Ecologie Tutorial - Capitolul 18

Numele materialului: Ecologie

18.3. putere, funcția și productivitatea biologică a ecosistemelor agricole

Am discutat anterior (capitolul 4.1), că fiecare minut per 1 cm2 a stratului superior al atmosferei Pământului primește calorii de energie solară 2 - așa-numita constanta solara sau constantă. Utilizarea plantelor de energie lumina este relativ mică. Numai o mică parte din spectrul solar, conexiunea (radiația activă fotosintetică cu o lungime de undă de 380-710 nm, 21-46 \% din radiația solară) așa-numitul PAR este utilizat în procesul de fotosinteză. În zona de climă temperată asupra eficienței agricole fotosinteza terenurilor nu depășește 1,5-2 \%, iar cel mai adesea este de 0,5 \%.

1. ecosistemelor naturale. Singura sursă de energie este solare (păduri ocean, munte). Aceste ecosisteme reprezintă principalele viața de lagăr din lume (pe energie medie aflux de 0,2 kcal / cm2 • an).

2. ecosistemele naturale de înaltă productivitate. De asemenea, solare utilizate și alte surse naturale de energie (cărbune, turbă și altele asemenea. D.). Acestea includ estuare, deltele râurilor mari, pădurilor tropicale și a altor ecosisteme naturale, care au o productivitate ridicată. Aici excesul sintetizat material organic care este stocat sau utilizat (medie aflux de energie de 2 kcal / cm2 • an).

3. agroecosisteme care sunt aproape de ecosisteme naturale. Alături de utilizare a energiei solare, surse suplimentare create de om. Acestea includ un sistem al economiei agriculturii și a apei care produc alimente și materii prime. Surse suplimentare de energie - combustibili fosili, metabolismul energetic al oamenilor și animalelor (fluxul de energie, în medie, de 2 kcal / cm2 • an).

4. agroecosistemelor de tip intensiv. Asociate cu consumul unor cantități mari de produse petroliere și chimice agricole. Ele sunt mai productive decât ecosistemele anterioare, consumul de energie diferite de mare (medie aflux de energie de 20 kcal / cm2 • an).

5. industriale ecosisteme (urban). Ia-energie gata (gaz, cărbune, energie electrică). Printre acestea se numără orașul, suburbane și zonele industriale. Ele sunt atât generatoarele de îmbunătățirea vieții și a surselor de poluare (deoarece energia solară directă nu este utilizat):

Aceste sisteme sunt biologic legate de cele anterioare. ecosistemelor industriale sunt foarte (fluxul de energie în mediul de „ea 200 kcal / cm2 • an) Intensitatea energetică.

Principalele caracteristici distinctive ale funcționării ecosistemelor naturale și a ecosistemelor agricole.

1. selectarea diferitelor direcții. Ecosistemele naturale xarakteren selecția naturală, ceea ce duce la o proprietate fundamentală a - durabilitate, respingând forme instabile, nesustenabile de organisme, comunitățile lor.

Agroecosisteme sunt create și întreținute de către om. Principalul lucru aici este de selecție artificială, care are ca scop creșterea randamentului culturilor. De multe ori soiurile de randament nu sunt legate de rezistența la factorii de mediu, a organismelor dăunătoare.

Stabilitatea mediului 2. Compoziție Diversitatea fitocenoze asigură o compoziție de producție în ecosistemul natural al oscilației în diferite condiții meteorologice ani. Asuprire a unei specii duce la o creștere a productivității altora. Ca rezultat, fitocenoză și ecosistemul în ansamblu păstrează capacitatea de a crea un anumit nivel de producție în ani diferiți.

Agrocenozei culturi de câmp - monodominant comunitar și de multe ori odnosortovoe. Pe toate plantele agrocenozei efectul factorilor adverse se reflectă în mod egal. Acesta nu poate fi compensată prin suprimarea creșterii și dezvoltării principalelor culturi a crescut creșterea altor specii de plante. Ca rezultat, rezistența la productivitate agrocenozei este mai mică decât în ​​ecosistemele naturale.

3. Prezența diversității compoziției speciilor de plante cu diferite ritmuri fenologice permite fitocenoze ca un sistem integrat, realizat în mod continuu pe tot parcursul perioadei de creștere, procesul de producție, resurse complete si consumatoare de costuri de căldură, apă și substanțe nutritive.

Perioada de vegetație a plantelor cultivate în agrocenoses mai scurt sezon de creștere. Spre deosebire de fitocenoze naturale în cazul în care diferite tipuri de ritm biologic ating o biomasă maximă la momente diferite ale sezonului de creștere, în agrotcenoze este creșterea simultană a plantelor și dezvoltarea unei secvențe de etape, de obicei sincronizate. Prin urmare, timpul de interacțiune FITOCA Ponente cu alte componente (de exemplu, sol) în agrotcenoze mult mai scurt, care, în mod natural, afectează intensitatea proceselor metabolice în întregul sistem.

diferența de timp în dezvoltarea plantelor naturale ecosistemului (naturale) și simultaneitatea dezvoltării lor în agrotcenoze duce la un alt ritm al procesului de producție. Ritmul procesului de producție, de exemplu, în ecosistemele naturale pășune, stabilește procesele de descompunere ale ritmului sau determină rata de mineralizare a resturilor vegetale, iar timpul de intensitate maximă și minimă. procese Ritm DECT-ruktsionnyh agrotcenozah într-o măsură mult mai mică dependentă de viteza procesului de producție, datorită faptului că reziduurile de plante la sol intră în sol și sol pentru o perioadă scurtă de timp, de obicei, la sfârșitul verii și începutul toamnei, iar mineralizarea lor se desfășoară în principal un fel pentru anul următor.

4. Diferența esențială în ecosistemele naturale și agro este de rotație gradul skompensirovannosti de substanțe în cadrul ecosistemului. Cicluri de substanțe (elemente chimice) în ecosistemele naturale realizate într-un ciclu închis sau aproape de skompensirovannosti: sosirea substanței într-un ciclu pentru o anumită mediile perioadei de material de ieșire din bucla, și, prin urmare, în interiorul buclei vine substanță în fiecare bloc este de aproximativ vkodu substanță din acesta (Figura . 18.5).

Fig. 18.5. ciclism nutrienților în

ecosistem natural (A. Tarabrina, 1981)

impactul uman încalcă ciclul materiei evitant în ecosisteme (Fig. 18.6).

Fig. 18.6. ciclism nutrienților în

agroecosistem (A. Tarabrina, 1981)

O parte a substanței în agrocenoses eliminate definitiv din ecosistemul. La rate ridicate de aplicare pentru elementele individuale pot fi un fenomen prin care valoarea de intrare a bateriei în planta din sol este mai mică decât valoarea bateriei în sol de descompunere a reziduurilor de plante și îngrășăminte. Cu produse economic utile în agrotcenozah înstrăinate materia organică 50-60 \% la valoarea sa acumulat în produs.

In sistemele semi-deschise și deschise ale eforturilor umane sunt de a asigura condiții optime pentru creșterea organismelor și controlul strict biologic asupra compoziției lor. Pe baza acestei experiențe următoarele sarcini practice:

- în primul rând, posibila îndepărtarea completă a speciilor nedorite;

- în al doilea rând, selecția de genotipuri, care au o productivitate mare potențial.

În general, ciclarea materiei leagă diferite specii care populează o £ oekosistemy (Fig. 18.7).

Fig. 18.7. Fluxul de energie în agroecositemului pășune

Notă: Săgețile albe indică migrarea substanțelor de la producători la consumatorii primari și secundari, negru - mineralizare a reziduurilor organice de origine vegetală și animală

organisme Autotrofic - producători, în principal iarbă (I); consumatori primari, mai ales animale (II); consuments secundare - paraziți și microorganisme (III) și descompunători-organisme sunt ciuperci si microbi (IV). organismele vii separate (animale) în ceea ce privește legăturile lanțului alimentar ar fi greșit să ia în considerare doar ca consuments și microorganisme ca fiind extrem de redutsen-te și destructori. Casarea compuși organici descompus animal la compușii lor cele mai simple - amoniac, uree, dioxid de carbon, apă sau acționează ca agenți de descompunere. Microorganismele mâncat act protozoare hischnmi ca substrat alimentar și sursa de energie pentru consumatori și t. D.

În biosferă, multe substanțe circulante de origine biogene sunt ambii purtători de energie. Plantele în procesul de fotosinteza transformă energia radiantă a soarelui în energie chimică a materiei organice și acumularea acesteia sub forma de hidrati de carbon - energie potențială. Această energie este inclusă în circulație a produselor alimentare din plante, prin ierbivore consumatorilor la ordinele mai mari. Cantitatea de energie legat așa cum se mișcă de-a lungul lanțului alimentar scade constant, deoarece o mare parte din ea este consumată pentru menținerea funcțiilor vitale ale consumatorilor. Datorită circulației energiei în ecosistemul este susținută de o varietate de forme de viață, iar sistemul rămâne stabil.

- aproximativ 1/6 din energia folosită de plante consumate pentru respirație;

- aproximativ 1/4 parte din energia intră în corpul animalelor rastitelnoyad-TION. Cu 50 \% este în fecale și cadavrele de animale;

- în general, împreună cu plante moarte și fitofag inițial circa 3/4 din energia absorbită este conținută în materia organică moartă și puțin mai mult de un sfert exclus din ecosistemul în timpul respirației sub formă de căldură.

Încă o dată, observăm că fluxul de energie în sistemul de AGROEKO a lanțului alimentar este supus legii transformării energiei în ecosisteme, așa-numita lege Lindemann, sau legea de 10 \%. Prin lege Lindemann, numai o parte din energia primită la un anumit nivel trofică agrocenozei (biocenoza) este transmis organisme la nivele trofice superioare (Fig. 18.8).

Transferul de energie de la un nivel la altul are loc cu o eficiență foarte scăzută. Acest lucru explică numărul limitat de unități din lanțul alimentar al Abstracție unui agrocenozei.

Cantitatea de energie produsă de ecosistemul natural, în special, este cantitatea relativ stabilă. Datorită capacității ecosistemelor de a produce biomasă, persoana care primește are nevoie de alimente și multe resurse tehnice. După cum sa menționat deja, problema hranei umane în creștere numeric - este în principal problema creșterii productivității agroecosistemelor (agricultură), Fig. 18,9.

Ris.18.9. agroehkosistem productivitatea Flowchart

Efecte asupra sistemului ecologic uman din cauza distrugerii sau poluarea acestora, conduce direct la o întrerupere a fluxului de energie și de materiale, și, prin urmare, pentru a reduce productivitatea. Deci, prima provocare cu care se confruntă omenirea - preveni pierderea productivității ecosistemelor agricole, iar după soluțiile sale pot fi rezolvate, iar cea de a doua cea mai importantă sarcină - pentru a crește productivitatea.

În 90-e. secolului XX. Productivitatea primară anuală de teren arabil din lume sa ridicat la 8,7 miliarde de tone, iar alimentarea cu energie - × 14,7 1017kDzh.