Риси біологічної продуктивності

Продуктивність природного біогеоценозу набагато вища, ніж біоценозів, які зазнали впливу діяльності людини. Наприклад, можна стверджувати, що гектар лісу виділяє кисню в чотири рази більше, ніж така сама площа лісопарку. Пояснюють це тим, що видовий склад біоценозів міських парків набагато бідніший, ніж лісових.

Різноманітність і стійкість видового складу рослинності у лісовому біогеоценозі тісно пов'язані не лише з вищими рослинами, що там ростуть, а й з грибами і тваринами, починаючи від мешканців грунту — круглих і кільчастих червів і ссавцівземлериїв і закінчуючи комахами і птахами, які живуть на верхівках дерев.

Найбільша густота життя у тропічних лісах. Тут найбільше видів рослин (понад 5 тис.). На північ і на південь від екватора життя стає біднішим, зменшуються його густота і число видів рослин і тварин: у субтропіках близько 3 тис. видів рослин, у степах близько 2 тис., далі йдуть широколисті і хвойні ліси і, нарешті, тундра, в якій росте близько 500 видів лишайників і мохів. Залежно від інтенсивності розвитку життя в різних географічних широтах змінюється біологічна продуктивність [10].

Підраховано, що загальна первинна продуктивність суходолу (біомаса, утворена автотрофними організмами за одиницю часу на одиницю площі) становить близько 150 млрд т, у тому числі на частку лісів земної кулі припадає 8 млрд т органічної речовини в рік.

Сумарна рослинна маса на 1 га у тундрі становить 28,25 т, у тропічному лісі — 524 т. У помірному поясі 1 га лісу за рік утворює близько 6 т деревини і 4 т листків, що становить 193,2 • 109 Дж (~46 • 109 кал). Вторинна продуктивність (біомаса, утворена гетеротрофними організмами за одиницю часу на одиницю площі) у біомасі комах, птахів та інших у цьому лісі становить від 0,8 до 3 % біомаси рослин, тобто близько 2 • 109 Дж (5 • 108 кал).

Первинна річна продуктивність різних агроценозів значно різниться. Середня світова продуктивність у тоннах сухої речовини на 1 га становить: пшениці — 3,44, картоплі — 3,85, рису — 4,97, цукрових буряків — 7,65. Урожай, який збирає людина, становить лише 0,5 % загальної біологічної продуктивності поля. Значна частина первинної продукції руйнується сапрофітами — мешканцями грунтів.

Одним з важливих компонентів біогеоценозів поверхні суходолу є грунти. Вихідним матеріалом для ґрунтоутворення є поверхневі шари гірських порід. З них під впливом мікроорганізмів, рослин і тварин формується ґрунтовий шар.

Організми концентрують у собі біогенні елементи: після відмирання рослин і тварин і розкладання їхніх решток ці елементи переходять до складу ґрунту, завдяки чому в ньому акумулюються біогенні елементи, а також нагромаджуються не повністю розкладені органічні речовини [5].

Світовий океан займає понад 2/3 площі поверхні планети. Фізичні властивості і хімічний склад вод океану сприятливі для розвитку та існування життя. Як і на суходолі, в океані густота життя найбільша в екваторіальній зоні і знижується в міру віддаляння від неї. У верхньому шарі, на глибині до 100 м, живуть одноклітинні водорості, які складають планктон, «загальна первинна продуктивність фітопланктону Світового океану становить 50 млрд т в рік (близько 1/3 усієї первинної продукції біосфери). Майже всі ланцюги живлення в океані починаються з фітопланктону, яким живляться тварини зоопланктону (наприклад, рачки). Рачки є їжею для багатьох видів риб і вусатих китів. Риб поїдають птахи. Великі водорості ростуть переважно в прибережній частині океанів і морів. Найбільша концентрація життя — в коралових рифах. Океан бідніший на життя, ніж суходіл, біомаса його продукції в 1000 разів менша. Більшість утвореної біомаси — одноклітинні водорості та інші мешканці океану — відмирають, осідають на дно і їхня органічна речовина руйнується редуцентами. Лише близько 0,01 % первинної продуктивності Світового океану через довгий ланцюг трофічних рівнів доходить до людини у вигляді їжі і хімічної енергії.

На дні океану, в результаті життєдіяльності організмів, формуються осадові породи: крейда, вапняки, діатоміт та ін [3].

 

Ланцюги живлення

Ланцюг живлення (трофічний ланцюг) - взаємовідносини між організмами під час переносу енергії їжі від її джерела (зеленої рослини) через ряд організмів (шляхом поїдання) на більш високі трофічні рівні, або:

- ряди взаємопов'язаних видів, в яких кожний попередній є об'єктом живлення наступного, називають ланцюгами живлення.

Розрізняють ланцюги живлення різних типів. Тип ланцюга залежить від початкової ланки. Початковою ланкою в ланцюгах живлення можуть бути рослини, мертві рослини, рештки чи послід тварин. Наприклад:

· рослини - попелиці - дрібні комахоїдні птахи - хижі птахи;

· рослини – зайці – лисиці - вовки.

В даних випадках ряди починаються з рослин. До іншого типу рядів живлення належать ряди, що розпочинаються з посліду тварин з невикористаними запасами речовин:

· коров'ячий послід - личинки мух - комахоїдні птахи - хижаки.

Прикладом ланцюгів живлення, які починаються з рослинних решток, може бути:

· рослинний перегній - дощові черв'яки - кроти.

Харчові взаємовідносини, що існують між організмами, створюють у біогеоценозі складний взаємозв’язаний комплекс організмів, який поєднує все населення біоценозу в єдине ціле. Завдяки харчовим взаємовідносинам у біоценозах здійснюється трансформація біогенних речовин і енергії та розподілення їх між популяціями. Шляхи, за якими здійснюється постійний потік речовн і енергії називаються ланцюгами живлення. Таким чином, харчовий ланцюг представлений рядом живих організмів, у якому одні організми поїдають попередників по ланцюгу і в свою чергу поїдаються тими, хто слідує за ними [6].

Термін (ланцюг живлення) був запроваджений Ч. Елтоном. Кожний ланюг живлення складається з декількох ланок. Але, звичайно, ланцюг включає три основні ланки.

Першу ланку утворюють Продуценти (автотрофи, виробники) - це організми, що створюють (продукують) органічну речовину з неорганічної (води, вуглекислого газу та мінеральних солей) за рахунок сонячної енергії в процесі фотосинтезу. Утво­рена глюкоза (виноградний цукор), є вихідною речовиною для інших органічних спо­лук. Ці сполуки рослини використовують для підтримки обміну ре­човин та для побудови суб­станції власного тіла(фітомаса). При цьому енергія втрачається під час дихання та від­дачі тепла. Лише незначна частина світло­випромінювання - променевої енергії пере­творюється на хімічну енергію. Продуценти здатні самостійно створювати і забезпечувати себе органічною речовиною і виконують роль накопичувачів органічної речовини. До продуцентів належать зелені рослини.

Друга ланка представлена Консументи (гетеротрофи) - це організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консументами. Вони залежать від автотрофів, оскільки для живлення потребують багатих на енергію речовин, щоб із них будува­ти субстанцію свого тіла (зоомаса). Гетеротрофи використовують енергію хімічних зв'язків органічних речовин, яка була акумульована автотрофами. Части­на енергії втрачається через дихання. Консументи розрізняють за порядками:

· консументи 1-го порядку - це росли­ноїдні тварини, (рослиноїдні комахи).

· консументи 2-го порядку – поїдають консументів 1-го порядку (хижаки), наприклад ящірки, жаби, комахоїдні птахи тощо.

· консументи 3-го порядку – можуть живитися консументами 2-го порядку. Часто ними є хижі звірі, птахи.

Третя ланка Редуценти - це мікроорганізми, що розкладають органічну речовину продуцентів і консументів до простих сполук - води, вуглекислого газу, мінеральних солей, замикаючи таким чином колообіг речовин у біосфері. Їхню діяльність підтримують в екосистемі багато маленьких безхребетних тварин (рівноногі ракоподібні, кліщі, личинки комах):

· тварини-сапрофаги живляться мертвою органічною субстанцією;

· копрофаги поїдають тва­ринні екскременти, при цьому бактерії та гриби, які на них оселяються, становлять важливу частину харчування;

· некрофаги - мертвоїди.

Праця деструкторів закінчує колообіг речо­вин утворенням СО2, NН4, Н2S, СН4, Н2 та іонів, таких як РО43-,С1-, Na+, К+, Са2+ та ін.

Продуценти та деструктори самі створю­ють короткий колообіг У довгому коло­обігу між ними (Рис.5.) знаходяться консументи [7].

Рис.5.Трофічні зв'язки в простих харчових ланцюгах.