Кучерявий В.П. Екологія - Визначення екологічної ефективності

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом Скачати підручник Екологія

6.3.1.7. Визначення екологічної ефективності

Рослинні угруповання – наземні і водні, – за образним висловлюванням Р.Ріклефса, – "загнуздують" енергію світла і лише після цього можуть ефективно використовувати його для створення продукції (рис. 6.27). Справа в тому, що перш ніж потрапити до "зеленої пастки" фотосинтезу, світло йде "навмання": воно може просто перейти крізь лист, його можуть поглинути не ті молекули або ж воно може бути перетворене на тепло. Це пояснюється тим, що світло як одна з форм енергії настільки відрізняється від молекул органічних речовин, що ефективність перетворення світлової енергії на хімічну дуже мала.

Рис. 6.27. Первинна продукція посіву жита (в) і люцерни (б) у Західній Польщі. (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Тваринні організми, одержавши готову хімічну енергію рослинної біомаси, перебудовують лише хімічні зв'язки, на що витрачається порівняно небагато енергії. "Левова" частка її припадає на підтримку власного тіла й на "доганяння" жертви. Все це є наслідком того, що на створення чистої продукції витрачається невелика частка енергії.
Як бачимо, енергетична продуктивність біогеоценозу залежить від ефективності, з якою організми споживають свої кормові ресурси і перетворюють їх на біомасу. "Ця ефективність, – пише Р.Ріклефс, – називається ефективністю кормового ланцюга, або екологічною ефективністю". Екологічна ефективність визначається як внутрішніми фізіологічними характеристиками організмів, так і зовнішніми екологічними взаємовідносинами із середовищем.
Для кращого розуміння біологічної основи екологічної ефективності розглянемо схему розподілу енергії в межах однієї ланки кормового ланцюга: продукція жертви > поглинута енергія > асимільована енергія > продукція наступного споживача. Під час поглинання енергії частина її у вигляді відригування потрапляє в детрит. Асиміляційна енергія, як бачимо, далеко не вся переходить у продукцію споживання, оскільки частина її витрачається на дихання, а частина – виділяється із подальшим осіданням у детриті.

Екологічна ефективність залежить від ефективності трьох головних ступенів у потоці енергії: експлуатації, асиміляції і чистої продукції (табл. 6.5).

Таблиця 6.5 Визначення енергетичних ефективностей (Ріклефс, 1979) (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Отже, добуток ефективності асиміляції і ефективності чистої продукції дає ефективність загальної продукції – відсоток проковтнутої їжі, перетвореної на біомасу консумента. Добуток ефективностей експлуатації загальної продукції дорівнює ефективності кормового ланцюга, або екологічній ефективності, – відсотку "кормової" енергії, яка міститься в жертві, перетвореній на біомасу консумента.
Енергетична ефективність біогеоценозу значною мірою залежить від часу переносу енергії живими організмами (рис. 6.28). Уже на рівні продуцентів, враховуючи слабке перетравлювання тваринами рослинної їжі, сповільнюється проходження екосистемою асимільованої енергії. Для даного рівня продуктивності, як зазначає Р.Ріклефс, транзитний час, тобто час, затрачений на перенесення енергії в даному угрупованні і запасання хімічної енергії в живій біомасі та детриті, безпосередньо пов'язані між собою: чим більший час переносу, тим більше накопичується живої і мертвої біомаси. Запасання енергії має важливе значення для забезпечення стабільності біогеоценозу.

Рис. 6.28. Розподіл енергії в межах однієї ланки харчового ланцюга. (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Середній час переносу енергії, або коефіцієнт накопичення біомаси, у даному біогеоценозі визначається як енергія, запасена цією системою у вигляді біомаси, поділена на швидкість потоку енергії через систему, або

Формула (доступно при скачуванні повної версії книжки)

За даними Уіттекера і Лайкера, вологі тропічні ліси продукують у середньому 2000 г сухої речовини на 1 м кв площі в рік і їх жива біомаса становить у середньому 45000 г/м кв. Якщо підставити ці величини у наведену вище формулу, одержимо середній час переносу енергії – 22,5 року. Значення середнього часу переносу для ряду екосистем наведено в табл. 6.6. Як бачимо, воно коливається від 20 років – для лісових біогеоценозів до 20 днів – для водних планктонних угруповань.

Таблиця 6.6 . Середній час переносу енергії в живій рослинній біомасі (відношення біомаси до чистої первинної продукції) для деяких екосистем (Ріклефс, 1979) (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Ці цифри, як зазначає Р.Ріклефс, однак, недооцінюють загальний час переносу енергії в даній екосистемі, оскільки не враховують накопичення в підстилці мертвого органічного матеріалу. Оцінку часу переносу або часу пересування енергії в накопиченій підстилці можна одержати за допомогою виразу, аналогічного попередньому:

Формула (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Середній час переносу енергії в підстилці, за даними автора, коливається у таких межах: мінімальний (3 місяці) – у вологих тропічних лісах; 1-2 роки – у сухих і гірських тропічних лісах, 4-16 років – у соснових лісах на південному сході США і понад 100 років – у хвойних лісах, що ростуть у горах.
Для прямої оцінки швидкості потоку енергії використовують радіоактивні мітки. При цьому рослину мітять якимось радіоактивним ізотопом, наприклад 32Р, який використовують у вигляді фосфату. Потім через певний час після введення мітки беруть вибірки виду-консумента і досліджують за допомогою лічильника випромінювання.

◄ Енергетична ефективність рослин і тварин

Зміст підручника "Кучерявий В.П.Екологія."

Біохімічні кругообіги в біогеоценозі. Поняття про біохімічні цикли (частина 1) ►

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом Скачати підручник Екологія

Загрузка...