Продуктивность и биомасса экосистем материков и океанов Земного шара (Уиттекер, 1980)

Экосистемы	Пло­щадь, млн. км2	Растения	Продукция животных, млрд.т	Биомасса животных, млрд.т
продукция	биомасса	потреб­ление живот­ны­­ми, млрд.т
т/га в год	глобальная, млрд. т/год	т/га	глоба­льная, млрд.т
Континентов		7,73	115,0	123,0	1837,0	7,8	0,909	1,005
Океана		1,52	55,0	0,1	3,9	20,2	3,045	0,997
Всего		3,33	170,0	3,6		28,0	3,934	2,002
Возделываемые земли		6,50	9,1	10,0		0,09	0,009	0,006

 

 

Второй вопрос, на который важно получить ответ: какие же экосистемы в пределах океана и суши являются наиболее про­дуктивными?

Еще В. И. Вернадский в свое время выделил очаги наи­большей концентрации жизни, назвав их пленками и сгущения­ми живого вещества. Под пленками живого вещества понимается повышенное количество его на больших пространствах. В Океане обычно выделяют две пленки: поверхностную, или планктонную, и донную, или бентосную. Мощность поверхностной пленки обус­ловливается в основном эуфотической зоной, то есть тем слоем воды, в котором возможен фотосинтез. Она колеблется от нескольких десятков и сотен метров (в чистых водах) до не­скольких сантиметров в загрязненных водах. Донная пленка образована в основном гетеротрофными экосистемами, и по­этому органическое вещество ее представлено вторичной про­дукцией, а количество его зависит в основном от поступления трупов организмов с поверхностной пленки.

В наземных экосистемах также выделяют две пленки живо­го вещества. Приземная, заключенная между поверхностью по­чвы и верхней границей растительного покрова, имеет толщину от нескольких сантиметров (пустыни, тундры, болота и др.) до нескольких десятков метров (леса). Вторая пленка — почвенная. Эта пленка наиболее насыщена жизнью, во всяком случае, богата организмами. На 1м² почвенного слоя насчитывают милли­оны насекомых, десятки и сотни дождевых червей и сотни мил­лионов микроорганизмов. Толщина данной пленки находится в прямой зависимости от мощности почвенного слоя и его богат­ства гумусом. В тундрах и пустынях это несколько сантиметров, на черноземах, особенно тучных, — до 2—3 метров.

Повышенные концентрации живого вещества в биосфере обычно приурочены к условиям так называемого "краевого эф­фекта" или экотонов. Такой эффект возникает на стыках сред жизни или различных экосистем. В приведенных примерах для водных экосистем поверхностная пленка»— это зона контакта атмосферы и водной среды, донная — водной толщи и донных отложений, почвенная — атмосферы и литосферы.

Примером повышенной продуктивности на стыках экосис­тем могут служить переходные экосистемы между лесом и по­лем ("опушечный эффект"), а в водных средах — экосистемы, возникающие на стыках впадения рек в моря, океаны и озера и т.п.

Этими же закономерностями во многом обусловливаются упоминавшиеся выше локальные сгущения больших масс живого вещества (наиболее высокопродуктивные экосистемы). Обычно в Океане выделяют следующие сгущения живого вещества:

1. Прибрежные. Они располагаются на контакте водной и наземно-воздушной среды. Особенно высокопродуктивны экоси­стемы в местах впадения рек в моря и океаны (эстуарии). Про­тяженность этих сгущений тем значительнее, чем больше вынос реками органических и минеральных веществ с суши.

2. Коралловые рифы. Высокая продуктивность этих экосистем связана прежде всего с благоприятным температурным режимом, филь-трационным типом питания многих организмов, видовым бо­гатством сообществ, симбиотическими связями и другими факторами.

3. Саргассовые сгущения. Создаются большими массами плавающих водорослей, чаще всего саргассовых (в Саргассовом море) и филлофорных (в Черном море).

4. Апвеллинговые. Эти сгущения приурочены к районам Океана, где имеет место вос­ходящее движение водных масс от дна к поверхности (апвеллинг – Up-welling). Они несут много донных органических и минеральных отложений и в результате активного перемешивания хорошо обеспечены кислородом. Эти высокопродуктивные экосистемы являются одним из основных районов промысла рыб и других морепродуктов.

5. Рифтовые глубоководные (абиссальные) сгу­щения. Открыты эти экосистемы только в 70-х годах настоящего столетия. Они уникальны по своей природе: существуют на боль­ших глубинах (2—3 тыс. метров), первичная продукция в них образуется только в результате процессов хемосинтеза за счет высвобождения энергии из сернистых соединений, поступаю­щих из разломов дна (рифтов). Высокая продуктивность здесь обязана прежде всего благоприятным температурным условиям, поскольку разломы одновременно являются очагами выхода из недр подогретых (термальных) вод. Это единственные экосис­темы, не использующие солнечную энергию. Они живут за счет энергии недр Земли.

На суше к наиболее высокопродуктивным экосистемам (сгущениям живого вещества) относят:

1) экосистемы берегов морей и океанов в районах, хорошо обеспеченных теплом;

2) экосистемы пойм рек, периодически заливаемые водами рек, которые откладывают ил, а вместе с ним органические и био­генные вещества;

3) экосистемы небольших внутренних водо­емов, богатые питательными веществами, а также

4) экосисте­мы тропических лесов. Продуктивность других экосистем вид­на из табл. 3.

Что касается вторичной (животной) продукции, то она заметно выше в Океане, чем в наземных экосистемах. Это связано с тем, что на суше в звено консументов (травоядных) в среднем включается лишь около 10% первичной продукции, а в Океане — до 50%. Поэтому, несмотря на более низкую пер­вичную продуктивность Океана, чем суши, по биомассе вторич­ной продукции эти экосистемы примерно равны (см. табл. 2).

В наземных экосистемах основную продукцию (до 50%) и особенно биомассу (около 90%) дают лесные экосистемы. Вме­сте с тем основная масса этой продукции поступает сразу в зве­но деструкторов и редуцентов. Для таких экосистем характерно преобладание детритных цепей питания. В травянистых экосистемах (луга, степи, прерии, саванны), как и в Океане, значи­тельно большая часть первичной продукции отчуждается фито­фагами (травоядными животными). Такие цепи носят название пастбищных, или цепей выедания.

Человек должен стремиться прежде всего сохранить высо­ко­продуктивные экосистемы. Они представляют как бы основ­ной каркас биосферы, и его разрушение связано с наиболее зна­чительными отрицательными последствиями.

Экологические пирамиды

Если количество энергии, продукции, биомасс или числен­ности организмов на каждом трофическом уровне изображать в виде прямоугольников в одном и том же масштабе, то их рас­пределение будет иметь вид пирамид.

Правило пирамид энергии можно сформулировать следу-щим образом: количество энергии, содержащейся в организмах на любом последующем трофическом уровне цепи питания, мень­ше ее значений на предыдущем уровне (рис. 8).

Рис. 8. Пирамиды продукции, энергии (биомасс для экосистем суши) — 1 и биомасс для экосистем Океана — 2.

Количество продукции, образующейся в единицу времени на разных трофических уровнях, подчиняется тому же правилу, которое характерно для энергии: на каждом последующем уров­не количество продукции меньше, чем на предыдущем (рис. 8). Более того, суммарное количество вторичной продукции (как и содержащейся в ней энергии), образующейся на разных трофи­ческих уровнях, меньше первичной продукции. Эта закономер­ность абсолютна и легко объясняется исходя из правила пере­дачи энергии в цепях питания. Следует также иметь в виду, что различия в количестве энергии, содержащейся в единице веса (объема) отдельных видов продукции, невелики: 1 г животной продукции содержит в среднем около 6—7 ккал энергии, а рас­тительной — 4—5 ккал.

Таблица 3

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: