Экосистемийн биологийн бүтээмж

2024 Зохиолч: Henry Conors | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-02-12 10:52

Жил бүр хүмүүс манай гарагийн нөөцийг улам бүр шавхаж байна. Сүүлийн үед тодорхой биоценоз хичнээн их нөөцөөр хангаж чадахыг үнэлэх нь маш чухал болсон нь гайхах зүйл биш юм. Өнөөдөр экосистемийн бүтээмж нь менежментийн арга замыг сонгоход шийдвэрлэх ач холбогдолтой бөгөөд учир нь ажлын эдийн засгийн үндэслэл нь олж авах боломжтой үйлдвэрлэлийн хэмжээнээс шууд хамаардаг.

Эрдэмтэд өнөөдөр тулгардаг гол асуултууд энд байна:

• Нарны эрчим хүчийг хэр их ашиглах боломжтой, хэдийг нь ургамал шингээж авдаг, үүнийг хэрхэн хэмждэг вэ?
• Ямар төрлийн экосистем нь хамгийн бүтээмжтэй бөгөөд хамгийн анхдагч үйлдвэрлэлийг бий болгодог вэ?
• Үндсэн үйлдвэрлэлийг дотоод болон дэлхийн хэмжээнд ямар хүчин зүйл хязгаарладаг вэ?
• Ургамалууд эрчим хүчийг хувиргах үр ашиг нь юу вэ?
• Үр ашгийн ялгаа нь юу вэуусгах, цэвэр үйлдвэрлэл, байгаль орчны үр ашигтай байдал?
• Экосистемүүд биомассын хэмжээ эсвэл автотроф организмын хэмжээгээр хэрхэн ялгаатай байдаг вэ?
• Хүмүүст хэр их энерги байдаг, бид хэр их хэрэглэдэг вэ?

Бид энэ нийтлэлийн хүрээнд тэдэнд ядаж хэсэгчлэн хариулахыг хичээх болно. Эхлээд үндсэн ойлголтуудыг авч үзье. Тиймээс экосистемийн бүтээмж гэдэг нь тодорхой хэмжээгээр органик бодисыг хуримтлуулах үйл явц юм. Энэ ажлыг ямар организм хариуцдаг вэ?

Автотроф ба гетеротроф

Зарим организмууд органик бус прекурсоруудаас органик молекулуудыг нэгтгэх чадвартай гэдгийг бид мэднэ. Тэднийг автотроф гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь "өөрийгөө хооллох" гэсэн утгатай. Үнэндээ экосистемийн бүтээмж нь тэдний үйл ажиллагаанаас хамаардаг. Автотрофуудыг мөн үндсэн үйлдвэрлэгчид гэж нэрлэдэг. Энгийн органик бус бодисоос (ус, СО2) нарийн төвөгтэй органик молекулуудыг гаргаж авах чадвартай организмууд ихэвчлэн ургамлын ангилалд багтдаг боловч зарим бактериуд ижил чадвартай байдаг. Тэдний органик бодисыг нэгтгэх үйл явцыг фотохимийн синтез гэж нэрлэдэг. Нэрнээс нь харахад фотосинтез нь нарны гэрэл шаарддаг.

Химисинтез гэж нэрлэгддэг замыг бас дурдах хэрэгтэй. Зарим автотрофууд, голчлон төрөлжсөн бактериуд нарны гэрэлд нэвтрэхгүйгээр органик бус шим тэжээлийг органик нэгдэл болгон хувиргаж чаддаг. Химисинтетикийн хэд хэдэн бүлэг байдагДалайн болон цэнгэг усны бактери ба тэдгээр нь ялангуяа хүхэрт устөрөгч эсвэл хүхрийн агууламж өндөртэй орчинд түгээмэл байдаг. Хлорофилл агуулсан ургамал болон фотохимийн синтез хийх чадвартай бусад организмын нэгэн адил химосинтетик организмууд нь автотрофууд юм. Гэсэн хэдий ч экосистемийн бүтээмж нь ургамлын үйл ажиллагаанаас илүү байдаг, учир нь энэ нь органик бодисын 90 гаруй хувийг хуримтлуулах үүрэгтэй. Үүнд химосинтез харьцангуй бага үүрэг гүйцэтгэдэг.

Энэ хооронд олон организм өөр организмыг идэж байж л өөрт хэрэгтэй эрчим хүчээ авч чаддаг. Тэднийг гетеротроф гэж нэрлэдэг. Зарчмын хувьд эдгээрт ижил ургамал (тэд мөн бэлэн органик бодисыг "иддэг"), амьтан, микроб, мөөгөнцөр, бичил биетүүд орно. Гетеротрофуудыг мөн "хэрэглэгч" гэж нэрлэдэг.

Ургамлын үүрэг

Дүрмээр бол энэ тохиолдолд "бүтээмж" гэдэг үг нь ургамлын тодорхой хэмжээний органик бодисыг хадгалах чадварыг илэрхийлдэг. Зөвхөн ургамлын организм органик бус бодисыг органик болгон хувиргаж чаддаг тул энэ нь гайхмаар зүйл биш юм. Тэдгээргүйгээр манай гараг дээрх амьдрал өөрөө боломжгүй байх байсан тул экосистемийн бүтээмжийг энэ байр сууринаас авч үздэг. Ерөнхийдөө асуулт маш энгийн: ургамал хэр их органик бодис хадгалах боломжтой вэ?

Аль биоценозууд хамгийн бүтээмжтэй вэ?

Хачирхалтай нь хүний гараар бүтсэн биоценозууд хамгийн бүтээмжтэй байхаас хол байна. Энэ талаар ширэнгэн ой, намаг, халуун орны томоохон голуудын селвахол түрүүлж байна. Нэмж дурдахад эдгээр биоценозууд нь хүний үйл ажиллагааны үр дүнд байгальд дахин орж ирдэг асар их хэмжээний хорт бодисыг саармагжуулж, манай гаригийн агаар мандалд агуулагдах хүчилтөрөгчийн 70 гаруй хувийг үйлдвэрлэдэг. Дашрамд дурдахад, дэлхийн далай бол хамгийн бүтээмжтэй "талхны сагс" гэж олон сурах бичигт тэмдэглэсэн байдаг. Хачирхалтай нь, гэхдээ энэ мэдэгдэл үнэнээс маш хол байна.

Далайн парадокс

Тэнгис болон далай тэнгисийн экосистемийн биологийн бүтээмж юутай зүйрлэснийг та мэдэх үү? Хагас цөлтэй! Их хэмжээний биомасс нь дэлхийн гадаргуугийн ихэнх хэсгийг эзэлдэг усны талбайтай холбоотой гэж тайлбарладаг. Тиймээс ойрын жилүүдэд далай тэнгисийг бүх хүн төрөлхтний шим тэжээлийн гол эх үүсвэр болгон ашиглах нь бараг боломжгүй, учир нь эдийн засгийн үндэслэл нь маш бага юм. Гэсэн хэдий ч энэ төрлийн экосистемийн бүтээмж бага байгаа нь бүх амьд биетийн амьдралд далай тэнгисийн ач холбогдлыг огтхон ч үгүйсгэхгүй тул тэдгээрийг аль болох болгоомжтой хамгаалах хэрэгтэй.

Газар тариалангийн талбайн боломж шавхагдахаас хол байгаа бөгөөд цаашид тэднээс илүү арвин ургац авах боломжтой гэдгийг орчин үеийн байгаль орчны мэргэжилтнүүд хэлж байна. Өвөрмөц шинж чанараараа асар их хэмжээний үнэ цэнэтэй органик бодис гаргаж авах боломжтой цагаан будааны талбайд онцгой найдвар тавьдаг.

Биологийн системийн бүтээмжийн талаарх үндсэн мэдээлэл

Экосистемийн ерөнхий бүтээмжтодорхой биоценоз дахь органик бодисын хуримтлал ба фотосинтезийн хурдаар тодорхойлогддог. Цаг хугацааны нэгжид үүссэн органик бодисын массыг анхдагч үйлдвэрлэл гэж нэрлэдэг. Үүнийг хоёр аргаар илэрхийлж болно: Жоул эсвэл ургамлын хуурай массаар. Нийт үйлдвэрлэл гэдэг нь тодорхой цаг хугацааны нэгжид, фотосинтезийн үйл явцын тогтмол хурдаар ургамлын организмын бий болгосон хэмжээ юм. Энэ бодисын нэг хэсэг нь ургамлын амин чухал үйл ажиллагаанд орох болно гэдгийг санах нь зүйтэй. Үлдсэн органик бодис нь экосистемийн цэвэр анхдагч бүтээмж юм. Тэр бол та бид хоёрыг багтаасан гетеротрофуудыг тэжээхээр явдаг.

Анхан шатны үйлдвэрлэлд "дээд хязгаар" бий юу?

Товчхондоо тиймээ. Фотосинтезийн үйл явц зарчмын хувьд хэр үр дүнтэй болохыг хурдан харцгаая. Дэлхийн гадаргад хүрэх нарны цацрагийн эрч хүч нь байршлаас ихээхэн хамаардаг гэдгийг санаарай: энергийн хамгийн их өгөөж нь экваторын бүсийн онцлог шинж чанартай байдаг. Энэ нь туйл руу ойртох тусам экспоненциалаар буурдаг. Нарны энергийн бараг тал хувь нь мөс, цас, далай эсвэл элсэн цөлд тусч, агаар мандалд хий шингэдэг. Жишээлбэл, агаар мандлын озоны давхарга бараг бүх хэт ягаан туяаг шингээдэг! Ургамлын навчинд туссан гэрлийн зөвхөн тал хувь нь фотосинтезийн урвалд ашиглагддаг. Тэгэхээр экосистемийн биологийн бүтээмж нь нарны энергийн өчүүхэн хэсгийг хувиргасны үр дүн юм!

Хоёрдогч үйлдвэрлэл гэж юу вэ?

Үүний дагуу хоёрдогч бүтээгдэхүүн гэж нэрлэдэгтодорхой хугацааны туршид хэрэглэгчдийн (өөрөөр хэлбэл хэрэглэгчид) өсөлт. Мэдээжийн хэрэг, экосистемийн бүтээмж нь тэднээс хамаагүй бага хэмжээгээр хамаардаг, гэхдээ яг энэ биомасс нь хүний амьдралд хамгийн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хоёрдогч органик бодисыг трофик түвшин бүрт тус тусад нь тооцдог гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ийнхүү экосистемийн бүтээмжийн төрлүүдийг үндсэн болон хоёрдогч гэж хоёр төрөлд хуваадаг.

Үндсэн болон хоёрдогч үйлдвэрлэлийн харьцаа

Таны таамаглаж байгаачлан биомассын нийт ургамлын масстай харьцуулах харьцаа харьцангуй бага байна. Ширэнгэн ой, намагт ч гэсэн энэ үзүүлэлт 6.5% -иас хэтрэхгүй байна. Нийгэмлэгт өвслөг ургамал их байх тусам органик бодисын хуримтлалын хурд нэмэгдэж, зөрүү ихсэх болно.

Органик бодис үүсэх хурд, эзлэхүүний тухай

Ерөнхийдөө анхдагч гаралтай органик бодис үүсэх хязгаарлагдмал хурд нь ургамлын фотосинтезийн аппаратын (PAR) байдлаас бүрэн хамаардаг. Лабораторийн нөхцөлд олж авсан фотосинтезийн үр ашгийн дээд утга нь PAR утгын 12% байна. Байгалийн нөхцөлд 5% -ийн утгыг маш өндөр гэж үздэг бөгөөд бараг тохиолддоггүй. Дэлхий дээр нарны гэрлийг шингээх нь 0.1% -иас хэтрэхгүй гэж үздэг.

Үйлдвэрлэлийн үндсэн хуваарилалт

Байгалийн экосистемийн бүтээмж дэлхий даяар туйлын жигд бус байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Жил бүр үүсдэг бүх органик бодисын нийт массДэлхийн гадаргуу нь 150-200 тэрбум тонн. Далайн бүтээмжийн талаар бид юу хэлснийг санаж байна уу? Тэгэхээр энэ бодисын 2/3 нь газар дээр үүсдэг! Зүгээр л төсөөлөөд үз дээ: асар том, гайхалтай хэмжээний гидросфер нь хуурай газрын өчүүхэн хэсгээс гурав дахин бага органик бодис үүсгэдэг бөгөөд ихэнх хэсэг нь цөл юм!

Нэг хэлбэрээр хуримтлагдсан органик бодисын 90 гаруй хувийг гетеротроф организмын хоол хүнс болгон ашигладаг. Нарны энергийн өчүүхэн хэсэг нь хөрсний ялзмаг (мөн одоо ч бий болж байгаа газрын тос, нүүрс) хэлбэрээр хадгалагддаг. Манай орны нутаг дэвсгэрт анхдагч биологийн үйлдвэрлэлийн өсөлт нь га-д 20 центнер (Хойд мөсөн далайн ойролцоо) Кавказын га-д 200 гаруй центнер хүртэл хэлбэлздэг. Цөлийн бүсэд энэ үзүүлэлт 20 ц/га-аас хэтрэхгүй.

Зарчмын хувьд манай дэлхийн дулаан таван тивд үйлдвэрлэлийн эрч хүч бараг ижил байдаг: Өмнөд Америкт цаг уурын маш сайн нөхцлөөс шалтгаалан ургамал нь хуурай бодисоос нэг хагас дахин их хуримтлагддаг. Тэнд байгалийн болон хиймэл экосистемийн бүтээмж хамгийн дээд хэмжээнд хүрдэг.

Хүмүүс юу тэжээдэг вэ?

Манай гарагийн гадарга дээр ойролцоогоор 1.4 тэрбум га талбай нь биднийг хоол хүнсээр хангадаг таримал ургамлын тариалан юм. Энэ нь манай гараг дээрх бүх экосистемийн 10 орчим хувь юм. Хачирхалтай нь, гэхдээ үүссэн бүтээгдэхүүний зөвхөн тал хувь нь хүний хоолонд шууд ордог. Бусад бүх зүйлийг гэрийн тэжээвэр амьтдын хоол болгон ашигладагаж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлийн хэрэгцээ (хүнсний бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлтэй холбоогүй). Манай гаригийн экосистемийн бүтээмж, биомасс нь хүн төрөлхтний уургийн хэрэгцээний 50-иас илүүгүй хувийг хангаж чадна гэж эрдэмтэд удаан хугацааны турш түгшүүр зарлаж байна. Энгийнээр хэлэхэд дэлхийн хүн амын тал хувь нь уургийн архаг өлсгөлөнгийн нөхцөлд амьдарч байна.

Биоценозын рекорд эзэмшигчид

Бид аль хэдийн хэлсэнчлэн экваторын ой нь хамгийн өндөр бүтээмжтэй байдаг. Бодоод үз дээ: ийм биоценозын нэг га талбайд 500 гаруй тонн хуурай бодис унах боломжтой! Мөн энэ нь хязгаараас хол байна. Жишээлбэл, Бразилд нэг га ой мод жилд 1200-1500 тонн (!) органик бодис үйлдвэрлэдэг! Бодоод үз дээ: нэг квадрат метр талбайд хоёр центнер хүртэл органик бодис байдаг! Тундрын нэг хэсэгт 12 тонноос илүүгүй, дунд бүсийн ойд 400 тонноос илүүгүй байдаг. Тэдгээр хэсгийн хөдөө аж ахуйн аж ахуйн нэгжүүд үүнийг идэвхтэй ашигладаг: элсэн чихэр хэлбэрээр хиймэл экосистемийн бүтээмж. Нэг га талбайд 80 тонн хүртэл хуурай бодис хуримтлуулах боломжтой нишингийн талбай өөр хаана ч ийм ургац өгөх боломжгүй. Гэсэн хэдий ч Ориноко, Миссисипи булан, түүнчлэн Чадын зарим хэсэг нь тэднээс бага зэрэг ялгаатай. Энд нэг жилийн хугацаанд экосистемүүд нэг га талбайд 300 тонн хүртэл бодисыг "гадаг" байна!

Үр дүн

Тиймээс бүтээмжийн үнэлгээг үндсэн бодисоор нь хийх ёстой. Хоёрдогч үйлдвэрлэл нь энэ үнийн дүнгийн 10% -иас ихгүй байгаа нь үнэ цэнэ нь маш их хэлбэлздэг тул нарийвчилсан дүн шинжилгээ хийх явдал юм. Энэ үзүүлэлт зүгээр л боломжгүй.