Полная версия

Главная arrow Экология arrow Науки о Земле

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЛАНДШАФТОВ

36 % суши (более 1/3) не производят первичную биологическую продукцию, так как заняты ледниками, пустынями, водоемами или же разного рода застройками. Остальные 64 % - это различные категории земель, продуцирующих биомассу, но обладающих крайне неоднородным биопродукционным потенциалом.

Величина биологической продуктивности каждого участка земной поверхности зависит от соотношения тепла и влаги, поступающих к этому участку. Наибольшая величина первичной продуктивности характерна для влажных лесов экваториального пояса (около 4000 т/км2 в го^). Субтропические леса производят 2000 т/км , а тайга - 700 т/км ; степи - 900 т/км“; пустыни - не более 200 т/км“.

Биологическая продуктивность - экологическое и общебиологическое понятие, обозначающее воспроизведение биомассы растений, микроорганизмов и животных, входящих в состав экосистемы; в более узком смысле - воспроизведение диких животных и растений, используемых человеком. Биологическая продуктивность реализуется в каждом отдельном случае через воспроизведение видовых популяций растений и животных, идущее с некоторой скоростью, что может быть выражено определённой величиной - продукцией за год (или в иную единицу времени) на единицу площади (для наземных и донных водных организмов) или на единицу объёма (для организмов, обитающих в толще воды и в почве). Продукция определённой видовой популяции может быть отнесена также к её численности или биомассе. Биологическая продуктивность различных наземных и водных экосистем проявляется во многих формах. Соответственно многообразны и используемые человеком продукты, воспроизводимые в природных сообществах (например, древесина, рыба, меха и многие другие). Человек обычно заинтересован в повышении биологической продуктивности экосистем, так как это увеличивает возможности использования биологических ресурсов природы. Однако в ряде случаев высокая биологическая продуктивность может приводить к вредным последствиям (например, чрезмерное развитие в высокопродуктивных водах фитопланктона определённого видового состава - сине-зелёных водорослей в пресных водах, токсичных видов перидиней - в морях).

Понятие «биологическая продуктивность» во многих отношениях аналогично понятию «плодородие почвы», но по содержанию и объёму шире последнего, так как может быть отнесено к любому биогеоценозу, или экосистеме. Изредка термин «биологическая продуктивность» применяется по отношению к культурным сообществам, производительность которых в большой мере - результат приложения общественного труда. Однако и природные наземные и водные экосистемы находятся под прямым или косвенным воздействием человека. Поэтому с ростом численности людей и научно-технической вооружённости человечества биологическая продуктивность экосистем отражает не только их исходные естественно-исторические особенности, но и результат влияний человека.

Общей и адекватной мерой биологической продуктивности служит продукция, но не биомасса сообщества или его компонентов. Биомасса отдельных видов или всего населения в целом может служить для оценки продукции и продуктивности только при сравнении экосистем одинаковой или сходной структуры и видового состава, но совершенно непригодна в качестве общей меры биологической продуктивности. Например, в результате высокой интенсивности фотосинтеза одноклеточных водорослей планктона в наиболее продуктивных участках океана за год синтезируется на единицу площади примерно столько же органических веществ, сколько и в высокопродуктивных лесах, хотя их биомасса в сотни тысяч раз больше биомассы фитопланктона.

Продукция каждой популяции за определённое время представляет собой сумму приростов всех особей, включая прирост отделившихся от организмов образований и прирост особей, устранённых (элиминированных) по тем или иным причинам из состава популяции за рассматриваемое время. В предельном случае, если нет элиминации и все особи доживают до конца изучаемого периода, продукция равна приросту биомассы. Если же начальная (В) и конечная (В1) биомассы равны, то это означает, что прирост компенсирован элиминацией, т. е. при этом условии продукция (Р) равна элиминации (Е). В общем случае Р=В2~В] | +Е.

Иногда определённую таким образом продукцию называют «чистой продукцией», противопоставляя ей «валовую продукцию», в которую включают не только приросты, но и затраты на энергетический обмен. Термины «чистая» и «валовая продукция» укрепились по отношению к растениям. В приложении к животным «валовая продукция» - это усвоенная пища, или «ассимиляция», а термин «продукция» употребляется для обозначения чистой продукции.

Продукцию автотрофных организмов, способных к фото- или хемосинтезу, называют первичной продукцией, а сами организмы -продуцентами. Основная роль в создании первичной продукции принадлежит зелёным растениям: высшим - на суше, низшим - в водной среде. Продукцию гетеротрофных обычно относят к вторичной продукции, а сами организмы называют консументами. Все виды вторичной продукции возникают на основе утилизации вещества и энергии первичной продукции; при этом энергия, в отличие от вещества, многократно возвращающегося в круговорот, может быть использована для выполнения работы только один раз. Схематически сложные трофические связи можно представить в виде «потока энергии» через экосистему, т. е. ступенчатого процесса утилизации энергии солнечной радиации и вещества первичной продукции. Первый трофический уровень утилизации солнечной энергии составляют фотосинтезирующие организмы, создающие первичную продукцию, второй - потребляющие их растительноядные животные, третий -плотоядные животные, четвёртый - хищники второго порядка. Каждый последующий трофический уровень потребляет продукцию предыдущего, причём часть энергии потребленной и ассимилированной пищи идёт на нужды энергетического обмена и рассеивается. Поэтому продукция каждого последующего трофического уровня меньше продукции предыдущего (например, выход на основе одной и той же первичной продукции растительноядных животных всегда больше, чем живущих за их счёт хищников). Часто при переходе от низших трофических уровней к высшим снижается не только продукция, но и биомасса. Однако в отличие от продукции биомасса последующего уровня может быть и выше биомассы предыдущего (например, биомасса фитопланктона меньше суммарной биомассы всего живущего

за его счёт животного населения океана). Важное место в механизме биологической продуктивности занимают гетеротрофные микроорганизмы, которые утилизируют поступающее со всех трофических уровней мёртвое органическое вещество, частично минерализуя его, частично превращая в вещество микробных тел. Последние служат важным источником питания для многих водных (филыпраторы и детритофаги бентоса и планктона) и сухопутных (почвенная фауна) животных.

По другому принципу продукцию делят на промежуточную и конечную. К промежуточной относят продукцию, потребляемую другими членами экосистемы, вещество которой вновь возвращается в

Таблица 11

Система экологических функций литосферы и управление ими (Трофимов В. Т., Зилинг Д. Г. и др., 2000, с дополнениями)

Экологические функции литосферы и социальное управление человеком экологическими функциями литосферы и биосферы

Ресурсная

Геодина-

мическая

Геохими

ческая

Геофизи

ческая

Ресурсы,

необхо

димые

для

жизни

биоты

(без

человека)

Ресурсы, необходимые для

жизни и

деятель

ности

человека

Ресурсы

биосфер

ного

геологиче

ского

прост

ранства

Природные и

антропо

генные

(техно

генные)

геологи

ческие

процессы

Природные и/или

техноген

ные

геохими

ческие

поля

Природные и/или

техноген

ные

геофизи

ческие

поля

1. Макро-биоген-ные (С, О, Ы, Н, Са,

Р, 8 и

др)-

  • 2. Микробиоген ные
  • (8е, Сг,

N1,1, 8п

И др.

3. Подземные

воды

Мине

рально-

сырьевые

ресурсы,

подземные воды

  • 1. Места обитания биоты
  • 2. Вместилища наземных и

подземных сору-жений

  • 3. Места захоронения и складирования
  • 4. Места расселения

человека

  • 1. Неблагоприятные
  • 2. Катастрофические

1. Лито-

геохими

ческие

  • 2. Гидро-геохимические
  • 3. Атмо-

геохими-

ческие

4. Биогео-

химичес-

кие

  • 1. Грави-тационые
  • 2. Магнитные
  • 3. Температурные
  • 4. Радиационные
  • 5. Электрические
  • 6. Вибрационные
  • 7. Акустические

Экологические функции литосферы и социальное управление человеком экологическими функциями литосферы и биосферы

Ресурсная

Геодина-

мическая

Геохими

ческая

Геофизи

ческая

Способы управления литосферой

Человек широко управляет ресурсными функциями литосферы, изменяя как ресурсы, так и функции в худшую сторону. Это управление несет непреднамеренный характер. Ресурсы истощаются, либо ухудшается их состояние

Человек ускоряет развитие неблагоприятных и катастрофических

процессов,

если они

должны быть, либо создает их там, где

они не

должны быть

Человек

полностью преобразовал геохимические функции литосферы в неблагоприятную сторону, загрязнив

ОС всеми

возможны

ми

способами.

Управление

осущест

вляется

только в

худшую

сторону

Тяжесть городов деформирует гравитационное поле

Земли, энергосистемы и производства

изменяют

электромаг

нитные

поля, человек изменяет температурные и радиационные поля Земли, вызывает сейс-моакусти-

ческие

волны

осуществляемый в её пределах круговорот; к конечной - продукцию, в той или иной форме отчуждаемую от экосистемы, т. е. выходящую за её пределы. К конечной продукции относятся также используемые человеком виды продукции, которые могут принадлежать к любому трофическому уровню, включая первый, занятый растениями. Возрастающие потребности и растущая техническая мощь человечества быстро увеличивают возможности его влияния на живую природу. Возникает необходимость управления экосистемами (табл. 11). Все средства влияния на биологическую продуктивность экосистем и управления ею направлены на повышение либо полезной первичной продукции (разные формы удобрения, мелиорации, регулирования численности и состава потребителей первичной продукции и пр.), либо эффективности утилизации первичной продукции на последующих трофических уровнях в нужном для человека направлении. Это требует хорошего знания видового состава и структуры экосистем и эколо-

гии отдельных видов. Наибольшие перспективы имеют такие формы хозяйственной эксплуатации живой природы и управления ею, которые основаны на знании особенностей местных экосистем и характерных для них форм биологической продуктивности.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>