Первичная продукция понятие особенности исследования

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Чистая первичная продукция — биомасса, которая не расходуется на поддержание жизнедеятельности растений и в дальнейшем используется консументами и редуцентами, или накапливается в экосистеме.  [1]

Накопленная в виде биомассы организмов-автотрофов чистая первичная продукция служит источником питания для представителей следующих трофических уровней. Потребители первичной продукции — консументы — образуют несколько ( обычно не более 3 — 4) трофических уровней.  [2]

Линдемана: около 1 % чистой первичной продукции в энергетическом выражении потребляют позвоночные животные как консументы высших порядков, около 10 % — беспозвоночные как консументы низших порядков и оставшуюся часть — бактерии и грибы-сапрофаги.  [3]

Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию . Представляя собой величину прироста биомассы растений, она является энергетическим резервом для консументов и редуцентов. Постепенно перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение биомассы гетеротрофных организмов.  [4]

До второго трофического уровня доходит только часть чистой первичной продукции . Некоторая ее часть ( Nu) не используется консументами первого порядка. Она может накапливаться или экспортироваться за пределы системы.  [5]

Современное потребление продукции биосферы достигло 7 % чистой первичной продукции суши , и это уже привело к нарушению биохимического круговорота в биосфере, замкнутость которого может поддерживаться биотой только для биологически накапливаемых биогенов. Однако для возвращения биосферы в стационарное состояние человечеству придется затрачивать энергию и труд, так как необходимо будет взять на себя те функции, которые раньше выполняла биосфера. Отсюда становится понятным, что необходимое для возвращения биосферы в устойчивое состояние количество энергии должно быть огромным.  [6]

Энергия, накопленная растениями в биомассе, составляет чистую первичную продукцию биогеоценоза .  [7]

На рис. 17.8, А показана общая зависимость между надземной чистой первичной продукцией лесов планеты и количеством выпадающих осадков.  [9]

Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования как чистой первичной продукции , так и чистой вторичной продукции на каждом трофическом уровне.  [10]

На определяющее значение в круговороте веществ этих групп организмов указывает также баланс потребления чистой первичной продукции в естественных экосистемах.  [11]

Важнейшим понятием, позволяющим осмыслить ограниченность ресурсов, которым и располагает человечество, является чистая первичная продукция биосферы .  [12]

Общее изменение с глубиной водоема валовой первичной продукции ( В1Щ), потерь на дыхание ( Д) и чистой первичной продукции ( ЧПП) Компенсационный горизонт ( глубина эвфотическои зоны) расположен на глубине ( Zeu), где ВПП уравновешивает Д и ЧПП равна нулю.  [13]

Согласно [158], человек должен вернуться к собирательству и охоте ( чем занималась основная масса людей при потреблении допустимого размера потребления чистой первичной продукции ), но так как это маловероятно, авторы предлагают заниматься спортом и отдыхом, как основным видом деятельности. Авторы не указывают путей достижения этого состояния, хотя отмечают невозможность насильственной регуляции численности населения.  [14]

Источник

Первичная продукция: понятие, особенности, исследования.

Первичная продукция — это определенная величина в экологии. Метод для ее измерения был изобретен советским гидробиологом Георгием Георгиевичем Винбергом в первой половине XX века. Осуществление первого эксперимента было проведено недалеко от Москвы.

Понятие

В своей концепции А. Н. Леонтьев вводит термин «первичная продукция». Он обозначает определенную величину в экологии, которая определяет прирост количества органического вещества, образованного за определенное время автотрофными организмами из простых неорганических компонентов. Расчет первичной продукции происходит за установленный промежуток времени, протяженность которого определяется биологами.

Автотрофные организмы

Это организмы, которые способны использовать неорганические вещества для выработки органических. Автотрофы находятся на первом ярусе пищевой пирамиды, так как они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере. Благодаря этим организмам гетеротрофы (те организмы, которые не могут получать органические элементы из неорганических с помощью фотосинтеза или хемосинтеза) обеспечены пищей.

Существуют организмы, которые относятся одновременно к двум видам: водоросль эвглена зеленая ночью относится к гетеротрофам, а днем — к автотрофам. Такие организмы носят название «миксотрофы».

Как оценивают данную величину?

Для расчета этой величины следует измерить количество углерода, который за определенное время был связан растениями, растущими на земле, и фитопланктоном, обитающим в океане. Все это высчитывается в расчете на единицу площади.

Иногда, как в случае с фитопланктоном, первичную продукцию оценивают в рамках небольших временных промежутков, чаще всего это сутки. Так происходит потому, что у этого организма высокая скорость образования органического вещества, которое вычисляется из расчета на единицу биомассы (совокупность растений и животных, которые входят в состав биогеоценоза любого размера и уровня).

Если рассматривать время, за которое измеряют первичную продукцию наземных растений, то это будет один год или вегетационный сезон (период в году, во время которого определенные живые растительные организмы подвержены развитию). Такая длительность оценивания объясняется тем, что скорость преобразования неорганических веществ в органические у данного вида организмов значительно медленнее, чем у планктона.

Для кого применяется понятие первичная продукция?

Данная величина рассчитывается у фотоавтотрофных и хемоавтотрофных организмов. Для первых источником энергии является солнечный свет, а вторые производят органические вещества из неорганических с помощью окислительно-восстановительных реакций с несложными веществами, которые они сами и создают. Ко второму способу добычи энергии способны немногие организмы, к ним относятся бактерии, некоторые прокариоты (одноклеточные, которые обладают ядром и мембранами в клетке).

В современном мире роль хемоавтотрофов мала. Самое большое значение они имеют в гидротермальных экосистемах (оазисы жизни, которые находятся на значительной глубине в океане, где есть трещины коры с выходящими из них горячими водами, богатыми восстановленными соединениями), первичная продукция там хоть и оценивается не в очень больших количествах, но важность ее велика.

Валовая величина

Исследователи делят первичную продукцию экосистем на валовую и чистую.

Первый термин обозначает величину общей совокупности органических веществ, вырабатываемых продуцентом.

К чистой первичной величине относятся полученные органические вещества с учетом вычета расходов, которые требуются организму-продуценту для совершения деятельности дыхания. Именно данный вид величины и является тем веществом, которое могут использовать потребители для своих нужд, другими словами, чистая первичная продукция является основой для поддержки трофической цепи (ряда взаимоотношений между различными организмами, с помощью которых происходит перенос различных видов энергии и вещества путем поедания одних особей другими).

Исследования

Изначально осуществлял учет первичной продукции Г. Г. Винберг на озере с помощью метода «темных и светлых склянок». Он заключался в сравнении количества полученных органических веществ и выделившегося кислорода в процессе фотосинтеза. Позже исследователями было выяснено, что данный способ оценивания первичной продукции является недостоверным, так как он имеет пониженную чувствительность. Поэтому ученый-биолог Е. Стеман-Нильсен предложил альтернативный «радиоуглеродный метод». При этом способе в пробы воды, содержащей планктон, добавляли углекислый газ и радиоактивный изотоп углерода. Позже величину органического вещества высчитывали на основе связанного с ним радиоактивного углерода.

Исследования в данной области, начиная с 60-х годов XX века, проводились по всему миру, и они не прекращаются до сих пор, радуя ученых новыми открытиями.

Источник



Биология. 10 класс

Благодаря возможности многократного использования вещества и постоянному притоку энергии экосистемы способны длительно поддерживать стабильное существование. Населяющие их продуценты, консументы и редуценты при этом постоянно обеспечивают воспроизведение и накопление своей биомассы, несмотря на то что запас веществ в биосфере ограничен и не пополняется.

Общее количество биомассы всех живых организмов, накопившейся в данной экосистеме за весь предыдущий период ее существования, называется биомассой экосистемы. Она выражается в единицах сырой массы или массы сухого органического вещества на единицу площади: г/м 2 , кг/м 2 , кг/га, т/км 2 (наземные экосистемы) или на единицу объема (водные экосистемы).

Процесс воспроизведения биомассы растений, животных и микроорганизмов, входящих в состав той или иной экосистемы, называется биологической продуктивностью. Обычно она выражается через количество продукции, образующейся в экосистеме на данном этапе.

Продукция экосистемы — количество биомассы, вновь воспроизведенной в экосистеме за единицу времени (обычно за год) на данном этапе ее существования.

Экосистемы сильно различаются по величине продукции. Образующаяся продукция может по-разному расходоваться в разных экосистемах. Если скорость ее потребления отстает от скорости образования, то это ведет к приросту биомассы экосистемы и накоплению в ней избытка детрита. В результате будет наблюдаться образование торфа на болотах, зарастание мелких водоемов, создание запаса подстилки в таежных лесах. В стабильных экосистемах практически вся образующаяся продукция тратится в сетях питания. В результате биомасса экосистемы остается практически постоянной.

Биомасса экосистемы и ее продукция могут сильно отличаться. Например, в густом лесу общая биомасса организмов очень велика по сравнению с ее годовым приростом — продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопланктона имеет высокую скорость возобновления — образования продукции за счет быстрого размножения.

Источник

Первичная продукция растительного сообщества

Экономически ценная часть урожая, чистая продукция надземной массы растений (НЧП) и чистая первичная продукция (ЧПП) — это часть валовой продукции.

Валовая продукция легко поддается абстрактному определению, но ее, по-видимому, невозможно измерить в поле или лаборатории. Ниже используются величины НЧП, потому что ее измеряют с большей точностью и чаще, чем другие компоненты продукции. Валовая продукция была бы лучшей мерой полной биологической активности растительного сообщества, однако мы не располагаем прямыми методами ее измерения за большие промежутки времени. Тем не менее концепция валовой продукции очень важна, поскольку все измерения продукции можно определить в терминах элементов бюджета энергии для валовой продукции:

Валовая продукция = Ассимиляция = Дыхание + Рост.

Естественной единицей времени для валовой продукции растительного сообщества служит годичный цикл роста или жизненный цикл растения. Физиологические процессы ассимиляции и дыхания могут быть измерены в контролируемых условиях опыта лишь в течение ограниченного времени, минут или секунд, их удобнее представить в виде скорости изменения за минуты. Доказано, что полученные таким образом характеристики скоростей физиологических процессов нельзя сопоставлять с экологическими измерениями роста — конечным итогом фотосинтеза, роста и дыхания в природных условиях за период времени, который на пять порядков величины (1 год=5,2-105 мин) превосходит время физиологических измерений.

Бюджет энергии — это неуловимая абстракция, которая, тем не менее, помогает уяснить различия между сельскохозяйственной и экологической информацией и найти разумную основу для их сопоставления. Для определения НЧП можно непосредственно использовать взятые в поле пробы, при этом полученные величины не искажаются систематическими ошибками, возникающими при пересчетах. Поэтому НЧП служит первичной основой данных во всех экологических исследованиях. ЧПП почти всегда является экстраполяцией величин НЧП с учетом константных величин предполагаемого соотношения между продукцией надземных и подземных органов растений. Судя по результатам измерений этого соотношения для болот и лугов, два компонента роста не обнаруживают значимой корреляции. Экстраполяция продукции корней всегда основана на небольшой выборке, при этом не учитывается систематическая ошибка отбора проб, что обычно приводит к заниженной оценке продукции. Именно поэтому экстраполяция ЧПП из НЧП дает не слишком надежные результаты.

Чистая первичная продукция (ЧПП) — это накопление биомассы, и только чистая продукция надземной массы (НЧП) наземных растений поддается точному определению. Продукцию корней обычно определяют при помощи константы выведенной путем определения величины отношения корни/НЧП. Ассимиляцию и дыхание нельзя измерять одновременно в течение длительных промежутков времени, поэтому дыхание определяют при помощи константы kRt представляющей собой отношение дыхания к биомассе. Индекс урожайности (ИУ, относительная величина хозяйственного урожая) — это величина отношения продукт/ЧПП, с помощью которой в растениеводстве обычно определяют НЧП. Указание на НЧП означает, что и другие показатели измерены для надземной части растений.

НЧП — обычно наиболее прямая мера продукции природных сообществ, и принято считать, что использование этого показателя в экологии оправдано, поскольку НЧП — это «…ведущий энергетический компонент, приводящий в движение экологические процессы…». Быть может, это и верно, однако мало кто согласится отводить несущественную роль продукции подземных органов растений. В настоящее время только данные о НЧП позволяют с достаточным основанием определить основные черты продукционного процесса. В сельскохозяйственных сообществах НЧП измеряют редко, но ее величину можно вывести из индекса урожайности (ИУ = Урожай сельскохозяйственной продукции/ НЧП) данной культуры. Для генетически однородных сортов величина ИУ поддается прямому определению, поэтому экстраполяция НЧП из величин хозяйственного урожая приводит к незначительным ошибкам. НЧП удобнее всего использовать для сравнения сельскохозяйственных и экологических систем: для первых — это легкоопределяемая величина, для вторых — обычная информационная основа.

НЧП любого сообщества в значительной степени зависит от условий окружающей среды. При сравнении НЧП следует учитывать пять ведущих факторов среды: климат, питательные элементы, многолетние изменения продукции, структуру сообщества и временную шкалу развития растений.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Валовая и чистая первичная продукция

Валовая первичная продукция характеризует общую скорость фотосинтеза. Чистая первичная продукция складывается из разности между валовой (энергия фотосинтеза) и той частью, которая использовалась на дыхании растений. Чистая продукция = Ефотосинтеза – Едыхание, она дает представление об итоге процессов построения и разрушения органических веществ за рассматриваемое время. У травянистых растений на дыхание используется 40–50%, а у древесных растений – 70–80% валовой первичной продукции. Суммарный прирост органического вещества (валовая первичная продукция) Земли за год составляет около 230 млрд. т сухой массы. Эффективность использования солнечной радиации в процессе фотосинтеза невелика. В среднем, на синтез органического вещества тратится 0,1–0,2% от приходящей энергии Солнца – 1,2 1020 кДж за год.

Концентрация живого вещества (биомасса) и скорость ее нарастания (продуктивность) в различных участках биосферы различна.

Цикл углерода в наземных экосистемах определяется балансом между поглощением углекислого газа растительностью и выделением С02 в процессе дыхания растений и эмиссии углекислого газа и метана из почвы. Режим углекислого газа почвы определяется в основном двумя процессами: образованием СО2 в результате дыхания корней растений и жизнедеятельности микроорганизмов и отводом углекислого газа из почвы. Выделение углекислого газа экосистемой называется валовым дыханием экосистемы — оно складывается из эмиссии С02 из почвы, дыхания растительного сообщества и потока С02, образующегося при разложении наземного растительного опада.

Возврат в пределы хозяйственной емкости биосферы, верхним пределом которой является потребление не более 1 % чистой первичной продукции биоты ( фотосинтеза), есть одно из главных условий сохранения жизни на планете.

Скорость накопления вещества экологической системой за вычетом того вещества, которое израсходовано на дыхание, образует фактическую, или чистую первичную, продуктивность сообщества. Чистая первичная продукция оказывается доступной консументам — растительноядным организмам и через них — плотоядным. Они тоже образуют органическое вещество за счет чистой первичной продукции, но сами создавать органику из неорганического вещества они не могут. Продуктивность (и продукция) консументов носит название вторичной продуктивности.

Оставшаяся часть называется чистой первичной продукцией.

Первичная продукция экосистемы — это количество ассимилированной ней энергии. Общая продукция экосистемы — это вся энергия, ассимилирована в ходе фотосинтеза.

Чистая продукция экосистемы — это часть общей продукции, которая выражается в приросте биомассы. Показатели чистой продукции наземных и водных экосистем существенно различаются. Среди наземных экосистем больше ее образуется в тропических лесах, а наименьшее — в тундре и пустынях; среди водных — всего в открытом океане.

B Биосферный цикл углерода. Почему цикл углерода является ведущим для остальных биогенных элементов? Причины современного возрастания концентрации диоксида углерода в атмосфере и его последствия.

Условная цель живых организмов – построить свои тела и поддерживать их существование. Для этого нужно много С и энергии. Революция фотосинтеза в том, что организмы научились для этого использовать энергию Солнца (переводить ее в доступную форму в виде орг. в-в) и усваивать С в виде СО2, а Н — брать из Н2О. Только растения и другие автотрофы создают органическое в-во из неорганики (они – продуценты или автотрофы), остальные организмы берут его у них в готовом виде и расходуют на себя (они – консументы и редуценты, или гетеротрофы). Дыхание служит только для получения энергии, т.е. производит обратный Ф. процесс. Оно есть у всех, включая растения.

Источник

Adblock
detector