Презентация Продукция водных экосистем. Продуктивность водоёмов онлайн

Содержание слайда: ПРОДУКЦИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ. ПРОДУКТИВНОСТЬ ВОДОЁМОВ

Содержание слайда: Продукция в водных экосистемах Для оценки содержания питательных веществ в водоеме применяются термины – кормовые ресурсы, кормность, трофность. Биологическая продуктивность водоема (кормность, трофность) – способность сообщества, населяющего водоем, поддерживать определенную скорость воспроизводства биомассы входящих в его состав живых организмов. БПВ характеризует совокупность процессов образования органического вещества и поглощения энергии, их трансформации при прохождении по трофическим цепям. Основная роль в процессах новообразования органического вещества в водоемах принадлежит хлорофилсодержащим организмам – фитопланктону и макрофитам.

Содержание слайда: Свойство популяции или сообщества продуцировать органическое вещество называется биологической продуктивностью. Её количественным показателем служит продукция – суммарное количество биомассы, образованное совокупностью растущих и размножающихся особей за определенное время.

Содержание слайда: Продукцию понимают как характеристику продукционного процесса за конкретный момент времени – сутки, месяц или год. Величину продукции относят обычно к единицам площади или объема.

Содержание слайда: При сравнении продуктивности сообществ часто определяют удельную продукцию – отношение продукции сообщества к его биомассе за определенный отрезок времени.

Содержание слайда: Первичная продукция – результат жизнедеятельности растительных организмов и хемобактерий – новообразование органического вещества из неорганического за определенный период времени. Она создается в процессе фотосинтеза и, в значительно меньшей степени, хемосинтеза. В ходе фотосинтеза энергия Солнца, улавливается фотосинтетическими пигментами (хлорофиллом) и связывается в энергию химических связей органических веществ.

Содержание слайда: Мерой первичной продукции является скорость новообразования органического вещества. Планктонные водоросли используют на метаболизм около 40 % фиксируемой энергии.

Содержание слайда: Различают валовую и чистую первичную продукцию. Валовая первичная продукция (ВПП) – общая скорость фотосинтеза, все созданное органического вещества, в том числе и, которое используется самими растениями на поддержание их существования (на обмен, дыхание) (ТД – траты на дыхание).

Содержание слайда: Чистая первичная продукция (ЧПП) или эффективная первичная продукция представляет собой скорость создания органического вещества за вычетом доли, используемой самими же организмами на процессы жизнедеятельности (ассимиляция) и которая остается непосредственно доступной для использования другими организмами в воде в качестве пищи.

Содержание слайда: ВПП = ТД + ЧПП Оставшаяся часть созданной органической массы (за вычетом трат на дыхание) характеризует чистую первичную продукцию, которая представляет собой величину прироста растений: ЧПП = ВПП – ТД .

Содержание слайда: Чистая продукция сообщества или продуктивность сообщества – скорость накопления органического вещества сообществом после выедания этого вещества консументами.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Прирост массы консументов называют вторичной продукцией, но ее источник – первичная продукция. Вторичная продукция – продукция гетеротрофных организмов (консументов), которые питаются готовыми органическими веществами, прирост биомассы консументов за единицу времени. К вторичной продукции относят продукцию организмов второго и последующих трофических уровней (все животные, гетеротрофные микроорганизмы и сапрофитные растения).

Содержание слайда: Чистая вторичная продукция – общая вторичная продукция за вычетом веществ, истраченных на дыхание и потребленных гетеротрофами. Р = ЧПП; ЧПП = П + ТД + Н; Р – рацион консумента; П – прирост консумента; Н – неусвоенная часть пищи; ТД – траты на дыхание Вторичную продукцию вычисляют отдельно для каждого трофического уровня, так как прирост массы на каждом из них происходит за счет энергии, поступающей с предыдущего уровня. Гетеротрофы, включаясь в трофические цепи, живут, в конечном счете, за счет чистой первичной продукции сообщества. В разных экосистемах они расходуют ее с разной полнотой.

Содержание слайда: Если скорость изъятия первичной продукции в цепях питания отстает от темпов прироста растений, то это ведет к постепенному увеличению общей биомассы продуцентов. Под биомассой понимают суммарную массу организмов данной группы или всего сообщества в целом. Часто биомассу выражают в эквивалентных энергетических единицах. В разных экосистемах скорость утилизации биомассы различна. Недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения имеет следствием накопление в системе мертвого органического вещества, что происходит, например, при заторфовывании болот, зарастании мелководных водоемов. Биомасса сообщества с уравновешенным круговоротом веществ остается относительно постоянной, так как практически вся первичная продукция тратится в цепях питания и разложения.

Содержание слайда: Воспроизводительную способность запаса того или иного гидробионта неплохо отражает такой показатель, как Р/В-коэффициент. Обычно принято считать, что промысел без ущерба для запаса может изымать около половины годовой продукции, или около 0,3 среднегодовой биомассы.

Содержание слайда: Некоторые характеристики основных групп гидробионтов Мирового океана Группа Биомасса, млрд. т Продукция, млрд. т Р/Вкоэффициент 1. Продуценты (всего) 11,5-13,8 1240-1250 90-110 В том числе: фитопланктон 10-12 более 1200 100-200 фитобентос 1,5-1,8 0,7-0,9 0,5 микрофлора (бак- терии и простейшие) - 40-50 - 2. Консументы (всего) 21-24 70-80 3-5 Зоопланктон 5-6 60-70 10-15 Зообентос 10-12 5-6 0,5 Нектон 6 4 0,7 В том числе: криль 2,2 0,9 0,4 кальмары 0,28 0,8-0,9 2,5-3,0 мезопелагические рыбы 1,0 1,2 1,2 прочие рыбы 1,5 0,6 0,4 Всего 32-38 1310-1330 34-42

Содержание слайда: Ориентировочные оценки возможного годового изъятия основных групп нектона, а также криля (в млрд. т) 1. Планктоноядные и хищные пелагические и донные рыбы: 0,3В (биомассы) = 0,5 млрд. т; 0,5Р (продукции)=0,3 млрд. т. Среднее значение - 0,4 млрд. т. 2. Мелкие мезопелагические рыбы: 0,3В= 0,3 млрд. т; 0,5Р=0,6 млрд. т. Среднее значение - 0,45 млрд. т. 3. Криль: 0,3В= 0,66 млрд. т; 0,5Р=0,45 млрд. т. Среднее значение - 0,55 млрд. т. 4. Кальмары: 0,3В=84 млн. т; 0,5Р=425 млн. т. Среднее значение - 255 млн. т. Таким образом, для основных промысловых групп нектона (рыб, кальмаров) и криля потенциальная промысловая продукция Мирового океана составляет около 1,6-1,7 млрд. т.

Содержание слайда: Экосистемы очень разнообразны по относительной скорости создания и расходования как первичной продукции, так и вторичной продукции на каждом трофическом уровне. Однако всем без исключения экосистемам свойственны определенные количественные соотношения первичной и вторичной продукции, получившие название правила пирамиды продукции: на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени, больше, чем на последующем.

Содержание слайда: Пирамиды биомассы некоторых биоценозов: П — продуценты; РК — растительноядные консументы; ПК — плотоядные консументы; Ф – фитопланктон; З - зоопланктон

Содержание слайда: Для экосистемы океана характерна тенденция накапливания биомассы на высоких уровнях, у хищников. Хищники живут долго и скорость оборота их генераций мала, но у продуцентов — у фитопланктонных водорослей, оборачиваемость может в сотни раз превышать запас биомассы. Это значит, что их чистая продукция и здесь превышает продукцию, поглощенную консументами, т. е. через уровень продуцентов проходит больше энергии, чем через всех консументов.

Содержание слайда: Отсюда понятно, что еще более совершенным отражением влияния трофических отношений на экосистему должно быть правило пирамиды продукции (или энергии):на каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы, создаваемой за единицу времени (или энергии), больше, чем на последующем. Трофические или пищевые цепи могут быть представлены в форме пирамиды. Численное значение каждой ступени такой пирамиды может быть выражены числом особей, их биомассой или накопленной в ней энергией. В соответствии с законом пирамиды энергий Р.Линдемана и правила десяти процентов, с каждой ступени на последующую ступень переходит приблизительно 10 % (от 7 до 17 %) энергии или вещества в энергетическом выражении (рис.7). Заметим, что на каждом последующем уровне при снижении количества энергии ее качество возрастает, т.е. способность совершать работу единицы биомассы животного в соответствующее число раз выше, чем такой же биомассы растений.

Содержание слайда: Ярким примером является трофическая цепь открытого моря, представленная планктоном и китами. Масса планктона рассеяна в океанической воде и, при биопродуктивности открытого моря менее 0,5 г/м2 сут-1, количество потенциальной энергии в кубическом метре океанической воды бесконечно мало в сравнении с энергией кита, масса которого может достигать нескольких сотен тонн. Как известно, китовый жир - это высококалорийный продукт, который использовали даже для освещения. В соответствии с последней цифрой и сформулировано правило одного процента: для стабильности биосферы в целом доля возможного конечного потребления чистой первичной продукции в энергетическом выражении не должно превышать 1%.

Содержание слайда: Пиpамида пеpедачи энеpгии по пищевой цепи (по Ю.Одуму)

Содержание слайда: Сравнительная продуктивность наземных и морских экосистем Величины биологической продуктивности морских и наземных сообществ весьма различаются. Первичная продукция биотической компоненты океана в среднем в 5 раз меньше наземной в расчете на единицу поверхности, а по биомассе растений континенты превосходят Мировой океан примерно в 7-10 тыс. раз, поскольку площадь поверхности океана превышает площадь поверхности континентов примерно в 2,5 раза. Общая первичная продукция континентов примерно в 2 раза превышает продукцию океанической экосистемы. В настоящее время полагают, что вклад океана в общую биологическую продукцию значительно больше и равен 50%, а по некоторым оценкам до 70% продукции наземных экосистем.

Содержание слайда: Наиболее важный показатель для биоресурсов – продуктивность, без которой говорить о биомассе бессмысленно. Общий ежегодный прирост биомассы (в пересчете на сухое вещество) составляет: на Земле в целом - 220 млрд. тонн; на суше - 130 млрд.тонн; в Мировом океане - 90 млрд.тонн; средняя продуктивность суши составляет примерно 100 ц/га в год, а для океана – 25 ц/га в год

Содержание слайда: Наиболее продуктивные районы в океане расположены в зонах перемешивания теплых экваториальных вод и холодных северных и южных полярных вод. В результате перемешивания глубинные воды, богатые биогенными элементами выносятся в поверхностные слои в зону фотосинтеза, формируя высокую первичную продукцию и общую биологическую продуктивность.

Содержание слайда: Распределение биомассы планктона в Мировом океане

Содержание слайда: В морской среде наиболее низкими по уровню первичной продукции являются океанические районы, которые сравнимы по уровню продуктивности с пустынями на континентах. Наиболее высокими по величине продукции являются сообщества морских трав, коралловых рифов и бурых водорослей. Прибрежные сообщества с водорослями и морскими травами по величине продукции не уступают сообществам агроценозов на суше, для которых отмечаются наивысшие показатели биологической продуктивности.

Содержание слайда: Другой важной составляющей, формирующей высокую первичную продукцию и общую биологическую продуктивность является вынос вод глубоководных течений в зону фотосинтеза - апвеллинг. Зоны апвеллингов являются традиционными района Мирового рыболовства.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Рыбопродуктивность Мирового океана (по П. П. Моисееву): 1 – более 3000 кг/км2; 2 – более 1000; 3 – более 500; 4 – более 200; 5 – более 100; 6 – более 10; 7 – более 7 кг/км2

Содержание слайда: Географическое распространение биологических ресурсов Мирового океана (как и биологических ресурсов суши) крайне неравномерно. В его пределах довольно четко выделяются: - очень высокопродуктивные, - высокопродуктивные, - среднепродуктивные, малопродуктивные, и самые малопродуктивные области. Естественно, что наибольший хозяйственный интерес представляют две первые из них. Именно эти области имел в виду В. И. Вернадский, когда писал о наличии в Мировом океане особых сгущений. Такие сгущения жизни связаны преимущественно с шельфовыми зонами.

Содержание слайда: Интересно, что продуктивные области в Мировом океане могут иметь характер широтных поясов, что в значительной мере обусловлено неодинаковым распределением солнечной энергии. Так, обычно выделяют следующие природно-рыбохозяйственные пояса: - приполярные арктический и антарктический (соответственно менее 1 и 15 % площади океанского сектора), умеренные пояса Северного и Южного полушарий (11 и 34 %), тропическо-экваториальный пояс (40 %). Наибольшее хозяйственное значение из них имеет умеренный пояс Северного полушария.

Содержание слайда: Для более полной характеристики географического распространения биоресурсов большой интерес представляет распределение их между отдельными океанами Земли. Первое место и по общему объему биомассы, и по числу видов занимает Тихий океан. Это объясняется в первую очередь огромными размерами его акватории и большим разнообразием природных условий в ее пределах. Животный мир его по видовому составу в три-четыре раза богаче, чем других океанов. Фактически здесь представлены все виды живых организмов, населяющих Мировой океан. Тихий океан отличается от других также высокой биологической продуктивностью, особенно в умеренных и экваториальном поясах. Но еще более велика биологическая продуктивность в зоне шельфа: именно здесь обитает и нерестится подавляющее большинство тех морских животных, которые служат объектами промысла.

Содержание слайда: Очень богаты и разнообразны также биологические ресурсы Атлантического океана. Как и Тихий океан, он выделяется высокой средней биологической продуктивностью. Животные населяют всю толщу его вод. В умеренных и холодных водах обитают крупные морские млекопитающие (киты, ластоногие), сельдевые, тресковые и другие виды рыб, ракообразные. В тропической части океана количество видов измеряется уже не тысячами, а десятками тысяч. Разнообразные организмы обитают и в его глубоководных горизонтах в условиях огромного давления, низких температур и вечной тьмы. Плотность планктона наиболее велика между 45° и 75° обоих полушарий. А в прибрежных районах большое распространение имеют морские водоросли (макрофиты).

Содержание слайда: Значительными биологическими ресурсами обладает также Индийский океан, но изучены они здесь хуже и используются пока меньше. Что же касается Северного Ледовитого океана, то преобладающая часть холодных и ледовитых вод Арктики неблагоприятна для развития жизни и поэтому мало продуктивна. Лишь в приатлантической части этого океана, в зоне влияния Гольфстрима, его био-продуктивность значительно повышается.

Содержание слайда: Россия обладает очень большими и разнообразными морскими биологическими ресурсами. В первую очередь это относится к морям Дальнего Востока, причем самое большое разнообразие (800 видов) отмечается у берегов южных Курильских островов, где сосуществуют холоднолюбивые и теплолюбивые формы. Из морей Северного Ледовитого океана наиболее богато биоресурсами Баренцево море.

Содержание слайда: Пресные водоемы континентов, в среднем, значительно менее продуктивны, чем суша. Известно, что тропические озера превышают по уровню первичной продукции все другие биотопы континентов. Озера умеренной зоны по уровню биопродуктивности соизмеримы с таковой культивируемых земель. В целом, уровень продукции пресных водоемов в большей степени зависит от их трофического статуса. Таким образом, по уровню биологической продуктивности океан – это пустыня по сравнению с прибрежными экосистемами, однако средний низкий уровень компенсируется огромной площадью Мирового океана.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: