Brutto- und Nettoprimärproduktion der Ökosystemproduktivität. Ökosystemprodukte

Die Geschwindigkeit, mit der Ökosystemproduzenten Sonnenenergie in den chemischen Bindungen synthetisierter organischer Materie binden, bestimmt die Produktivität von Gemeinschaften.

Die von Pflanzen pro Zeiteinheit erzeugte organische Masse wird als Primärproduktion der Gemeinschaft bezeichnet. Produkte werden quantitativ in der Nass- oder Trockenmasse der Pflanzen oder in Energieeinheiten ausgedrückt – der entsprechenden Anzahl von Joule.

Die Bruttoprimärproduktion ist die Stoffmenge, die Pflanzen pro Zeiteinheit bei einer bestimmten Photosyntheserate erzeugen. Ein Teil dieser Produktion dient der Aufrechterhaltung der lebenswichtigen Aktivität der Pflanzen selbst (Ausgaben für die Atmung).

Der verbleibende Teil der erzeugten organischen Masse charakterisiert die Nettoprimärproduktion, die das Ausmaß des Pflanzenwachstums darstellt. Die Nettoprimärproduktion ist eine Energiereserve für Verbraucher und Zersetzer.

Durch die Verarbeitung in Nahrungsketten dient es dazu, die Masse heterotropher Organismen wieder aufzufüllen.

Die Zunahme der Konsumentenmasse pro Zeiteinheit ist die Sekundärproduktion der Gemeinschaft. Die Sekundärproduktion wird für jede trophische Ebene separat berechnet, da die Massenzunahme bei jeder von ihnen aufgrund der Energie erfolgt, die von der vorherigen stammt.

Heterotrophe Tiere, die in trophische Ketten eingebunden sind, leben von der Nettoprimärproduktion der Gemeinschaft. In verschiedenen Ökosystemen verbrauchen sie es in unterschiedlichem Maße. Wenn die Entnahmerate von Primärprodukten in Nahrungsketten hinter der Wachstumsrate der Pflanzen zurückbleibt, führt dies zu einem allmählichen Anstieg der Gesamtbiomasse der Produzenten.

Produktivität von Biozönosen. Die Geschwindigkeit der Sonnenenergiefixierung bestimmt die Produktivität von Biozönosen.

Der Hauptindikator für die Produktion ist die Biomasse der Organismen (Pflanzen und Tiere), aus denen die Biozönose besteht. Es gibt pflanzliche Biomasse – Phytomasse, tierische Biomasse – Zoomasse, Bakteriomase und Biomasse bestimmter Gruppen oder Organismen einzelner Arten.

Biomasse ist die organische Substanz von Organismen, ausgedrückt in bestimmten Mengeneinheiten und pro Flächen- oder Volumeneinheit.

Produktivität ist die Wachstumsrate der Biomasse. Es bezieht sich normalerweise auf einen bestimmten Zeitraum und ein bestimmtes Gebiet, beispielsweise ein Jahr und einen Hektar. Es ist bekannt, dass grüne Pflanzen das erste Glied in der Nahrungskette sind und nur sie in der Lage sind, mithilfe der Energie der Sonne selbstständig organisches Material zu bilden. Daher wird die von autotrophen Organismen produzierte Biomasse, d. h. die Energiemenge, die Pflanzen in einem bestimmten Gebiet in organische Substanz umwandeln, ausgedrückt in bestimmten Mengeneinheiten, als Primärproduktion bezeichnet. Sein Wert spiegelt die Produktivität aller Verbindungen heterotropher Organismen im Ökosystem wider.

Die Gesamtproduktion der Photosynthese wird Bruttoprimärproduktion genannt. Dabei handelt es sich um die gesamte chemische Energie in Form produzierter organischer Substanz. Ein Teil der Energie kann zur Aufrechterhaltung der lebenswichtigen Aktivität (Atmung) der Produzenten selbst – der Pflanzen – genutzt werden. Wenn man den Teil der Energie entfernt, den Pflanzen für die Atmung aufwenden, erhält man eine reine Primärproduktion.

Es kann leicht berücksichtigt werden. Es reicht aus, die Pflanzenmasse beispielsweise bei der Ernte zu sammeln, zu trocknen und zu wiegen. Somit entspricht die Nettoprimärproduktion der Differenz zwischen der Menge an atmosphärischem Kohlenstoff, die Pflanzen während der Photosynthese aufnehmen und die sie durch Atmung verbrauchen. Maximale Produktivität ist typisch für tropische Äquatorialwälder. Für einen solchen Wald sind 500 Tonnen Trockenmasse pro Hektar nicht die Grenze. Für Brasilien werden Zahlen von 1500 und sogar 1700 Tonnen genannt, das sind 150-170 kg. Pflanzenmasse pro 1 m². (Vergleiche: in der Tundra - 12 Tonnen und in Laubwäldern der gemäßigten Zone - bis zu 400 Tonnen pro 1 Hektar).

Fruchtbare Bodenablagerungen, eine hohe Summe der Jahrestemperaturen und viel Feuchtigkeit tragen dazu bei, eine sehr hohe Produktivität der Phytozönosen in den Deltas südlicher Flüsse, Lagunen und Flussmündungen aufrechtzuerhalten. Die Trockenmasse beträgt 20-25 Tonnen pro Hektar und Jahr, was die Primärproduktivität deutlich übersteigt Fichtenwälder(8-12 Tonnen). Zuckerrohr pro Jahr gelingt es, bis zu 78 Tonnen Phytomasse pro 1 Hektar anzusammeln. Sogar ein Sphagnummoor Bevorzugte Umstände hat eine Produktivität von 8-10 Tonnen, was mit der Produktivität eines Fichtenwaldes verglichen werden kann.

Die „Rekordhalter“ der Produktivität auf der Erde sind Grasholzdickichte vom Taltyp, die in den Deltas von Mississippi, Parana, Ganges, rund um den Tschadsee und in einigen anderen Regionen erhalten geblieben sind. Hier entstehen in einem Jahr bis zu 300 Tonnen organische Substanz pro 1 Hektar!

Sekundärprodukte sind Biomasse, die von allen Verbrauchern der Biozönose pro Zeiteinheit erzeugt wird. Bei der Berechnung werden die Berechnungen für jede trophische Ebene separat durchgeführt, denn wenn sich die Energie von einer trophischen Ebene zur anderen bewegt, erhöht sie sich aufgrund des Empfangs von der vorherigen Ebene.

Die Gesamtproduktivität einer Biozönose lässt sich nicht einfach beurteilen arithmetische Summe Primär- und Sekundärprodukte, da der Anstieg der Sekundärproduktion nicht parallel zum Wachstum der Primärproduktion erfolgt, sondern aufgrund der Zerstörung eines Teils davon. Es gibt eine Art Entnahme, Subtraktion von Sekundärprodukten von der Gesamtmenge der Primärprodukte. Daher wird die Produktivität einer Biozönose anhand der Primärproduktion beurteilt. Die Primärproduktion ist um ein Vielfaches höher als die Sekundärproduktion. Im Allgemeinen liegt die Sekundärproduktivität zwischen 1 und 10 %. Die Gesetze der Ökologie bestimmen Unterschiede in der Biomasse von Pflanzenfressern und primären Raubtieren. So wird eine Herde wandernder Hirsche meist von mehreren Raubtieren, wie zum Beispiel Wölfen, verfolgt. Dadurch können die Wölfe gut ernährt werden, ohne die Fortpflanzung der Herde zu beeinträchtigen. Würde sich die Zahl der Wölfe der Zahl der Hirsche annähern, würden Raubtiere die Herde schnell ausrotten und ohne Nahrung zurückbleiben. Aus diesem Grund gibt es in der gemäßigten Zone keine hohe Konzentration räuberischer Säugetiere und Vögel.

Produziert von einem Ökosystem. Es gibt: gesamte Primärproduktion(Bruttoproduktion) – die Gesamtmenge an organischer Substanz und Energie, die von allen Autotrophen des Ökosystems erfasst wird; rein primär Produkte(Nettoproduktion) – das Gleiche, abzüglich der von Autotrophen für die Atmung aufgewendeten Substanzen; Sekundärprodukte- die Menge an organischer Substanz, die von Verbrauchern produziert wird (Phytotrophe und Zootrophe); saubere Sekundärprodukte- das Gleiche, abzüglich der von den Verbrauchern zum Atmen verwendeten Stoffe; Produktbestand– die Menge an Biomasse, die von Organismen in einer Gemeinschaft angesammelt wird. Aus ökonomischer Sicht wird zwischen Gesamtprodukten in Form wertvoller organischer Stoffe, Nutzprodukten und einem Vorrat an Nutzprodukten unterschieden.

Ökologisches enzyklopädisches Wörterbuch. - Chisinau: Hauptredaktion der Moldauischen Sowjetischen Enzyklopädie. I.I. Dedu. 1989.

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Siehe Art. Ökosystemprodukte. Ökologisches enzyklopädisches Wörterbuch. Chisinau: Hauptredaktion der Moldauischen Sowjetenzyklopädie. I.I. Dedu. 1989 ... Ökologisches Wörterbuch

1) Nettoprimärproduktion des Ökosystems; 2) Zunahme der vom Menschen genutzten Phytomasse. Ökologisches enzyklopädisches Wörterbuch. Chisinau: Hauptredaktion der Moldauischen Sowjetenzyklopädie. I.I. Dedu. 1989. Nettoproduktion der Biozönose... Ökologisches Wörterbuch

- (Brutto) dasselbe wie die biologische Produktion eines Ökosystems. Ökologisches Wörterbuch, 2001 ... Ökologisches Wörterbuch

- (B.p.) die Fähigkeit von Organismen, im Verlauf ihrer Lebensaktivität organische Stoffe zu produzieren. B.p. gemessen an der Menge an organischer Substanz, die pro Zeiteinheit und Flächeneinheit erzeugt wird (t/ha/Jahr, g/m2/Tag usw.). Unterscheiden... ... Ökologisches Wörterbuch

Die Fähigkeit von Organismen, im Laufe ihres Lebens organisches Material zu produzieren. B.p. gemessen an der Menge an organischer Substanz, die pro Zeiteinheit und Flächeneinheit erzeugt wird (t/ha/Jahr, g/m2/Tag usw.). Es gibt primär... Wörterbuch der Geschäftsbegriffe

- (UdSSR) das einzigartigste, aber relativ produktionsarme Ökosystem eines stark kontinentalen Trockenklimas. Es dominieren schwach xerophile, psammoxerophile und haloxerophile Halbbäume (bis 8 m), Halbsträucher und Büsche,... ... Ökologisches Wörterbuch

- (UdSSR) Ökosysteme eines trockenen Kontinentalklimas mit der Dominanz xerophiler schmalblättriger Gräser (Federgras, Schaf, Schwingel). Die Subdominanten sind Staudenarten und in den kontinentalsten Gebieten seltene, wenig xerophile Sträucher... ... Ökologisches Wörterbuch

KORALLENRIFFE, unter Wasser oder teilweise über Wasser liegende kalkhaltige Strukturen, die hauptsächlich aus den Skeletten kolonialer Korallenpolypen (siehe KORALLENPOLYPEN) in flachen Bereichen tropischer Meere bestehen. Innerhalb des Ökosystems (siehe... ... Enzyklopädisches Wörterbuch

Ökosystem, oder ökologisches System(vom anderen griechischen οἶκος Wohnsitz, Wohnort und σύστημα-System) biologisches System, bestehend aus einer Gemeinschaft lebender Organismen (Biozönose), ihrem Lebensraum (Biotop), einem System von Verbindungen, ... ... Wikipedia

Als bezeichnet wird die Fähigkeit lebender Organismen, neue Biomasse zu erzeugen Produktivität. Man nennt die Geschwindigkeit der Biomassebildung pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit Produkte. Biologische Produkte werden in Joule pro 1 m2 pro Tag, Kalorien pro 1 m2 pro Tag und Kilogramm pro 1 Hektar pro Jahr ausgedrückt.

Die von einer Pflanze pro Zeiteinheit erzeugte organische Masse wird als Primärmasse bezeichnet Produkte. Die Bruttoprimärproduktion ist die Gesamtmenge an Materie und Energie, die von Autotrophen in einem Ökosystem produziert wird. Nettoprimärproduktion – die Geschwindigkeit der Ansammlung organischer Substanz im Pflanzengewebe nach Abzug der Atmungskosten. Verbraucher dürfen nur reine Primärprodukte verwenden.

Sekundärprodukte in Ökosystemen werden von Verbrauchern gebildet. Die Sekundärproduktion einer Gemeinschaft ist immer geringer als die Primärproduktion. Nach der Regel der Pyramide der biologischen Produktion ist auf jeder vorherigen trophischen Ebene die pro Zeiteinheit erzeugte Biomassemenge größer als auf der nächsten.

Die Energiemenge, die pro Jahr in ein bestimmtes Gebiet gelangt, hängt vom Breitengrad dieses Gebiets und von der Wolkenbedeckung ab, d. h. von Faktoren, die die Photosynthese fördern. Die durchschnittliche Produktivität terrestrischer Gebiete entspricht der Aufnahme von etwa 0,3 % der Lichtenergie, die die Erdoberfläche erreicht.

Es wurden vier Gruppen von Gebieten identifiziert, die sich in der Primärproduktivität von Ökosystemen unterscheiden:

1) offene Meere und Wüsten (die Produktivität beträgt normalerweise weniger als 500-1000 kcal/m2 pro Jahr);

2) krautige halbtrockene Formationen, einige Agrozönosen, tiefe Seen, Hochgebirgswälder, Meeresküsten (500-3000 kcal/m2 pro Jahr;

3) feuchte Wälder, flache Seen, Weiden und die meisten Agrarzönosen (300-10.000 kcal/m2 pro Jahr);

4) einige Flussmündungen, Korallenriffe (mehr als 10.000 kcal/m2 pro Jahr).

Die Qualität der Nahrung und die Zuteilung von Energie zur Erfüllung der verschiedenen Funktionen von Organismen bestimmen das Muster des Energieflusses durch die Gemeinschaft. Die größten Unterschiede bestehen diesbezüglich zwischen aquatischen und terrestrischen Ökosystemen. Die Produktivität erreicht dort ihr höchstes Niveau, wo viel Licht, Wärme, Wasser und mineralische Nährstoffe vorhanden sind.

Die ersten wichtigsten Faktoren, die die Produktivität terrestrischer Systeme begrenzen, sind normalerweise Feuchtigkeit und Temperatur, die zweiten sind mineralische Elemente. Die Bereitstellung von Feuchtigkeit zum Ausgleich solcher Verluste ist der wichtigste Faktor für die Bodenproduktivität. Zwischen Niederschlag und Nettoprimärproduktion besteht ein nahezu linearer Zusammenhang, der mit dem durchschnittlichen Jahresniederschlag zunimmt. In gemäßigten und arktischen Ökosystemen verringern niedrige Wintertemperaturen und lange Nächte die Produktivität. Ökosysteme von Sümpfen und Marschen liegen an der Grenze zwischen terrestrischen und aquatischen Lebensräumen und entsprechen hinsichtlich der Pflanzenproduktivität tropischen Wäldern. Pflanzen, die in Sumpfgebieten leben, sind sehr produktiv, da ihre Wurzeln ständig unter Wasser stehen und ihre Blätter im Licht und in der Luft sind. Darüber hinaus sind sie reichlich mit Nährstoffen versorgt, da der in die Marschen geschwemmte Schutt schnell von Bakterien zersetzt wird.

In aquatischen Ökosystemen wird Energie schnell und sehr effizient von einer trophischen Ebene auf eine andere übertragen, was die Bildung langer Nahrungsketten ermöglicht. Der Hauptfaktor, der die Produktivität aquatischer Ökosysteme einschränkt, ist nicht große Menge mineralische Nährstoffe. Dies begrenzt die Produktivität im Vergleich zu Wäldern gemäßigter Zonen auf fast eine Größenordnung. Phosphor ist eines der Elemente mit dem größten Mineralstoffmangel in den Gewässern des offenen Ozeans.

In den Auftriebszonen (wo Nährstoffe durch vertikale Strömungen aus den Tiefen des Meeres an die Oberfläche transportiert werden) und auf dem Festlandsockel (wo ein aktiver Austausch zwischen Bodensedimenten und Oberflächengewässern stattfindet) ist die Produktion höher und liegt im Durchschnitt bei 500 und 360 g /m2 pro Jahr. Die Produktion aus flachen Flussmündungen, Korallenriffen und Seegraswiesen an der Küste nähert sich der Produktion benachbarter terrestrischer Lebensräume. Süßwasserökosysteme verfügen über eine ziemlich breite Produktpalette. Die Produktivität ist an der Land-Wasser-Grenzfläche am höchsten: in bestimmten Feucht- oder Wassergemeinschaften an Land und in einigen Küsten- und Flachwassergemeinschaften in aquatischen Ökosystemen.

Die primäre biologische Produktion ist die Grundlage der Lebensaktivität der meisten Lebewesen. Es wird für die Ernährung auf allen trophischen Ebenen der ökologischen Pyramide ausgegeben. In früheren Kapiteln haben wir bereits gesagt, dass die Kohlenstoffbilanz sowohl für die Ökosphäre als Ganzes als auch für primäre (vom Menschen unbeeinflusste) Ökosysteme mit einem sehr hohen Wert abgeschlossen wird hochgradig Genauigkeit. Wir können sagen, dass auf einer Zeitskala von bis zu 1000 Jahren für primäre Ökosysteme ein quasistationäres Gleichgewicht von Quellen und Senken besteht.[...]

Bulyon V.V. Primärproduktion von Plankton und Klassifizierung von Seen // Produktionshydrobiologische Studien aquatischer Ökosysteme. L.: Wissenschaft, 1987.[...]

Zur zweiten Art von Ökosystemen gehören Ästuare in Gezeitenmeeren, Flussökosysteme, Regenwälder, d. h. diejenigen, die durch die Energie von Flutwellen, Strömungen und Wind subventioniert werden. Sie verfügen über eine hohe natürliche Fruchtbarkeit, da sich die hier lebenden Organismen daran angepasst haben, die „zusätzliche“ Energie von Gezeiten und Strömungen, die Energie von Wind und Regen usw. zu nutzen. Diese Systeme „produzieren“ so viel Primärbiomasse, dass diese nicht nur für den eigenen Unterhalt ausreicht, sondern ein Teil dieser Produktion auch auf andere Systeme übertragen oder akkumuliert werden kann.[...]

Die Produktivität von Ökosystemen hängt eng mit dem Energiefluss zusammen, der durch ein bestimmtes Ökosystem fließt. In jedem Ökosystem sammelt sich ein Teil der eingehenden Energie, die in das trophische Netzwerk gelangt, in Form organischer Verbindungen an. Die ununterbrochene Produktion von Biomasse (lebender Materie) ist einer der grundlegenden Prozesse der Biosphäre. Organisches Material, das von Produzenten während der Photosynthese oder Chemosynthese erzeugt wird, wird als Primärproduktion eines Ökosystems (einer Gemeinschaft) bezeichnet. Sie wird quantitativ in der Nass- oder Trockenmasse der Pflanzen oder in Energieeinheiten ausgedrückt – der entsprechenden Anzahl an Kalorien oder Joule. Die Primärproduktion bestimmt den gesamten Energiefluss durch die biotische Komponente des Ökosystems und damit die Biomasse der lebenden Organismen, die im Ökosystem existieren können (Abb. 12.44).[...]

Der durchschnittliche Wert der Primärproduktion kontinentaler Ökosysteme beträgt etwa 300 gC/m2 pro Jahr. In Wüstengebieten, einschließlich der Tundra, beträgt die Jahresproduktion 50 gC/m2, auf Feldern, in Prärien, in Steppen usw. - 300-500 und in Wäldern - bis zu 1000-1500 gC/m.“ Die Biomasse, d. h. die Masse lebender Organismen terrestrischer Ökosysteme, ist schwer abzuschätzen. Nach einigen Schätzungen beträgt die Gesamtbiomasse der terrestrischen Vegetation (2 -8)T07 gC, einschließlich Holz, und möglicherweise ein erheblicher Anteil anderen toten Gewebes. Der maximale Wert der Biomasse in Wäldern und Waldgebieten erreicht 10-35 kgC/m2, der höchste Wert wird für tropische Wälder ermittelt.[... ]

Eine Verletzung natürlicher Ökosysteme führt zu einem Verlust der Stabilität der Biosphäre und ihrer Löschfähigkeit Rückmeldung aufkommende Störungen. Die Autoren des oben genannten Handbuchs gehen davon aus, dass der Grund für den Ausbruch einer globalen Umweltkrise darin liegt, dass die Menschen die ökologische Grenze des Konsums reiner Primärprodukte bereits überschritten haben. Nach ihrer Einschätzung geschah dies zu Beginn unseres Jahrhunderts. Die einzige Möglichkeit, eine weitere Verschärfung der Umweltkrise zu verhindern, besteht darin, den Verbrauch reiner Primärprodukte durch die Menschheit auf natürliche Grenzen zurückzuführen. Nur so kann die regulatorische Funktion der Biosphäre wiederbelebt werden.[...]

In früheren Studien wurde die Primärproduktion hauptsächlich als integrales Merkmal aquatischer Ökosysteme betrachtet, dargestellt durch gemittelte und teilweise konstante Werte für ein bestimmtes Reservoir. Eine Analyse ihrer zeitlichen Variabilität zeigt jedoch, dass es für die Untersuchung der Plankton-Photosynthese als ökologischen Prozess aussagekräftiger ist, sie in der Dynamik zu betrachten. Dieser Ansatz ermöglicht es, die Phasen eines einzelnen natürlichen Zyklus des vorübergehenden Flusses der Primärproduktion zu identifizieren, ähnlich den Phasen der Populationszyklen, die in der Populationsökologie beschrieben werden: Trends, Veränderungstendenzen, Übergang von einer Ebene der Homöostase zu ein anderer. Dies ist die ökologische Grundlage für das Verständnis des Prozesses, der zur Überwachung und Vorhersage des Zustands von Wassersystemen erforderlich ist. Eine Bewertung der Sukzessionsphasen und Trends bei vorübergehenden Veränderungen im Phytoplankton hat die Frage nach der Notwendigkeit einer engeren Verbindung zwischen Untersuchungen der funktionellen und strukturell-biozönotischen Parameter von Ökosystemen dringend aufgeworfen

Der Mensch ist ein Bewohner der Ökosysteme der Erde. Seine Aktivitäten führen zu einer Verletzung von drei Grundprinzipien der Ökosystemfunktion. Das Ökosystem reagiert auf anthropogenen Druck – Verbrauch von Primärprodukten, Verschmutzung, Zerstückelung von Territorien, Schwächung der Artenvielfalt – mit einem Rückgang der Primärproduktivität, einer Anreicherung von Schadstoffen und Zerstörung. Die Kenntnis der Umweltgesetze erfordert, dass eine Person angemessene Maßnahmen zum Schutz der natürlichen Umwelt und zur Aufrechterhaltung ihrer Nachhaltigkeit ergreift.[...]

Der moderne Verbrauch von Biosphärenprodukten hat 7 % der Nettoprimärproduktion von Land erreicht, und dies hat bereits zu einer Störung des biochemischen Kreislaufs in der Biosphäre geführt, dessen Schließung von Biota nur für biologisch akkumulierte Nährstoffe aufrechterhalten werden kann. Nach Berechnungen von V.G. Gorshkova (1986, 1988) wird diese Situation so lange anhalten, bis der Verbrauch an Primärprodukten 1 % übersteigt (der Anteil des Produktverbrauchs aller Großtiere). Um die Biosphäre jedoch wieder in einen stationären Zustand zu versetzen, muss die Menschheit Energie aufwenden und Arbeit, da es notwendig ist, wird die Funktionen übernehmen, die die Biosphäre zuvor erfüllt hat. Es ist zu bedenken, dass die Effizienz natürlicher Ökosysteme gering ist und 10 % nicht überschreitet. Daraus wird deutlich, dass der Energieaufwand enorm sein muss, um die Biosphäre wieder in einen stabilen Zustand zu versetzen. Es ist an der Zeit, dass die Menschheit ihre Energie und andere Fähigkeiten für ihre eigene Erlösung bewertet.[...]

Kenntnisse über die Gesetze der Ökosystemproduktivität und die Fähigkeit, den Energiefluss zu quantifizieren, sind wichtig praktische Bedeutung. Die Primärproduktion von Agrozönosen und die menschliche Ausbeutung natürlicher Lebensgemeinschaften ist die Hauptnahrungsquelle für den Menschen. Auch Sekundärprodukte von Biozönosen, die von Industrie- und Nutztieren gewonnen werden, sind als Quelle tierischen Proteins wichtig. Die Kenntnis der Gesetze der Energieverteilung, der Energie- und Stoffflüsse in Biozönosen, der Produktivitätsmuster von Pflanzen und Tieren sowie das Verständnis der Grenzen der zulässigen Entfernung pflanzlicher und tierischer Biomasse aus natürlichen Systemen ermöglichen es uns, Beziehungen in der „Gesellschaft –“ richtig aufzubauen. Natur“-System.[...]

Das Studium der Gesetze der Ökosystemproduktivität und die Fähigkeit, den Energiefluss quantitativ zu erfassen, sind aus praktischer Sicht äußerst wichtig, da die Primärproduktion von Agrozönosen und vom Menschen ausgebeuteten natürlichen Lebensgemeinschaften die Hauptnahrungsquelle für die Menschheit darstellt. Von großer Bedeutung sind auch Sekundärprodukte, die aus Nutz- und Industrietieren gewonnen werden: Tierische Proteine ​​enthalten eine Reihe für den Menschen lebenswichtiger Aminosäuren, die in pflanzlichen Lebensmitteln nicht vorkommen. Genaue Berechnungen des Energieflusses und des Produktivitätsmaßstabs von Ökosystemen ermöglichen es, den Stoffkreislauf in ihnen so zu regulieren, dass die größtmögliche Ausbeute an für den Menschen notwendigen Produkten gewährleistet ist. Schließlich ist es sehr wichtig, ein gutes Verständnis der akzeptablen Grenzwerte für die Entfernung pflanzlicher und tierischer Biomasse aus natürlichen Systemen zu haben. Andernfalls könnte ihre Produktivität beeinträchtigt werden.[...]

Der gesamte Energiefluss, der ein Ökosystem charakterisiert, besteht aus Sonnenstrahlung und langwelliger Wärmestrahlung von nahegelegenen Körpern. Beide Strahlungsarten bestimmen die klimatischen Bedingungen der Umwelt (Temperatur, Wasserverdunstung, Luftbewegung usw.), aber nur ein kleiner Teil der Energie der Sonnenstrahlung wird für die Photosynthese genutzt, die den lebenden Bestandteilen Energie liefert das Ökosystem. Aufgrund dieser Energie entsteht die Haupt- oder Primärproduktion des Ökosystems. Daher wird die Primärproduktivität eines Ökosystems als die Rate definiert, mit der Strahlungsenergie von Produzenten im Prozess der Photosynthese genutzt wird und sich in Form chemischer Bindungen organischer Substanzen ansammelt. Die Primärproduktivität P wird in Massen-, Energie- oder äquivalenten Einheiten pro Zeiteinheit ausgedrückt.[...]

In der Tabelle Tabelle 3.6 enthält Beispiele für verschiedene Ökosysteme – von schnell wachsenden Ökosystemen, die vom Menschen genutzt werden, bis hin zu ausgereiften Ökosystemen in stationären Zuständen. Wenn man sie in dieser Reihenfolge anordnet, erkennt man leicht einige wichtige Muster im Verhältnis von Bruttoprimärproduktion (BPP), Nettoprimärproduktion (NPP) und Nettogemeinschaftsproduktion (NCP). Schnell wachsende oder „blühende“ Systeme (d. h. solche, die für kurze Zeit eine hohe Produktion entwickeln), wie etwa ein Luzernefeld, weisen typischerweise eine hohe Nettoprimärproduktion und, wenn sie vor Verbrauchern geschützt werden, eine hohe Nettogemeinschaftsproduktion auf. Eine Abnahme der heterotrophen Atmung kann entweder das Ergebnis der Wirkung von im Laufe der Evolution entwickelten Selbstverteidigungsmechanismen (wie natürliche systemische Insektizide oder Zellulosestrukturen in Pflanzen) oder eine Folge der Energiezufuhr von außen sein. In Gemeinschaften im stationären Zustand wird die Bruttoprimärproduktion in der Regel vollständig für die autotrophe (Ra) und heterotrophe (Rh) Atmung aufgewendet, sodass am Ende des Jahreszyklus die Nettoproduktion der Gemeinschaft sehr gering ist oder gar keine mehr vorhanden ist überhaupt. Darüber hinaus ist zur Erhaltung von Gemeinschaften mit hoher Biomasse oder „stehenden Nutzpflanzen“ wie Regenwäldern ein großes Volumen an autotropher Atmung erforderlich, sodass in solchen Gemeinschaften das NPP/GPP-Verhältnis niedrig ist (Tabelle 3.6). Tatsächlich ist es in Ökosystemen wie Wäldern schwierig, autotrophe und heterotrophe Atmung bei Messungen zu trennen. Somit besteht der Verbrauch von Sauerstoff oder die Freisetzung von CO2 durch den Stamm eines großen Baumes oder seines Wurzelsystems ungefähr zu gleichen Teilen aus der Atmung der mit dem Baum verbundenen Mikroorganismen (von denen viele für den Baum nützlich sind) und der Atmung seiner Lebewesen Gewebe.[...]

Brühe V.V.. Vinberg G.G. Der Zusammenhang zwischen Primärproduktion und Fischproduktivität von Stauseen. - Im Buch: Grundlagen der Untersuchung von Süßwasserökosystemen. L.: ZIN. 1981, S. 6-10.[...]

In einigen besonders günstigen Gebieten von Ökosystemen jedes Typs kann die Produktion doppelt (oder sogar um ein Vielfaches) höher sein als die in der Tabelle angegebenen Durchschnittswerte. 3.6. Für praktische Berechnungen sollte die Obergrenze der Bruttophotosyntheseproduktion bei 50.000 kcal-m-Jahr-1 liegen. Der Mensch wird seine Bedürfnisse dieser Grenze anpassen müssen, bis überzeugend nachgewiesen werden kann, dass die Aufnahme von Sonnenenergie durch Photosynthese erheblich gesteigert werden kann, ohne das Gleichgewicht anderer, wichtigerer Ressourcen im Lebenszyklus zu gefährden. Jährliche Produktion Der Anteil der meisten landwirtschaftlichen Nutzpflanzen ist gering, da einjährige Getreidesorten nur wenige Monate lang (weniger als sechs Monate) produktiv sind. Das Erzielen doppelter Ernten durch den Anbau von Pflanzen, die das ganze Jahr über produzieren, kann die Bruttoproduktivität näher an die der besten natürlichen Gemeinschaften bringen. Erinnern wir uns daran, dass die Nettoprimärproduktion etwa die Hälfte der Bruttoproduktivität ausmacht und dass die dem Menschen zur Verfügung stehende Getreideernte ein Drittel der Bruttoproduktivität nicht überschreitet.[...]

In einigen aquatischen Ökosystemen kann die Sauerstoffproduktion mithilfe der Tageskurvenmethode gemessen werden. Gleichzeitig wird der Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser regelmäßig über den Tag verteilt gemessen. Aus der unter der Tageskurve enthaltenen Fläche des Diagramms lässt sich die Sauerstoffproduktion am Tag und deren Verbrauch in der Nacht abschätzen. Kommt es zu einer nennenswerten Sauerstoffdiffusion zwischen der Wassermasse und der Atmosphäre, dann ist dies eine Fehlerquelle; Allerdings lässt sich hier leicht ein einigermaßen zuverlässiger Korrekturfaktor einführen, da die Diffusion bekannten physikalischen Gesetzen folgt. Die Tageskurvenmethode erzeugt eine Bruttoprimärproduktion, da der in der Nacht verbrauchte Sauerstoff zu dem tagsüber produzierten Sauerstoff addiert wird (d. h. und dabei automatisch die Atmung der gesamten Gemeinschaft berücksichtigt). Anweisungen zur Analyse der täglichen Sauerstoffkurven finden sich bei G. Odum und Hoskyns (1958) sowie in der Arbeit von G. Odum (1960). [...]

Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, die Primärproduktivität der Biosphäre als Ganzes abzuschätzen (siehe Riley, 1944; Lais, 1964). In der Tabelle Tabelle 9 enthält konservative Schätzungen der Bruttoprimärproduktivität der wichtigsten Ökosystemtypen, gerundete Schätzungen der von jedem Ökosystemtyp eingenommenen Fläche und die gesamte Bruttoproduktivität von Land und Wasser. Die Analyse von Schätzungen der Durchschnittswerte für große Gebiete zeigt, dass die Produktivität innerhalb von zwei Größenordnungen (100-fach) schwankt – von 200 bis 20.000 kcal pro 1 m2 und Jahr – und dass die gesamte Bruttoproduktion der Erde in der Größenordnung von liegt 1018 kcal pro Jahr. Die Gesamtverteilung der globalen Produktivität ist in Abb. dargestellt. 17.[...]

Fischteich - gutes Beispiel wie die Sekundärproduktion von 1) der Länge der Nahrungskette, 2) der Primärproduktivität und 3) der Art und Menge der in das Teichsystem eingebrachten externen Energie abhängt. Wie in der Tabelle gezeigt. 3.11, große Seen und Meere produzieren 1 m2 weniger Fisch als kleine produktive gedüngte Teiche mit intensiver Landwirtschaft, und der Punkt ist nicht nur, dass in großen Stauseen die Primärproduktivität geringer und die Nahrungsketten länger sind, sondern auch, dass in diesen großen Gewässern , sammelt eine Person nur einen Teil der Verbraucherpopulation, nämlich den Teil, der für sie von Vorteil ist. Darüber hinaus ist der Produktionsertrag bei der Zucht pflanzenfressender Arten (z. B. Karpfen) um ein Vielfaches höher als bei der Zucht räuberischer Arten (Barsch usw.); Letztere benötigen natürlich eine längere Nahrungskette. Hohe Produktausbeuten siehe Tabelle. 3.11. Daher wäre es in solchen Fällen bei der Berechnung der Produktion pro Flächeneinheit notwendig, die Fläche des Landes einzubeziehen, von der zusätzliche Nahrungsmittel stammen. Viele Menschen schätzen die hohe Produktivität von Stauseen in östlichen Ländern falsch ein, indem sie sie mit der Produktivität von Fischteichen in den Vereinigten Staaten vergleichen, die normalerweise keine zusätzliche Nahrung erhalten. Natürlich hängt die Art und Weise der Teichwirtschaft von der Bevölkerungsdichte vor Ort ab.[...]

Es besteht die Notwendigkeit, die Verbreitung von Produkten stärker rechtlich zu prüfen und dabei sowohl terrestrische als auch aquatische Ökosysteme abzudecken. Daher befinden sich selbst „ausgereifte“ terrestrische Ökosysteme nicht im Kohlenstoffgleichgewicht mit der Atmosphäre. Im Boden kommt es zu einer ständigen Ansammlung von Kohlenstoff in Form von Humus (5...10 gC/m pro Jahr) und zu einem ständigen Austritt organischer Substanz über Flüsse in die Meere. Diese Menge an organischer Substanz, die vom Land kommt, ist von Bedeutung in derselben Größenordnung wie der Wert der gesamten Primärproduktion von marinem Benthos, d. h. von 3 bis 7 % der gesamten Primärproduktion aller ozeanischen Ökosysteme.[...]

Benthische Gemeinschaften produzieren nur 3 bis 7 % der gesamten Meeresproduktion. Nur 25 Millionen km2 des Ozeans sind von einer weniger als 100 m tiefen Wasserschicht bedeckt und stellen benthische Ökosysteme dar. Es wird davon ausgegangen, dass die Primärproduktion von marinem Benthos in der gleichen Größenordnung liegt wie die Menge an organischer Substanz, die mit Flussabflüssen aus kontinentalen Ökosystemen ankommt. Es wird angenommen, dass der Weltozean im Durchschnitt 66 bis 100 gC/m2 pro Jahr aufnimmt, in seichten Gewässern erreicht er 500 gC/m2 pro Jahr.[...]

Wie oben gezeigt, ist in ausgereiften Ökosystemen die heterotrophe Nutzung der Primärproduktion weitgehend mit dem Verbrauch von zersetzendem Detritus verbunden. Es gibt keinen Grund, warum der Mensch den Einsatz von Detritus nicht steigern und so Nahrung und andere Produkte aus Ökosystemen beziehen könnte, die eher schützend wirken. Dies würde wiederum einen Kompromiss bedeuten, da der „sofortige“ Ertrag nicht so hoch wäre wie bei der direkten Nutzung der Nahrungskette auf der Weide. Die auf Detritus basierende Landwirtschaft hat jedoch eine Reihe kompensierender Vorteile. Modern Landwirtschaft basierend auf der Auswahl der Pflanzen nach schnellem Wachstum und Nährwert, was sie natürlich anfällig für Insektenschädlinge und Krankheiten macht. Je intensiver wir also nach Merkmalen wie saftigen Blättern und schnellem Wachstum selektieren, desto mehr Aufwand müssen wir betreiben Chemikalien Bekämpfung von Krankheiten, was wiederum die Wahrscheinlichkeit einer Vergiftung nützlicher Tiere erhöht, ganz zu schweigen von der Person selbst. Die Herstellung von Silage aus minderwertigen Futtermitteln durch Fermentation ist ein Beispiel für einen Prozess, der vom Menschen bereits weit verbreitet ist. Ein weiteres Beispiel ist die Zucht detritiver Fische im Osten.[...]

Die Bruttonahrungsenergie der Erdbevölkerung beträgt 25 EJ pro Jahr, was etwas mehr als 1 % der Primärproduktion der Biosphäre und nur 12 % der Produktion von Agrozönosen entspricht. Dies entspricht im Wesentlichen einer der ökologischen Regeln – der „Zehn-Prozent-Regel“, nach der beim Übergang zur nächsten trophischen Ebene in der Nahrungskette der Energiefluss und die Biomasseenergie um eine Größenordnung abnehmen. Dieses Muster wurde bei der Untersuchung natürlicher Ökosysteme gefunden. Man würde von der Wirtschaft bei der Bereitstellung von Nahrungsmitteln für die zivilisierte Menschheit eine größere Effizienz erwarten. In einer Reihe von Ländern ist es tatsächlich viel größer, aber im Großen und Ganzen zeigt sich, dass wir bei der Befriedigung der dringendsten Bedürfnisse nicht weit davon entfernt sind Tierwelt.[ ...]

Diese Ergebnisse unterstreichen die große Bedeutung von Detritivoren. Schätzungen zur Sekundärproduktion von Bakterien und Pilzen liefern noch weniger aussagekräftige Zahlen als die für Tiere charakteristischen. Basierend auf dieser ungefähren Gleichheit kann davon ausgegangen werden, dass sich die Gesamtassimilation von Zersetzern der Nettoprimärproduktion abzüglich der Assimilation von Tieren annähern sollte. In diesem Fall treten Schwierigkeiten auf: Es ist unmöglich, die Rolle von Symbionten und den Beitrag von Tieren zu Detritalketten angemessen einzuschätzen. Wir schätzen jedoch, dass 93 % der Nettoprimärproduktion den Zersetzern an Land und vielleicht 63 % im Meer zur Verfügung stehen. Die Wachstumseffizienz (neuer Protoplasma-Kohlenstoff/Substrat-Kohlenstoff) ist bei Sushi-Zerlegern wahrscheinlich höher als bei Tieren. Die Wachstumseffizienz liegt zwischen 30 und 40 %, bei Pilzen, die für die Zersetzung sorgen, zwischen 5 und 10 %. aerobe Bakterien und 2-5 % für anaerobe Bakterien. Wenn wir 20 % als mehr oder weniger realistischen Indikator für die Wachstumseffizienz von Zersetzern in Landgemeinschaften annehmen, dann kann die Gesamtproduktion von Sushi-Zersetzern in der Größenordnung von 21 x 108 t/Jahr liegen, was 24-mal höher ist als die Sekundärproduktion von Sushi-Tieren. Wenn wir davon ausgehen, dass die Wachstumseffizienz für Meereszersetzer 5 oder 10 % beträgt, dann kann die Produktion von Meereszersetzern im Bereich von 1,5–3X x 109 t/Jahr liegen, also etwa der Hälfte des Wertes, den wir für Meerestiere berechnet haben. Die Biomasse von Zersetzern ist noch weitgehend unbekannt, doch ihre geringe Größe und die schnelle Generationsfolge ermöglichen es den Bakterien, bedeutende Sekundärprodukte zu bilden. Die Biomasse der Bakterien im Meer ist vermutlich deutlich geringer als die der Tiere. An Land darf die Masse der Pilze nicht geringer sein als die der Tiere.[...]

Die räumliche Heterogenität hydrophysikalischer Prozesse bestimmt letztlich die gesamte Primärproduktion einer Lagerstätte. Im Bereich der küstennahen Flachgewässer und der Zone mittlerer Tiefe haben hochproduktive, aber relativ thermophile Arten natürlich eutropher Seen die Möglichkeit, sich zu entwickeln. Hier, innerhalb der thermoaktiven Region, kommt es zu der intensivsten Vegetation des Frühjahrs-Diatomeenplanktons, das auch während der anthropogenen Eutrophierung seine Bedeutung behält. Frühlings-Phytoplankton in den Tiefwasserzonen großer Seen existiert aufgrund der langsamen Erwärmung der Wassersäule nur für sehr kurze Zeit und wird schnell durch Sommer-Phytoplankton ersetzt, sodass seine Rolle in der gesamten Primärproduktion des Stausees vernachlässigbar ist . Die Heterogenität der primären Produktionsprozesse führt zu unterschiedlichen Anreicherungsraten autochthoner organischer Substanz in verschiedenen Teilen des Gewässergebiets, was einen entscheidenden Einfluss auf das gesamte limnische Ökosystem hat. Von wesentlicher Bedeutung für das Gesamtniveau der Primärproduktivität eines großen Sees ist das Verhältnis der Wasserflächen unterschiedlicher Tiefe. Es liegt auf der Hand, dass die Gesamtproduktivität umso langsamer wächst, je weniger Gebiete mit geringer und mittlerer Tiefe eine Rolle spielen. Das Sommer-Phytoplankton in großen Seen ist homogen. Der offensichtlichste Grund für den Rückgang der Planktonproduktivität im Sommer in großen Seen, vor allem in hohen Breiten, sind ungünstige Wetterbedingungen, insbesondere Perioden mit stürmischen Winden. Zu diesem Zeitpunkt hört die massive Entwicklung der Blaualgen in der Regel auf und macht den Weg frei für weniger produktive Gemeinschaften von Kieselalgen.[...]

P" CO ist die spektrale Dichte der Zerstörung, die von Heterophyten mit der Größe tan erzeugt wird; P ist die Nettoprimärproduktion. Die durchgezogene Linie ist die universelle Verteilung für ungestörte Ökosysteme; die Fläche unter der durchgezogenen Linie /o ist gleich eins. Gestrichelt Linie ist die moderne Verbreitung, an Land unter Berücksichtigung anthropogener Kompensation (nach: Gorshkov, 1988).[...]

Nur in jungen Ökosystemen, in denen die reine Produktion vorherrscht, kann der Mensch hohe Biomasseerträge erzielen. Daher werden in der Land- und Forstwirtschaft die Anfangsphasen von Ökosystemen mit wenigen (vorzugsweise einem) genutzt. Primärproduzenten, also Monokulturen. Aber Monokulturen sind nicht nachhaltig. Heterotrophe Tiere, die in einem solchen Ökosystem ihre Nahrung suchen, werden für den Menschen zu „Schädlingen“, und er ist bestrebt, ihre Zahl so weit wie möglich zu reduzieren.[...]

Berechnungen unter Verwendung eines der Modelle des modernen Kohlenstoffkreislaufs für Land zeigten, dass bei einer globalen Nettoprimärproduktion terrestrischer Ökosysteme von 60,6 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr die Ökosystemproduktion 2,4 Milliarden Tonnen Kohlenstoff oder 4 % der Primärproduktion betrug. Im Jahr 2050 wird aufgrund des Klimawandels erwartet, dass die Nettoprimärproduktion auf 82,5 Milliarden Tonnen pro Jahr ansteigt, wobei die Ökosystemproduktion 8,1 Milliarden Tonnen entspricht. Somit wird der Grad der offenen Schleife auf 10 % ansteigen, was auf einen Fortschritt hinweist Nachteil der Ökosphäre, falls die Strategie der Menschheit in Bezug auf geoökologische Probleme nicht radikal geändert wird.[...]

Der Einsatz einer Polykultur pflanzenfressender Fische ermöglicht es, einen erheblichen Teil der in Gewässern gebildeten Primärproduktion direkt zu nutzen und ein bioenergetisch und wirtschaftlich äußerst wichtiges Ökosystem zu schaffen kommerzielle Produkte Es stellt sich bereits am zweiten Glied der trophischen Kette heraus. Andere Vertreter unserer Ichthyofauna produzieren Produkte am dritten (friedlichen) oder vierten (Raubtiere) Glied der Nahrungskette. Es ist bekannt, dass die Produktion jedes nachfolgenden Glieds in der Nahrungskette im Verhältnis zum vorherigen etwa ein Zehntel beträgt. Daher bleiben bei aller Vielfalt der heimischen Ichthyofauna und den großen Möglichkeiten für die Entwicklung neuer Objekte pflanzenfressende Fische am häufigsten wirksame Reserve zur Steigerung der Fischproduktivität von Teichfarmen, natürlichen Stauseen und Stauseen der südlichen und zentralen Zonen des Landes.[ ...]

Auch die Funktionsparameter des Ökosystems verändern sich im Tagesrhythmus – die Intensität der Photosynthese und die Verarbeitung primärer biologischer Produkte zu sekundären. Nur in Böden, die von einer Armada von Protozoen und Wirbellosen bewohnt werden, verlangsamt sich das Leben nachts etwas. Saisonale Rhythmen. Die Bewohner des Ökosystems sind gut an den Wechsel der Jahreszeiten angepasst: Pflanzen werfen für den Winter ihre Blätter ab, Tiere „wärmen“ sich, indem sie die Fettschicht und die Dicke ihres Fells erhöhen, überwintern oder wandern in günstigere und günstigere Regionen warme Bedingungen(Vögel), Hasen verändern ihr „Tarnfell“ und werden weiß usw. Natürlich unterscheiden sich auch die Funktionsparameter des Ökosystems in den verschiedenen Jahreszeiten. In gemäßigten Breiten WinterzeitÖkosystemfunktionen (Produktion, Atmung) nehmen stark ab, obwohl es in tropischen Wäldern praktisch keine Saisonalität in der „Arbeit“ des Ökosystems gibt. In Steppen, Savannen und xerophytischen wintergrünen Wäldern kommt es in der zweiten Sommerhälfte während einer Zeit des Feuchtigkeitsmangels zu einem Schwund des Ökosystemlebens. [...]

Vom Tisch 1.3 zeigt deutlich, dass terrestrische Ökosysteme am produktivsten sind. Obwohl die Landfläche halb so groß ist wie die Ozeane, produzieren ihre Ökosysteme jährlich mehr als doppelt so viel Primärkohlenstoff wie die Weltmeere (52,8 Milliarden Tonnen bzw. 24,8 Milliarden Tonnen), wobei die relative Produktivität terrestrischer Ökosysteme siebenmal so hoch ist Produktivität der Meeresökosysteme. Daraus ergibt sich insbesondere die Hoffnung auf eine vollständige Entwicklung biologische Ressourcen Der Ozean wird es der Menschheit ermöglichen, das nicht sehr gerechtfertigte Ernährungsproblem zu lösen. Anscheinend sind die Möglichkeiten in diesem Bereich gering – bereits jetzt ist der Grad der Ausbeutung vieler Populationen von Fischen, Walen und Flossenfüßern für viele kommerzielle Wirbellose – Weichtiere, Krebstiere und andere – aufgrund eines erheblichen Rückgangs ihrer Anzahl nahezu kritisch Natürliche Populationen, ihre Zucht auf spezialisierten Meeresfarmen und die Entwicklung der Marikultur sind wirtschaftlich rentabel geworden. Ähnlich verhält es sich mit essbaren Algen wie Kelp (Seetang) und Fucus sowie Algen, die industriell zur Herstellung von Agar-Agar und vielen anderen wertvollen Substanzen verwendet werden.[...]

BIOLOGISCHE PRODUKTIVITÄT – die Gesamtmenge an organischer Substanz (Biomasse), die von einer Bevölkerung oder Gemeinschaft pro Zeiteinheit und Flächeneinheit produziert wird. Dabei wird unterschieden zwischen primärer Biomasse, die im Prozess der Photosynthese durch Autotrophe (grüne Pflanzen) entsteht; und sekundär - Biomasse, die von Heterotrophen pro Zeiteinheit und Flächeneinheit gewonnen wird. Die Primärproduktion wird in Brutto (entspricht der Gesamtmenge der Photosyntheseprodukte über einen bestimmten Zeitraum) und Netto (entspricht der Differenz zwischen Brutto und dem Teil, der für die Pflanzenatmung verwendet wurde) unterteilt. U krautige Pflanzen 40–50 % der Bruttoprimärproduktion werden für die Atmung verwendet und für Bäume – 70–80 % der Bruttoprimärproduktion. Die Primärproduktion terrestrischer Ökosysteme wird üblicherweise anhand der jährlichen Zunahme der pflanzlichen Biomasse (Nettoproduktion) bewertet. Jedes Ökosystem unter Berücksichtigung natürliche Faktoren gekennzeichnet durch bestimmte Werte der primären biologischen Produktivität. Vom Tisch 10 zeigt, dass die jährliche Primärproduktion der Biosphäre 170.109 Tonnen beträgt und 2/3 davon von terrestrischen Ökosystemen produziert werden. Eine günstige Kombination vieler natürlicher Faktoren macht tropische Regenwälder zum produktivsten terrestrischen Ökosystem: Ihre Nettoprimärproduktion beträgt 1000-3500 g/m2 pro Jahr, die Mindestwerte treten in Trockengebieten (Wüsten, Halbwüsten) auf. Landökosysteme sind viel produktiver als Meeresökosysteme.[...]

Eine wichtige Aufgabe bei der Untersuchung der Struktur und Funktionsweise von Lebensgemeinschaften (Biozönosen) besteht darin, die Stabilität von Lebensgemeinschaften und ihre Fähigkeit, negativen Auswirkungen standzuhalten, zu untersuchen. Bei der Untersuchung von Ökosystemen wird es möglich, den Stoffkreislauf und Veränderungen im Energiefluss beim Übergang von einem Ernährungsniveau zum anderen quantitativ zu analysieren. Dieser Produktionsenergieansatz auf Bevölkerungs- und biozönotischer Ebene ermöglicht uns den Vergleich verschiedener natürlicher und menschengemachtÖkosysteme. Eine weitere Aufgabe der Umweltwissenschaften ist die Untersuchung verschiedener Arten von Zusammenhängen in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen. Es ist besonders wichtig, die Biosphäre als Ganzes zu untersuchen und dabei die Primärproduktion und -zerstörung zu bestimmen zum Globus, globale Zirkulation biogene Elemente; Diese Probleme können nur durch die gemeinsamen Anstrengungen der Wissenschaftler gelöst werden verschiedene Länder.[ ...]

Die gravierendsten Probleme hängen mit dem Verbrauch biologischer Ressourcen, technischer Energie und industrieller Produktion zusammen. Die jährliche Entnahme von mindestens 10 Gt Biomasse-Trockenmasse in Form von landwirtschaftlichen Produkten, Holz und Meeresfrüchten macht mehr als 7 % der Photosyntheseproduktion an Land aus. Aber darüber hinaus aufgrund der anthropogenen Reduzierung der Biomasse und der Produktivität natürlicher Ökosysteme, deren Ersatz durch Agrozönosen, Entwaldung, Wüstenbildung, technogener Degradation usw. Der Mensch überträgt indirekt weitere 27–30 % der Primärproduktion terrestrischer Ökosysteme in den anthropogenen Kanal, wodurch die Produktivität der terrestrischen Biosphäre insgesamt um etwa 12 % sinkt. Dies wird als der wichtigste Eingriff der menschlichen Wirtschaft angesehen natürliche Prozesse.[ ...]

Die Böden von Agrarökosystemen sind am stärksten degradiert. Der Grund für den instabilen Zustand von Agrarökosystemen liegt in ihrer vereinfachten Phytozönose, die keine optimale Selbstregulierung, Strukturkonstanz und Produktivität gewährleistet. Und wenn in natürlichen Ökosystemen die biologische Produktivität durch die Wirkung natürlicher Naturgesetze sichergestellt wird, dann hängt der Ertrag der Primärproduktion (Ernte) in Agrarökosystemen vollständig von einem so subjektiven Faktor wie dem Menschen, dem Niveau seines agronomischen Wissens, seiner technischen Ausrüstung, sozioökonomische Bedingungen usw., was bedeutet, dass es instabil bleibt.[...]

Es wird eine Vorstellung von den in Binnengewässern lebenden Fischen, der Fischproduktion, dem Wachstum verschiedener Fischarten, der Populationsdichte und der Nahrungskonkurrenz (als Hebel für die Steuerung der Fischproduktion) sowie den allgemeinen ökologischen Grundlagen der Fischproduktivität in Binnengewässern vermittelt. Es werden Fragen zur Struktur und Funktion von Seeökosystemen im Zusammenspiel mit der Zusammensetzung der Ichthyofauna behandelt. Es wird der Zusammenhang zwischen Bioprodukten und Primär- und Sekundärproduktion sowie die Zusammensetzung der Fischpopulation aufgezeigt. Die Grundsätze zur Verbesserung der Fischbestände werden dargelegt und die Aussichten für das Fischereimanagement beleuchtet.[...]

In der modernen Erdgeschichte hat die globale Artenvielfalt ihren höchsten Höhepunkt erreicht. So entstanden fortschrittliche Organismengruppen – Insekten, Wirbeltiere, blühende Plfanzen-waren vor etwa 30.000 Jahren am vielfältigsten vertreten. Seitdem ist die Artenvielfalt jedoch aufgrund des Bevölkerungswachstums zurückgegangen. Heutzutage werden 40 % der Primärproduktion (von Pflanzen produzierte lebende Materie) terrestrischer Ökosysteme auf die eine oder andere Weise von Menschen genutzt oder zerstört; Dies entspricht etwa 25 % der gesamten Primärproduktion auf der Erde. Auch auf andere Komponenten von Ökosystemen, etwa den Stickstoffkreislauf und den Wasserspiegel, nimmt der Mensch einen zunehmend dominanten Einfluss ein. Kohlendioxid.[ ...]

Erinnern wir uns daran in der Tabelle. Abbildung 17.7 zeigt Daten für eine hypothetische Gemeinschaft mit der in Abbildung gezeigten Struktur. 17.19 und theoretische Werte der Übertragungseffizienzen. Heal und MacLean (1975) versuchten, die Gültigkeit ihres Modells anhand empirischer Daten zur Primär- und Sekundärproduktion von zehn Tundra-, Wald- und Steppenökosystemen zu testen. Basierend auf den NIP-Werten (mit den entsprechenden Verbrauchseffizienzen für Waldphytophagen – 5 %, für den Rest – 25 %) war es möglich, die Sekundärproduktion verschiedener trophischer Ebenen vorherzusagen. Diese theoretischen Ergebnisse werden in Abb. verglichen. 17.22 mit tatsächlichen, gemessenen Werten. Die Koinzidenz ist recht zufriedenstellend (idealerweise würde sie darin ausgedrückt werden, dass alle Punkte auf der Winkelhalbierenden liegen). rechter Winkel).[ ...]

Kriterium V.G. Gorschkowa. Professor für Biophysik aus St. Petersburg V.G. Seit 1970 entwickelt Gorshkov eine Theorie der biotischen Regulierung und Umweltstabilisierung, die mittlerweile gut fundiert ist, eine Gegenprüfung aus verschiedenen Positionen ermöglicht und über Vorhersagefähigkeiten verfügt. Die wichtigste Errungenschaft dieser Theorie ist die Definition eines Kriteriums, das als Grenze der Stabilität (Ausdauer) der Ökosphäre gegenüber anthropogenen Einflüssen, als ihre „Tragfähigkeit“ oder in den zuvor verwendeten Begriffen als ihre ökologische Technik bezeichnet werden kann Intensität. Dieser Wert beträgt 0,0 Rp der Ökosphäre oder 1 % der Nettoprimärproduktion der globalen Biota, was etwa 23 EJ/Jahr entspricht, oder in Leistungswerten von 0,74 TW. Der moderne Direktverbrauch von Bioprodukten aus terrestrischen Ökosystemen durch die Zivilisation beträgt nach verschiedenen Schätzungen 7 bis 12 %, d. h. eine Größenordnung höher als die Stabilitätsgrenze der Ökosphäre, und die Bruttoenergieleistung der Zivilisation (einschließlich der Energie fossiler Brennstoffe) liegt bei etwa 15 TW, was 20-mal größer ist als die Energieschätzung der Grenze. [. ..]

Organisches Material verlässt die Biosphäre auf unterschiedliche Weise und bildet einen globalen Vorrat an toter organischer Masse, der als Nekrosphäre bezeichnet werden kann. Einer seiner Brüche ist in der Tabelle angegeben. 5-3 als Streu auf dem Oberflächenboden von Landgemeinschaften. Die Abfallmenge pro Flächeneinheit nimmt von feuchten zu trockenen Lebensräumen ab (da die Produktivität in die gleiche Richtung abnimmt) und von kalten zu warmen Klimazonen (da die Zersetzung in warmen Klimazonen schneller erfolgt). Die Gesamtmasse des Mülls scheint deutlich geringer zu sein als die „lebende“ terrestrische Biomasse (einschließlich der lebenden Holzmasse aus Stämmen und toten Ästen eines lebenden Stammes) und entspricht in etwa der jährlichen Nettoprimärproduktion. Die Humusmasse im Boden schwankt und ist schwer abzuschätzen, man geht jedoch davon aus, dass sie viel größer ist als die Streumasse und liegt im globalen Maßstab wahrscheinlich in der Größenordnung von 2 bis 3 x 12 Tonnen. Es gibt andere, viel größere Reservoire an organischer Substanz. Es wird berechnet, dass es 10 x 1012 Tonnen sind.) Organische Massen sind auch in fossilen Brennstoffen enthalten: Öl (5 x 12 Tonnen) und Kohle (5 x 12 Tonnen). Fossile Brennstoffe sind das Ergebnis der Anhäufung von Netto-Ökosystemprodukten in vergangenen geologischen Zeiten. Das Öl könnte aus dem Fett von Kieselalgen und anderen Meeresorganismen entstanden sein, das sich nach und nach in Sedimenten am Meeresboden ansammelte und dort durch chemische Prozesse in Kohlenwasserstoffe umgewandelt wurde. Letzteres sammelte sich in einigen Horizonten, aus denen der Mensch heute durch Brunnen Öl fördert. In großen sumpfigen Wäldern bildete sich Glut aus ausgestorbenen Baumarten unter Bedingungen, in denen sich ihr Gewebe nicht zersetzen konnte, ähnlich wie es in modernen Wäldern der Fall ist. Ein Teil der Nettoproduktion von Ökosystemen kann heute noch als Fette, die einen Schritt zur Umwandlung in Öl darstellen, und als Torfablagerungen in Sümpfen anfallen, die Möglichkeiten zur Kohlebildung in modernen Wäldern fehlen jedoch völlig.[...]

Die meisten Elemente, aus denen die Grund- und Sedimentgestein Die Erdkruste ist während geochemischer Zyklen Bewegungen ausgesetzt, die Zeiträume in der Größenordnung von Millionen und mehreren zehn Millionen Jahren aufweisen. Verwitterung von Gesteinen, Auflösung und Ausfällung in neuen Verbindungen, Bewegung mit Gesteinen, Sedimentation und andere physikalische und chemische Prozesse, die als Folge tektonischer Prozesse in entstehen Erdkruste, schaffen insbesondere Lagerstätten verschiedener Erze und nichtmetallischer Mineralien. Biogene Elemente verändern, bewegen und akkumulieren ungleich intensiver. biogeochemische Kreisläufe die unter Beteiligung lebender Materie durchgeführt werden. Die gesamte Vielfalt und Gesamtintensität biochemischer Reaktionen wird direkt oder indirekt durch Energie ausgeführt Sonnenlicht. Somit sind die biogeochemischen Kreisläufe aller biogenen Elemente energetisch mit dem Kohlenstoffkreislauf verknüpft, in dem organische Stoffe bei der Photosynthese in Pflanzen und in komplexen trophischen Netzwerken von Ökosystemen vorkommen. Daher einer der meisten wichtige EigenschaftenÖkosysteme – ihre Produktivität im Hinblick auf die sogenannte Primärproduktion von Kohlenstoff, der von Pflanzen in dem vom Ökosystem eingenommenen Gebiet gebunden wird.

BIOLOGISCHE PRODUKTIVITÄT – die Zunahme der organischen Substanz der Biomasse, die von einer Biozönose pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit produziert wird.[...]

Die Primärproduktivität eines Ökosystems, einer Gemeinschaft oder eines Teils davon ist definiert als die Rate, mit der Sonnenenergie von Produzentenorganismen (hauptsächlich Grünpflanzen) während der Photosynthese oder chemischen Synthese (Chemoproduzenten) absorbiert wird. Diese Energie materialisiert sich in Form organischer Substanzen im Gewebe der Produzenten.[...]

PRODUKTIVITÄT (Produktion) PRIMÄR - biologische Produktivität (Produktion) der Produzenten (hauptsächlich Phytozönose). PRODUKTE - siehe Biologische Produkte.[...]

PRIMÄRE SCHADSTOFFE – Schadstoffe, die direkt in die Umwelt eindringen oder dort emittiert werden Umfeld aus Verschmutzungsquellen. P.Z.V. kann zur Bildung und Anreicherung sekundärer Schadstoffe in der Umwelt beitragen. FLUSSÜBERTRAGUNG (Flüsse) – Änderung der natürlichen Flussrichtung durch Übertragung in ein anderes Einzugsgebiet mithilfe von Wasserbauwerken (GOST 19185-73). Überweidung, übermäßige Beweidung – unkontrollierte Beweidung von Nutztieren, die zur Verschlechterung der Weidevegetation und zu einem Rückgang ihrer Produktivität und Produktivität (der sogenannten Weidedegression) und zur Bildung von Schlachthöfen führt.[...]

PRIMÄRPRODUKTIVITÄT – siehe Primärproduktivität.[...]

Die Primärproduktivität der Vegetation (Produzenten) in einem Ökosystem bestimmt die Gesamtenergie biochemischer Prozesse im Ökosystem und folglich die Intensität der biogeochemischen Kreisläufe von Kohlenstoff und anderen Nährstoffen. Der biogeochemische Kreislauf von Kohlenstoff, dem bestimmenden Element lebender Systeme, wurde besser untersucht als die Kreisläufe anderer Elemente, die am biogenen Kreislauf beteiligt sind und nur einen relativ kleinen Teil ihres Vorkommens in der Erdkruste oder Atmosphäre haben. Dennoch sind die biogeochemischen Kreisläufe von Stickstoff und Sauerstoff zumindest im Hinblick auf ihren Austausch in Ökosystemen und der Atmosphäre relativ vollständig untersucht.[...]

Primärdaten aus Langzeitbeobachtungen, die nach einem streng definierten Programm durchgeführt werden, fließen in die „Chronik der Natur“ jedes Reservats ein. Darin werden von Jahr zu Jahr die Öffnungsdaten der Flüsse, der Zeitpunkt der Blüte der Pflanzen, die Ankunft der Vögel, Informationen über die Anzahl der wichtigsten Tierarten, die Ernte von Samen, Beeren, Pilzen usw. aufgeführt Naturphänomen. Dies ermöglicht es uns, den Grad der Konstanz dieser Phänomene zu beurteilen, die Muster ihrer Veränderung zu verstehen, Vorhersagen zu treffen und Wege zu entwickeln, um die biologische Produktivität natürlicher Biogeozänosen zu steigern.[...]

Die Produktivität von Ökosystemen hängt eng mit dem Energiefluss zusammen, der durch ein bestimmtes Ökosystem fließt. In jedem Ökosystem sammelt sich ein Teil der eingehenden Energie, die in das trophische Netzwerk gelangt, in Form organischer Verbindungen an. Die ununterbrochene Produktion von Biomasse (lebender Materie) ist einer der grundlegenden Prozesse der Biosphäre. Organisches Material, das von Produzenten während der Photosynthese oder Chemosynthese erzeugt wird, wird als Primärproduktion eines Ökosystems (einer Gemeinschaft) bezeichnet. Sie wird quantitativ in der Nass- oder Trockenmasse der Pflanzen oder in Energieeinheiten ausgedrückt – der entsprechenden Anzahl an Kalorien oder Joule. Die Primärproduktion bestimmt den gesamten Energiefluss durch die biotische Komponente des Ökosystems und damit die Biomasse der lebenden Organismen, die im Ökosystem existieren können (Abb. 12.44).[...]

PRIMÄRE PRODUKTIVITÄT – Biomasse (ober- und unterirdische Organe) sowie Energie und biogene flüchtige Substanzen, die von den Produzenten pro Flächeneinheit und Zeiteinheit produziert werden. Da die Produktivität von der Intensität der Photosynthese und diese vom Kohlendioxidgehalt der Luft abhängt, wurde von einer Steigerung der Primärproduktivität aufgrund einer Erhöhung der CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre ausgegangen. Allerdings aus anderen Gründen anthropogene Einflüsse(Umweltverschmutzung usw.) und dem Ersatz produktiverer Lebensgemeinschaften durch weniger produktive ist die biologische Produktivität auf dem Planeten in letzter Zeit um 20 % zurückgegangen.[...]

Die Nettoprimärproduktivität (NPP) ist die Akkumulationsrate organischer Substanz durch Pflanzen abzüglich der Kosten für Atmung und Photorespiration.[...]

Die Nettoprimärproduktivität ist die Akkumulationsrate organischer Substanz im Pflanzengewebe abzüglich des Teils davon, der während des Untersuchungszeitraums für die Atmung (R) der Pflanzen verwendet wurde: Rl/ = Rv R.[...]

Die Bruttoprimärproduktivität (GPP) ist die Rate, mit der Pflanzen chemische Energie akkumulieren.[...]

Die Bruttoprimärproduktivität ist die Akkumulationsrate organischer Substanz während der Photosynthese, einschließlich des Teils davon, der während der Messungen für die Atmung aufgewendet wird. Sie wird mit Ra bezeichnet und in Massen- oder Energieeinheiten pro Flächeneinheit oder Volumen pro Zeiteinheit ausgedrückt.[...]

Die tertiäre Produktivität auf Raubtierebene beträgt etwa 10 % der sekundären Produktivität und kann selten 20 % erreichen. Dadurch wird die Primärenergie beim Übergang von niedrigeren zu höheren Ebenen schnell reduziert.[...]

Biomasse und Primärproduktivität der wichtigsten Ökosystemtypen sind in Tabelle 12.7 und Abb. dargestellt. 12.45.[...]

In den produktivsten Gebieten findet die Synthese organischer Stoffe sehr intensiv statt. So beträgt die Primärproduktion im Mittelmeer im April durchschnittlich 10 mg C/(m2-Tag) pro Jahr Oberflächenschicht Wasser und 210 mg C/(m2 - Tag) in der gesamten Photosyntheseschicht. In der Zone der Zyklonzirkulation wird eine deutlich höhere Produktivität beobachtet – bis zu 580 mg C/(m2 ■ Tag) in der Photosyntheseschicht. Ein ähnlicher Wert ist auch für Auftriebsgebiete typisch: die durchschnittliche Tagesproduktion integriert über eine Tiefe von 0-2000 m Pazifik See vor der Küste Kaliforniens liegt bei 560 mg C/m2.[...]

Indikatoren der Primär- und Sekundärproduktivität für die wichtigsten Ökosysteme sind in der Tabelle aufgeführt. 6.1.[...]

Bei Pflanzen kann die Produktivität der Umwelt von der Ressource oder dem Zustand abhängen, der das Wachstum am stärksten einschränkt. In Landgesellschaften führen ein Temperaturabfall und eine Verkürzung der Vegetationsperiode mit der Höhe im Allgemeinen zu einem Rückgang der Produktion, während diese in Gewässern in der Regel parallel zur Temperatur und Beleuchtung mit der Tiefe abnimmt. Unter trockenen Bedingungen, in denen das Wachstum durch Feuchtigkeitsmangel eingeschränkt werden kann, kommt es häufig zu einem starken Produktionsrückgang und fast immer zu einem Anstieg, wenn der Zustrom von Grundnährstoffen wie Stickstoff, Phosphor und Kalium zunimmt. Im weitesten Sinne folgt die Produktivität der Umwelt für Tiere den gleichen Mustern, da sie von der Menge der Ressourcen am Ende der Nahrungskette, der Temperatur und anderen Bedingungen abhängt.[...]

Die biologische Produktivität ist die Gesamtmenge an organischer Substanz (Biomasse), die von einer Bevölkerung oder Gemeinschaft pro Zeiteinheit und Flächeneinheit produziert wird. Dabei wird zwischen primärer Biomasse, die bei der Photosynthese von Autotrophen (grünen Pflanzen) entsteht, und sekundärer Biomasse, die von Heterotrophen pro Zeiteinheit und Flächeneinheit produziert wird, unterschieden. Die Primärproduktion wird in Brutto (entspricht der Gesamtmenge der Photosyntheseprodukte über einen bestimmten Zeitraum) und Netto (entspricht der Differenz zwischen Brutto und dem Teil, der für die Pflanzenatmung verwendet wurde) unterteilt. Bei krautigen Pflanzen werden 40–50 % der Bruttoprimärproduktion für die Atmung verwendet, bei Bäumen 70–80 % der Bruttoprimärproduktion.[...]

Fast die gesamte Nettoprimärproduktion der Erde dient der Lebenserhaltung aller heterotrophen Organismen. Von Verbrauchern nicht ausreichend genutzte Energie wird in ihrem Körper, im Bodenhumus und in organischen Sedimenten von Gewässern gespeichert. Die menschliche Ernährung wird größtenteils durch landwirtschaftliche Nutzpflanzen gedeckt, die etwa 10 % der Landfläche einnehmen. Jährliches Wachstum Kulturpflanzen Dies entspricht etwa 16 % der gesamten Landproduktivität, wovon der größte Teil aus Wäldern stammt.[...]

Morozov G.F. wies vor mehr als 100 Jahren auf die primäre, grundlegende Bedeutung der Umwelt für die Gestaltung der Zusammensetzung und Produktivität des Waldes hin. fungierte als Vorbote der modernen Ökologie und Biologie in der Forstwirtschaft.[...]

Aus den Zeilen 1a-b der Tabelle. Abbildung 6.4 zeigt, dass die Primärproduktion pflanzlicher Biomasse (ausgedrückt als Kohlenstoff) im Ozean etwa halb so groß ist wie an Land. Fast alle dieser Produkte sind Phytoplankton. Die Verteilung der biologischen Produktivität des Ozeans für verschiedene Arten von Organismen ist in der Tabelle angegeben. 6,6 (nach Angaben des Instituts für Ozeanologie der Akademie der Wissenschaften der UdSSR).[...]

Vom Tisch 1.3 zeigt deutlich, dass terrestrische Ökosysteme am produktivsten sind. Obwohl die Landfläche halb so groß ist wie die Ozeane, produzieren ihre Ökosysteme jährlich mehr als doppelt so viel Primärkohlenstoff wie die Weltmeere (52,8 Milliarden Tonnen bzw. 24,8 Milliarden Tonnen), wobei die relative Produktivität terrestrischer Ökosysteme siebenmal so hoch ist Produktivität der Meeresökosysteme. Daraus folgt insbesondere, dass die Hoffnung, dass die vollständige Erschließung der biologischen Ressourcen des Ozeans es der Menschheit ermöglichen wird, das Ernährungsproblem zu lösen, nicht sehr berechtigt ist. Anscheinend sind die Möglichkeiten in diesem Bereich gering – bereits jetzt ist der Grad der Ausbeutung vieler Populationen von Fischen, Walen und Flossenfüßern für viele kommerzielle Wirbellose – Weichtiere, Krebstiere und andere – aufgrund eines erheblichen Rückgangs ihrer Anzahl nahezu kritisch Natürliche Populationen, ihre Zucht auf spezialisierten Meeresfarmen und die Entwicklung der Marikultur sind wirtschaftlich rentabel geworden. Ähnlich verhält es sich mit essbaren Algen wie Kelp (Seetang) und Fucus sowie Algen, die industriell zur Herstellung von Agar-Agar und vielen anderen wertvollen Substanzen verwendet werden.[...]

Auf dem Territorium Russlands steigt in Zonen mit ausreichender Feuchtigkeit die Primärproduktivität von Norden nach Süden, wobei der Wärmeeintrag und die Dauer der Vegetationsperiode (Saison) zunehmen. Das jährliche Wachstum der Vegetation variiert von 20 c/ha an der Küste und auf den Inseln des Arktischen Ozeans bis zu mehr als 200 c/ha in der Region Krasnodar an der Schwarzmeerküste des Kaukasus (Abb. 12.46).[... ]

Die Stabilität von Pflanzengemeinschaften kann durch ihre primäre biologische Produktivität (PBP) charakterisiert werden – den Durchschnittswert der pro Jahr wachsenden oberirdischen und unterirdischen organischen Masse, der in Trockenmasse (c/ha) gemessen wird. GGBP hängt von den Wärme- und Feuchtigkeitsressourcen sowie von der Beschaffenheit des Bodens ab und beträgt in Russland für die arktische Tundra 10 c/ha, für die Wiesensteppe 100-110 und für Gebiete mit schlechter Feuchtigkeitsversorgung (halb-) Wüste) 7-10 c/ha. [ . ..]

In den Boden gelangen nicht nur die organischen Überreste abgestorbener Pflanzen (primäre organische Substanz), sondern auch die Produkte ihrer mikrobiologischen Umwandlung sowie die Überreste von Tieren (sekundäre organische Substanz). Die Primärproduktivität verschiedener terrestrischer Ökosysteme variiert und liegt zwischen 1 und 2 t/ha und Jahr trockener organischer Substanz ( Verschiedene Arten Tundra) bis zu 30-35 t/ha pro Jahr (tropische Regenwälder) (siehe Tabelle 3). In Agrarökosystemen nimmt der Boden Pflanzenreste von 2–3 t/ha pro Jahr (Reihenkulturen) bis 7–9 t/ha pro Jahr (mehrjährige Gräser) auf. Nahezu die gesamte organische Bodensubstanz wird von Mikroorganismen und Vertretern der Bodenfauna verarbeitet. Das Endprodukt dieser Verarbeitung sind mineralische Verbindungen. Spezifische Wege der Umwandlung primärer organischer Verbindungen und die Bildung organischer Produkte unterschiedlicher Stabilität und Komplexität sowie ihre Beteiligung an verschiedenen Umwandlungsstadien bei der Bodenbildung und Pflanzenernährung sind jedoch weitgehend unerforscht.[...]

Die zweite Art des anthropogenen Einflusses – die Anreicherung eines Reservoirs mit Nährstoffen – erhöht die Produktivität nicht nur des Phytoplanktons, sondern auch anderer Wassergemeinschaften, einschließlich Fischen, und sollte aus wirtschaftlicher Sicht als günstiger Prozess angesehen werden. In vielen Fällen kommt es jedoch zu einer spontanen anthropogenen Anreicherung von Gewässern mit Primärnährstoffen in einem solchen Ausmaß, dass das Gewässer als Ökosystem mit Nährstoffen überlastet wird. Die Folge davon ist die zu schnelle Entwicklung von Phytoplankton („Aufblühen“ von Wasser), bei dessen Zersetzung Schwefelwasserstoff oder andere giftige Stoffe freigesetzt werden. Dies führt zum Tod der Tierpopulation des Stausees und macht das Wasser ungenießbar.[...]

Alle untersuchten BGCs wurden typologisch identifiziert und anschließend nach Produktivitätsgradient und sukzessivem Altersfaktor geordnet. Auf entwässerten Ökotopen wurden 4 Sukzessionsreihen identifiziert allgemeines Schema: Weidenwälder entlang des Flussbettes - ■ Auenwaldtypen (Kiefernwälder, Birkenwälder, Eichenwälder, Grauerlenwälder) - ■ Auenfichtenwälder -»■ Fichtenwälder (Höhepunkt). Für jede Sukzessionsserie wurde ein Computer verwendet, um die Werte der primären Nettoproduktion P, der Reserven an lebender Phytomasse M und der Gesamtreserve an Biomasse B entlang der Ordinate des Sukzessionsalters (r) anzunähern und auszurichten. Durch die Berechnung der ersten Ableitung der Funktionen M und B nach m haben wir die aktuelle Veränderung der Reserven an lebender Phytomasse des DM und der gesamten Biomasse des DV erhalten. Dann wurde für jedes Jahrzehnt des Sukzessionsalters der Durchschnittswert des jährlichen Abfalls und des Verlusts an Phytomasse b unter Verwendung der Formel A = P – DM und die Kosten der heterotrophen Atmung I/1 unter Verwendung der Formel R = P – DV berechnet. Der Wert b stellt die Dissipation (Dissipation) der Energiereserven des autotrophen Blocks dar, und d/, - den heterotrophen Block des BGC. Der Wert b charakterisiert außerdem den Eintragsfluss chemischer Energie in den heterotrophen Block. Nach der Annäherung der Werte der Bestände im BGC an toter organischer Substanz und der Biomasse von Destruktoren (Detritus) – £detr, erhalten aus der Gleichung ydetr = B – M, werden die Werte von DAde™ – die aktuelle Veränderung der Bestände von – ermittelt tote Biomasse und Destruktoren – wurden unter Verwendung der ersten Ableitung der Funktion D1Lr = /(g) berechnet. Die Angemessenheitsprüfung erfolgte durch Vergleich der Ergebnisse mit den aus der Gleichung D detr = £ - R/g = DV - DM erhaltenen Werten.[...]

Jede Biogeozänose ist charakterisiert Artenvielfalt, die Anzahl und Populationsdichte jeder Art, Biomasse und Produktivität. Die Anzahl wird durch die Anzahl der Tiere oder die Anzahl der Pflanzen in einem bestimmten Gebiet (Flussgebiet, Meeresgebiet usw.) bestimmt. Dies ist ein Maß für die Häufigkeit einer Population. Die Dichte wird durch die Anzahl der Individuen pro Flächeneinheit charakterisiert. Zum Beispiel 800 Bäume pro 1,ha Wald oder die Anzahl der Menschen pro 1 km2. Unter Primärproduktivität versteht man die Zunahme der pflanzlichen Biomasse pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit. Sekundärproduktivität ist die Biomasse, die von heterotrophen Organismen pro Zeiteinheit und Flächeneinheit gebildet wird. Unter Biomasse versteht man die Gesamtheit der zum Zeitpunkt der Beobachtung in der Biogeozänose vorhandenen pflanzlichen und tierischen Organismen.[...]

Einer der vielversprechenden Ansätze zur Beurteilung des Zustands der natürlichen Umwelt ist die Überwachung des Nährstoffkreislaufs von Stoffen und der Produktivität von Biota. Stand der Biogeozänose, laut D.A. Krivolutsky und E.A. Fedorov (1984) charakterisieren objektiv Indikatoren wie die Versorgung der Pflanzen mit biogenen Elementen (Stickstoff, Phosphor); Primäre und sekundäre Produktivität von Ökosystemen. Bei längerer Belastung durch Schadstoffe, selbst in sehr geringen Konzentrationen, können später mögliche Folgen für die Umwelt auftreten lange Zeit. Um diese Folgen vorherzusagen und rechtzeitig zu verhindern, kann man so sensible Indikatoren wie die Anzahl der Pollen und Samen, die Häufigkeit von Chromosomenanomalien in Meristemzellen und die fraktionelle Zusammensetzung pflanzlicher Gewebeproteine ​​verwenden. [...]

Wie bereits erwähnt, wird die Gesamtmenge an Stoffen, die bei der Photosynthese über einen bestimmten Zeitraum produziert wird, als Bruttoprimärproduktion bezeichnet. Ein Teil der Primärproduktion wird von Pflanzen als Energiequelle genutzt. Die Differenz zwischen der Bruttoprimärproduktion und dem Anteil der von Pflanzen genutzten organischen Substanz wird als Nettoprimärproduktion bezeichnet und steht für den Verzehr durch Organismen auf höheren trophischen Ebenen zur Verfügung. In der Tabelle 17.1 zeigt Produktivitätsdaten Nordsee. Der gesamte Fischfang macht weniger als 0,1 % des Energiewertes der Bruttoprimärproduktion aus. Diese auf den ersten Blick überraschende Tatsache erklärt sich durch den großen Energieverlust auf jeder Ebene der Nahrungskette und die große Anzahl trophischer Ebenen zwischen der ersten trophischen Ebene und der Ebene, deren Produkte von Menschen, in diesem Fall von Fischen, genutzt werden . Das Verhältnis der Nettoprimärproduktion zum etablierten Bestand wird als Erneuerungsratenkonstante bezeichnet und gibt an, wie oft sich die Bevölkerung im Jahr ändert.[...]

Der Prozess der Photosynthese ist die Hauptquelle für das Auftreten aller organischen Substanzen in natürlichen Gewässern, deren Verbreitung und Konzentration. Bekanntlich zeichnet sich Phytoplankton durch die größte Produktivität aus, die neben Wäldern den Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre bestimmt. Die Zerstörung von Phytoplankton (Detritus und seine Zersetzungsprodukte) ist die erste und wichtigste Quelle organischer Stoffe in natürlichen Gewässern. Es ist daher kein Zufall, dass in der allgemeinen Liste der zu bestimmenden Wasserindikatoren die Messung der Primärproduktion und -zerstörung und die damit verbundene Bestimmung der Anzahl von Bakterien- und Phytoplanktonzellen einen wichtigen Platz einnimmt. Es ist offensichtlich, dass das Ausmaß der Primärproduktion und -zerstörung weitgehend die Größe der unabhängig bestimmten Konzentration des im Wasser gelösten Sauerstoffs bestimmt. Die zweite Quelle organischer Substanzen in natürlichen Gewässern sind Oberflächen- und Untergrundabflüsse, die Produkte der Zerstörung von Baumblättern und Vegetation enthalten. Ein deutliches Beispiel für die Bedeutung dieser Quelle sind die stark gefärbten linksufrigen Nebenflüsse der Wolga, die durch Torfmoore fließen, sowie der hohe Gehalt an organischen Substanzen im Schmelzwasser von Überschwemmungen.[...]

Es sollte betont werden, dass in der Tabelle. Tabelle 5 zeigt verallgemeinerte Daten zu „langfristigen“ Energieübertragungen, also über ein Jahr oder über einen noch längeren Zeitraum. Während der produktivsten Zeit der Vegetationsperiode, insbesondere während der langen Sommertage im Norden können mehr als 5 % der gesamten täglichen Solarenergieaufnahme in Bruttoproduktion umgewandelt werden, und pro Tag können mehr als 50 % der Bruttoproduktion in Nettoprimärproduktion umgewandelt werden (Tabelle 6). Aber selbst unter den günstigsten Bedingungen kann eine so hohe Tagesproduktivität das ganze Jahr über nicht aufrechterhalten werden, und es ist unmöglich, auf großen landwirtschaftlichen Flächen so hohe Erträge zu erzielen (vergleichen Sie die Daten in Tabelle 6 mit den Zahlen in der letzten Spalte von Tabelle 11). ).[... ]

Unter Biomasse versteht man die übliche Anzahl von Organismen (nach Masse oder Volumen) in 1 m3 bzw. pro 1 m2 Fläche. Die über einen bestimmten Zeitraum gebildete Menge an Biomasse wird als Produktivität bezeichnet. IN moderne Ära Die Primärproduktivität lebender Organismen wird durch die Photosynthese autotropher Pflanzen bestimmt. Aber alle lebende Materie auf dem Planeten ist an der Erhaltung und Umwandlung der durch autotrophe Pflanzen erzeugten Energieressourcen beteiligt. Die Gesamtmasse der lebenden Materie auf der Erde beträgt nach Berechnungen von W. I. Wernadskij Hunderte Milliarden Tonnen und umfasst 500.000 Pflanzenarten und etwa 2 Millionen Tierarten.[...]

Misch- und Laubwälder verfügen über einen großen Vorrat an organischer Substanz, wobei die lebende Biomasse etwa 45 % (90 % der Pflanzen) ausmacht. Wälder verfügen über eine hohe Bodenfruchtbarkeit. Der Umfang der Primärproduktivität der Phytomasse ist sehr bedeutend; Laubwälder sind in der Lage, den Sauerstoffhaushalt effektiv aufrechtzuerhalten.[...]

Die Böden von Agrarökosystemen sind am stärksten degradiert. Der Grund für den instabilen Zustand von Agrarökosystemen liegt in ihrer vereinfachten Phytozönose, die keine optimale Selbstregulierung, Strukturkonstanz und Produktivität gewährleistet. Und wenn in natürlichen Ökosystemen die biologische Produktivität durch die Wirkung natürlicher Naturgesetze sichergestellt wird, dann hängt der Ertrag der Primärproduktion (Ernte) in Agrarökosystemen vollständig von einem so subjektiven Faktor wie dem Menschen, dem Niveau seines agronomischen Wissens, seiner technischen Ausrüstung, sozioökonomische Bedingungen usw., was bedeutet, dass es instabil bleibt.[...]

Es werden die Grundvoraussetzungen für Bohrlochvervollständigungsprozesse dargelegt, die Technologie und Technik zum Öffnen, Sichern und Testen von Bohrlochvervollständigungen erläutert. Die Eigenschaften von Bohren und Zementmörtel, Materialien und chemische Reagenzien in Bezug auf die primäre und sekundäre Öffnung produktiver Formationen. Es werden Methoden zur Einleitung von Zuflüssen und zur Erkundung von Bohrlöchern sowie Methoden zur Beeinflussung der Bohrlochsohlenzone behandelt. Es werden Methoden zur Beurteilung der Qualität des Öffnens, Sicherns, Testens und Fertigstellens von Bohrlöchern beschrieben. Besonderes Augenmerk wird auf die Frage der Erhaltung der Reservoireigenschaften produktiver Objekte gelegt.[...]

Der Systemeingang ist der Fluss der Sonnenenergie. Der Großteil davon wird als Wärme abgegeben. Ein Teil der von Pflanzen effektiv aufgenommenen Energie wird bei der Photosynthese in Energie chemischer Bindungen von Kohlenhydraten und anderen organischen Substanzen umgewandelt. Dies ist die Bruttoprimärproduktion des Ökosystems. Ein Teil der Energie geht bei der Pflanzenatmung verloren, ein anderer Teil wird für andere biochemische Prozesse in der Pflanze genutzt und letztendlich auch als Wärme abgegeben. Der Rest der neu gebildeten organischen Substanz bestimmt die Zunahme der Pflanzenbiomasse – die Netto-Primärproduktivität des Ökosystems.[...]

Im Laufe der Milliarden von Jahren der Evolution hat sich die Natur am weitesten entwickelt effektive Wege Wiederherstellung des Le Chatelier-Prinzips in so schnell wie möglich. Eine entscheidende Rolle in diesem Prozess spielen unberührte Gebiete mit unverfälschter Biota, die sich durch einen vollständig geschlossenen Stoffkreislauf und eine hohe Produktivität auszeichnen. Um anthropogene Störungen zu reduzieren und die Wirkung des Le Chatelier-Prinzips in der Biosphäre wiederherzustellen, ist es daher jetzt notwendig, die Ausweitung der Wirtschaftstätigkeit auf globaler Ebene zu stoppen und die Entwicklung natürlicher Gebiete der Biosphäre zu stoppen, die dies noch nicht getan haben durch die Zivilisation verzerrt wurden, die zu echten Quellen für die Wiederherstellung der Biosphäre werden sollten. Die produktivsten Gemeinschaften der Kontinente sind Wälder und Sümpfe, wobei tropische Gemeinschaften die maximale Produktivität aufweisen. Die Produktivität dieser Gemeinden ist viermal höher als die Produktivität der entsprechenden Gemeinden in gemäßigten Zonen. Daher unter dem Gesichtspunkt der Effizienz der Störungskompensation Außenumgebung Nach dem Prinzip von Le Chatelier entspricht eine Flächeneinheit primärer Tropenwälder und Feuchtgebiete vier Flächeneinheiten, die von gemäßigten Wäldern und Feuchtgebieten eingenommen werden. Sekundärwälder, die auf gerodeten Flächen wachsen, weisen eine etwa tausendmal schlechtere Geschlossenheit des Stoffkreislaufs und die Fähigkeit auf, Umweltstörungen zu kompensieren als Urwälder und Sümpfe. Erst etwa 300 Jahre nach der Abholzung endet der Wiederherstellungsprozess und der Wald kehrt in seinen ursprünglichen, ungestörten Zustand zurück. Die periodische Abholzung, die heute durchschnittlich alle 50 Jahre erfolgt, wenn wirtschaftlich geeignetes Holz zum Einschlag entsteht, unterbricht den Wiederherstellungsprozess des Primärwaldes mit einem geschlossenen Stoffkreislauf und der Fähigkeit, Störungen aus der äußeren Umgebung zu kompensieren. [.. .]

Es gibt Berechnungen, die zeigen, dass 1 Hektar Wald jährlich durchschnittlich 2,1 109 kJ Sonnenenergie erhält. Wenn wir jedoch die gesamte im Laufe des Jahres gespeicherte Pflanzenmasse verbrennen, beträgt das Ergebnis nur 1,1 106 kJ, was weniger als 0,5 % der aufgenommenen Energie entspricht. Dies bedeutet, dass die tatsächliche Produktivität der Photosynthese (Grünpflanzen) oder Primärproduktivität 0,5 % nicht überschreitet. Die Sekundärproduktivität ist äußerst gering: Beim Übergang von jedem vorherigen Glied der trophischen Kette zum nächsten gehen 90-99 % der Energie verloren. Wenn Pflanzen beispielsweise auf 1 m2 Bodenoberfläche eine Stoffmenge erzeugen, die etwa 84 kJ pro Tag entspricht, beträgt die Produktion der Primärverbraucher 8,4 kJ und die der Sekundärverbraucher maximal 0,8 kJ. Es gibt konkrete Berechnungen, nach denen man beispielsweise für die Produktion von 1 kg Rindfleisch 70-90 kg frisches Gras benötigt.[...]

Solarenergie kann mit einem Wirkungsgrad nahe eins in Energie aus organischem Material umgewandelt werden. Allerdings liegt die beobachtete Effizienz der Photosynthese deutlich unter diesem Wert. Der Grund für diese Situation liegt darin, dass in natürlichen Ökosystemen die Effizienz der Photosynthese durch andere Faktoren begrenzt ist. So wird im Ozean die Primärproduktivität durch die Konzentrationen von Stickstoff und Phosphor begrenzt, die von Biota nicht gesteigert werden können. An Land wird die Pflanzenproduktivität durch Feuchtigkeit begrenzt, deren Reserven durch die Biota nur in bestimmten Grenzen reguliert werden.[...]

Offensichtlich ist die Territorialität der Tiere der rationalste Weg, die Zahl der Tiere zu kontrollieren. Jedes Territorium gehört nur einem sich selbst reproduzierenden Individuum, das es vor allen Konkurrenten schützt (durch Tonsignale, durch Duftmarken usw.). Die Größe des Territoriums und sein möglicher Zusammenhang mit der Primärproduktivität sind genetisch festgelegt.[...]

Der gesamte Energiefluss, der ein Ökosystem charakterisiert, besteht aus Sonnenstrahlung und langwelliger Wärmestrahlung von nahegelegenen Körpern. Beide Strahlungsarten bestimmen die klimatischen Bedingungen der Umwelt (Temperatur, Wasserverdunstung, Luftbewegung usw.), aber nur ein kleiner Teil der Energie der Sonnenstrahlung wird für die Photosynthese genutzt, die den lebenden Bestandteilen Energie liefert das Ökosystem. Aufgrund dieser Energie entsteht die Haupt- oder Primärproduktion des Ökosystems. Daher wird die Primärproduktivität eines Ökosystems als die Rate definiert, mit der Strahlungsenergie von Produzenten im Prozess der Photosynthese genutzt wird und sich in Form chemischer Bindungen organischer Substanzen ansammelt. Die Primärproduktivität P wird in Massen-, Energie- oder äquivalenten Einheiten pro Zeiteinheit ausgedrückt.[...]

Die Entwicklung der Schichtung führt im Allgemeinen dazu, dass Sauerstoff aus dem Hypolimnion austritt, was zur Bildung von anaerobem Grundwasser führen kann, das nicht in der Lage ist, Bodensedimente zu oxidieren. Unter solchen Bedingungen können große Mengen organischer Substanz konserviert werden. Das Oberflächenwasser geschichteter Seen weist in der Regel einen Mangel an Phosphor und Stickstoff auf, da diese Elemente in das Gewebe planktonischer Organismen gelangen, die unterhalb der Thermokline absinken und sich dort ansammeln. Dieser Entzug von Nährstoffen aus Oberflächengewässer wirkt sich stark auf ihre Primärproduktivität aus. Die Primärproduktivität des Kivu-Sees, der eine genau definierte konstante Thermokline aufweist, beträgt nur ein Viertel derjenigen des Edward-Sees oder des Mobutu-Sese-Seko-Sees in Ostafrika, die ungefähr gleich groß und ähnlich sind chemische Zusammensetzung, aber weniger stark geschichtet.