Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах

Экосистема может существовать недолго — например, заливной лужок высохнет за один год, стоит только реке чуть изменить русло. А вот экосистемы тайги, пустынь, морей живут тысячи лет. Что является причиной столь долгого и устойчивого их существования? Дело в том, что компоненты экосистемы возобновляются, идет круговорот веществ, превращение энергии, имеет место постоянство видового состава.

1.      Главным источником энергии для нашей планеты является звезда Солнце. Именно от безостановочного притока энергии зависит жизнедеятельность всех земных экосистем, круговорот веществ в природе.

2.      Фотосинтезирующие растения преображают энергию светила в энергию химических связей органических соединений.

3.      Последовательная передача энергии по пищевым цепям идет в соответствии со вторым законом термодинамики, а именно — преобразование одного вида энергии в другой происходит с неизбежной потерей части энергии.

4.      Исходя из этого закона, мы можем сделать вывод: круговорота энергии в природе не бывает! Она теряется в цепях питания, то есть у нее самой нет цепи.

Итак, энергия, поступившая в экосистему, похожа на одноразовую картонную посуду — она красива, но использовать ее можно только один раз, и к концу пикника она теряется свою функциональность. В отличие от энергии, химические вещества — это фарфоровые тарелки, служащие годами, они используются многократно, с круговым потреблением и превращением. Химические вещества многократно пропускают через себя живые организмы экосистемы (продуценты, консументы, редуценты) — это и есть биологический круговорот веществ.

Биологический круговорот подразумевает следующие стадии:

1.      Поступление химических элементов в разнообразные живые организмы из воды, почвы, атмосферы.

2.      Превращение их в новые соединения.

3.      Возвращение элементов в ходе жизнедеятельности организмов в воду, почву и атмосферу.

Вечный круговорот веществ в естественных экосистемах можно считать замкнутым, хотя полностью замкнутым он бывает редко. А вот в агроценозе круговорот разомкнут — человек отнимает у системы часть химических веществ вместе с урожаем и вносит их в состав удобрений. Еще одна важная сторона круговорота — накопление различных веществ (химических элементов) в земной толще в качестве полезных ископаемых.

Продуктивность биоценозов

Солнечная энергия, которую потребляют растения-автотрофы, преображается в энергию химических связей синтезируемых внутри растений веществ. В этом процессе важен такой показатель, как скорость фиксации солнечной энергии — он определяет количество биомассы, которое способен произвести биоценоз. Вся совокупность произведенной биомассы растительных и животных организмов — это продукция биоценоза.

Итак, продукция биоценоза, или биологическая продукция, — это биомасса, произведенная за единицу времени на единицу площади или объема (например, г/м2, г/м3, кг/га, т/км2 и др.). Иногда учитывают массу сырого вещества, но обычно ведется подсчет сухого вещества. В продукции биоценоза выделяют фитомассу (растительную биомассу), зоомассу (животную биомассу), бактериомассу, а также биомассу неких групп или организмов отдельных видов.