Produktiviteti biologjik i ekosistemeve

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-02-12 12:44

Çdo vit, njerëzit po shterojnë burimet e planetit gjithnjë e më shumë. Nuk është për t'u habitur që kohët e fundit një vlerësim se sa burime mund të sigurojë një biocenozë e veçantë ka marrë një rëndësi të madhe. Sot, produktiviteti i ekosistemit është i një rëndësie vendimtare kur zgjedh një mënyrë administrimi, pasi fizibiliteti ekonomik i punës varet drejtpërdrejt nga sasia e prodhimit që mund të merret.

Këtu janë pyetjet kryesore me të cilat përballen shkencëtarët sot:

• Sa energji diellore disponohet dhe sa asimilohet nga bimët, si matet?
• Cilat lloje të ekosistemeve janë më produktivët dhe prodhojnë prodhimin më parësor?
• Cilët faktorë kufizojnë prodhimin primar në nivel lokal dhe global?
• Cili është efikasiteti me të cilin bimët konvertojnë energjinë?
• Cilat janë ndryshimet midis efikasitetitasimilimi, prodhimi më i pastër dhe efikasiteti mjedisor?
• Si ndryshojnë ekosistemet në sasinë e biomasës ose vëllimin e organizmave autotrofikë?
• Sa energji është në dispozicion për njerëzit dhe sa e përdorim ne?

Ne do të përpiqemi t'u përgjigjemi atyre të paktën pjesërisht në kuadër të këtij artikulli. Së pari, le të merremi me konceptet themelore. Pra, produktiviteti i një ekosistemi është procesi i akumulimit të lëndës organike në një vëllim të caktuar. Cilët organizma janë përgjegjës për këtë punë?

Autotrofe dhe heterotrofe

Ne e dimë se disa organizma janë në gjendje të sintetizojnë molekula organike nga prekursorët inorganikë. Ata quhen autotrofë, që do të thotë "vetëushqyer". Në fakt, produktiviteti i ekosistemeve varet nga aktivitetet e tyre. Autotrofët quhen gjithashtu prodhues kryesorë. Organizmat që janë në gjendje të prodhojnë molekula organike komplekse nga substanca të thjeshta inorganike (ujë, CO2) më së shpeshti i përkasin klasës së bimëve, por disa baktere kanë të njëjtën aftësi. Procesi me të cilin ata sintetizojnë lëndët organike quhet sintezë fotokimike. Siç sugjeron emri, fotosinteza kërkon rrezet e diellit.

Duhet të përmendim gjithashtu rrugën e njohur si kemosinteza. Disa autotrofe, kryesisht baktere të specializuara, mund të shndërrojnë lëndët ushqyese inorganike në komponime organike pa akses në rrezet e diellit. Ekzistojnë disa grupe të kimiosintetikëvebakteret në ujërat e detit dhe të ëmbël, dhe ato janë veçanërisht të zakonshme në mjedise me përmbajtje të lartë të sulfurit të hidrogjenit ose squfurit. Ashtu si bimët që mbajnë klorofil dhe organizmat e tjerë të aftë për sintezë fotokimike, organizmat kemosintetikë janë autotrofë. Sidoqoftë, produktiviteti i ekosistemit është më tepër aktiviteti i bimësisë, pasi është ajo që është përgjegjëse për akumulimin e më shumë se 90% të lëndës organike. Kemosinteza luan një rol disproporcionalisht më të vogël në këtë.

Ndërkohë, shumë organizma mund të marrin energjinë që u nevojitet vetëm duke ngrënë organizma të tjerë. Ata quhen heterotrofë. Në parim, këto përfshijnë të gjitha të njëjtat bimë (ata gjithashtu "hanë" lëndë organike të gatshme), kafshë, mikrobe, kërpudha dhe mikroorganizma. Heterotrofët quhen gjithashtu "konsumatorë".

Roli i bimëve

Si rregull, fjala "produktivitet" në këtë rast i referohet aftësisë së bimëve për të ruajtur një sasi të caktuar të lëndës organike. Dhe kjo nuk është për t'u habitur, pasi vetëm organizmat bimorë mund të shndërrojnë substanca inorganike në ato organike. Pa to, vetë jeta në planetin tonë do të ishte e pamundur, dhe për këtë arsye produktiviteti i ekosistemit konsiderohet nga ky pozicion. Në përgjithësi, pyetja është jashtëzakonisht e thjeshtë: pra sa lëndë organike mund të ruajnë bimët?

Cilat biocenoza janë më produktive?

Mjaft e çuditshme, por biocenozat e krijuara nga njeriu nuk janë aspak më produktive. Xhungla, këneta, selva e lumenjve të mëdhenj tropikal në këtë drejtimjanë shumë përpara. Për më tepër, janë këto biocenoza që neutralizojnë një sasi të madhe të substancave toksike, të cilat, përsëri, hyjnë në natyrë si rezultat i aktivitetit njerëzor, dhe gjithashtu prodhojnë më shumë se 70% të oksigjenit që përmbahet në atmosferën e planetit tonë. Meqë ra fjala, në shumë tekste ende thuhet se oqeanet e Tokës janë "shporta e bukës" më produktive. Mjaft e çuditshme, por kjo deklaratë është shumë larg nga e vërteta.

Paradoksi i oqeanit

A e dini se me çfarë krahasohet produktiviteti biologjik i ekosistemeve të deteve dhe oqeaneve? Me gjysmë shkretëtira! Vëllimet e mëdha të biomasës shpjegohen me faktin se janë hapësirat ujore ato që zënë pjesën më të madhe të sipërfaqes së planetit. Pra, përdorimi i parashikuar në mënyrë të përsëritur i deteve si burimi kryesor i lëndëve ushqyese për të gjithë njerëzimin në vitet e ardhshme vështirë se është i mundur, pasi realizueshmëria ekonomike e kësaj është jashtëzakonisht e ulët. Megjithatë, produktiviteti i ulët i këtij lloji ekosistemi në asnjë mënyrë nuk e ul rëndësinë e oqeaneve për jetën e të gjitha gjallesave, kështu që ato duhet të mbrohen me sa më shumë kujdes.

Ambjentalistët modernë thonë se mundësitë e tokës bujqësore nuk janë shterur dhe në të ardhmen do të kemi mundësi të marrim më të korra të bollshme prej tyre. Shpresa të veçanta vendosen te fushat e orizit, të cilat mund të prodhojnë një sasi të madhe lëndësh organike të vlefshme për shkak të karakteristikave të tyre unike.

Informacion bazë për produktivitetin e sistemeve biologjike

Produktiviteti i përgjithshëm i ekosistemitpërcaktohet nga shpejtësia e fotosintezës dhe akumulimi i substancave organike në një biocenozë të caktuar. Masa e lëndës organike që krijohet për njësi të kohës quhet prodhim primar. Mund të shprehet në dy mënyra: ose në Joules, ose në masën e thatë të bimëve. Prodhimi bruto është vëllimi i tij i krijuar nga organizmat bimorë në një njësi të caktuar kohe, me një shpejtësi konstante të procesit të fotosintezës. Duhet mbajtur mend se një pjesë e kësaj substance do të shkojë në aktivitetin jetësor të vetë bimëve. Lënda organike e mbetur është produktiviteti parësor neto i ekosistemit. Është ajo që shkon për të ushqyer heterotrofët, të cilët përfshijnë ju dhe mua.

A ka një "kufi të sipërm" për prodhimin primar?

Me pak fjalë, po. Le të hedhim një vështrim të shpejtë se sa efikas është në parim procesi i fotosintezës. Kujtoni se intensiteti i rrezatimit diellor që arrin sipërfaqen e tokës varet shumë nga vendndodhja: kthimi maksimal i energjisë është karakteristik për zonat ekuatoriale. Ajo zvogëlohet në mënyrë eksponenciale ndërsa i afrohet poleve. Përafërsisht gjysma e energjisë diellore reflektohet nga akulli, bora, oqeanet ose shkretëtirat dhe absorbohet nga gazrat në atmosferë. Për shembull, shtresa e ozonit e atmosferës thith pothuajse të gjithë rrezatimin ultravjollcë! Vetëm gjysma e dritës që godet gjethet e bimëve përdoret në reaksionin e fotosintezës. Pra, produktiviteti biologjik i ekosistemeve është rezultat i konvertimit të një pjese të parëndësishme të energjisë së diellit!

Çfarë është prodhimi dytësor?

Sipas kësaj quhen produktet dytësorerritja e konsumatorëve (domethënë të konsumatorëve) për një periudhë të caktuar kohe. Natyrisht, produktiviteti i ekosistemit varet në një masë shumë më të vogël prej tyre, por është kjo biomasë që luan rolin më të rëndësishëm në jetën e njeriut. Duhet të theksohet se organet sekondare llogariten veçmas në çdo nivel trofik. Kështu, llojet e produktivitetit të ekosistemit ndahen në dy lloje: parësore dhe dytësore.

Raporti i prodhimit primar dhe sekondar

Siç mund ta merrni me mend, raporti i biomasës ndaj masës totale të bimëve është relativisht i ulët. Edhe në xhungël dhe këneta, kjo shifër rrallë kalon 6.5%. Sa më shumë bimë barishtore në komunitet, aq më e lartë është shkalla e grumbullimit të lëndës organike dhe aq më e madhe është mospërputhja.

Rreth shpejtësisë dhe vëllimit të formimit të substancave organike

Në përgjithësi, shkalla kufizuese e formimit të lëndës organike me origjinë primare varet plotësisht nga gjendja e aparatit fotosintetik të bimëve (PAR). Vlera maksimale e efikasitetit të fotosintezës, e cila është arritur në kushte laboratorike, është 12% e vlerës së PAR. Në kushte natyrore, një vlerë prej 5% konsiderohet jashtëzakonisht e lartë dhe praktikisht nuk ndodh. Besohet se në Tokë asimilimi i dritës së diellit nuk kalon 0,1%.

Shpërndarja e prodhimit primar

Duhet të theksohet se produktiviteti i ekosistemit natyror është jashtëzakonisht i pabarabartë në të gjithë planetin. Masa totale e të gjithë lëndës organike që formohet çdo vit mësipërfaqja e Tokës, është rreth 150-200 miliardë tonë. E mbani mend atë që thamë për produktivitetin e oqeaneve më lart? Pra, 2/3 e kësaj substance formohet në tokë! Vetëm imagjinoni: vëllime gjigante, të pabesueshme të hidrosferës formojnë tre herë më pak lëndë organike se një pjesë e vogël e tokës, një pjesë e madhe e së cilës janë shkretëtira!

Më shumë se 90% e lëndës organike të akumuluar në një formë ose në një tjetër përdoret si ushqim për organizmat heterotrofikë. Vetëm një pjesë e vogël e energjisë diellore ruhet në formën e humusit të tokës (si dhe të naftës dhe qymyrit, të cilët po formohen edhe sot). Në territorin e vendit tonë, rritja e prodhimit biologjik primar varion nga 20 centner për hektar (pranë Oqeanit Arktik) në më shumë se 200 centner për hektar në Kaukaz. Në zonat e shkretëtirës, kjo vlerë nuk i kalon 20 c/ha.

Në parim, në pesë kontinentet e ngrohta të botës sonë, intensiteti i prodhimit është praktikisht i njëjtë, pothuajse: në Amerikën e Jugut, bimësia grumbullon një herë e gjysmë më shumë lëndë të thatë, për shkak të kushteve të shkëlqyera klimatike. Atje produktiviteti i ekosistemeve natyrore dhe artificiale është maksimal.

Çfarë i ushqen njerëzit?

Përafërsisht 1.4 miliardë hektarë në sipërfaqen e planetit tonë janë plantacione me bimë të kultivuara që na sigurojnë ushqim. Kjo është afërsisht 10% e të gjitha ekosistemeve në planet. Mjaft e çuditshme, por vetëm gjysma e produkteve që rezultojnë shkojnë drejtpërdrejt në ushqimin e njeriut. Çdo gjë tjetër përdoret si ushqim për kafshët shtëpiake dhe shkon nënevojat e prodhimit industrial (jo të lidhura me prodhimin e produkteve ushqimore). Shkencëtarët kanë dhënë alarmin për një kohë të gjatë: produktiviteti dhe biomasa e ekosistemeve të planetit tonë mund të sigurojë jo më shumë se 50% të nevojave të njerëzimit për proteina. E thënë thjesht, gjysma e popullsisë së botës jeton në kushtet e urisë kronike nga proteinat.

Biocenoza-mbajtës rekorde

Siç e kemi thënë tashmë, pyjet ekuatoriale karakterizohen nga produktiviteti më i lartë. Vetëm mendoni për këtë: më shumë se 500 ton lëndë të thatë mund të bien në një hektar të një biocenozë të tillë! Dhe kjo është larg kufirit. Në Brazil, për shembull, një hektar pyll prodhon nga 1200 deri në 1500 ton (!) lëndë organike në vit! Vetëm mendoni: ka deri në dy centna lëndë organike për metër katror! Në tundër në të njëjtën zonë, formohen jo më shumë se 12 tonë, dhe në pyjet e brezit të mesëm - brenda 400 tonëve. Ndërmarrjet bujqësore në ato pjesë e përdorin në mënyrë aktive këtë: produktivitetin e një ekosistemi artificial në formën e një sheqeri. fushë kallami, e cila mund të grumbullojë deri në 80 tonë lëndë të thatë për hektar, askund tjetër nuk mund të prodhojë fizikisht të tilla rendimente. Megjithatë, gjiret Orinoco dhe Mississippi, si dhe disa zona të Çadit, ndryshojnë pak prej tyre. Këtu, për një vit, ekosistemet “shpërndajnë” deri në 300 tonë substanca për hektar sipërfaqe!

Rezultat

Kështu, vlerësimi i produktivitetit duhet të kryhet në bazë të substancës parësore. Fakti është se prodhimi sekondar nuk është më shumë se 10% e kësaj vlere, vlera e tij luhatet shumë, dhe për këtë arsye një analizë e detajuarky tregues është thjesht i pamundur.