Потоки речовини і енергії в спільнотах

Потоки речовини і енергії в спільнотах. На своєму значному протязі шляху речовини і енергії в спільнотах збігаються. Вирішальна роль в передачі речовини і енергії в спільнотах належить редуцентам. Так, наприклад, вуглець включається в ланцюзі спільноти шляхом фіксації молекули СО2 в процесі фотосинтезу. Вуглець, увійшовши в чисту первинну продукцію, стає доступним для споживання в якості компонента цукру, жиру. Білка або целюлози.

Він проходить такий же шлях в спільнотах, що і енергія. При цьому речовини послідовно споживаються, засвоюються, виділяються з фекаліями, входять до складу вторинної продукції трофічних груп. Коли молекула, що включає цей вуглець, використовується, в кінці кінців, для здійснення роботи, її енергія втрачається у вигляді тепла, а вуглець знову надходить в атмосферу у вигляді СО2, який є продуктом тканинного дихання. Тут шляху енергії і вуглецю або інших біогенних елементів розходяться. Речовини можуть передаватися по замкнутих циклів і використовуватися повторно, а енергія немає. Енергія, перейшовши в форму безладного теплового руху, не може використовуватися живими організмами для здійснення роботи або синтезу біомаси.

Тепло розсіюється в атмосфері і частково врівноважує надходження на Землю променевої енергії Сонця. Але вуглець при фотосинтезі повторно фіксується з СО2 і разом з іншими біогенними елементами, як азот, фосфор і т.д. стає доступним для рослин у вигляді простих неорганічних молекул, які присутні в атмосфері СО2 та водних розчинах нітрати, фосфати і т. д Кожен з цих елементів може бути включений в процесі фотосинтезу в складні органічні сполуки.

З складних органічних сполук відбувається утворення біомаси. Речовини через біомасу знову виявляються доступними для організмів при її споживанні. Хімічні сполуки витрачаються і системами редуцентов. Втрати на втрати на Дихання дихання Промениста Сонячна Енергія 1 2 3 На малюнку приведена принципова схема потоків речовини і енергії в співтоваристві.

На рис. 1 - потоки енергії 2 потоки біогенних елементів, пов'язані з органічною речовиною 3 потоки речовини у вільному неорганічної формі. Енергія доступна для живих організмів у формі сонячної радіації і зв'язується в процесі фотосинтезу. Витрачання енергії відбувається у вигляді хімічної енергії. При перетворенні енергії в тепло відбувається її втрата.

З малюнка видно, що енергія між мертвим органічною речовиною і системою редуцентов, що перетворює органічні залишки в неорганічні речовини, може передаватися в обох напрямках. Але цей процес не є кругообігом енергії, він лише відображає здатність системи редуцентов неодноразово переробляти органічну речовину. При цьому кожен джоуль променистої сонячної енергії використовується тільки один раз, і життя на Землі можлива тільки завдяки новому щоденного постійного надходженню сонячної енергії.

На відміну від енергії сонячної радіації запаси біогенних елементів непостійні. Процес зв'язування деякої їх частини в живій біомасі знижує їх кількість, яке залишається спільноті. Тому якби рослини і фітофаги, в кінцевому рахунку, що не розкладалися, то запас речовин в тому числі хімічних елементів, необхідних для існування живих організмів, вичерпався б і життя на Землі припинилася. З малюнка видно, що вивільнення біогенів в формі простих неорганічних сполук відбувається тільки з системи редуцентов.

Насправді ж деяку частку цих простих молекул особливо СО2 дає і система консументів. Але система консументів повертає в круговорот вельми незначну частину біогенних елементів. Вирішальна роль в круговороті речовини належить системі редуцентов. На малюнку не відображений той факт, що фактично не всі біогенні елементи, що вивільняються редуцентамі, знову неминуче потрапляють в рослини.

У спільнотах можуть бути як втрати, так і додаткові надходження біогенних елементів. Тобто круговорот біогенних елементів ніколи не буває бездоганним. Крім існуючих в спільнотах потоків речовини і деякого їх відтоку, спільнота отримує біогенні елементи з додаткових джерел, які не є пов'язаними з недавно розклався речовиною. У таблиці наведені різні шляхи надходження та втрат біогенних елементів в наземних спільнотах. ппПотеріПоступленія1Вимиваніе і винос текучими водаміОсадкі2Сдуваніе пилу ветромВипаденіе пилу з атмосфери3Біотіческая еміграціяБіотіческая імміграція4Висвобожденіе в атмосферуФіксація з атмосфери5ВищелачіваніеВиветріваніе субстрата6Сбор врожаю человекомВнесеніе добрив і загрязненіе8 Фактори, що впливають на отримання первинної продукції.

Взаємодії людини з промисловими спільнотами є необхідними для вибору правильної з економічної точки зору, стратегії взаємовідносин. Але ці взаємини не зачіпають обміну речовини і енергії між компонентами біогеоценозів, які відіграють важливу роль в житті організмів, популяцій і співтовариств.

Так, все організми потребують для побудови своїх тіл в речовині, а для підтримки своєї життєдіяльності в енергії. Сонячне світло, двоокис вуглецю, вода і мінеральні солі це ресурси, потрібні для створення первинної продукції. На швидкість фотосинтезу істотно впливає і температура. Зазвичай в атмосфері міститься близько 0,03 СО2. Хоча поблизу рослин ця концентрація змінюється, вона зазвичай не відіграє помітної ролі в лимитировании продуктивності рослин.

Але якість і кількість світла, наявність води і біогенних елементів, а також температура є дуже мінливими факторами, і вони здатні лімітувати первинну продукцію. На кожен квадратний метр земної поверхні щохвилини падає від 0 до 5 Дж сонячної енергії. Якби вся сонячна енергія фотосинтетичний перетворювалася в біомасу, то рослинності на Землі було б на порядок або два вище, ніж в даний час.

Але по спектрального складу тільки близько 44 падаючого короткохвильового світла придатне для фотосинтезу, а значна частка сонячної енергії рослинам недоступна. Найбільш високою ефективністю використання сонячної енергії мають хвойні ліси, які 1 3 фотосинтетичний активній радіації перетворюють на біомасу. Листопадні ліси здатні перетворювати в біомасу 0,5 1, а пустелі, незважаючи на більш високу освітленість - 0,01 0,02о. Максимальна ефективність фотосинтезу зернових культур при ідеальних умовах становить 3 10. До біомасі відносяться тіла організмів цілком, навіть якщо деякі їх частини мертві. Це необхідно враховувати особливо при розгляді лісових угруповань, де значна частка біомаси припадає на мертві клітини деревини і кори. Мертві організми або їх частини перестають бути біомасою лише тоді, коли вони стають лісовою підстилкою, гумусом або торфом.

Використання доступного для рослин світла набагато покращується при гарній забезпеченості та іншими ресурсами.

Вода є незамінним ресурсом і як складова частина клітини, і як учасник фотосинтезу. Тому продуктивність завжди тісно пов'язана з кількістю опадів, що випадають. На продуктивність істотно впливає і температура середовища. Ця залежність має складний характер. Продукція наземного співтовариства залежить і від вмісту в грунті необхідних для рослин різних мікроелементів. З усіх ґрунтових біогенних елементів найбільш істотний вплив на продуктивність надають сполуки азоту.

Причому їх походження для рослин має бути біологічне, як результат фіксації азоту мікроорганізмами, а не геологічне. Для первинної продукції у водному середовищі найбільше значення мають біогенні елементи, світло і інтенсивність виїданням. Серед перших найважливішу роль відіграють азот зазвичай у формі нітрату і фосфор фосфат. На продуктивність істотно впливає і діяльність людини.

Всі теми даного розділу:

Основні визначення
Основні визначення. Спільнота, види спільнот. Спільнота система спільно живуть в межах деякого природного обсягу простору автотрофних і гетеротрофних організмів іноді лише одн

екологічна сукцесія
Екологічна сукцесія. Структура спільноти створюється поступово протягом певного часу. Прикладом служить заселення організмами оголеною гірської породи на недавно утворився вулканічних

Спільноти і їх класифікація
Спільноти і їх класифікація. В екологічній літературі термін співтовариство використовується для позначення будь-якої сукупності видів. Спільнота може складатися з груп тільки тварин або тільки раст

Наслідки зміни трофічної структури
Наслідки зміни трофічної структури. Прямі та непрямі наслідки змін трофічної структури співтовариств повчальні і застережливо. Так, наприклад, в роботі Зарета опісиваетс

Біомаса та продуктивність біоценозу
Біомаса та продуктивність біоценозу. Кількість живої речовини всіх груп рослинних і тваринних організмів називається біомасою. Швидкість продукування біомаси характеризується продуктив

сукцесії спільнот
Сукцесії спільнот. Класифікація. Перша класифікація сукцесій рослинних угруповань, що становлять ядро ​​сухопутних біогеоценозів, запропонована В. Н. Сукачова 1942. Динаміка рослинного покрив

Хочете отримувати на електронну пошту найсвіжіші новини?