Экожүйелердің өнімділігінің заңдары

Бірлестіктерге тән қасиет – олардың жаңа биомасса жасауға қабілеті болып табылады. Бұл қасиет жүйенің өнімділігі ұғымының негізінде жатыр.

Экожүйелердегі органикалық заттың жасалу жылдамдығын – биологиялық өнімділік деп атайды. Тірі ағзалардың денесінің массасы биомасса деп атайды. Экожүйенің биологиялық өнімділігі – бұл олардағы биомассаның жасалу жылдамдығы.

Бірінші реттік өнімділік деп, бірінші реттік өндірушілердің биомассасының түзілу жылдамдығын айтады. Бұл маңызды көрсеткіш. Себебі ол экожүйенің биотикалық компоненті арқылы өтетін жалпы энергия ағынын, яғни экожүйеде мүмкін болатын тірі ағзалардың санын анықтайды.

100% күн энергиясының шамамен 1% - ы ғана хлорофилл сіңіреді де, органикалық молекулалардың синтезіне пайдаланады (қалған 99%-ы күн энергиясы шағылысады, жылуға айналып сіңіріледі немес суды буландыруға жұмсалады).

Өсімдіктердің энергияны жинау (химиялық байланыстар энергиясы түрінде) жылдамдығын жалпы бірінші реттік өнім деп атайды (ЖБӨ). Шамамен бұл энергияның 20% өсімдіктер тыныс алуға және басқа тіршілік қызметіне жұмсайды. (R)

Тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсалатын энергияны алып тастағандағы органикалық заттың жиналу жылдамдығын таза бірінші реттік өнім (ТБӨ) деп атайды:

ТБӨ= ЖБӨ - R

Қоректену кезінде тамақ (зат пен энергия) бір трофтық деңгейден екіншісіне өтеді. Қорытылмаған тамақты жануарлар экперименттерімен сыртқа шығарады (мұнда да органикалық затқа жиналған энергияның белгілі бір мөлшері болады).

Жануарлар да өсімдікер тәрізді энергияның бір бөлігін тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсайды. Тыныс алу, ас қорыту және экскрецияға кеткен шығыннан басқа қалған энергия өсуге, тіршілігін ұстап тұруға және көбеюге жұмсалады.

Гетеротрофты ағзалардың органикалық заттарды жинау жылдамдығын екінші ретті өнім (ЕӨ) деп атайды. Екінші ретті өнім барлық трофтық деңгейлерде болады.

Консументтердің энергетикалық байланысы төмендегі сызба бойынша түзіледі:

Пайдаланған тамақ = өсу + тыныс лау + және басқа тіршілік процестері + экскременттер

Немесе

Р = П + R + Н.

Мұндағы: Р – консументтің рационы, яғни белгілі бір уақытта жейтін тамақ мөлшері, энергия бірлігіне берілген;

П – ағзаның өсуіне жұмсалатын энергия;

R – тыныс алу және басқа тіршілік процестеріне жұмсалатын энергия;

Н – экскременттер түрінде шығарылған, қорытылмаған тамақтың энергиясы.

Қоректік тізбектің әр звеносында энергияның бір бөлігі басқа түрге өтеді.

Шамамен бұл шығын қоректену тізбегі арқылы энергияның әрбір беріліуі кезінде 90% - ға жуық болады. Егер өсімдік ағзасының бірінші реттік өнімі 1000Дж.болса, оны шөпқоректі жануарлар толық пайдаланса, жануардың денесінде оның бар болғаны 100 Дж.,жыртқыштың денесінде бар болғаны 10Дж.,егер жыртқышты басқа жыртқыш жесе, онда оның үлесіне тек 1Дж тиеді.

Жасыл өсімдіктер жинағы энергия тізбек бойымен біртіндеп кемиді. Сондықтан қоректік тізбек те әдетте 4-5 звенодан ғана тұрады.

Тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсалған энергия басқа ағзаларға берілмейдіАл эсперименттердегі энергия детритофагтар мен редуценттерге беріледі де, экожүйеден тыс шығарылмайды. Детриттік тізбектер өлі ағзалар мен өсімдіктердің өлген бөліктерінен басталады. Тікелей детритке және редуценттердің қоректік тізбегіне өтетін таза бірінші реттік өнімнің үлесі әр түрлі экожүйелерде әр түрлі болады. Орман экожүйесінде бірінші реттік өнімнің басымдылығы да жайылымдық емес, детриттік тізбекте өтеді.

Теңіз экожүйелері мен интенсивті пайдаланатын жайылымдарда бірінші реттік өнімнің жартысынан астамы жайылымдық қоректік тізбекке беріледі.

Детриттік тізбектер күрделірек және нашар зерттелген. Бірақ энергия ағыны жөнінен олардың маңызы жайылымдық тізбектерден де жоғары.

Қоректік тізбектің әр түрлі нүктесіндегі энергетикалық ағыстың (тасымалданатын энергия) шаманың қатынасын экологиялық тиімділік деп атайды.