Екологія: біологія взаємодії. 3.06. Продукція екосистем та її вимірювання
У 1964-1974 рр. у всьому світі проводився узгоджений збір даних про продуктивність екосистем і чинники, що на неї впливають, у межах Міжнародної біологічної програми ООН. Досі ці результати є основою наших знань про ті природні багатства, якими володіє Земля. ...
Українська мова (найновіша версія) / Російська мова (оновлення припинено)
3.05. Екологічний баланс
Д. Шабанов, М. Кравченко. Екологія: біологія взаємодії
Розділ 3. Біогеоценологія та екологія угруповань
3.07. Продуктивність різних біомів
3.06. Продукція екосистем та її вимірювання
Людина — один із багатьох видів консументів, що населяють Землю. Для її існування необхідна органічна речовина, вироблена рослинами. У міру свого зростання людство раз у раз стикалося з нестачею їжі. Тепер, коли воно стало всепланетною силою, виникає закономірне питання: а скільки всього органічної речовини, потенційно придатної для вживання людиною, утворюється на нашій планеті?
У 1964-1974 рр. у всьому світі проводився узгоджений збір даних про продуктивність екосистем і чинники, що на неї впливають, у межах Міжнародної біологічної програми ООН. Досі ці результати є основою наших знань про ті природні багатства, якими володіє Земля. Спочатку потрібно визначити основні поняття, що використовуються для вивчення продуктивності екосистем.
Біомаса — сумарна маса всіх організмів усього угруповання або окремої популяції, що вимірюється в одиницях сирої або сухої маси на одиницю площі чи об'єму середовища. До складу біомаси входять тіла організмів цілком, навіть якщо деякі їхні частини мертві, як-от деревина. Сукупність мертвих частин живих організмів становить некромасу, мертву масу в складі організмів (зверніть увагу на етимологічний парадокс: некромаса є частиною біомаси!). Частка некромаси особливо велика в лісі.
Продукція — кількість відтвореної біомаси на одиницю площі (або об'єму) за одиницю часу (а також сама ця біомаса). Виділяють первинну продукцію — кількість органічної речовини, виробленої автотрофами (продуцентами), а також вторинну продукцію — продукцію гетеротрофів (консументів і редуцентів).
Розроблено різноманітні способи вимірювання продуктивності екосистем. Оскільки утворення й руйнування органічної речовини тісно пов'язане з газообміном (під час утворення органічної речовини в ході найпоширеніших форм фотосинтезу відбувається поглинання вуглекислоти й виділення кисню), вимірюючи вміст цих газів, можна оцінити продукцію! Вміст якого газу краще вимірювати: кисню чи вуглекислоти? Для водних і наземних екосистем відповідь буде різною. Річ у тім, що точніше можна виміряти зміни кількості того газу, якого в даних умовах менше. У повітрі відносно багато кисню і небагато вуглекислоти, тому продукцію наземних екосистем прийнято оцінювати за CO2. У воді ситуація протилежна: вуглекислий газ у ній розчиняється дуже добре, а кисню часто бракує. Тому продуктивність водних екосистем визначають, вимірюючи зміни концентрації кисню. Як це роблять? Ви краще зрозумієте основний принцип, якщо спробуєте здогадатися про суть одного з найпростіших методів — методу темних і світлих пляшок.
З борту човна у світлий час доби на певну глибину опускають вантаж, до якого прикріплена пара пляшок: одна прозора, а інша темна, непрозора. За допомогою особливого пристрою з цих пляшок на певній глибині висмикуються корки. Пляшки заповнюються водою, характерною для цієї глибини, разом із фітопланктонними і зоопланктонними організмами, що містяться в цій воді. Крім того, пробу цієї води піднімають на поверхню й визначають у ній вміст кисню. Позначимо початкову концентрацію кисню як C0. Заповнені водою темну і світлу пляшки на певний час (наприклад, на 1 годину) залишають на глибині, а потім піднімають на поверхню й одразу визначають у них концентрацію кисню. Так отримують ще дві величини: Cb — концентрацію кисню в темній пляшці після витримування на глибині протягом стандартного часу і Cw — концентрацію кисню у світлій пляшці після такого самого витримування.
Завдання. Вкажіть, як, знаючи C0, Cb і Cw, визначити інтенсивність дихання й продукції планктонного угруповання. Щоб вам було легше знайти відповідь на це запитання, замисліться, чому різниця у вмісті кисню між темною і світлою пляшками з'являється тільки у світлий час доби.
Описаний тут метод визначення продуктивності екосистем далеко не єдиний. Багато методів вимірювання продуктивності ґрунтуються на використанні «мічених» атомів (радіоактивних ізотопів поширених біогенів).
Хлорофіловий метод ґрунтується на тому, що на одну молекулу хлорофілу припадає приблизно стала кількість первинної продукції. З певної території збирають усю біомасу, з неї вилучають хлорофіл і вимірюють його кількість. Можна оцінити продуктивність тієї чи іншої території, навіть вимірявши зі супутника спектральний склад світла, що впало на неї й відбилося від неї! Річ у тім, що хлорофіл характеризується добре відомим спектром поглинання, і за різницею світла, що прийшло в екосистему й вийшло з неї, можна виміряти, яка частина випромінювання була поглинута хлорофілом.
3.05. Екологічний баланс
Д. Шабанов, М. Кравченко. Екологія: біологія взаємодії
Розділ 3. Біогеоценологія та екологія угруповань
3.07. Продуктивність різних біомів