Kila mwaka, watu wanapoteza rasilimali za sayari zaidi na zaidi. Haishangazi kwamba hivi karibuni tathmini ya rasilimali ngapi biocenosis inaweza kutoa imekuwa muhimu sana. Leo, tija ya mfumo wa ikolojia ni muhimu sana wakati wa kuchagua njia ya kudhibiti, kwa kuwa uwezekano wa kiuchumi wa kazi inategemea kiasi cha uzalishaji kinachoweza kupatikana.
Haya ndiyo maswali makuu ambayo wanasayansi wanakabiliana nayo leo:
- Ni kiasi gani cha nishati ya jua kinachopatikana na ni kiasi gani kinachochukuliwa na mimea, kinapimwaje?
- Ni aina gani za mifumo ikolojia inayozalisha zaidi na kutoa uzalishaji wa msingi zaidi?
- Ni mambo gani yanayozuia uzalishaji msingi ndani na kimataifa?
- Je, kuna ufanisi gani wa mimea kubadilisha nishati?
- Kuna tofauti gani kati ya ufanisiassimilation, uzalishaji safi na ufanisi wa mazingira?
- Mifumo ikolojia inatofautiana vipi katika kiasi cha biomasi au ujazo wa viumbe hai?
- Ni kiasi gani cha nishati kinachopatikana kwa watu na tunatumia kiasi gani?
Tutajaribu kuyajibu angalau kwa kiasi ndani ya mfumo wa makala haya. Kwanza, hebu tushughulike na dhana za msingi. Kwa hivyo, tija ya mfumo wa ikolojia ni mchakato wa mkusanyiko wa vitu vya kikaboni kwa kiasi fulani. Je, ni viumbe gani vinavyohusika na kazi hii?
Autotrophs na heterotrophs
Tunajua kwamba baadhi ya viumbe vina uwezo wa kuunganisha molekuli za kikaboni kutoka kwa vianzilishi isokaboni. Wanaitwa autotrophs, ambayo ina maana "kujilisha". Kwa kweli, tija ya mifumo ikolojia inategemea shughuli zao. Autotrophs pia hujulikana kama wazalishaji wa msingi. Viumbe ambavyo vinaweza kutoa molekuli tata za kikaboni kutoka kwa vitu rahisi vya isokaboni (maji, CO2) mara nyingi ni vya darasa la mimea, lakini bakteria zingine zina uwezo sawa. Mchakato ambao wao huunganisha viumbe hai huitwa awali ya photochemical. Kama jina linavyopendekeza, usanisinuru unahitaji mwanga wa jua.
Tunapaswa pia kutaja njia inayojulikana kama chemosynthesis. Baadhi ya ototrofi, hasa bakteria maalumu, wanaweza kubadilisha virutubisho isokaboni kuwa misombo ya kikaboni bila kupata mwanga wa jua. Kuna vikundi kadhaa vya chemosyntheticbakteria katika bahari na maji safi, na ni kawaida katika mazingira yenye maudhui ya juu ya sulfidi hidrojeni au sulfuri. Kama mimea inayozaa klorofili na viumbe vingine vyenye uwezo wa usanisi wa fotokemikali, viumbe vya chemosynthetic ni ototrofi. Walakini, tija ya mfumo wa ikolojia ni badala ya shughuli ya mimea, kwani ni yeye anayewajibika kwa mkusanyiko wa zaidi ya 90% ya vitu vya kikaboni. Chemosynthesis ina jukumu dogo sana katika hili.
Wakati huo huo, viumbe vingi vinaweza tu kupata nishati wanayohitaji kwa kula viumbe vingine. Wanaitwa heterotrophs. Kimsingi, hizi ni pamoja na mimea yote sawa (pia "hula" vitu vya kikaboni vilivyotengenezwa tayari), wanyama, vijidudu, kuvu na vijidudu. Heterotrophs pia huitwa "watumiaji".
Jukumu la mimea
Kama sheria, neno "tija" katika kesi hii hurejelea uwezo wa mimea kuhifadhi kiasi fulani cha mabaki ya viumbe hai. Na hii haishangazi, kwani viumbe vya mmea tu vinaweza kubadilisha vitu vya isokaboni kuwa kikaboni. Bila wao, maisha yenyewe kwenye sayari yetu hayangewezekana, na kwa hivyo tija ya mfumo wa ikolojia inazingatiwa kutoka kwa nafasi hii. Kwa ujumla, swali ni rahisi sana: kwa hivyo mimea inaweza kuhifadhi kiasi gani cha mabaki ya viumbe hai?
Je, biocenoses zipi zinazalisha zaidi?
Cha ajabu, lakini biocenoses zilizoundwa na binadamu ziko mbali na kuwa na tija zaidi. Misitu, mabwawa, selva ya mito mikubwa ya kitropiki katika suala hiliziko mbele sana. Kwa kuongezea, ni biocenoses hizi ambazo hupunguza idadi kubwa ya vitu vyenye sumu, ambayo, tena, huingia asili kama matokeo ya shughuli za wanadamu, na pia hutoa zaidi ya 70% ya oksijeni iliyomo kwenye anga ya sayari yetu. Kwa njia, vitabu vingi vya kiada bado vinasema kuwa bahari ya Dunia ndio "kikapu cha mkate" kinachozalisha zaidi. Cha ajabu, lakini kauli hii iko mbali sana na ukweli.
Kitendawili cha Bahari
Je, unajua tija ya kibiolojia ya mifumo ikolojia ya bahari na bahari inalinganishwa na nini? Na nusu jangwa! Kiasi kikubwa cha biomasi kinaelezewa na ukweli kwamba ni anga za maji ambazo huchukua sehemu kubwa ya uso wa sayari. Kwa hivyo matumizi yaliyotabiriwa mara kwa mara ya bahari kama chanzo kikuu cha virutubisho kwa wanadamu wote katika miaka ijayo haiwezekani, kwani uwezekano wa kiuchumi wa hii ni mdogo sana. Hata hivyo, uzalishaji mdogo wa aina hii ya mfumo ikolojia haupunguzii kwa vyovyote umuhimu wa bahari kwa uhai wa viumbe vyote vilivyo hai, hivyo zinahitaji kulindwa kwa uangalifu iwezekanavyo.
Wanamazingira wa kisasa wanasema kwamba uwezekano wa ardhi ya kilimo uko mbali na kuisha, na katika siku zijazo tutaweza kupata mavuno mengi kutoka kwao. Matumaini mahususi yanawekwa kwenye mashamba ya mpunga, ambayo yanaweza kutoa kiasi kikubwa cha viumbe hai vya thamani kutokana na sifa zake za kipekee.
Taarifa za msingi kuhusu tija ya mifumo ya kibiolojia
Tija kwa jumla ya mfumo ikolojiaimedhamiriwa na kiwango cha usanisinuru na mkusanyiko wa vitu vya kikaboni katika biocenosis fulani. Wingi wa vitu vya kikaboni ambavyo huundwa kwa kila kitengo cha wakati huitwa uzalishaji wa msingi. Inaweza kuonyeshwa kwa njia mbili: ama kwa Joules, au kwa wingi kavu wa mimea. Uzalishaji wa jumla ni kiasi chake kilichoundwa na viumbe vya mimea katika kitengo fulani cha wakati, kwa kiwango cha mara kwa mara cha mchakato wa photosynthesis. Ikumbukwe kwamba sehemu ya dutu hii itaenda kwenye shughuli muhimu ya mimea yenyewe. Mabaki ya viumbe hai ndio tija ya msingi ya mfumo ikolojia. Ni yeye anayeenda kulisha heterotrophs, ambayo ni pamoja na wewe na mimi.
Je, kuna "kikomo cha juu" kwa uzalishaji msingi?
Kwa kifupi, ndiyo. Wacha tuangalie kwa haraka jinsi mchakato wa photosynthesis unavyofaa kwa kanuni. Kumbuka kwamba ukubwa wa mionzi ya jua inayofikia uso wa dunia inategemea sana eneo: kurudi kwa nishati ya juu ni tabia ya maeneo ya ikweta. Inapungua kwa kasi inapokaribia nguzo. Takriban nusu ya nishati ya jua inaakisiwa na barafu, theluji, bahari au jangwa, na kufyonzwa na gesi angani. Kwa mfano, tabaka la ozoni la angahewa huchukua karibu miale yote ya urujuanimno! Nusu tu ya mwanga unaopiga majani ya mimea hutumiwa katika mmenyuko wa photosynthesis. Kwa hivyo tija ya kibiolojia ya mifumo ikolojia ni matokeo ya kubadilisha sehemu ndogo ya nishati ya jua!
Uzalishaji wa pili ni nini?
Kwa hivyo, bidhaa za pili zinaitwaukuaji wa watumiaji (yaani, watumiaji) kwa muda fulani. Kwa kweli, tija ya mfumo wa ikolojia inategemea wao kwa kiwango kidogo, lakini ni biomasi hii ambayo ina jukumu muhimu zaidi katika maisha ya mwanadamu. Ikumbukwe kwamba viumbe vya sekondari vinahesabiwa tofauti katika kila ngazi ya trophic. Kwa hivyo, aina za uzalishaji wa mfumo ikolojia zimegawanywa katika aina mbili: msingi na upili.
Uwiano wa uzalishaji wa msingi na upili
Kama unavyoweza kukisia, uwiano wa biomasi kwa jumla ya wingi wa mimea ni mdogo kiasi. Hata katika msitu na mabwawa, takwimu hii mara chache huzidi 6.5%. Kadiri mimea ya mimea mingi katika jamii inavyoongezeka, ndivyo kasi ya mlundikano wa viumbe hai inavyoongezeka na ndivyo tofauti inavyokuwa kubwa.
Kuhusu kiwango na ujazo wa uundaji wa dutu za kikaboni
Kwa ujumla, kiwango cha kuzuia uundaji wa vitu vya kikaboni vya asili ya msingi hutegemea kabisa hali ya kifaa cha usanisinuru cha mimea (PAR). Thamani ya juu ya ufanisi wa photosynthesis, ambayo ilipatikana katika hali ya maabara, ni 12% ya thamani ya PAR. Chini ya hali ya asili, thamani ya 5% inachukuliwa kuwa ya juu sana na haifanyiki. Inaaminika kuwa Duniani unyakuzi wa mwanga wa jua hauzidi 0.1%.
Usambazaji msingi wa uzalishaji
Ikumbukwe kwamba tija ya mfumo ikolojia asilia haina usawa sana katika sayari nzima. Jumla ya wingi wa vitu vyote vya kikaboni ambavyo huundwa kila mwakauso wa Dunia, ni kuhusu tani bilioni 150-200. Unakumbuka tulichosema juu ya tija ya bahari hapo juu? Kwa hivyo, 2/3 ya dutu hii huundwa kwenye ardhi! Hebu fikiria: ujazo mkubwa na wa ajabu wa haidrosphere huunda viumbe hai mara tatu zaidi ya sehemu ndogo ya ardhi, ambayo sehemu kubwa ni jangwa!
Zaidi ya 90% ya viumbe hai vilivyokusanywa kwa namna moja au nyingine hutumiwa kama chakula cha viumbe hai vya heterotrofiki. Sehemu ndogo tu ya nishati ya jua huhifadhiwa kwa namna ya humus ya udongo (pamoja na mafuta na makaa ya mawe, ambayo yanaundwa hata leo). Katika eneo la nchi yetu, ongezeko la uzalishaji wa msingi wa kibaolojia hutofautiana kutoka kwa centner 20 kwa hekta (karibu na Bahari ya Arctic) hadi zaidi ya vituo 200 kwa hekta katika Caucasus. Katika maeneo ya jangwa, thamani hii haizidi 20 c/ha.
Kimsingi, katika mabara matano yenye joto ya dunia yetu, kiwango cha uzalishaji ni sawa, karibu: katika Amerika Kusini, mimea hukusanya vitu kavu mara moja na nusu, kutokana na hali nzuri ya hali ya hewa. Huko, tija ya mifumo ikolojia ya asili na bandia ni ya juu zaidi.
Ni nini huwalisha watu?
Takriban hekta bilioni 1.4 kwenye uso wa sayari yetu ni mashamba ya mimea inayolimwa ambayo hutupatia chakula. Hii ni takriban 10% ya mifumo ikolojia yote kwenye sayari. Oddly kutosha, lakini nusu tu ya bidhaa kusababisha kwenda moja kwa moja kwa chakula cha binadamu. Kila kitu kingine hutumiwa kama chakula cha pet na huendamahitaji ya uzalishaji wa viwandani (hayahusiani na uzalishaji wa bidhaa za chakula). Wanasayansi wamekuwa wakipiga kengele kwa muda mrefu: tija na biomasi ya mifumo ikolojia ya sayari yetu inaweza kutoa si zaidi ya 50% ya mahitaji ya binadamu kwa protini. Kwa ufupi, nusu ya idadi ya watu duniani wanaishi katika hali ya njaa kali ya protini.
Wamiliki-rekodi za Biocenoses
Kama tulivyokwisha sema, misitu ya ikweta ina sifa ya uzalishaji wa juu zaidi. Hebu fikiria juu yake: zaidi ya tani 500 za dutu kavu zinaweza kuanguka kwenye hekta moja ya biocenosis hiyo! Na hii ni mbali na kikomo. Nchini Brazili, kwa mfano, hekta moja ya misitu hutoa kutoka tani 1200 hadi 1500 (!) ya viumbe hai kwa mwaka! Hebu fikiria: kuna hadi vituo viwili vya viumbe hai kwa kila mita ya mraba! Katika tundra kwenye eneo moja, hakuna tani zaidi ya 12 huundwa, na katika misitu ya ukanda wa kati - ndani ya tani 400. Biashara za kilimo katika sehemu hizo hutumia kikamilifu hii: uzalishaji wa mazingira ya bandia kwa namna ya sukari. shamba la miwa, ambalo linaweza kukusanya hadi tani 80 za mabaki kavu kwa hekta, hakuna mahali pengine paweza kuzalisha mazao hayo kimwili. Hata hivyo, ghuba za Orinoco na Mississippi, pamoja na baadhi ya maeneo ya Chad, zinatofautiana kidogo nazo. Hapa, kwa mwaka, mifumo ikolojia "hutoa" hadi tani 300 za dutu kwa kila hekta ya eneo!
matokeo
Kwa hivyo, tathmini ya tija inapaswa kufanywa kwa msingi wa dutu ya msingi. Ukweli ni kwamba uzalishaji wa sekondari sio zaidi ya 10% ya thamani hii, thamani yake inabadilika sana, na kwa hiyo uchambuzi wa kina.kiashirio hiki hakiwezekani.
