Ekosistemin bioloji məhsuldarlığı

2024 Müəllif: Henry Conors | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-02-12 03:47

Hər il insanlar planetin resurslarını getdikcə daha çox tükəndirirlər. Təəccüblü deyil ki, son vaxtlar müəyyən bir biosenozun nə qədər resurs təmin edə biləcəyinin qiymətləndirilməsi böyük əhəmiyyət kəsb edir. Bu gün ekosistemin məhsuldarlığı idarəetmə üsulunu seçərkən həlledici əhəmiyyət kəsb edir, çünki işin iqtisadi məqsədəuyğunluğu birbaşa əldə edilə bilən istehsalın miqdarından asılıdır.

Bu gün alimlərin qarşılaşdığı əsas suallar bunlardır:

• Nə qədər günəş enerjisi mövcuddur və nə qədəri bitkilər tərəfindən mənimsənilir, necə ölçülür?
• Hansı ekosistem növləri ən məhsuldardır və ən əsas hasilatı verir?
• Hansı amillər yerli və qlobal səviyyədə ilkin istehsalı məhdudlaşdırır?
• Bitkilərin enerjiyə çevrildiyi səmərəlilik nədir?
• Effektivlik arasında hansı fərqlər varassimilyasiya, daha təmiz istehsal və ekoloji səmərəlilik?
• Ekosistemlər biokütlənin miqdarına və ya avtotrof orqanizmlərin həcminə görə necə fərqlənir?
• İnsanlar üçün nə qədər enerji mövcuddur və biz nə qədər istifadə edirik?

Bu məqalə çərçivəsində onlara qismən də olsa cavab verməyə çalışacağıq. Əvvəlcə əsas anlayışlarla məşğul olaq. Deməli, ekosistemin məhsuldarlığı müəyyən həcmdə üzvi maddələrin yığılması prosesidir. Bu işə hansı orqanizmlər cavabdehdir?

Avtotroflar və heterotroflar

Bilirik ki, bəzi orqanizmlər qeyri-üzvi prekursorlardan üzvi molekulları sintez edə bilir. Onlara avtotroflar deyilir, yəni "özünü qidalandıran". Əslində, ekosistemlərin məhsuldarlığı onların fəaliyyətindən asılıdır. Avtotroflara əsas istehsalçılar da deyilir. Sadə qeyri-üzvi maddələrdən (su, CO2) mürəkkəb üzvi molekullar istehsal edə bilən orqanizmlər çox vaxt bitkilər sinfinə aiddir, lakin bəzi bakteriyalar da eyni qabiliyyətə malikdir. Onların üzvi maddələri sintez etmə prosesinə fotokimyəvi sintez deyilir. Adından da göründüyü kimi, fotosintez üçün günəş işığı lazımdır.

Kemosintez kimi tanınan yolu da qeyd etməliyik. Bəzi avtotroflar, əsasən ixtisaslaşmış bakteriyalar, günəş işığından istifadə etmədən qeyri-üzvi qidaları üzvi birləşmələrə çevirə bilirlər. Kimyosintetiklərin bir neçə qrupu vardənizdə və şirin suda olan bakteriyalar və onlar hidrogen sulfid və ya kükürdün yüksək məzmunu olan mühitlərdə xüsusilə yaygındır. Xlorofilli bitkilər və fotokimyəvi sintez edə bilən digər orqanizmlər kimi, kimyosintetik orqanizmlər də avtotroflardır. Bununla birlikdə, ekosistemin məhsuldarlığı daha çox bitki örtüyünün fəaliyyətidir, çünki üzvi maddələrin 90% -dən çoxunun toplanmasına cavabdehdir. Bunda kemosintez qeyri-mütənasib olaraq daha kiçik rol oynayır.

Bu arada, bir çox orqanizmlər ehtiyac duyduqları enerjini ancaq digər orqanizmləri yeyərək əldə edə bilirlər. Onlara heterotroflar deyilir. Prinsipcə, bunlara eyni bitkilər (həmçinin hazır üzvi maddələr “yeyirlər”), heyvanlar, mikroblar, göbələklər və mikroorqanizmlər daxildir. Heterotroflara "istehlakçılar" da deyilir.

Bitkilərin rolu

Bir qayda olaraq, bu halda "məhsuldarlıq" sözü bitkilərin müəyyən miqdarda üzvi maddələri saxlamaq qabiliyyətini ifadə edir. Və bu təəccüblü deyil, çünki yalnız bitki orqanizmləri qeyri-üzvi maddələri üzvi maddələrə çevirə bilər. Onlarsız planetimizdə həyatın özü qeyri-mümkün olardı və buna görə də ekosistemin məhsuldarlığına bu mövqedən baxılır. Ümumiyyətlə, sual olduqca sadədir: bitkilər nə qədər üzvi maddə saxlaya bilər?

Hansı biosenozlar ən məhsuldardır?

Qəribədir, lakin insan tərəfindən yaradılmış biosenozlar ən məhsuldar olmaqdan uzaqdır. Bu mövzuda cəngəlliklər, bataqlıqlar, böyük tropik çayların selvalarıçox irəlidədirlər. Bundan əlavə, insan fəaliyyəti nəticəsində təbiətə yenidən daxil olan, həmçinin planetimizin atmosferində olan oksigenin 70% -dən çoxunu istehsal edən çoxlu miqdarda zəhərli maddələri zərərsizləşdirən bu biosenozlardır. Yeri gəlmişkən, hələ də bir çox dərsliklərdə Yer okeanlarının ən məhsuldar “çörək səbəti” olduğu bildirilir. Qəribədir, lakin bu ifadə həqiqətdən çox uzaqdır.

Okean Paradoksu

Dənizlərin və okeanların ekosistemlərinin bioloji məhsuldarlığının nə ilə müqayisə edildiyini bilirsinizmi? Yarımsəhralarla! Böyük həcmdə biokütlə planetin səthinin çox hissəsini tutan su genişlikləri olması ilə izah olunur. Beləliklə, yaxın illərdə dənizlərin bütün bəşəriyyət üçün əsas qida mənbəyi kimi dəfələrlə proqnozlaşdırılan istifadəsi çətin ki, mümkün deyil, çünki bunun iqtisadi məqsədəuyğunluğu olduqca aşağıdır. Bununla belə, bu növ ekosistemin aşağı məhsuldarlığı okeanların bütün canlıların həyatı üçün əhəmiyyətini heç bir şəkildə az altmır, ona görə də onları mümkün qədər ehtiyatla qorumaq lazımdır.

Müasir ekoloqlar deyirlər ki, kənd təsərrüfatı torpaqlarının imkanları tükənməkdən uzaqdır və gələcəkdə biz onlardan daha bol məhsul əldə edə biləcəyik. Özünəməxsus xüsusiyyətlərinə görə çoxlu miqdarda qiymətli üzvi maddə istehsal edə bilən düyü sahələrinə xüsusi ümidlər bəslənir.

Bioloji sistemlərin məhsuldarlığı haqqında əsas məlumat

Ümumi ekosistemin məhsuldarlığımüəyyən biosenozda fotosintezin sürəti və üzvi maddələrin toplanması ilə müəyyən edilir. Vahid vaxtda yaranan üzvi maddələrin kütləsinə ilkin istehsal deyilir. Bu, iki şəkildə ifadə edilə bilər: ya Joules, ya da bitkilərin quru kütləsi. Ümumi məhsul müəyyən vaxt vahidində, fotosintez prosesinin sabit sürətində bitki orqanizmləri tərəfindən yaradılan onun həcmidir. Bu maddənin bir hissəsinin bitkilərin özlərinin həyati fəaliyyətinə gedəcəyini xatırlamaq lazımdır. Qalan üzvi maddələr ekosistemin xalis ilkin məhsuldarlığıdır. Heterotrofları qidalandırmağa gedən odur, o cümlədən siz və mən.

İlkin istehsal üçün "yuxarı limit" varmı?

Bir sözlə, bəli. Fotosintez prosesinin prinsipcə nə qədər səmərəli olduğuna qısaca nəzər salaq. Xatırladaq ki, yer səthinə çatan günəş radiasiyasının intensivliyi yerdən çox asılıdır: maksimum enerji qaytarılması ekvator zonaları üçün xarakterikdir. Qütblərə yaxınlaşdıqca eksponent olaraq azalır. Günəş enerjisinin təxminən yarısı buz, qar, okeanlar və ya səhralarda əks olunur və atmosferdəki qazlar tərəfindən udulur. Məsələn, atmosferin ozon təbəqəsi demək olar ki, bütün ultrabənövşəyi şüaları udur! Bitkilərin yarpaqlarına düşən işığın yalnız yarısı fotosintez reaksiyasında istifadə olunur. Beləliklə, ekosistemlərin bioloji məhsuldarlığı günəş enerjisinin əhəmiyyətsiz bir hissəsinin çevrilməsinin nəticəsidir!

İkincil istehsal nədir?

Buna uyğun olaraq ikinci dərəcəli məhsullar adlanıristehlakçıların (yəni istehlakçıların) müəyyən müddət ərzində böyüməsi. Təbii ki, ekosistemin məhsuldarlığı onlardan daha az dərəcədə asılıdır, lakin insan həyatında ən mühüm rolu məhz bu biokütlə oynayır. Qeyd etmək lazımdır ki, ikinci dərəcəli üzvi maddələr hər bir trofik səviyyədə ayrıca hesablanır. Beləliklə, ekosistem məhsuldarlığının növləri iki növə bölünür: ilkin və ikincili.

İlkin və ikincil istehsalın nisbəti

Təxmin etdiyiniz kimi, biokütlənin ümumi bitki kütləsinə nisbəti nisbətən aşağıdır. Hətta cəngəlliklərdə və bataqlıqlarda bu rəqəm nadir hallarda 6,5%-i keçir. İcmada ot bitkiləri nə qədər çox olarsa, üzvi maddələrin yığılma sürəti bir o qədər yüksək olar və uyğunsuzluq bir o qədər çox olar.

Üzvi maddələrin əmələ gəlmə sürəti və həcmi haqqında

Ümumiyyətlə, ilkin mənşəli üzvi maddələrin əmələ gəlməsinin məhdudlaşdırıcı sürəti tamamilə bitkilərin fotosintetik aparatının (PAR) vəziyyətindən asılıdır. Laboratoriya şəraitində əldə edilən fotosintez səmərəliliyinin maksimum dəyəri PAR dəyərinin 12% -ni təşkil edir. Təbii şəraitdə 5% dəyəri olduqca yüksək hesab olunur və praktiki olaraq baş vermir. Hesab olunur ki, Yer kürəsində günəş işığının mənimsənilməsi 0,1%-dən çox deyil.

İlkin istehsal paylanması

Qeyd etmək lazımdır ki, təbii ekosistemin məhsuldarlığı bütün planetdə son dərəcə qeyri-bərabərdir. Hər il əmələ gələn bütün üzvi maddələrin ümumi kütləsiYerin səthi təxminən 150-200 milyard tondur. Yuxarıda okeanların məhsuldarlığı haqqında dediklərimizi xatırlayırsınız? Deməli, bu maddənin 2/3 hissəsi quruda əmələ gəlir! Təsəvvür edin: hidrosferin nəhəng, inanılmaz həcmləri torpağın kiçik bir hissəsindən, böyük hissəsi səhralardan üç dəfə az üzvi maddə əmələ gətirir!

Bu və ya digər formada yığılmış üzvi maddələrin 90%-dən çoxu heterotrof orqanizmlər üçün qida kimi istifadə olunur. Günəş enerjisinin yalnız kiçik bir hissəsi torpaq humus şəklində (həmçinin indi də əmələ gələn neft və kömür) saxlanılır. Ölkəmizin ərazisində ilkin bioloji istehsalın artımı hektardan 20 sentnerdən (Şimal Buzlu okeanı yaxınlığında) Qafqazda 200 sentnerdən çox dəyişir. Səhra ərazilərində bu dəyər 20 c/ha-dan çox deyil.

Prinsipcə, dünyamızın beş isti qitəsində istehsalın intensivliyi praktiki olaraq eynidir, demək olar ki: Cənubi Amerikada bitki örtüyü əla iqlim şəraitinə görə bir yarım dəfə çox quru maddə toplayır. Orada təbii və süni ekosistemlərin məhsuldarlığı maksimumdur.

İnsanları nə qidalandırır?

Planetimizin səthində təxminən 1,4 milyard hektar bizi qida ilə təmin edən mədəni bitkilərin plantasiyalarıdır. Bu, planetdəki bütün ekosistemlərin təxminən 10%-ni təşkil edir. Qəribədir, amma əldə edilən məhsulların yalnız yarısı birbaşa insan qidasına gedir. Qalan hər şey heyvan yemi kimi istifadə olunur və gedirsənaye istehsalının ehtiyacları (ərzaq məhsullarının istehsalı ilə əlaqəli olmayan). Alimlər uzun müddətdir ki, həyəcan təbili çalırlar: planetimizin ekosistemlərinin məhsuldarlığı və biokütləsi bəşəriyyətin zülala olan tələbatının 50%-dən çoxunu təmin edə bilməz. Sadəcə olaraq, dünya əhalisinin yarısı xroniki protein aclığı şəraitində yaşayır.

Biosenozlar-rekordçular

Artıq dediyimiz kimi, ekvatorial meşələr ən yüksək məhsuldarlıqla xarakterizə olunur. Fikir verin: belə biosenozun bir hektara 500 tondan çox quru maddə düşə bilər! Və bu həddən çox uzaqdır. Məsələn, Braziliyada bir hektar meşə ildə 1200-1500 ton (!) üzvi maddə istehsal edir! Sadəcə düşünün: hər kvadrat metrdə iki sentnerə qədər üzvi maddə var! Eyni ərazidə tundrada 12 tondan çox olmayan, orta qurşağın meşələrində isə 400 tondan çox deyil. Həmin hissələrdəki kənd təsərrüfatı müəssisələri bundan fəal istifadə edirlər: şəkər şəklində süni ekosistemin məhsuldarlığı. hektarda 80 tona qədər quru maddə toplaya bilən qamış sahəsi fiziki olaraq heç bir yerdə belə məhsul verə bilməz. Bununla belə, Orinoko və Missisipi körfəzləri, həmçinin Çadın bəzi əraziləri onlardan çox az fərqlənir. Burada bir il ərzində ekosistemlər hər hektar əraziyə 300 tona qədər maddə “verir”!

Nəticələr

Beləliklə, məhsuldarlığın qiymətləndirilməsi ilkin maddə əsasında aparılmalıdır. Fakt budur ki, təkrar istehsal bu dəyərin 10% -dən çox deyil, dəyəri çox dəyişir və buna görə də ətraflı təhlilbu göstərici sadəcə mümkün deyil.