Первичная продукция водоемов. Способы выражения и оценки величины первичной продукции.
Конспект лекций
Лекция №11. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ВОДОЕМОВ
План:
Понятие продуктивности и продукции водоемов.
Биомасса гидробионтов и способы ее выражения.
Первичная продукция водоемов. Способы выражения и оценки величины первичной продукции.
Понятие продуктивности и продукции водоемов.
В результате роста и развития организмов в водоемах происходит непрерывное новообразование биомассы. Этот процесс называется биологическим продуцированием, а вновь создаваемая биомасса - биологической продукцией. От биологической продукции следует отличать продукцию органических веществ: в первом случае речь идет о приросте биомассы живых организмов, во втором - об образовании органического вещества в любых формах. Продукция органических веществ изучается в геохимическом аспекте с целью выяснения закономерностей круговорота веществ, в то время как разработка проблемы биологической продуктивности - нейтральная задача гидробиологии.
Биологическое продуцирование происходит в форме образования первичной и вторичной продукции, под которыми понимается соответственно прирост биомассы автотрофов и гетеротрофов. Биологическое продуцирование можно рассматривать в двух аспектах: как свойство популяций и водоемов и соответственно этому различают биологическую продуктивность популяций, которая определяется их видовыми особенностями и условиями существования.
|
|
|
Под биологической продуктивностью водоемов понимается их свойство обеспечивать тот или иной темп воспроизводства организмов, населяющих водоем.
Организмы, представляющие хозяйственную ценность для человека и используемые им в качестве объектов промысла, образуют биологические ресурсы водоемов. Осваивая водоемы в промысловом отношении, человек должен стремиться не только к тому чтобы получить из них как можно больше биологических продуктов, но и к организации воспроизводства их сырьевой базы.
Продукция – органическое вещество созданное популяцией за определенный период в процессе роста и разпмножения, независимо от того, находится ли оно в конце исследуемого периода, либо частично или полностью изято.
Биомасса гидробионтов и способы ее выражения.
Под биомассой следует понимать массу организмов в водоеме или на единицу площади или объема. Масса организмов может быть выражена в единицах сырого либо сухого веса, а также пропорциональных им величинах (содержание углерода, азота, количество кислорода, необходимого для окисления органического вещества), либо в энергетических единицах.
|
|
|
Не рекомендуется применять термин «биомасса» по отношению к одной особи, когда речь идет о ее весе или пропорциональных ему величинах.
При определении сырого веса используются как различные косвенные методы так и взвешивание водных организмов. Большая часть косвенных методов заключается в определении объема организма. При этом удельный вес сырого вещества тела водных организмов обычно принимается равным единице. Большинство косвенных методов разработано для тех случаев, когда требуется определить сырой вес мелких, чаще всего планктонных организмов.
При определении сырого веса у сравнительно крупных объектов или при работе с достаточно большими пробами (вес от нескольких миллиграмов и выше) чаще используют методы прямого взвешивания.
Сухой вес. Под сухим весом следует понимать постоянный вес полностью обезвоженного вещества тела исследуемых организмов. Применяется несколько способов высушивания биологического материала до постоянного веса: высушивание в эксикаторах над различными поглотителями, высушивание под вакуумом, сушка в инфракрасных лучах, высушивание проб в сушильном шкафу. В практике гидробиологических исследований при определении сухого веса чаще всего применяется простой и быстрый метод высушивания проб в сушильном шкафу.
|
|
|
Определение золы. Количество золы у различных представителей одного и того же вида может колебаться в значительных пределах и зависит от экологических условий и физиологического состояния организмов. Для определения содержания золы в теле водных организмов чаще всего используется метод прокаливания проб в муфельной печи, при температурах 500-550°С (не выше). Для полного сгорания органического вещества навески порядка 100 мг сухого веса достаточно 20-24 часа прокаливания.
Калорийность вещества тела водных организмов и методы ее определения. Для того чтобы выразить массу вещества тела организмов в энергетических единицах, необходимо знать его калорийность. Под калорийностью следует понимать энергетическую ценность единицы массы исследуемого вещества. Гидробиологами установлено, что калорийность органического вещества самых разнообразных организмов независимо от их видовой принадлежности в большинстве случаев близка к 5.6 ккал/г орг. в-ва и эта величина используется при приближенных расчетах. Для получения точных данных во всех случаях, когда это возможно, величину калорийности следует определять экспериментально.
|
|
|
Первичная продукция водоемов. Способы выражения и оценки величины первичной продукции.
Первичная продукция водоемов. Первичная продукция водоемов - результат жизнедеятельности наделяющих их растительных организмов - существенно отличается от всех других видов биологической продукции тем, что представляет собой новообразование органических веществ из минеральных, требующее затраты определенного количества энергии.
Подавляющее большинство органических веществ синтезируется из минеральных в процессе фотосинтеза, т.е. за счет утилизации солнечной энергии. В неизмеримо меньшем количестве (около 2%) органическое вещество образуется хемосинтезирубщими бактериями с использованием энергии экзотермических процессов окисления. Вещества, окисляемые хемосинтетиками, в большинстве случаев представляют собой продукты анаэробного распада органических соединений, создаваемых фотосинтезирующими растениями. Следовательно, роль хемосинтетиков заключается не столько в создании первопищи, сколько в трансформации энергии, аккумулированной фотосинтетиками, мобилизации той ее части, которая не вовлекается в круговорот другими организмами.
Фотосинтез. Для образования углеводов фотосинтезирующие растения используют водород воды, углерод и кислород углекислоты. Лучистый поток поставляет им энергию, необходимую для превращения минеральных веществ в органические. Всего в атмосферу за 1 мин. поступает от Солнца - 2,5 1018кал., на поверхность Земли - 2,0 1018кал., на поверхность вод – 1,4 1018кал. За год на 1 см2 поверхности воды поступает в высоких широтах - 40-50 ккал., в средних - 80-100 ккал., в низких - 140-160 ккал.
Эффективность фотосинтеза. Под эффективностью фотосинтеза понимается отношение световой энергии, полученной растением, к той, которая связывается в результате фотосинтеза.
Значительное доля энергии, подающей на растения, не поглощается ими, т.к. часть света отражается, а часть пропускается. Например, из энергии всех лучей с длиной волны от 4000 до 7000А0(ангстрем) листья стрелолиста поглощают 82%, кубышки - 57%, рдеста блестящего - 77.5%.
Эффективность использования падающей на растения энергии зависит от видовых и возрастных особенностей гидрофитов, от условий минерального питания, освещения, температуры и ряда других факторов.
В лабораторных условиях при выращивании водорослей на фотосинтез может использоваться до 20 и даже до 50% всей световой энергии, падающей на культуру. В естественных природных условиях эффективность использования солнечной энергии на фотосинтез неизмеримо ниже. Так, например, в Мировом океане она колеблется от 0.02%, в олиготрофных водах 0.33% - в эвтрофных, составляя в среднем 0.04%. Немногим выше она в континентальных водоемах.
Хемосинтез. Хемосинтезирующие бактерии встречаются во всех водоемах как пресных так и в соленых, присутствуя в толще воды, на поверхности и в глубине грунта. В наибольшей степени они концентрируются там, где анаэробные условия сменяются аэробными. Из различных хемосинтетиков наибольшее значение в водоемах имеют бактерии, окисляющие сероводород и серу.
В связи с использованием хемосинтетиками недоокисленных продуктов анаэробного распада наибольшее количество, автотрофных неокрашенных бактерий концентрируется в грунтах, меньше их в придонном слое воды. Среди грунтов наиболее богаты хемосинтетиками илы, содержащие значительные количества разлагающегося органического вещества.
Факторы определяющие величину первичной продукции. Темп первичного продуцирования зависит от количества продуцентов, их распределения в водоеме, видового состава, световых условий, перемешиваемости воды и многих других факторов. В сильнейшей степени величина продукции зависит от распределения данной массы растений в толще воды. С продвижением от поверхности в глубину условия освещения быстро ухудшаются и растения, находящиеся ниже определенных горизонтов испытывают ту или иную степень светового голодания. Огромное влияние на величину первичной продукции оказывают степень обеспеченности минерального питания растений. Например, в результате удобрения прудов их первичная продукция возрастает в несколько раз.
Величина первичной продукции в различных водоемах. Для оценки биологической продуктивности отдельных водоемов и всей гидросферы наиболее удобно выражать продукцию ее величиной, отнесенной к единице площади. Эта величина в большинстве случаев выражается весом органического углерода или биомассой органического вещества. Принимается, что 1 весовой единице образующегося углерода соответствуют 2 единицы сухого веса фитопланктона.
Имеющиеся данные говорят о том, что средняя продуктивность водных экосистем заметно ниже, чем наземных. В водах открытых океанов среднесуточное продуцирование выражается величинами менее 0.5гС/м2, что на суше соответствует уровню продуцирования пустынь.
Различают валовую и чистую первичную продукцию. Общее количество органического вещества, созданное автотрофными организмами называют валовой первичной продукцией. Чистая продукция равна валовой минус та ее часть, которая тратится на дыхание растений. Обычно величина дыхания около 20%.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 2414; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!