В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика (1119248), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Установленный запас, или биомасса, Вылелитсльнаа функция (нецосрслственное восстановление питательных веществ) Бактериальное раш|ожение (опосрелстаоаанное аосс пцхоаление биогснов питательных аешеста из мер1 ао1 о ощ эпического вещества) рл. 17. Ооноеньн понятия экологии '1'абл и ц а 17.1. Продуктивность экосистемы Северного моря [44] Солнечная энергия, поступающая на поверхность моря, 250000 ккал,!м~ год ккал/м год Уровень продуктивности валовая первичная продукция чистая первичная продукция растительноядные организмы 500 350 56 0,14 0,25 хищники третьего уровня пелагические рыбы демерсвльные рыбы онределигот величину биомассы некоторых определенных организмов или суммарную биомассу всех организмов. В зависимости от целей исследования установленный запас выражается в виде числа особей на единицу площади (или обьема) нли в виде массы на единицу площади (илн объема).
Как уже говорилось, общее количество вещества, образующееся при фотосинтезе за определенный отрезок времени, называется валовой первичной продукцией. Часть первичной продукции используется растениями в качестве источника энергии. Разница между валовой первичной продукцией и частью органического вещества, используемого растениями, называется чистой первичной продукцией, она доступна для потребления организмами более высоких трофических уровней. В табл.
17.1 приведены данные о продуктивности Северного моря. Суммарный общий улов рыбы содержит менее 0,1% величины энергии в валовой первичной продукции. Этот удивительный, па первый взгляд, факт обьясняется большой потерей энергии на каждом уровне пищевой цепи и большим числом трофических уровней между первым трофическим уровнем и уровнем., продукция которого используется людьми, в данном случае рыбой. Отношение чистой первичной продукции к установленному запасу называется константой скорости обновления, которая показывает сколько раз в год происходит смена популяции.
Величина продукции морской экосистемы в значительной мере зависит от величины продукции первичного трофического уровня. Перечислим факторы, .влияющие на продуктивность первичного трофического уровня. Это освещенность верхнего слоя океана, температура воды, наличие питательных веществ, скорость выедания растительных организмов. Интенсивность 1"л. 17. Основные понлшил экологии 351 солнечной радиации определяется географическими и метеорологическими условиями. С глубиной интенсивность солнечного излучения очень быстро падает.
На глубине 10 м для фотосинтеза доступно 10% энергии, поступающей на водную поверхность. На глубине 100 м для фотосинтеза доступен лишь 1% энергии. Поэтому зона фотосинтеза ограничена несколькими десятками метров. В шельфовых водах, где содержится больше взвешенных веществ, чем в открытом океане, поглощение света в верхнем слое воды еще больше, и толщина слоя фотосинтеза еще меньше. Температура воды также сильно влияет на производство первичной продукции. Скорость фотосинтеза максимальна (при прочих равных условиях) в определенном интервале температур. Для болыпинства районов океана температура воды оказывается ниже температуры этого оптимума для многих видов морских организмов. Поэтому сезонный прогрев воды приводит к увеличению скорости фотосинтеза. Помимо воды и углекислого газа для развития растений необходимы питательные вещества (биогены).
В океане к основным питательным веществам относятся азот, фосфор., кремний. Азот и фосфор необходимы для построения клеток. Фосфор участвует в энергетических процессах обмена веществ. В растениях соотношение «азот!фосфор» составляет примерно 10: 1. В ряде прибрежных районов фосфор выступает как лимитирующий фотосинтез элемент.
Много потребляют фосфора две группы фитопланктонных организмов диатомеи и динофлагеляты. Быстрое извлечение кремния из воды при строительстве ими своих скелетов создает нехватку кремния и ограничивает их развитие. Выедание фитоплапктона зоопланктопом сказывается па величине первичной продукции. Поэтому интенсивность выедаения является одним из важнейших факторов, определяющих величину первичной продукции.
Продуктивность морских вод сильно изменяется в пространстве. Высокая продуктивность характерна для шельфовых вод, зон апвеллинга, где происходит интенсивное обогащение поверхностных вод питательными веществами. Очень высокой продуктивностью характеризуются районы интенсивного прибрежного апвеллинга у берегов Перу, Орегона, Сенегала и ЮгоЗападной Африки. Высокая продуктивность отмечена в зонах пограничных течений, где имеет место хорошее перемешивапие водных масс.
Высокая продуктивность шельфов обушювлена тем, что в них вода содержит относительно много питательных веществ из-за рл. 17. Ооноеньн понятия онологии речного стока, поступления биогенных веществ из донных осадков (благодаря относительной близости дна), лучшего освещения и относительной теплоты водных масс. В открытом океане площадь районов с высокой продуктивностью незначительна, так как огромные участки оксана занимают антициклонические круговороты, в которых происходит опускание поверхностных вод.
В высоких широтах (выше 50') происходит разрушение сезонного термоклина с конвективным перемешиванием водных масс. В приполярных областях океана имеет место восходящее движение глубинных масс. Поэтому эти широты океана относятся к высокопродуктивным районам.
По мере дальнейшего продвижения к полюсам продуктивность начинает падать из-за понижения температуры воды и уменьшения ее освещенности. Для океана характерна не только пространственная изменчивость продуктивности, по и повсеместная сезонная изменчивость. Сезонная изменчивость продуктивности обусловлена в значительной мере реакцией фитопланктона на сезонные изменения условий среды обитания, прежде всего освещенности и температуры.
Наибольшая сезонная контрастность наблюдается в умеренной зоне океана. В заключение раздела приведем некоторые сведения о продуктах питания, получаемых человеком из океана. Океан занимает около 71% площади поверхности планеты., получает значительно болыпую часть солнечной энергии, чем суша, однако вклад океана в питание человека составляет около 1%. С другой стороны, океан является важным источником получения животных белков примерно 5 — 10% их потребляемого количества поступает из океана.
Многие районы океана по величине общей годовой первичной продукции не уступают суше. Однако общая низкая величина продукции, получаемой из океана, объясняется тем, что человек ис|юльзует в пищу морские организмы, находящиеся на верхних трофических уровнях. Районы, богатые в промысловом отношении, совпадают с участками океана с высокой первичной продуктивностью. Г1о величине первичной продуктивности в океане можно выделить три зоны: зона открытого океана, прибрежная зона, зона апвеллинга.
Зоны апвеллинга примерно в шесть раз продуктивнее зоны открытого океана. Прибрежная зона занимает по продуктивности промежуточное положение. В табл. 17.2 приведены характеристики этих зон океана. Так как площадь зоны апвеллинга и прибрежной зоны много меньше площади зоны открытого океана, их общая продуктивность меньше продуктивности зон апвеллинга и прибрежной зоны. Однако число трофических уровней между уровнем первичных 1"л. 17. Основные пенлпгпл ркелегии 353 Та б л и ц а 17.2.
Подразделение океана на провинции в зависимости от уровня первичной продуктивности )44) Площадь, км Провинция открытый океан 90 16 50 прибрежная зона* 3,6 100 районы апвеллинга 0,1 0,1 300 20,0 всего * Включая удаленные от берега участки высокой продуктивности. продуцентов и уровнем промысловых рыб и ракообразных в этих зонах существенно различаются (табл. 17.3). Если в открытом океане пищевые цепи, заканчивающиеся промысловыми рыбами, содержат в среднем 5 трофических уровней, то в зоне апвеллинга таких уровней один-два.
Именно этим объясняется высокая рыбопродуктивность зон апвеллинга. Прибрежные зоны, значительно превосходящие по площади зоны апвелллинга, имеют '1'аб л н ц а 17.3. Расчетная продукция рыбы в трех океанических про- винциях )44) Эффек- Провинция тивность, % первого открытый океан 10 прибрежная зона 15 районы апвеллинга 1,5 20 всего Ш В.И Трхиии и лр Процент от общей площади океана Первичная продукция (тонны органического углерода) 16,3 .
10э 3,6 10э 0,1 10" 20,0 10э 326 10е 36 10е 3,6 10' Число трофических уровней выше Средняя продуктивность на единицу площади, гС1'м~ . год Общая продуктивность, 10э тС/год Продукция рыбы (тонны живого веса) 0,16. 107 !2 107 12 107 24 107 Рл. 17. Ооноеньн понятия экологии примерно равную с ними рыбопродуктивность. Это обьясняется большим числом трофических уровней между уровнем первичных продуцентов и уровнем промысловых рыб в прибрежной зоне, чем в зонах апвеллинга. Описание эволюции простейших экосистем Рассмотрим некоторые классические задачи экологии или эволюционный биологии, успешно применяемые для описания численности видов в экосистеме [5, 29, 115).
Понятие вида относится к одному из главнейших в биологии. К числу основных характеристик вида относятся способность особей вида к скрещиванию и сохранению этой способности у потомства, внешнее сходство индивидов, подобные взаимодействия с биотой и абиотической средой. Особи одного вида, обитающие на определенной территории, образуют популяции.
Популяция это сложившаяся устойчивая совокупность особей одного вида, характеризуемая определенными внутренними связями, относительно однородными условиями местообитания. Популяции, обитающие на общей территории., образуют сообщества. Рассмотрим сначала развитие популяции одного вида. Если в замкнутой системе имеется популяция только одного вида с числом особей х и количество пищи ограниченно, то изменение числа особей во времени ~ описывается уравнением Фергюльста (или логистическим уравнением): дх — =ех — Йх .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
