Продуктивность биогеоценозов (экосистем)

Скорость, с которой продуценты усваивают солнечную энергию в процесе фото- и хемосинтеза, образуя органическое вещество, определяет продуктивность экосистемы. В соответствии с трофическими уровнями различают:

а) первичную продуктивностьэкосистемы – органическую массу, которая создается продуцентами за единицу времени. Первичная продукция в свою очередь подразделяется на два уровня:

- валовую первичную продукцию -общую массу органического вещества, создаваемую растением в единицу времени при данной скорости фотосинтеза, включая и «траты на дыхание», которая составляет 40-70% от всей использованной энергии;

- чистую первичную продукцию - общую массу органического вещества, создаваемую растением в единицу времени при данной скорости фотосинтеза, без учета «траты на дыхание»;

б) вторичную продуктивность экосистемы - прирост за единицу времени массы консументов.

Все живые компоненты экосистемы составляют общую биомассу (живой вес)– суммарную массу организмов или определенной группы или всей экосистемы. Биомассу выражают через сырой и сухой вес (кг, т), а также в энергетических единицах (кал, Дж), что позволяет выявить связь между величиной поступающей энергии и биомассой.

В стабильных экосистемах практически вся продукция (энергия) тратится в трофических сетях и биомасса остается постоянной.

Экологические пирамиды

Функциональные взаимосвязи в экосистемах, т.е. их трофическую структуру можно представить графически в виде экологических пирамид. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов. Известны три основных типа экологических пирамид, которые в порядке убывания их универсальности можно расположить в следующей последовательности:

1. Пирамиды продукции (энергии) (отражает закон передачи энергии Линдемана): на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени больше, чем на последующем (рис. 11.5).

Рис. 11.5. Пример пирамиды энергий (ккал /год м²).

Заштрихованные части и цифры в скобках –энергия, аккумулированная в

Биомассе; Р – продуценты; Н – травоядные; с – плотоядные; ТС – хищные

Рыбы; D – редуценты (деструкторы).

2. Пирамиды биомасс: чем больше биомасса популяции, тем ниже занимаемый ею трофический уровень (рис. 11.6).

Рис. 11.6. Примеры пирамид биомассы некоторых биоценозов.

П – продуценты; РК –растительноядные консументы; ПК – плотоядные консументы; Ф – фитоплангтон; З – зооплангтон

Как видно из рис. 11.5, в наземных экосистемах суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а для океана пирамида биомасс имеет перевернутый вид. В океане биомасса накапливается на более высоких уровнях (у хищников).

3. Пирамиды численности: общее число особей, участвующих в цепях питания, с каждым высшим уровнем уменьшается (рис.11.7). Это объясняется тем, что:

- для уравновешивания массы большого тела необходимо много маленьких тел;

- при переходе на каждый последующий уровень теряется энергия;

- обратная зависимость интенсивности метаболизма ( скорости роста численности и биомассы) от размеров особи.

В конечном итоге все три вида пирамид отражают энергетические отношения в экосистеме.