можливостей океану по продукуванню біологічних ресурсів і розробки методів найбільш доцільного їх використання.
Грунт, її родючість і біопродуктивність
Помчва - поверхневий шар літосфери Землі, що володіє родючістю і представляє собою поліфункціональні гетерогенну відкриту четирёхфазную (тверда, рідка, газоподібна фази і живі організми) структурну систему, утворену в результаті вивітрювання гірських порід і життєдіяльності організмів.
Родючість грунту - здатність грунту задовольняти потреби рослин в елементах живлення, вологи і повітря, а також забезпечувати умови для їх нормальної життєдіяльності. Це Емерджентні властивість грунту. При взаємодії компонентів грунту з'являється родючість. Грунт складається з перегною, азоту, фосфору, калійних солей, води, повітря, глини і піску.
З давніх-давен людина оцінює грунт головним чином з точки зору її родючості. Саме від родючості залежить урожай і краса рослин. Грунт - складна система, яка живе і розвивається за своїми законами, тому під родючістю потрібно розуміти весь комплекс ґрунтових властивостей і процесів, що визначають нормальний розвиток рослин. Всі процеси, що відбуваються в грунті, пов'язані між собою. Виняток або ослаблення будь-якого становить веде за собою зміну всього складу грунту і втрати цінних її якостей. Деградація грунту - ланцюгова реакція, яку важко зупинити. Погіршення земель знижує продуктивність рослин. Грунт в цьому випадку стає схильна до ерозії і вимивання корисних речовин, що знову веде до зниження чисельності рослин. Заходи по відновленню родючості грунтів довготривалі, дуже дорогі і складні, тому так важливо стежити за станом грунту, не допускаючи її сильного виснаження або забруднення. Результатом такого уважного ставлення буде привабливість квітів і відмінний урожай.
Для визначення родючості грунту необхідно звернути увагу на її склад, кислотність, ставлення до води і кисню. Володіючи спостережливістю і елементарними знаннями з біології можна визначити стан грунту і вжити необхідних заходів щодо поліпшення або підтримання ґрунтових властивостей.
Світовий розподіл первинної біологічної продукції вкрай нерівномірно. Найбільший абсолютний приріст рослинного світу досягає в середньому 25 г в день в дуже сприятливих умовах. На великих площах продуктивність не перевищує 0,1 г / м (жаркі пустелі і полярні пустелі). Загальна річна продукція сухої органічної речовини на Землі становить 150-200 млрд. Тонн. Близько третини його утворюється в океанах, близько двох третин - на суші. Майже вся чиста первинна продукція Землі служить для підтримки життя всіх гетеротрофних організмів. Енергія, недовикористаної консументами, запасається в їхніх тілах, органічних опадах водойм і гумосе грунтів.
Ефективність зв'язування рослинністю сонячної радіації знижується при нестачі тепла і вологи, при несприятливих фізичних і хімічних властивостях ґрунту і т.п. Продуктивність рослинності змінюється не тільки при переході від однієї кліматичної зони до іншої, а й в межах кожної зони.
Для п'яти континентів світу середня продуктивність розрізняється порівняно мало. Винятком є Південна Америка, на більшій частині якої умови для розвитку рослинності дуже сприятливі.
Харчування людей забезпечується в основному сільськогосподарськими культурами, що займають приблизно 10% площі суші (близько 1,4 млрд. Га). Загальний річний приріст культурних рослин складає близько 16% від всієї продуктивності суші, велика частина якої припадає на ліси. Приблизно 1/2 врожаю йде безпосередньо на харчування людей, інша частина - на корм домашнім тваринам, використовується в промисловості і губиться в смітті. Всього людина споживає близько 0,2% первинної продукції Землі.
Рослинна їжа обходиться для людей енергетично дешевше, ніж тваринна. Сільськогосподарські площі при раціональному використанні і розподілі продукції могли б забезпечити приблизно вдвічі більше населення Землі, ніж існуюче. Але це вимагає великих витрат праці і капіталовкладень. Особливо важко забезпечити населення вторинною продукцією. У раціон людини повинно входити не менше 30 г білків в день. Наявні на Землі ресурси, включаючи продукцію тваринництва і результати промислу на суші і в океані, можуть забезпечити щорічно близько 50% потреб сучасного населення Землі. Велика частина населення Землі знаходиться, таким чином, в стані білкового голодування, а значна частина людей страждає також і від загального недоїдання.
Таким чином, збільшення біопродуктивності екосистем, і особливо вторинної продукції, є однією з основних задач, що стоять перед людством.
Розміщено на Allbest.ru