3.Какие показатели исполь-зуются для характерис-тики продуктивности экосистемы? Объясните их значение
Продуктивность экологической системы. Экологические пирамиды. Динамика экосистемы.
При анализе продуктивности и потоков вещества и энергии в экосистемах выделяют понятия биомасса и урожай на корню. Под урожаем на корню понимается масса тел всех организмов на единице площади суши или воды, а под биомассой — масса этих же организмов в пересчёте на энергию (например, в джоулях) или в пересчёте на сухое органическое вещество (например, в тоннах на гектар)
Под первичной продукцией сообщества (или первичной биологической продукцией) понимается образование биомассы (более точно — синтез пластических веществ) продуцентами без исключения энергии, затраченной на дыхание за единицу времени на единицу площади (например, в сутки на гектар).
Первичную продукцию сообщества разделяют на валовую первичную продукцию, то есть всю продукцию фотосинтеза без затрат на дыхание, и чистую первичную продукцию, являющуюся разницей между валовой первичной продукцией и затратами на дыхание. Иногда её ещё называют чистой ассимиляцией или наблюдаемым фотосинтезом).
Чистая продуктивость сообщества — скорость накопления органического вещества, не потребляемого гетеротрофами (а затем и редуцентами). Обычно вычисляется завегетационный период либо за год. Таким образом, это часть продукции, которая не может быть переработана самой экосистемой. В более зрелых экосистемах значение чистой продуктивости сообщества стремится к нулю Вторичная продуктивность сообщества — скорость накопления энергии на уровне консументов. Вторичную продукцию не подразделяют на валовую и чистую, так как консументы только потребляют энергию, усвоенную продуцентами, часть её не ассимилируется, часть идёт на дыхание, а остаток идёт в биомассу, поэтому более корректно называть её вторичной ассимиляцией
Экологические пирамиды.
В природе каждая популяция в основном принадлежит к определенному трофическому уровню. Чем выше трофический уровень, тем меньшее количество их организмов, тем медленнее они размножаются. На эту особенность еще в 1927году обратил внимание Ч.Элтон, предложив правило пирамид чисел на каждом трофическом уровне. Экологами изучены три основных типа экологических пирамид: пирамида чисел, пирамида биомассы и пирамида энергии, т.е. если численность организмов, количество биомасс и энергий на каждом трофическом уровне изображать в виде прямоугольников в одном и в том же масштабе, то их распределение будет иметь вид пирамид. Правило пирамид формулируется следующим образом: численность организмов, количество биомасс и энергии, содержащейся в организмах на любом последующем трофическом уровне цепи питания, меньше ее значений на предыдущем уровне.
Для водных экосистем закономерности соотношения биомасс на различных трофических уровнях имеют свою специфику. Пирамида биомасс здесь как бы перевернута, т.е. биомасса животных, потребляющих растительную продукцию, больше биомассы растительных организмов. Причина этого – резкие различия в продолжительности жизни организмов сравниваемых уровней. Первый уровень или уровень продуцентов представлен в основном фитопланктоном с очень коротким периодом жизни, составляющим несколько дней или часов. Второй уровень составляют долгоживущие организмы – зоопланктон или другие питающиеся фитопланктоном животные (рыбы, моллюски, киты и т.п.). Они накапливают биомассу годами и десятилетиями.
Понятие о динамике экосистем. Экосистемы подвержены непрерывным изменениям. Одни виды постепенно отмирают или вытесняются, уступая место другим. Внутри экосистем постоянно протекают процессы разрушения и новообразования. Например, старые деревья отмирают, падают и перегнивают, а покоящиеся рядом до поры до времени в почве семена прорастают, давая новый цикл развития жизни. Постепенные процессы изменения экосистем могут носить иной характер в случае катастрофических воздействий на них. Если разрушение биоценоза вызвано, например, ураганом, пожаром или рубкой леса, то восстановление исходного биоценоза происходит медленно. Изменение экосистемы во времени в результате внешних и внутренних воздействий носит название динамики экосистемы. Изменения сообществ отражаются суточной, сезонной и многолетней динамикой экосистем. Такие изменения обусловлены периодичностью внешних условий.
Последовательное замещение одного сообщества другим при развитии биоценозов называется экологической сукцессией ( successio – преемственность). По продолжительности развития сукцессии занимают временные промежутки, измеряемы годами и десятилетиями, хотя в отдельных случаях смены сообществ следуют с большой скоростью (например, во временных водоемах). Также имеют место вековые изменения экосистем, отражающие пути эволюции биосферы.