47. Биомасса и продуктивность экосистем

Ключевые вопросы

1. Дайте определение понятий «продукция» и «биомасса» экосистемы.

Биомасса экосистемы – это общее количество биомассы всех живых организмов, накопившейся в данной экосистеме за весь предыдущий период ее существования. Продукция экосистемы – количество биомассы, вновь воспроизведенной в экосистеме за единицу времени на данном этапе ее существования.

2. Какая продукция называется первичной, а какая — вторичной? Почему?

Первичная продукция — это биомасса, созданная автотрофными организмами из минеральных веществ в процессе фото- или хемосинтеза. Вторичная продукция — биомасса, созданная гетеротрофными организмами за счет энергии органического вещества, накопленной продуцентами. Различие определяется источниками энергии и веществ для создания биомассы.

3. Что означает выражение «на трофических уровнях соблюдается балансовое равенство»?

Это означает, что на каждом трофическом уровне сумма всех видов расходуемой энергии равна количеству энергии, поступившей из предыдущего уровня в составе корма.

Сложные вопросы

1. Первичная продукция в широколиственном лесу накапливает до 12 ∙ 10⁶ кДж энергии на 1 га в год. В 1 кг биомассы продуцентов и консументов содержится 480 кДж энергии. Площадь леса равна 1000 га, траты на дыхание у продуцентов составляют 40 %. Сколько особей консументов второго порядка сможет прокормиться за счет этой продукции, если масса потребляемого корма на одну особь составляет в среднем 250 кг? Переход энергии в цепях питания подчиняется правилу Линдемана.

1) Составим схему распределения ВПП в экосистеме:

2) Зная количество энергии в 1 кг биомассы продуцентов, перейдём от энергии продуцентов к их биомассе:

12 ∙ 10⁶ : 480 = 25 000 кг/га = 25 т/га.

3) Исходя из количества ВПП на 1 га леса, определим объём ВПП на всей площади леса:

25 ∙ 1000 = 25 000 т.

4) Зная процент ТД, определим процент ЧПП:

100 % – 40 % = 60 %.

5) С учётом процента ЧПП составим пропорцию и определим количество ЧПП:

25 000 т – 100 %
x т – 60 %

x = 25 000 ∙ 60 : 100 = 15 000 т.

6) Зная количество ЧПП, составим пропорцию и определим количество ВтП растотельноядных животных:

15 000 т – 100 %
x т – 10 %

x = 15 000 ∙ 10 : 100 = 1500 т

7) Учитывая количество ВтП растительноядных животных, составим пропорцию и определим количество ВтП хищников (консументов I порядка), являющуюся кормом для хищников (консументов II порядка):

1500 т – 100 %
x т – 10 %

x = 1500 ∙ 10 ^ 100 = 150 т.

8) Зная количество корма, потребляемого одной особью хищников (консументов II порядка), и весь объём их корма, определим численность хищников (консументов II порядка), способных прокормиться за счёт этого корма, переведя тонны корма в килограммы:

150 000 : 250 = 600 особей

150 т = 150 000 кг

Ответ: в широколиственным лесу может прокормиться 600 особей хищников (консументов II порядка).

2. Перечисленные в скобках экосистемы (пруд, лес, луг) расположите в последовательности увеличения показателя отношения продукции к биомассе. Объясните причину различий данного показателя в этих экосистемах. Как изменение соотношения продукции и биомассы в экосистеме может повлиять на ее состояние?

Пруд → луг → лес.

Биомасса экосистемы и её биологическая продуктивность могут очень сильно отличаться. Например, в густом лесу общая биомасса организмов очень велика по сравнению с её годовым приростом – продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопланктона имеет высокую скорость возобновления – образования продукции за счёт юыстрого размножения.