You are here: Home > Ekologia > Produktywność ekosystemów naturalnych

Produktywność ekosystemów naturalnych

Organizmy fotosyntetyzujące wytwarzają na Ziemi około 100 mld ton materii organicznej. W tym samym czasie podobna ilość materii jest utleniana przez organizmy żywe w procesach oddychania. Zależność pomiędzy ogólną szybkością produkcji biomasy a szybkością jej rozkładu ma decydujące znaczenie dla biosfery jako całości i —jak się okazuje — dla rozwoju cywilizacji technicznej człowieka. Bilans produkcji i rozkładu nie jest stały. W historii Ziemi występowały okresy, w których dominowały procesy rozkładu i okresy — kiedy równowaga przesuwała się w kierunku przewagi procesów produkcji. Przyjmuje się, że w czasie trwania większości epok geologicznych, zwłaszcza od okresu kambryjskiego (około 600 min lat temu) niewielka część wyprodukowanej materii organicznej ulegała zasypywaniu i stawała się skamieliną. Około 300 min lat temu, na skutek wyraźnego wzrostu produkcji materii organicznej, z części wytworzonej biomasy powstały paliwa kopalne, podstawa rewolucji technicznej dokonanej przez człowieka. Przewaga procesów wytwarzania materii organicznej nad procesami oddychania przyczyniła się do wzbogacenia atmosfery w tlen do poziomu istniejącego obecnie. W ciągu minionych 60 min lat ustalał się względny stan równowagi dynamicznej zawartości CO2 i O2 w atmosferze. Jednak w ciągu ostatniego półwiecza działalność człowieka spowodowała jej naruszenie. Oblicza się, że na skutek rozwoju przemysłu rolno-spożywczego i wzrostu wykorzystania paliw naturalnych ilość C02 zwiększyła się w atmosferze o około 13%, zaś ilość 02 zmalała na skutek pracy wielu urządzeń zużywających tlen.

Podstawą produkcji ekosystemówjest energia słoneczna docierająca do powierzchni Ziemi. Do górnych warstw atmosfery dociera promieniowanie słoneczne w ilości 6,19 J/cm2/min. (tzw. stała słoneczna). W czasie przechodzenia przez atmosferę osłabia się ona o około 33% — między innymi w związku z pochłanianiem przez chmury, pyły, tak że do powierzchni Ziemi dociera najwyżej 5,62 J/cm2/min. Dzienna dawka, jaka dociera do autotrofów w ekosystemie, wynosi około 1257 – 1676 J/cm2 w strefie umiarkowanej. W skali roku jest to rząd wielkości 4,6 – 6,3 kJ/nr/rok. Z tej ilości promieniowania tylko część może dotrzeć do autotrofów. Ogromna ilość energii jest zużywana na parowanie wody, powstawanie wiatrów i prądów powietrza oraz rozprasza się w postaci ciepła. Ta część energii, która pozostaje przy powierzchni Ziemi, wynosi dla lądów 2,51 kJ/m2/rok, dla oceanów 4,19 kJ/m2/rok.

W najbardziej sprzyjających warunkach rośliny mogą przyswoić około 5% energii słonecznej, którą pochłaniają. Średnie zużycie energii na produkcję pierwotną brutto wynosi 2-5%. Z wytworzonej produkcji brutto rośliny odkładają w tkankach około 50%.

Produktywność ekosystemów zależy od wielu czynników i w różnych rejonach świata odmiennie się kształtuje. Jeżeli jako miarę produktywności przyjmiemy produkcję pierwotną brutto, to waha się ona dla różnych ekosystemów od 0.5 do 5 g/m2/dobę i tylko wysokoproduktywne ekosystemy, np. wiecznie zielone wilgotne lasy równikowe, w warunkach naturalnych oraz niektóre intensywnie uprawiane tereny rolnicze, np. plantacja trzciny cukrowej, mogą osiągać produkcję rzędu 20 g/m2/dobę.

Wysoka produktywność uzyskiwana w tych ekosystemach wynika z tego, że energia słoneczna jest wykorzystywana przez cały rok. Najwyższą produkcję pierwotną uzyskano w warunkach hodowli laboratoryjnych glonów. Osiągnęła ona 60 g/m2/dobę.

Produkcję charakteryzuje nie tylko szybkość jej wytwarzania, lecz także intensywność jej wykorzystywania przez konsumentów. Jedną z najważniejszych cech ekosystemów jest opóźnianie całkowitego wykorzystania przez konsumentów produktów metabolizmu producentów. Gdy produkowana materia jest w ekosystemie szybko zużywana przez konsumentów, producenci muszą intensywniej produkować, aby odbudować uszczuploną biomasę. Stwierdzono, że przy małej produkcji pierwotnej i małej liczebności konsumentów ekosystem produkuje o wiele poniżej swoich biologicznych możliwości. Podobnie jak z produkcją pierwotną, na wytwarzanie materii organicznej przez konsumentów (produkcja wtórna) wpływa wiele czynników. Z jednego hektara uprawy można uzyskać w ciągu roku 100 kg wieprzowiny a pasące się krowy dają tyle mleka, że można z niego wyprodukować 90 kg masła. Z Morza Północnego można uzyskać 0,82 kg śledzi/ha/rok. Stwierdzono, że w Antarktyce produkcja z 1 ha w ciągu roku dostarcza wielorybom pożywienia umożliwiającego wytworzenie tylko 0,167 kg tkanki mięśniowej. Produkcja wtórna lądów jest zwykle wyższa niż ekosystemów wodnych.

Comments are closed.