 |
Тема: 2 Структура, состояние, закономерности формирования и использования гидробионтов.
|
|
|
|
2.1 Структура биоресурсов гидросферы. Биомасса и продукция основных групп гидробионтов: фито-зоопланктона, фито-зообентоса, бактериопланктона и нектона. Пищевые цепи. Основные особенности биопродуктивности Мирового океана. Значение биоресурсов гидросферы для человека.
Задание. Ознакомиться с особенностями формирования в гидросфере биомассы и продукции основных групп гидробионтов, структурой пелагических и донных пищевых цепей и их влиянием на стабильность биоценозов. Охарактеризовать значение биоресурсов гидросферы для человека.
Методические указания.
Общая биомасса основных организмов в Мировом океане составляет по данным В.Г. Богорова 34,27 млрд. т. в год, в том числе животных (в основном зоопланктона) – 32,5 млрд. т., водорослей – 1,7 млрд. т. То есть биомасса животных почти в 20 раз превышает биомассу растительных организмов.
На суше, наоборот, биомасса растений на несколько порядков больше биомассы животных. Около 90% биомассы биосферы составляет биомасса наземных растений; остальная часть приходится на водную растительность и гетеротрофных животных.
Если говорить о продукции в Мировом океане, то она гораздо больше, чем биомасса, и составляет 676,4.млрд. т. в год, а оборачиваемость биомассы в год (коэффициент П/Б) равна 19,7. Особенно велика продукция фитопланктона – 550 млрд. т. Отношение продукции к биомассе фитопланктона равно 366 (550 млрд. т. / 1,5 млрд. т.). Она в сотни раз превышает отношение к биомассе других групп морских организмов, кроме бактерий – редуцентов. Так, П/Б коэффициент зоопланктона равен 2,5 (53 млрд. т. / 21,5 млрд. т.), нектона – 0,2 (0,2/1,0), а бактерий – редуцентов – 1000(70 млрд. т. / 0,07 млрд. т.)
Количество образовавшегося за год фитопланктона достаточно, чтобы весь Мировой океан покрыть его слоем толщиной 1,5 мм. Столь большая величина первичной продукции объясняется большой скоростью размножения одноклеточных водорослей (в среднем один раз в сутки). Для Мирового океана характерны следующие особенности биопродуктивности вод:
|
|
|
1. Благодаря высокой подвижности вод постоянно возобновляются запасы питательных веществ в верхнем фотическом слое. И в следствие этого, несмотря на малую концентрацию биогенных элементов в Мировом океане (особенно в поверхностном слое), степень их использования фитопланктоном оказывается очень высокой.
2. Высокая биопродуктивность фитопланктона (воспроизводится несколько сот раз в течение года) обеспечивает высокую биомассу зоопланктона, служащего основным кормом для животных более высокого уровня.
3. Незначительна продукция нектона – 200 млн. т. (по Богорову). Она более чем в 300 раз меньше продукции фито-зоопланктона и бентоса, что обеспечивает нектон достаточным количеством пищи.
4. Высокая производительность бактерий (П/Б – 1000) обеспечивает быструю переработку биомассы отмерших организмов и остатков их жизнедеятельности в условиях огромных размеров океана. Этому способствует хорошее вертикальное перемешивание вод Мирового океана, благодаря которому значительное количество кислорода поступает в глубинные и придонные слои; поэтому повсеместно господствует окислительная среда, обеспечивающая интенсивное разложение органических остатков.
Пищевые цепи - это процесс переноса энергии, когда в ряду организмов одни поедают предшественников и, в свою очередь, оказываются съеденными другими, следующими за ними организмами.
В водоемах выделяют два типа пищевых цепей: одни начинаются живыми растениями (обычно низшими – фитопланктоном), другие детритом (взвешенными в воде и осевшими на дно водоема органическими и минеральными веществами). Общее число цепей (трофических уровней) редко достигают 6-7, обычно их не более 4 (на суше только 3 уровня: растение - травоядное животное - хищник). В высокопродуктивных районах пищевая цепь бывает очень короткой - состоит из 2-х уровней (фитопланктон – анчоус).
|
|
|
Стабильность биоценозов (совокупность популяций различных видов растений, животных и микроорганизмов, населяющих определенный биотоп) во многом зависит от длины пищевых цепей: чем меньше трофических уровней, тем ниже стабильность био- ценоза, но очень велика биомасса; чем больше трофических уровней, тем биоценоз стабильнее, но биомасса сравнительно невелика. Между пищевыми цепями пелагиали и бентали имеются существенные различия: пелагическая пищевая цепь состоит преимущественно из мелких организмов (от микрограммов до сотен граммов в конечном звене), их популяции многочисленны и дают большую продукцию (урожай). Донная пищевая цепь состоит из крупных организмов (в основном от граммов до килограммов), но их масса значительно меньше, чем для пелагических рыб. Перенос энергии с одного уровня на другой никогда не бывает полным: часть энергии теряется в процессе преобразования ткани жертвы в ткани хищника, часть не усваивается организмом хищника и выводится из него с экскрементами, часть полученной с пищей энергии теряется в виде тепла в процессе дыхания или передвижения и т. д. В среднем КПД усвоения энергии каждого уровня не превышает 10%. Соотношение между продуцентами и консументами (первого, второго, третьего и последующих порядков), изображенное в виде графической модели, называют экологическими пирамидами. Для построения экологических пирамид пользуются данными по численности, по биомассе и энергии. Энергетическая пирамида чисел энергии в водных экосистемах имеет вид треугольника, обращенного вверх. Пирамида биомассы в водной экосистеме имеет вид треугольника, обращенного вершиной вверх, но начиная со второго уровня (зоопланктона) вследствие того, что фитобиомасса меньше зообиомассы.
Значение биоресурсов гидросферы для человека. Биоресурсы гидросферы играют значительную роль для человечества. По данным ФАО (2008 г) общее потребление рыбной продукции в 2003-2005 г.г. населением земного шара (около 6,5 млрд. чел) составляло в среднем около 138 млн. т. в год или 16,5 кг в год на душу населения. Наибольшее потребление рыбных продуктов отмечается в индустриально развитых странах (в среднем 24 кг на душу населения в год, а наименьшее – в странах с экономикой в переходный период – в среднем около 12 кг). Несмотря на то, что по массе производимых пищевых продуктов на долю рыболовства и аквакультуры приходится намного меньше продукции сельскохозяйственного производства, за счет гидробионтов человек получает до 50% животного протеина.То есть рыбное хозяйство вносит большой вклад в обеспечение продовольствием населения планеты. Из рыбных продуктов получают ценнейшие пищевые продукты, лекарственные препараты, рыбную муку и другую техническую продукцию; имеются и другие направления использования человечеством особенностей гидробионтов (рекреационное рыболовство, в развитии бионики, использование гидробионтов в качестве биомелиораторов водоемов и др.).
|
|
|
По разработке АМН России человеку необходимо рыбных продуктов в среднем – 23,7 кг в год. Требуются большие усилия по увеличению существующих объемов добычи морепродуктов, повышению рыбопродуктивности внутренних водоемов и в развитии аквакультуры.
Контрольные вопросы.
1. Охарактеризуйте оборачиваемость биомассы продуцентов и консументов в Мировом океане по В. Г. Богорову и какое значение для консументов имеет значительное преобладание продукции фитопланктона.
2. Какое значение для нектонных организмов имеет их сравнительно незначительная биомасса и продукция в Мировом океане по сравнению с другими консументами и продуцентами.
3. Перечислите основные особенности биопродуктивности вод Мирового окнеана.
4. Дайте определение пищевой цепи, какие два типа пищевой цепи выделяют в гидросфере и какое максимальное количество пищевых звеньев отмечено в водоемах и на суше.
5. Охарактеризуйте влияние длины пищевых цепей на стабильность биоценозов в водоемах.
6. В чем заключаются принципиальные различия между пелагической пищевой цепью и донной пищевой цепью.
7. Охарактеризуйте основные закономерности передачи энергии в пищевых цепях организмов в гидросфере.
8. Дайте определение понятию экологической пирамиды, какие типы пирамид выделяют и в чем между ними принципиальная разница.
9. Дайте общую характеристику значения биоресурсов гидросферы для человека.
10. Каково значение биоресурсов гидросферы для человека.
11. Каково значение биоресурсов гидросферы для получения лекарственных препаратов.
12. Каково значение биоресурсов гидросферы для получения технической и кормовой продукции.
ЛИТЕРАТУРА. [3, 4, 14, 18-20, 23]
|
|
|
