24. Понятие биомассы и продуктивности. Виды продуктивности.

Биомасса – это количество живого вещества тех или иных организмов или всего сообщества, приходящееся на единицу площади или объема (т/га, кг/га, г/м³, г/м², дж.). Ее определяют в сыром или сухом виде.

Более 90% биомассы живого вещества приходится на биомассу наземных растений (фитомассу), остальное - на водную растительность и гетеротрофные организмы. Основная роль в живом веществе Земли принадлежит автотрофным растениям суши (наземная). Географическое распределение автотрофных организмов крайне неравномерно: оно зависит от количества тепла и влаги. Так, главные запасы фитомассы приходятся на тропические области (более 55%).

Биомасса гетеротрофных организмов суши, прежде всего животных (зоомасса), во много раз меньше биомассы растений. Наиболее высока биомасса почвенных микроорганизмов и беспозвоночных, а доля наземных позвоночных в общей зоомассе - всего от 0,2% до 4%.

Продуктивность сообщества - это важный функциональный показатель сообщества, а также его отдельных элементов (автотрофного и гетеротрофного компонентов, отдельных трофических уровней, популяций каких-либо видов) является их способность к созданию (продуцированию) новой биомассы.

Продуктивность (продукция) экологической системы – это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза, образуя органическое вещество, которое может быть использовано в качестве пищи.

Различают разные уровни продуцирования органического вещества.

Первичная продукция - органическая масса, создаваемая продуцентами в единицу времени.

Вторичная продукция – прирост массы консументов в единицу времени.

Первичная продукция подразделяется на два уровня – валовую и чистую продукцию.

Валовая первичная продукция – это общая масса валового органического вещества, которая создается растениями в единицу времени при данной скорости фотосинтеза, включая и траты на дыхание. Растения тратят на дыхание от 40 до 70% от валовой продукции. Та часть валовой продукции, которая не израсходована «на дыхание», называется чистой первичной продукцией: она представляет собой величину пророста растений, и именно эта продукция потребляется консументами и редуцентами.

Вторичная продукция не делится уже на валовую и чистую, так как консументы и редуценты, т. е. все гетеротрофы, увеличивают свою массу за счет первичной продукции, т. е. используют ранее созданную продукцию.

Продуктивность выражается в т/га∙год, г/м²∙сутки, г/м³∙час и т.п.

25. Естественная и антропогенная эвтрофикация. Олиготрофные и эвтрофные водоемы.

Эвтрофикация – это повышение уровня первичной продукции вод, благодаря увеличению в них концентраций биогенных элементов, главным образом азота и фосфора.

Биогенные элементы – это химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и необходимые им для жизнедеятельности. В живых клетках обнаружены следы почти всех химических элементов, присутствующих в окружающей среде. Однако для жизни необходимо около 20. Важнейшие из них – это О₂ (70% массы организма), С (18%), Н (10%), N, P, K, Ca, Cl, Mg, S, Na.

Различают олиготрофные и эвтрофные водоемы.

Олиготрофные водоемы – водоемы с невысоким уровнем первичной продукции. К олиготрофным относят воды, занимающие большие пространства в центральных субтропических областях Мирового океана, первичная продуктивность которых из-за недостатка биогенных элементов низка. Среди континентальных водоемов к олиготрофным относят обычно озера и горные реки с холодной, насыщенной кислородом, бедной биогенными элементами, прозрачной водой. Максимальная первичная продукция олиготрофных водоемов составляет 0,1-0,3 г с/м²·сутки. Масса фитопланктона в олиготрофных водоемах невелика, но видовое разнообразие может быть большим. Пресные олиготрофные водоемы ценны как источники чистой воды.

Эвтрофные водоемы (хорошее питание) – озера и другие водоемы с высоким уровнем первичной продукции. В море это обычно прибрежные воды, зоны апвеллинга (подъем глубинных вод у берегов) и воды фронтов течений, богатые биогенными элементами. Первичная продукция таких вод составляет 5 г С/м²·сутки. Из континентальных водоемов эвтрофные – неглубокие озера, водохранилища и пруды с развитой прибрежной растительностью, в которых часть образующегося органического вещества накапливается в донных отложениях и, окисляясь, вызывает недостаток кислорода в придонных слоях воды и заморы. Фитопланктон развит хорошо и количественно богат. Максимальная первичная продукция планктона 0,7-2,0 (для высокоэвтрофных – до 4,0) г С/м ²·сутки. В эвтрофных водоемах часто возникает «цветение» воды, вызываемое массовым развитием синезеленых и других водорослей. Из рыб развиваются в этих водоемах в основном карповые.

Различают естественной и антропогенное эвтрофирование.

Естественное эвтрофирование длится тысячелетиями, антропогенное наступает гораздо быстрее, особенно в водоемах с замедленным стоком – озерах, водохранилищах, прудах и внутри морях (обычно в прибрежной зоне). Поступление биогенных элементов, в водоемы, происходит в результате смывания с полей удобрений, а также с промышленными и коммунальными стоками. Биогенные элементы поступают и с атмосферными осадками, из почв (в результате их эрозии, распашки, сведения лесов). Основным эвтрофирующим элементом для морских водоемов служит азот, для пресноводных – фосфор (иногда азот). Повышение до определенного уровня первичной продукции при эвтрофировани водоемов создает основу для развития более богатой кормовой базы рыб и других гидробионтов и способствует увеличению их численности, затем, однако, качество воды может ухудшаться. Возникает ее цветение, зарастает прибрежная зона, уменьшаются прозрачность и содержание кислорода. Высокая степень эвтрофирования приводит к заморам рыб и других гидробионтов. Эвтрофирование обратимо. Наиболее радикальные меры борьбы с эвторофированием водоемов преграждение доступа биогенных элементов в водоем и очистка стоков, агротехнические и лесохозяйственные мероприятия, уменьшающие вынос биогенных элементов с площади водосбора. Для увеличения содержания растворенного кислорода водоемы аэрируют искусственным путем или удаляют бедные кислородом глубинные воды.