Распространение продукции на Земле

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 6

Как отмечалось на границе атмосферы на 1 кв. см поверхности за 1 мин. поступает 2 калории (солнечная постоянная). Однако на поверхности планеты в различных ее частях количество поступившей энергии существенно отличается - оно увеличивается по мере продвижения от полюсов к экватору, что позволяет жить все большему количеству видов, накапливаться более значительной биомассе, повышаться продуктивности экосистем суши. С учетом правил формирования экосистем и взаимодействия видов живого в сообществах в каждом конкретном случае видов бывает столько, сколько необходимо для усвоения и переработки приходящей от Солнца энергии.

Обычно по средам обитания на нашей планете выделяют 2 основных типа экосистем: наземные (занимающие около 30% поверхности) и водные. Важнейшие крупные наземные экосистемы (биомы) выделяются по признакам растительных сообществ и климатических условий - пустынные, травянистые и лесные, которые в свою очередь с учетом климатических особенностей территории делятся на тропические, умеренных широт и холодные. Водные экосистемы выделяются по комплексам абиотических факторов, которые изменяются с глубинной. В целом наибольшей продуктивностью отличаются прибрежные водные экосистемы, а в глубоководных экосистемах и открытом океане продуктивность существенно ниже.

Все наземные сообщества по продуктивности Р. Уиттекер (1980) делит на 4 класса:

- сообщества высшей продуктивности – 2-3 кг/кв. м год. Это влажные тропические леса, посевы риса, плантации сахарного тростника (они отличаются и максимальным запасом биомассы – более 50 кг/ ) и поля некоторых сельскохозяйственных культур; здесь же наблюдается и максимальный прирост растительной массы за день – до 25 г/ .

- сообщества высокой продуктивности – 1-2 кг/ год. Это листопадные леса умеренной зоны, луга при внесении удобрений, посевы кукурузы; максимальная биомасса приближается к таковой сообществ первой группы;

- сообщества умеренной продуктивности - 0, 25- 1 кг/ год, в т.ч. степные сообщества – 0, 2-0, 5 кг и посевы основной массы сельскохозяйственных культур;

- сообщества низкой продуктивности – ниже 250 г/ год. Это пустыни, полупустыни, тундры.

В водных экосистемах максимальная продуктивность характерна для коралловых рифов - 50, 0-120, 0 т/га год, в полярных морях она составляет 3-6 т/га год, а в центральной части океана лишь 0, 5-2, 5 т/га год.

Общая же чистая первичная годовая продукция органического вещества на Земле составляет 150-200, 0 млрд. т. Из них примерно 2/3 образуются на суше и 1/3 в водных океанических экосистемах. Американские исследователи первичную продукцию Земли определяют в пределах от 70 до 280, 0 млрд.т, с наиболее вероятной средней величиной около 140, 0 млрд. т. - т.е. величиной примерно одного и того же порядка.

Общая вторичная продуктивность нашей планеты оценивается примерно в 4, 0 млрд.т. год, из которых примерно 900 млн.т. образуется на суше и немногим более 3, 0 млрд.т. в морских экосистемах. Из сухопутных экосистема наибольшей продуктивностью отличаются саванны ( около 300, 0 млн.т.) и влажные тропические леса (260, 0 млн.т.), а среди морских экосистем максимальное количество вторичной продукции образуется в открытом океане - около 2, 5 млрд. т. год и около 500, 0 млн.т. на континентальном шельфе и в эстуариях.

4.Агроэкосистемы: пути управления их продуктивностью.

Около 10, 0 тыс. л. н. в результате кризиса перепромысла охотничьих животных человечество стало переходить к земледелию и скотоводству. Это стало величайшим событием, своеобразной технологической революцией того времени, поскольку:

- позволило получить значительно больше продукции, что создало предпосылки первой демографической революции. Если собирательство и охота могли обеспечить ресурсами существования около 10, 0 млн. человек, то с совершенствованием приемов и способов обработки земли и технологии содержания скота численность населения смогли увеличиться многократно.

Вместе с тем развитие сельского хозяйства сопровождалось уничтожением на громадных пространствах естественных экосистем (распашка целины, сведение лесов и т.д.), не месте которых появились измененные человеком в результате сельскохозяйственного производства агроэкосистемы (поля, огороды, сады, пастбища), используемые для выращивания наиболее пригодных для питания растений и животных). Сейчас, например, на Земле используется около 80, 0 тыс. съедобных растений, а кормят человечество только 30 сельскохозяйственных культур, в т.ч. пшеница, рис, кукуруза и картофель, которые дают больше продовольствия, чем все остальные вместе взятые). Естественные ландшафты заменились агроландшафтами, сформировались своеобразные агроэкосистемы.

Однако еще до начала 20 столетия агросистемы были довольно разнообразны, пашни и сенокосы перемежались с обширными пространствами целины, лесов и других естественных экосистем. Интенсивное сельскохозяйственное производство велось на сравнительно ограниченных пространствах; вся потребляемая человеком продукция трансформировалась в отходы, разрушаемые и перерабатываемые деструкторами до простейших веществ, самоочищение земель и вод осуществлялось полностью и круговорот веществ не нарушался – т. е. экосистемы имели довольно высокий уровень гомеостаза. Позднее ситуация существенно изменилась.

Воздействие резко увеличилось с середины 20 столетия, когда началось широкое внедрение т.н. интенсивных технологий, сопровождающихся эрозией и деградацией почвы. Современные агросистемы (близкие к естественным, интенсивные, промышленные) существенно отличаются от естественных:

- разным направлением отбора - естественный сменился искусственным, направленным на повышение урожайности;

- уменьшением экологического состава за счет введения монокультур, нередко даже односортовых;

- изменением ритмики продукционных процессов;

- уменьшением степени компенсаторности круговорота веществ, поскольку с урожаем изымается до 60% продукции;

- агроэкосистемы не способны к авторегуляции, они управляются человеком (открытые - полуоткрытые – управляемые).

Современные агроэкосистемы занимают громадные площади: пашни, например, 130-150 млн. га. (или 10% поверхности суши), луга и пастбища около 17% (220 млн. га.), еще около 320, 0 млн. га. считаются потенциально пригодными для сельскохозяйственного освоения, но это освоение потребует крупных капиталовложений. Вместе с тем, растущие потребности все увеличивающегося населения планеты в продуктах питания (современное население за 20-25 лет потребляет столько продуктов питания, сколько было произведено за всю историю земледелия до середины 20 века), несомненно заставит осваивать и эту территорию.

В связи с этим проблемы повышения продуктивности агроэкосистем, управления сельскохозяйственным производством, минимизации его негативного влияния на окружающую среду, становится все более актуальными.

Максимальная продуктивность, как правило, достигается при оптимальных условиях роста и развития растений. Это можно обеспечить комплексом следующих мероприятий:

- внедрением системы севооборотов - т.е. чередования в пространстве и времени различных культур и в целом совершенствованием структуры посевных площадей;

- внедрением новых сортов и пород с высоким продуктивным потенциалом;

- совершенствованием системы обработки почв и технологии их выполнения;

- рациональным применением минеральных удобрений (особенно N2, P, микроэлементов) и органических (способствующих повышению гумусированности почв);

- мелиорацией почв – т.е. применением системы технических, агрономических и организационных мероприятий, направленных на преобразование неблагоприятных условий;

- рациональным применением средств защиты сельскохозяйственных культур (пестицидов около 2, 5 млн. тонн в год);

- широким внедрением почвозащитных мероприятий;

- внедрением систем альтернативного (биологического, органического) или интегрированного земледелия;

- рекультивацией нарушенных земель;

- рационализацией использования лугов и пастбищ;

Все это позволит улучшить экологическое состояние агроэкосистем и повысить их продуктивность.

Лекция 9.

Тема: Динамика экосистем.

1. Циклические и направленные изменения экосистем.

2. Экологические сукцессии и их причины.

3. Общие закономерности сукцессий.

4. Проблемы устойчивости и продуктивности экосистем.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56