Факторы, ограничивающие биологическую продуктивность экосистем

Биологическая продуктивность экосистем – основа жизни биосферы и человека как ее части. Она зависит от ресурсов почвы (ее обеспеченности питательными элементами и влагой), атмосферы, солнечного света и тепла. Каждый из этих факторов (ресурсов или условий) незаменим: при отсутствии света или диоксида углерода в атмосфере нельзя повысить продуктивность экосистемы высокими дозами удобрений или обильным поливом. При низкой температуре в равной мере будут бесполезны как полив, так и удобрение.

Тем не менее, продуктивность разных экосистем зависит от разных экологических факторов, в первую очередь от тех, которые являются лимитирующими. В тундре таким фактором является тепло, в тайге – богатство почвы элементами питания, в степи – увлажнение и засоление почвы.

Чтобы повысить продуктивность экосистем (в первую очередь сельскохозяйственных), человек стремится уменьшить влияние лимитирующих факторов – при недостатке тепла создает закрытый грунт (теплицы, парники); почвы, бедные элементами питания, удобряет; в условиях засушливого климата проводит мероприятия по сбережению влаги (снегозадержание, специальные приемы обработки почвы, усиливающие впитывание воды и закрытие влаги) и орошает влаголюбивые культуры.

Кроме того, биологическая продуктивность может быть повышена за счет культур, которые более эффективно используют естественные ресурсы. Например, в засушливом климате высокую продуктивность можно обеспечить, выращивая сорго.

Иногда человек повышает продуктивность естественных экосистем: при применении минеральных удобрений повышается урожай лугов, увеличивается прирост деревьев, становится больше ценных ресурсных растений (например, малины). Однако самое важное при использовании биологической продукции естественных экосистем – сохранить ее за счет рационального использования.

Биологическая продуктивность часто снижается при загрязнении экосистем газообразными или жидкими ядовитыми отходами промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Поэтому очень важно делать все возможное, чтобы эти факторы как можно меньше влияли на экосистемы.

Контрольные вопросы

1. Какие факторы определяют биологическую продуктивность экосистем?

2. Может ли человек влиять на биологическую продуктивность экосистем?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Функция экосистемы, то есть ее «работа», заключается в производстве органических веществ из неорганических соединений продуцентами, их дальнейшей переработке консументами и разрушении редуцентами. Организмы, связанные в процессе питания, образуют пищевые цепи. Различают пастбищные (первым организмом, который съедается, является растение) и детритные (первым звено цепи – мертвое органическое вещество) пищевые цепи. В разных экосистемах длина пищевых цепей различается: в наземных экосистемах число звеньев бывает не более 3–4, в водных – возрастает до 5–6.

По пищевым цепям передается не только вещество, но и энергия, однако если после разложения органических соединений редуцентами составляющие их вещества возвращаются в окружающую среду и могут вновь использоваться, то энергия используется однократно. После того, как энергия усвоена продуцентами, по мере прохождения по пищевой цепи она постепенно рассеивается. Круговорот веществ и однократное прохождение энергии, которая «раскручивает» этот круговорот, является главным законом функционирования экосистемы.

Результатом работы экосистемы является биологическая продукция. Она подразделяется на первичную (образованную продуцентами) и вторичную (результат переработки первичной биологической продукции консументами). Скорость работы экосистемы – биологическая продуктивность – измеряется в весовых единицах продукции на единицу площади за определенный отрезок времени. От продуктивности отличается биомасса – количество органического вещества, которое учитывается в момент наблюдения. В наземных экосистемах биомасса может быть в 50 раз больше, чем биологическая продуктивность (лес) или равна ей (поле). Продуктивность водных экосистем может быть выше биомассы, так как их основные продуценты – водоросли живут недолго, и за лето сменяется несколько поколений.

Биологическая продуктивность экосистемы зависит от сочетания факторов среды. Чем оно благоприятнее, тем продуктивность выше. В определении продуктивности особую роль играют лимитирующие факторы: тепло – в тундре, богатство почвы элементами минерального питания – в тайге, количество влаги – в степи. Уменьшая влияние лимитирующих факторов, человек может повышать продуктивность экосистем.

Индивидуальное задание

Тема реферата: «Как работает экосистема?»

Изложите в реферате круг вопросов, раскрывающих экосистему как «предприятие», производящее и перерабатывающее различные органические вещества. Охарактеризуйте работу основных «цехов» этого «предприятия». Дайте прогноз, что произойдет в экосистеме, если выйдет из строя один из «цехов».

В качестве основного источника материала используйте двухтомник Ю. Одума «Экология».