Har yili odamlar sayyoramiz resurslarini tobora ko'proq sarflamoqda. So'nggi paytlarda ma'lum bir biotsenoz qancha resurslarni berishi mumkinligini baholash katta ahamiyatga ega bo'lganligi ajablanarli emas. Bugungi kunda ekotizimning unumdorligi boshqaruv usulini tanlashda hal qiluvchi ahamiyatga ega, chunki ishning iqtisodiy maqsadga muvofiqligi bevosita olinadigan mahsulot miqdoriga bog'liq.
Bugungi kunda olimlar duch keladigan asosiy savollar:
- Qancha quyosh energiyasi mavjud va qanchasi o'simliklar tomonidan o'zlashtiriladi, u qanday o'lchanadi?
- Qaysi turdagi ekotizimlar eng samarali va asosiy mahsulot ishlab chiqaradi?
- Birlamchi ishlab chiqarishni mahalliy va global miqyosda qanday omillar cheklaydi?
- O'simliklar energiyani aylantirish samaradorligi qanday?
- Samaralilik oʻrtasidagi farqlar qandayassimilyatsiya, toza ishlab chiqarish va ekologik samaradorlik?
- Ekotizimlar biomassa miqdori yoki avtotrof organizmlar hajmi boʻyicha qanday farqlanadi?
- Odamlar uchun qancha energiya mavjud va biz qancha foydalanamiz?
Ushbu maqola doirasida ularga qisman boʻlsada javob berishga harakat qilamiz. Birinchidan, asosiy tushunchalar bilan shug'ullanamiz. Demak, ekotizimning mahsuldorligi organik moddalarning ma'lum hajmda to'planishi jarayonidir. Bu ish uchun qanday organizmlar javobgar?
Avtotroflar va geterotroflar
Biz bilamizki, ba'zi organizmlar noorganik prekursorlardan organik molekulalarni sintez qila oladi. Ular avtotroflar deb ataladi, bu "o'z-o'zini oziqlantirish" degan ma'noni anglatadi. Aslida, ekotizimlarning mahsuldorligi ularning faoliyatiga bog'liq. Avtotroflar asosiy ishlab chiqaruvchilar deb ham ataladi. Oddiy noorganik moddalardan (suv, CO2) murakkab organik molekulalarni ishlab chiqarishga qodir bo'lgan organizmlar ko'pincha o'simliklar sinfiga kiradi, ammo ba'zi bakteriyalar bir xil qobiliyatga ega. Ularning organik moddalarni sintez qilish jarayoni fotokimyoviy sintez deb ataladi. Nomidan ko'rinib turibdiki, fotosintez quyosh nurini talab qiladi.
Xemosintez deb ataladigan yo'lni ham eslatib o'tishimiz kerak. Ayrim avtotroflar, asosan ixtisoslashgan bakteriyalar, noorganik oziq moddalarni quyosh nuriga kirmasdan organik birikmalarga aylantira oladi. Kimosintetiklarning bir nechta guruhlari mavjuddengiz va toza suvdagi bakteriyalar va ular vodorod sulfidi yoki oltingugurt miqdori yuqori bo'lgan muhitda ayniqsa keng tarqalgan. Xlorofilli o'simliklar va fotokimyoviy sintezga qodir bo'lgan boshqa organizmlar singari, kimyosintetik organizmlar avtotroflardir. Biroq, ekotizimning mahsuldorligi o'simliklarning faolligidir, chunki u organik moddalarning 90% dan ko'prog'ini to'plash uchun javobgardir. Bunda xemosintez nomutanosibroq rol o'ynaydi.
Ayni paytda koʻpgina organizmlar oʻzlariga zarur energiyani faqat boshqa organizmlarni yeyish orqali olishlari mumkin. Ular geterotroflar deb ataladi. Asosan, bu bir xil o'simliklar (ular ham tayyor organik moddalarni "eyishadi"), hayvonlar, mikroblar, zamburug'lar va mikroorganizmlarni o'z ichiga oladi. Geterotroflar "iste'molchi" deb ham ataladi.
O'simliklarning roli
Qoidaga koʻra, bu holda “hosildorlik” soʻzi oʻsimliklarning maʼlum miqdorda organik moddalarni saqlash qobiliyatini bildiradi. Va bu ajablanarli emas, chunki faqat o'simlik organizmlari noorganik moddalarni organik moddalarga aylantira oladi. Ularsiz bizning sayyoramizdagi hayotning o'zi mumkin emas edi va shuning uchun ekotizimning unumdorligi shu nuqtai nazardan ko'rib chiqiladi. Umuman olganda, savol juda oddiy: o'simliklar qancha organik moddalarni saqlashi mumkin?
Qaysi biotsenozlar eng samarali hisoblanadi?
G'alati, lekin inson tomonidan yaratilgan biotsenozlar eng samarali bo'lishdan yiroq. Junglilar, botqoqliklar, bu borada yirik tropik daryolarning selvalariancha oldinda. Bundan tashqari, aynan shu biotsenozlar inson faoliyati natijasida tabiatga yana ko'p miqdorda zaharli moddalarni zararsizlantiradi, shuningdek, sayyoramiz atmosferasidagi kislorodning 70% dan ortig'ini ishlab chiqaradi. Aytgancha, hali ham ko'plab darsliklarda Yer okeanlari eng samarali "non savati" ekanligi ta'kidlangan. G'alati, lekin bu bayonot haqiqatdan juda yiroq.
Okean paradoksi
Dengiz va okeanlar ekotizimlarining biologik mahsuldorligi nimaga qiyoslanishini bilasizmi? Yarim cho'llar bilan! Katta hajmdagi biomassa sayyora yuzasining katta qismini egallagan suv kengliklari ekanligi bilan izohlanadi. Shunday qilib, yaqin yillarda dengizlardan butun insoniyat uchun ozuqa moddalarining asosiy manbai sifatida foydalanishni qayta-qayta taxmin qilish qiyin, chunki buning iqtisodiy maqsadga muvofiqligi juda past. Biroq, bu turdagi ekotizimlarning past mahsuldorligi hech qanday holatda okeanlarning barcha tirik mavjudotlar hayoti uchun ahamiyatini kamaytirmaydi, shuning uchun ularni iloji boricha ehtiyotkorlik bilan himoya qilish kerak.
Zamonaviy ekologlar qishloq xoʻjaligiga moʻljallangan yerlarning imkoniyatlari tugab qolayotgani yoʻq, kelajakda ulardan moʻl hosil olishimiz mumkinligini aytishadi. O'ziga xos xususiyatlari tufayli juda ko'p miqdorda qimmatli organik moddalar ishlab chiqarishi mumkin bo'lgan sholi dalalariga alohida umid bog'langan.
Biologik tizimlarning mahsuldorligi haqida asosiy ma'lumotlar
Ekotizimning umumiy unumdorligifotosintez tezligi va organik moddalarning muayyan biotsenozda to'planishi bilan belgilanadi. Vaqt birligida hosil bo'ladigan organik moddalar massasi birlamchi ishlab chiqarish deb ataladi. U ikki yo'l bilan ifodalanishi mumkin: yoki Joulesda yoki o'simliklarning quruq massasida. Yalpi mahsulot - bu o'simlik organizmlari tomonidan ma'lum bir vaqt birligida, fotosintez jarayonining doimiy tezligida yaratilgan uning hajmi. Shuni esda tutish kerakki, ushbu moddaning bir qismi o'simliklarning hayotiy faoliyatiga o'tadi. Qolgan organik moddalar ekotizimning sof birlamchi mahsuldorligi hisoblanadi. Aynan u geterotroflarni oziqlantirish uchun boradi, jumladan, siz va men.
Birlamchi ishlab chiqarish uchun "yuqori chegara" bormi?
Qisqasi, ha. Fotosintez jarayoni printsipial jihatdan qanchalik samarali ekanligini qisqacha ko'rib chiqamiz. Eslatib o'tamiz, er yuzasiga keladigan quyosh radiatsiyasining intensivligi joylashuvga juda bog'liq: maksimal energiya qaytishi ekvatorial zonalarga xosdir. U qutblarga yaqinlashganda eksponent ravishda kamayadi. Quyosh energiyasining taxminan yarmi muz, qor, okean yoki cho'llarda aks etadi va atmosferadagi gazlar tomonidan so'riladi. Masalan, atmosferaning ozon qatlami deyarli barcha ultrabinafsha nurlanishni o'zlashtiradi! O'simliklarning barglariga tushadigan yorug'likning faqat yarmi fotosintez reaktsiyasida ishlatiladi. Demak, ekotizimlarning biologik mahsuldorligi quyosh energiyasining arzimas qismini aylantirish natijasidir!
Ikkilamchi ishlab chiqarish nima?
Shunday qilib, ikkilamchi mahsulotlar deyiladiiste'molchilarning (ya'ni iste'molchilarning) ma'lum vaqt oralig'ida o'sishi. Albatta, ekotizimning unumdorligi kamroq darajada ularga bog'liq, ammo inson hayotida aynan mana shu biomassa eng muhim rol o'ynaydi. Shuni ta'kidlash kerakki, ikkilamchi organiklar har bir trofik darajada alohida hisoblanadi. Shunday qilib, ekotizim mahsuldorligi turlari ikki turga bo'linadi: birlamchi va ikkilamchi.
Birlamchi va ikkilamchi ishlab chiqarish nisbati
Siz taxmin qilganingizdek, biomassaning umumiy oʻsimlik massasiga nisbati nisbatan past. Hatto o'rmon va botqoqlarda ham bu ko'rsatkich kamdan-kam hollarda 6,5% dan oshadi. Jamiyatdagi o't o'simliklari qancha ko'p bo'lsa, organik moddalarning to'planish tezligi shunchalik yuqori bo'ladi va kelishmovchilik shunchalik katta bo'ladi.
Organik moddalarning hosil boʻlish tezligi va hajmi haqida
Umuman olganda, birlamchi organik moddalarning hosil bo'lishining chegaraviy tezligi butunlay o'simliklarning fotosintetik apparati (PAR) holatiga bog'liq. Laboratoriya sharoitida erishilgan fotosintez samaradorligining maksimal qiymati PAR qiymatining 12% ni tashkil qiladi. Tabiiy sharoitda 5% qiymati juda yuqori deb hisoblanadi va amalda bo'lmaydi. Erda quyosh nurlarining assimilyatsiyasi 0,1% dan oshmaydi, deb ishoniladi.
Birlamchi ishlab chiqarish taqsimoti
Ta'kidlash joizki, tabiiy ekotizimning unumdorligi butun sayyorada nihoyatda notekis. Har yili hosil bo'ladigan barcha organik moddalarning umumiy massasiYer yuzasi, taxminan 150-200 milliard tonna. Yuqoridagi okeanlarning unumdorligi haqida nima deganimizni eslaysizmi? Demak, bu moddaning 2/3 qismi quruqlikda hosil bo'ladi! Tasavvur qiling: ulkan, aql bovar qilmaydigan hajmdagi gidrosfera quruqlikning kichik qismiga qaraganda uch baravar kamroq organik moddalarni hosil qiladi, ularning katta qismi cho'ldir!
U yoki bu shaklda to’plangan organik moddalarning 90% dan ortig’i geterotrof organizmlar uchun ozuqa sifatida ishlatiladi. Quyosh energiyasining ozgina qismi tuproq chirindi (shuningdek, bugungi kunda ham hosil bo'layotgan neft va ko'mir) shaklida saqlanadi. Mamlakatimiz hududida birlamchi biologik mahsulotning o'sishi gektariga 20 tsentnerdan (Shimoliy Muz okeani yaqinida) Kavkazda gektariga 200 tsentnerdan oshadi. Choʻl hududlarida bu koʻrsatkich 20 ts/ga dan oshmaydi.
Asosan, dunyomizning beshta issiq qit'asida ishlab chiqarish intensivligi deyarli bir xil, deyarli: Janubiy Amerikada ajoyib iqlim sharoiti tufayli o'simliklar quruq moddalarni bir yarim baravar ko'p to'playdi. U erda tabiiy va sun'iy ekotizimlarning mahsuldorligi maksimal darajada.
Odamlarni nima oziqlantiradi?
Sayyoramiz yuzasida taxminan 1,4 milliard gektar maydon bizni oziq-ovqat bilan ta'minlaydigan madaniy o'simliklar plantatsiyalaridir. Bu sayyoradagi barcha ekotizimlarning taxminan 10% ni tashkil qiladi. G'alati, ammo olingan mahsulotlarning faqat yarmi to'g'ridan-to'g'ri inson oziq-ovqatiga ketadi. Qolgan hamma narsa uy hayvonlari uchun oziq-ovqat sifatida ishlatiladi va ketadisanoat ishlab chiqarishining ehtiyojlari (oziq-ovqat mahsulotlarini ishlab chiqarish bilan bog'liq bo'lmagan). Olimlar uzoq vaqtdan beri signal berishmoqda: sayyoramiz ekotizimlarining mahsuldorligi va biomassasi insoniyatning oqsilga bo'lgan ehtiyojining 50 foizidan ko'pini ta'minlay olmaydi. Oddiy qilib aytganda, dunyo aholisining yarmi surunkali protein ochligi sharoitida yashaydi.
Biotsenozlar-rekord egalari
Aytganimizdek, ekvatorial oʻrmonlar eng yuqori mahsuldorlik bilan ajralib turadi. O'ylab ko'ring: bunday biotsenozning bir gektariga 500 tonnadan ortiq quruq moddalar tushishi mumkin! Va bu chegaradan uzoqdir. Misol uchun, Braziliyada bir gektar o'rmon yiliga 1200 dan 1500 tonnagacha (!) organik moddalar ishlab chiqaradi! O'ylab ko'ring: kvadrat metrga ikki sentnergacha organik moddalar bor! Xuddi shu hududdagi tundrada 12 tonnadan ko'p bo'lmagan va o'rta kamar o'rmonlarida - 400 tonna ichida hosil bo'ladi. Usha qismlardagi qishloq xo'jaligi korxonalari bundan faol foydalanadi: shakar shaklidagi sun'iy ekotizimning mahsuldorligi. gektariga 80 tonnagacha quruq modda to‘plashi mumkin bo‘lgan qamish maydoni boshqa hech bir joyda jismoniy jihatdan bunday hosil bera olmaydi. Biroq, Orinoko va Missisipi ko'rfazlari, shuningdek, Chadning ba'zi hududlari ulardan deyarli farq qilmaydi. Bu yerda bir yil davomida ekotizimlar har gektar maydonga 300 tonnagacha moddani “tashqariga chiqaradi”!
Natijalar
Shunday qilib, unumdorlikni baholash birlamchi modda asosida amalga oshirilishi kerak. Gap shundaki, ikkilamchi ishlab chiqarish ushbu qiymatning 10% dan ko'p emas, uning qiymati juda o'zgarib turadi va shuning uchun batafsil tahlilbu ko'rsatkich shunchaki imkonsiz.
