5.2 Энергетика и продуктивность экосистем

Продуктивность – это скорость производства биомассы в единицу времени.

Валовая первичная продуктивность экологической системы – общая скорость накопления органических веществ продуцентами (скорость фотосинтеза), включая те органические вещества, что были израсходованы на дыхание и секреторные функции.

Чистая первичная продуктивность экологической системы – скорость накопления органических веществ за вычетом тех, что были израсходованы при дыхании и секреции за изучаемый период.

Эта продукция, которая может быть использована следующим трофическим уровнем.

Вторичная продуктивность экологической системы – скорость накопления энергии консументами.

Чистая продуктивность сообщества – скорость общего накопления органических веществ, оставшихся после потребления гетеротрофами-консументами (чистая первичная продукция минус потребление гетеротрофами).

Продуктивность экосистем определяется главным образом, лимитирующими факторами: наличием воды, питательных солей, интенсивностью солнечной радиации, способность системы использовать биогенные вещества и др.

Продуктивность  важнейшее свойство биосферы. Воздействие человека на экологические системы, связанное с их разрушением или загрязнением, ведёт к прерыванию потока энергии и вещества, а значит, к снижению продуктивности.

5.3 Устойчивость экологических систем

Человек постоянно вмешивается в процессы, происходящие в экосистемах, влияя на них в целом и на отдельные звенья, создавая антропогенные помехи. Он все сильнее нарушает природные механизмы контроля или пытается заменять естественные механизмы на искусственные.

Установлено три принципа устойчивого развития экосистем:

1. В естественных экосистемах использование ресурсов и избавление от отходов осуществляется в рамках круговорота всех элементов (в городах этот процесс нарушается, когда чуждые природе вещества накапливаются на свалках и разрывают круговорот веществ).

2. Экосистемы существуют за счет не загрязняющей среду солнечной энергии, количество которой постоянно и избыточно (в городах в основном используется дополнительная энергия, получаемая за счет сжигания ископаемых углеводородов).

3. На конце длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы (отсюда вытекает предел численности жителей в экосистеме, нарушенный в городах, где происходит неконтролируемый рост населения).

Известный эколог Коммонер свел главные принципы и закономерности существования экосистем к четырем "экологическим императивам", которые в строгом смысле не являются законами, но понятно и образно описывают экологическую среду:

 Все связано со всем - изменение одного из элементов системы вызывает количественные и качественные перемены как в ее функциях и структуре, так и в других элементах.

 Все куда-то попадает - абсолютно безотходное производство невозможно.

 Природа знает лучше - при попытке улучшить природные системы, мы легко наносим им непоправимый вред.

 Ничто не дается даром - любая экосистема представляет собой единое целое; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено.

Длительность существования каждой экосистемы поддерживается прежде всего за счет общего круговорота веществ, осуществляемого продуцентами, консументами и редуцентами, и постоянного притока солнечной энергии. Именно эти два глобальных явления обеспечивают ей высокую способность противостоять воздействию постоянно меняющихся условий внешней среды.

Устойчивость экосистемы обеспечивается также биологическим разнообразием и сложностью трофических связей организмов, входящих в ее состав.

Важным фактором стабилизации экосистемы является генетическое разнообразие особей популяций.

Стабильность экосистемы зависит также от степени колебаний условий внешней среды.