Ciclul de substanțe și fluxul de energie în ecosistem. Productivitatea biologică a ecosistemelor
Principiul unității de mediu organismului (legea biologică de bază) - între organismele vii și mediul lor există o relație strânsă, și interdependență reciprocă, care datorează unitatea lor.
În ecosistem, substanțele organice sunt sintetizate de autotrofe din substanțe anorganice. Apoi sunt consumate de heterotrofe. Dedicat în timpul vieții sau după moartea organismelor (ca autotrophs și heterotrophs) mineralizarea substanțelor organice sunt supuse, adică transformate în substanțe anorganice. Aceste substanțe anorganice pot fi reutilizate de autotrofe pentru sinteza substanțelor organice. Deci ciclul biologic al substanțelor se desfășoară.
În același timp, energia nu poate circula în interiorul ecosistemului. Fluxul de energie (transferul de energie) conținut în produsele alimentare în ecosistem este unidirecțional de la autotrofe la heterotrofe. Viața de pe Pământ continuă, fără întrerupere, deoarece curge în sistemul ciclurilor biologice ale materiei și este menținută de un curent constant de energie solară.
Conform primei legi a termodinamicii, energia nu dispare fără urmă, ci trece de la o formă la alta. Astfel, la primul nivel trofic de către plantele verzi, energia solară este transformată în energia legăturilor chimice ale substanțelor organice în procesul de fotosinteză. Aceasta este producția primară brută. Conform celei de-a doua legi a termodinamicii, transformările de energie sunt însoțite de trecerea unei părți a acesteia într-o stare în care nu mai poate fi folosită pentru muncă. Deci, cea mai mare parte a energiei absorbită de plante, dar neasimilată, este disipată în mediu sub formă de energie termică. O parte din substanțele organice formate este oxidat, iar energia eliberată este folosită pentru menținerea tuturor proceselor metabolice. Aceasta este așa-numita cheltuială pentru respirație. Această energie, în analiza finală, se disipează și sub formă de căldură. Partea rămasă a substanțelor organice nou formate este creșterea biomasei plantelor și se numește producție primară pură. În producția primară pură, doar 1% din energia absorbită de plante este convertită.
Până la cel de-al doilea nivel trofic, doar o parte din producția primară netă ajunge. Unele dintre ele nu sunt folosite de consumatorii de prima ordine. Acesta poate fi acumulat sau exportat în afara sistemului. Partea care asimilat (consumat) consuments uzat parțial asupra respirației parțial excretat în fecale, iar restul se acumulează în formă de produse secundare.
Producția secundară la fiecare nivel trofic al consumatorilor, etc.) este de aproximativ 10% din cele anterioare (deși la nivelul prădătorilor poate fi mai mare - aproximativ 20%). Prin urmare, cu cât este mai mare lanțul alimentar, cu atât mai puțin rămâne până la sfârșitul energiei stocate în materie organică. Prin urmare, numărul de niveluri trofice nu este niciodată prea mare.
Astfel, transferul de energie de la un nivel la altul trofice cea mai mare parte din energie este disipată sub formă de căldură (în conformitate cu a doua lege a termodinamicii), și doar aproximativ 10% din cantitatea inițială este transferată în lanțul alimentar.
Regula de zece procente - pentru fiecare nivel trofic următor, trece aproximativ 10% din substanța și energia nivelului anterior.
Lanțurile alimentare pot fi reprezentate sub formă de piramide ecologice. Există trei tipuri principale de piramide ecologice.
Piramida numerelor (piramida Elton) reflectă scăderea numărului de organisme de la producători la consumatori.
Piramida biomasei prezintă variația de biomasă la fiecare nivel trofic succesive: ecosistemul terestru biomasa piramida se îngustează în sus pentru ecosistemul oceanului - are un caracter inversat (redus în jos), ca urmare a consumului rapid al fitoplanctonului de către consumatori.
Piramida energiei (produselor) are un caracter universal și reflectă o scădere a cantității de energie conținută în produsele create la fiecare nivel trofic ulterior.
Creșterea biomasei într-un ecosistem creat pe unitate de timp se numește producție biologică (productivitate). Există produse primare și secundare ale comunității.
Producția primară este biomasa creată pe unitatea de timp de către producători. Acesta este împărțit în brut și curat. Producția primară brută (asimilarea totală) este biomasa totală creată de plante în timpul fotosintezei. O parte din acestea sunt cheltuite pentru menținerea activității vitale a plantelor - cheltuielile pentru respirație (40-70%). Restul constă în produse primare pure (asimilare pură), care sunt utilizate în continuare de către consumatori și descompunători sau se acumulează în ecosistem.
Producția secundară este biomasa creată pe unitatea de timp de către consumatori. Este diferit pentru fiecare nivel trofic.
Masele de organisme ale unui anumit grup (producători, consumatori, descompunători) sau comunitatea în ansamblu se numește biomasă. Cea mai mare biomasă și productivitate sunt pădurile tropicale, cele mai joase - deserturi și tundre.
Dacă în ecosistem rata de creștere a plantelor (formarea producției primare) este mai mare decât rata de procesare a consumatorilor și a descompunerilor, aceasta duce la o creștere a biomasei producătorilor. Dacă nu există o utilizare insuficientă a produselor de recesiune în lanțurile de descompunere, are loc acumularea de materii organice moarte. Acest lucru se manifestă prin ancorarea mlaștinilor, formarea unei așternuturi forestiere puternice și altele asemănătoare. În ecosistemele stabile, biomasa rămâne constantă, deoarece practic toate produsele sunt consumate în lanțurile alimentare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: