Produktivitas biologis ekosistem

Setiap tahun orang-orang semakin menguras sumber daya planet ini. Hal ini tidak mengherankan bahwa dalam beberapa tahun terakhir suatu kepentingan yang sangat besar untuk menilai berapa banyak sumber daya yang dapat memberikan biocoenosis tertentu. Hari ini, produktivitas ekosistem sangat penting ketika memilih metode manajemen, karena jumlah produk yang dapat diperoleh secara langsung tergantung kerja kelayakan ekonomi.

Berikut adalah isu utama yang saat ini menghadapi para ilmuwan:

• Berapa banyak energi matahari yang tersedia dan berapa banyak yang diasimilasi oleh tanaman seperti yang diukur?
• Pada beberapa jenis ekosistem adalah kinerja tertinggi dan yang menyediakan sebagian besar produksi primer?
• Apa faktor membatasi jumlah produk primer secara lokal dan global?
• Apa efisiensi dengan mana energi diubah oleh tanaman?
• Apa perbedaan antara efisiensi asimilasi, produksi bersih dan kinerja lingkungan?
• Sebagai ekosistem berbeda dalam jumlah atau volume biomassa organisme autotrophic?
• Berapa banyak energi yang tersedia untuk orang-orang dan berapa banyak yang kita gunakan?

Kami akan mencoba untuk setidaknya sebagian menjawab mereka dalam artikel ini. Pertama, mari kita berurusan dengan konsep-konsep dasar. Dengan demikian, produktivitas ekosistem adalah proses akumulasi bahan organik sampai batas tertentu. organisme apa yang bertanggung jawab untuk pekerjaan ini?

Autotrof dan heterotrof

Kita tahu bahwa beberapa organisme dapat mensintesis molekul organik dari prekursor anorganik. Mereka disebut autotrof, yang berarti "makan sendiri". Bahkan, produktivitas ekosistem tergantung tepatnya pada kegiatan mereka. Autotrophs juga disebut produsen primer. Organisme yang mampu menghasilkan molekul organik kompleks dari zat-zat sederhana anorganik (air, CO2), yang paling milik kelas tanaman, tetapi kemampuan yang sama yang dimiliki oleh beberapa bakteri. Proses dimana mereka mensintesis bahan organik, yang disebut sintesis fotokimia. Karena mudah untuk memahami dari nama, fotosintesis membutuhkan sinar matahari.

Kami juga harus menyebutkan cara, yang dikenal sebagai kemosintesis. Beberapa autotrophs terutama khusus bakteri yang dapat mengkonversi anorganik nutrisi menjadi senyawa organik tanpa akses sinar matahari. Ada beberapa kelompok bakteri chemosynthetic di laut dan air tawar, dan paling sering mereka ditemukan di lingkungan dengan kandungan tinggi hidrogen sulfida atau sulfur. Sebagai tanaman klorofil dan organisme lain yang mampu sintesis fotokimia, organisme chemosynthetic - autotrof. Namun, produktivitas ekosistem disebut aktivitas yang paling vegetasi, karena bertanggung jawab untuk akumulasi bahan organik lebih dari 90%. Kemosintesis memainkan peran proporsional lebih kecil.

Sementara itu, banyak organisme dapat memperoleh energi yang diperlukan, tapi makan organisme lain. Mereka disebut heterotrof. Pada prinsipnya, mereka semua tanaman yang sama (mereka juga "makan" organik siap), hewan, bakteri, jamur dan mikroorganisme. Heterotrofik juga disebut sebagai "konsumen."

Peran tanaman

Biasanya, kata "produktivitas" dalam hal ini mengacu pada kemampuan tanaman untuk menyimpan sejumlah bahan organik. Dan ini tidak mengherankan, karena hanya organisme tanaman dapat mengkonversi zat anorganik menjadi organik. Tanpa mereka, kehidupan itu sendiri di planet kita tidak mungkin, dan karena itu produktivitas ekosistem dianggap dari perspektif ini. Secara umum, pertanyaannya adalah sangat sederhana: jadi apa banyak bahan organik dapat persediaan tanaman?

biocenoses apa yang paling produktif?

Anehnya, tapi buatan manusia biocenoses bukan yang paling produktif. Hutan, rawa-rawa, sungai-sungai hutan tropis yang besar dalam hal ini mereka jauh ke depan. Selain itu, biocenoses ini menetralisir sejumlah besar zat beracun yang, sekali lagi, jatuh ke dalam sifat kegiatan manusia, serta menghasilkan lebih dari 70% dari oksigen yang terkandung dalam atmosfer planet kita. By the way, dalam banyak buku pelajaran masih berpendapat bahwa yang paling produktif "lumbung" dari Bumi adalah lautan. Anehnya, tetapi pernyataan ini sangat jauh dari kebenaran.

"Samudra paradoks"

Kau tahu, yang dibandingkan dengan produktivitas biologis ekosistem lautan dan samudra? Dengan semi-gurun! jumlah besar biomassa karena fakta bahwa itu adalah ruang air menempati sebagian besar permukaan planet. Begitu banyak kali penggunaan prediksi laut sebagai sumber utama nutrisi bagi seluruh umat manusia di tahun-tahun mendatang, hampir tidak mungkin, karena kelayakan ekonomi ini sangat rendah. Namun, efisiensi rendah dari jenis ekosistem tidak mengurangi pentingnya lautan bagi kehidupan semua makhluk hidup, sehingga mereka perlu dilindungi sebagai cara yang lebih menyeluruh mungkin.

lingkungan modern mengatakan bahwa kapasitas lahan pertanian jauh dari kelelahan, dan di masa depan kita akan dapat menerima mereka panen lebih berlimpah. harapan khusus yang disematkan pada sawah, yang dapat memberikan kekayaan bahan organik berharga karena karakteristik yang unik.

informasi dasar tentang produktivitas sistem biologis

Secara umum, ekosistem didefinisikan tingkat produktivitas fotosintesis dan akumulasi bahan organik dalam biocenosis diberikan. Bahwa massa organik, yang dibuat per unit waktu disebut produksi primer. Mengekspresikannya dalam dua cara: baik dalam Joule atau berat kering tanaman. produk bruto disebut volume yang dibuat organisme pabrik untuk unit waktu tertentu, pada tingkat yang konstan fotosintesis. Harus diingat bahwa beberapa bahan ini akan pergi pada kehidupan tanaman itu sendiri. Sisanya kemudian organik - produktivitas primer bersih dari ekosistem. Yang datang ke heterotrofik makanan, yang meliputi kau dan aku.

Apakah ada "batas atas" produksi primer?

Singkatnya, "ya." Mari kita lihat sekilas seberapa efektif, pada prinsipnya, proses fotosintesis. Ingat bahwa intensitas radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi, banyak tergantung pada lokasi: maksimum karakteristik output daya dari zona khatulistiwa. Ini menurun secara eksponensial saat kita mendekati kutub. Sekitar setengah dari energi matahari dipantulkan oleh es, salju, lautan atau padang pasir, diserap gas di atmosfer. Misalnya, lapisan ozon di atmosfer menyerap hampir semua radiasi UV! Hanya setengah dari cahaya yang jatuh pada daun tanaman yang digunakan dalam reaksi fotosintesis. Sehingga produktivitas biologis ekosistem - hasil konversi merupakan bagian signifikan dari energi matahari!

Apa adalah produksi sekunder?

Dengan demikian, produk sekunder disebut pertumbuhan consuments (yaitu, pelanggan) untuk setiap periode waktu tertentu. Tentu saja, produktivitas ekosistem tergantung pada mereka untuk tingkat yang jauh lebih rendah, tetapi justru biomassa ini memainkan peran penting dalam kehidupan manusia. Perhatikan bahwa organik sekunder dihitung secara terpisah pada setiap tingkat trofik. Dengan demikian, tipe ekosistem produktivitas dibagi menjadi dua jenis: primer dan sekunder.

Rasio produksi primer dan sekunder

Seperti yang Anda duga, rasio biomassa dan massa total tanaman relatif kecil. Bahkan di hutan dan rawa-rawa dari tingkat ini jarang melebihi tanda 6,5%. Tanaman lebih herba di masyarakat, semakin tinggi tingkat akumulasi bahan organik dan semakin besar perbedaan tersebut.

Laju pembentukan dan jumlah zat organik

Umumnya membatasi laju pembentukan bahan organik asal utama sepenuhnya tergantung pada keadaan aparat fotosintesis tanaman (PAR). Nilai maksimum dari efisiensi fotosintesis, yang dicapai di laboratorium, adalah 12% dari PAR tersebut. Dalam kondisi alam, nilai 5% dianggap sangat tinggi dan praktis tidak terjadi. Hal ini diyakini bahwa serapan di bawah sinar matahari dunia tidak melebihi 0,1%.

Distribusi produksi primer

Perlu dicatat bahwa produktivitas ekosistem alami - bagian yang sangat tidak merata di seluruh planet ini. Berat total semua zat organik yang terbentuk pada permukaan bumi setiap tahun adalah urutan 150-200 miliar ton. Ingat apa yang kita katakan tentang produktivitas lautan di atas? Jadi, 2/3 dari zat ini terbentuk atas tanah! Bayangkan saja: raksasa, sejumlah besar bentuk hidrosfer tiga kali lebih organik daripada sepotong kecil tanah, sebagian besar yang gurun!

Lebih dari 90% dari bahan organik akumulasi dalam satu bentuk atau lain datang ke organisme heterotrofik makanan. Hanya sebagian kecil dari energi matahari yang tersimpan dalam bentuk humus tanah (serta minyak dan batubara, pembentukan yang bahkan hari ini). Di wilayah keuntungan produksi primer negara kita mulai dari 20 kg / ha (dekat Samudra Arktik) ke lebih dari 200 kg / ha di Kaukasus. Di daerah gurun, nilai ini tidak melebihi 20 c / ha.

Pada prinsipnya, hampir identik dengan lima benua intensitas dunia kita hangat produksi, hampir: di Amerika Selatan vegetasi terakumulasi dan setengah kali lebih besar bahan kering, karena kondisi iklim yang sangat baik. produktivitas ada dari alam dan ekosistem buatan maksimal.

Yang memberikan kekuatan kepada orang-orang?

Sekitar 1,4 miliar hektar berada di permukaan perkebunan planet kita dibudidayakan oleh tanaman pria yang menyediakan kita dengan makanan Anda. Hal ini - sekitar 10% dari ekosistem planet. Anehnya, tetapi hanya setengah menerima produksi pergi langsung untuk konsumsi manusia. Semua sisanya digunakan sebagai pakan untuk ternak dan kebutuhan sektor (a memproduksi non-makanan). Para ilmuwan telah lama membunyikan alarm: produktivitas dan biomassa dari ekosistem planet kita dapat memberikan tidak lebih dari 50% dari kebutuhan manusia dalam protein. Sederhananya, setengah dari populasi dunia hidup dalam kondisi kekurangan protein kronis.

Biocenosis-juara

Seperti yang telah kita mengatakan, produktivitas terbesar yang ditandai dengan hutan khatulistiwa. Hanya berpikir: di satu hektar komunitas ekologi dapat mencakup lebih dari 500 ton bahan kering! Dan ini tidak membatasi. Di Brasil, misalnya, satu hektar hutan menghasilkan antara 1.200 dan 1.500 ton (!) Of bahan organik selama setahun! Hanya berpikir: per meter persegi hingga dua kwintal organik! Dalam tundra di daerah yang sama terbentuk tidak lebih dari 12 m, dan hutan jalur tengah - dalam 400 m ini aktif menggunakan peternakan di bagian-bagian :. Produktivitas ekosistem buatan di bidang tebu, yang dapat menumpuk hingga 80 ton bahan kering hektar tanaman di tempat lain tidak akan bisa secara fisik. Namun, sedikit berbeda dari teluk mereka Orinoco, Mississippi, serta beberapa daerah Chad. Di sini, untuk tahun ekosistem "memberikan" hingga 300 ton bahan per hektar!

hasil

Dengan demikian, penilaian produktivitas harus dilakukan tepat pada substansi primer. Fakta bahwa produk sekunder tidak lebih dari 10% dari nilai ini, nilainya bervariasi, dan begitu melakukan analisis rinci dari indikator ini adalah tidak mungkin.