КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В ЭКОСИСТЕМЕ

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 28Следующая ⇒

Экосистемами могут быть названы только те объединения орга-низмов и окружающей среды, которые характеризуются определенной стабильностью и обладают четко функционирующим внутренним кру-говоротом веществ.

Круговорот веществ в экосистеме называется биотическим. Этот круговорот играет особую роль в биосфере. Перенос вещества и энергии в нем осуществляется, в основном, посредством трофических (пище-вых) цепей. Трофической(пищевой)цепью называется перенос энергии пищи от ее источника – растений – через ряд организмов путем поеда-ния одних организмов другими.

Упрощенная схема переноса веществ и энергии в природных эко-системах представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Схема переноса веществ и энергии в природных экосистемах

В основе круговорота веществ в экосистеме лежит фундаменталь-ный обратимый химический процесс:

фотосинтез

СО₂ + Н₂О + Q С_nH_mO_k + O₂ .

дыхание

Создав круговорот веществ в экологических системах, природа обеспечила возможность относительно бесконечной эволюции живого вещества. Однако этот круг размыкается человеком. Люди истребляют продуценты и консументы как прямо (вырубая леса или отстреливая животных сверх их возможности восстановления), так и косвенно – че-рез загрязнение воды, почвы и воздуха. Кроме того, наблюдается кризис редуцентов, которые не справляются с количеством и качественным со-ставом образующихся отходов человеческой деятельности.

За миллиарды лет развития природа для каждого продуцента и консумента создала своего редуцента. Человек за несколько десятиле-тий синтезировал тысячи новых соединений, природе неизвестных или отвергнутых ею в ходе эволюции как опасных для жизнедеятельности организмов. Соответственно, и редуцентов, способных вернуть эти со-единения в исходное состояние, в природе не существует. В результате, с одной стороны, быстро накапливаются захламляющие и отравляющие природу вещества, с другой стороны, истощаются природные ресурсы.

Возможно, природа снова найдет выход из сложившейся ситуа-ции, но не произойдет ли это ценой ликвидации “возмутителя спокойст-вия” – человека – через создание неприемлемых для его существования условий?

ЭНЕРГИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ

Экологическую систему можно представить в виде диаграммы потока энергии (рисунок 2.4). Отдельные трофические уровни в ней изображены как резервуары, размер которых соответствует энергии, за-ключенной в них биомассы, а поперечник соединяющих их каналов – величине потоков энергии.

Энергия в экологическую систему попадает в виде потока солнеч-ной энергии L. Большая ее часть L_U рассеивается в виде теплоты. Дру-гая часть L _A эффективно поглощается растениями и преобразуется фо-тосинтезом в энергию химических связей органических веществ Р_g. Это валовая первичная продукция экосистемы.

Рисунок 2.4 – Потоки энергии в простой трофической цепи (Цифры даны в кДж/м² за день)

Вновь образовавшиеся органические вещества используются рас-тениями в различных процессах:

1) при дыхании, с освобождением энергии R;

2) в биохимических процессах, с выделением тепла N_a.

3) на прирост биомассы растений Р_n – чистой первичной про-дукции.

Прирост биомассы растений рано или поздно потребляется пер-вичными консументами. При переходе с одного трофического уровня на другой часть доступной энергии N_u не воспринимается. Консументы питаются, тратят полученную с пищей энергию на выполнение разно-образных жизненных функций, растут и дают, таким образом, новую продукцию. Это вторичная продукция экосистемы, которая, в свою оче-редь, используется консументами второго порядка.

В среднем при переходе с одного трофического уровня на другой общая энергия уменьшается приблизительно в 10 раз (правило 10 % Р. Линдемана). Чем длиннее пищевая цепь, тем меньше остается к ее кон-

цу доступной энергии. Поэтому число трофических уровней никогда не бывает слишком большим и чаще всего не превышает 4–5 уровней.

Например, если заяц съел 10 кг растительной массы, то его собст-венная масса может увеличиться на 1 кг. Лисица или волк, поедая 1 кг зайчатины, увеличивают свою массу уже только на 100 г, или на 1 % от биомассы растений, съеденных зайцем. Следовательно, через верхние трофические уровни экологических пирамид проходит значительно меньшее количество энергии, чем через нижние. Вот почему большие хищные животные всегда редки, и не существует хищников, которые питались бы волками, – они просто не прокормились бы, настолько вол-ки немногочисленны.

Поскольку в обратный поток (к продуцентам) поступает ничтож-ное количество изначально вовлеченной энергии (не более 0, 25 – 0, 35 %), говорить о круговороте энергии нельзя. Существует лишь кругово-рот веществ, поддерживаемый потоком энергии.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒