Экология, проблемы и защита

Lifeunderwater.ru

Основные вопросы продукционной биологии

Любой элемент на Земле, участвующий в жизненных процессах, проходит стадии становления и распада. Круговорот веществ связывает в конечном итоге различные виды экосистемы. Автотрофные растения - это продуценты, которые создают органические вещества из неорганических. Гетеротрофные организмы поглощают эти вещества (как консументы), преобразуют их и разлагают (как редуценты) на более простые составные части, которые снова доступны для зеленых растений. По отношению к звеньям этой цепи питания было бы неправильно рассматривать животных лишь как консументов, а бактерий - как редуцентов, так как все гетеротрофные организмы используют часть потребляемых ими веществ для построения собственного тела и для поддержания жизненных процессов, разлагая их снова до СО2, NH2, CO(NH2)2 и т. д.

Вещества, циркулирующие в потоке Жизни, одновременно являются носителями энергии. В процессе фотосинтеза растения связывают лучистую энергию солнца и накапливают ее в углеводах как потенциальную химическую энергию. Эта энергия поступает в круговорот питания от растений через фитофагов к консументам более высоких классов; например

картофель -> колорадский жук -> хищный клоп -> певчие птицы -> хищные птицы.

При этом количество энергии постоянно уменьшается, потому что часть ее все время расходуется для поддержания жизненных функций. Консументы, питающиеся экскрементами, остатками мертвых растений и животных, т. е. сапрофаги в самом широким значении, замедляют расход энергии тем, что используют часть потенциальной энергии, которая быстрее освобождалась бы без их вмешательства, и, таким образом, жизнь в экосистеме становится более многообразной.

Каждую минуту 2 гкал солнечной энергии поступает на 1 см2 верхнего слоя земной атмосферы (= солнечная константа). Часть этой лучистой энергии поглощается и рассеивается атмосферой, так что в среднем за год на поверхность Земли поступает почти 0,5 гкал/см2/мин. Благодаря этому источнику энергии становится возможным фотосинтез. Использование растениями световой энергии (их фотосинтетическая деятельность) относительно невелико, и на сельскохозяйственных землях в зоне умеренного климата вряд ли превышает 1,5%, вероятно даже редко бывает больше 0,5%. На примере одного кукурузного поля в США был проведен расчет потребления энергии растениями.

Сходный результат - 1,2% - получен при расчете использования энергии на залежном поле со злаковыми травами и разнотравьем в Мичигане (США). В измерениях и расчетах других авторов эта величина оказывалась еще меньше; так, использование энергии на неудобренном кукурузном поле в Миннесоте (США) составляло 0,13, на двух удобренных кукурузных полях - 0,32% и 0,43%, на паровом поле - 0,04% и в травостое рогоза (Typha)-0,53%.

Какова же судьба солнечной энергии, связанной растениями, в экосистеме? Этот вопрос рассмотрен на примере пастбища для крупного рогатого скота в зоне умеренного климата (рис. 1).

Рис. 1. Судьба энергии, накопленной в результате фотосинтеза на лугопастбищных угодьях: а -• процессы, протекающие над поверхностью почвы; б - судьба энергии, поступающей с мертвым органическим веществом в почву и на ее поверхность (цифры без скобок = суточный поток энергии в калориях на 1 м2, цифры в скобках •= калорийность популяций, т. е. имеющегося количества органического вещества).

Почти 1/6 часть энергии, использованной растениями, теряется уже на их дыхание. Примерно 1/4 поступает в растительноядные организмы, причем половина этого связывается в экскрементах и трупах животных, так что в конце концов вместе с отмершими растениями почти 3/4 первоначально поглощенной солнечной энергии содержится в мертвом органическом веществе и лишь немного более 1/4 энергии исключается из системы за счет дыхания организмов в виде тепловой энергии. Двигателем жизни эдафона является энергия, которая поступает в почву с мертвым веществом. Из этого количества энергии почти 85% (в данном примере) освобождается бактериями и грибами и по 7-8%-простейшими и остальной почвенной фауной. На рис. 1 цифры в скобках показывают калорийность имеющейся в данный момент биомассы (standing crop). Отношение этой биомассы кукурузы к энергии злаковых трав составляет 1000:1 (т. е. необходимо иметь 1000 кал растительной протоплазмы, чтобы расходовать для дыхания 1 кал в сутки). У пастбищных животных и человека это отношение составляет 250-150:1, у почвенных микроорганизмов - 400:1, у мелких беспозвоночных - 200: 1, у более крупных - 1000:1. Перейти на страницу: 1 2 3

Интересное по теме

Сезонная динамика параметров замедленной флуоресценции хлорофилла хвойных, произрастающих в районах с разным уровнем загрязнения воздуха Загрязнение окружающей среды является острой экологической проблемой особенно в городских и промышленных районах. Воздействие токсикантов приводит к значительному ухудшению состоян ...

Особенности раннего онтогенеза амфибий г. Казани В настоящее время, когда человечество достигло больших высот в научном мире, все же имеются малоизученные области науки, которые имеют большое значение для общества. Одной из таких ...

Сроки проведения государственной экологической экспертизы Срок проведения государственной экологической экспертизы не должен превышать трех месяцев с возможным продлением в зависимости от объема и сложности рассматриваемой документации, но не бо ...

Показатели качества питьевой воды Согласно нормативным требованиям, все показатели качества питьевой воды можно разделить на следующие основные группы: ) органолептические показатели (включая химические вещества, влияющи ...