Czynniki środowiskowe ograniczające produktywność ekosystemów” ćw. 4 

Produktywność biologiczna – zdolność układu biologicznego do wytworzenia biomasy (jednostki : kg/m2/rok biomasy). Całość materiału organicznego i zmagazynowanej w nim energii wytworzonej w określonym czasie przez organizmy określonego ekosystemu lub jego części.

Stany – opisują jakiś punkt w czasie (np. plon, biomasa, ilość w określonym roku)

Procesy – zmiany ilościowe w czasie jakie zaszły pomiędzy dwoma lub większą liczba stanów w środowisku.

Produkcja – proces

Biomasa – stan

Produkcja pierwotna – przyrost biomasy (energii) organizmów samożywnych w przeliczeniu na jednostkę czasu i jednostkę powierzchni lub objętości.

Produkcja pierwotna brutto : GPP całość energii lub materii organicznej wytworzonej przez autotrofy wraz z częścią zużytą na oddychanie.

-„- netto NPP – całość energii lub materii organicznej którą mogą wykorzystać konsumenci kolejnego poziomu troficznego.

NPP = GPP – R (koszty respiracji - oddychania )

Produktywność różnych ekosystemów (mapki)

-         najniższa : środek otwartego oceanu, środowiska pustynne

-         najwyższa : rafy koralowe, lasy tropikalne.

 

Jeśli natomiast mierzymy udział wymienionych środowisk wg globalnej produkcji pierwotnej – największy będzie dla oceanów (choć najniższe tempo produkcji, największa powierzchnia).

 

Czynniki środowiskowe ograniczające produkcje pierwotną:

-         dostępność zasobów (substraty reakcji, czas i przestrzeń jako zasoby )

wg. reakcji nCO2 + n H2O + światło/biogeny è (CH2O)n + nO2

o       czas: okresy w ciągu roku gdy produkcja nie może zachodzić (np. zima)

-         czynniki wpływające na tempo wyżej wymienionego procesu : temperatura, biomasa, własności obiektów biologicznych (wydajność produkcji, tempo rotacji) – np. jedne organizmy produkują szybciej niż inne (cechy wynikające z obrane strategii życiowej)

o       natężenie napromieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni ziemi jest różne na różnych szerokościach geograficznych (różna dostępność światła)

o       cykliczne zmiany nachylenia osi, zmiany pór roku (sezonowość produkcji niektórych roślin)

o       długość sezonu wegetacyjnego maleje wraz z szerokością geograficzną co wpływa na produktywność ekosystemów

o       tempo produkcji pierwotnej zależy od właściwości gatunkowych organizmu (np. rośliny lądowe – musza wytworzyć struktury zapobiegające utracie wody, drewno è większa biomasa ale kosztem niższej produkcji (niezdolne do fotosyntezy zdrewniałe części itp.), rośliny wodne tego nie potrzebują )

o       niższa biomasa – większa produkcja!

o       Wydajność produkcji zależy od właściwości gatunkowych – pobierania substancji biogennych, wody, świata i dwutlenku węgla.

 

Czynniki limitujące produktywność ekosystemów na lądzie:

-         dostępność wody (im wiecej, tym wyższe tempo produkcji  -ale do pewnej granicy)

-         temperatura (optimum, zbyt niska / wysoka - źle)

-         światło (w lasach – mało dociera do roślin runa leśnego)

-         dostępność biogenów (najważniejszy NO3-)

 

W wodzie:

-         dostępność biogenów (głównie fosfor P – trudno rozpuszczalny,  łatwo ulega strąceniu i osadzany na dnach zbiorników)

-         światło (ogranicza na pewnych głębokościach, nie wszędzie dochodzi )

 

Na równiku – produktywność determinuje ilość światła (zacienienie małych roślin przez wysokie drzewa)

Na podzwrotnikach – ilość wody

Strefy podbiegunowe – temperatura

Pustynie – woda + temperatura

 

Biomasa pierwotna:

-         jadalna

o       strawialna (A - asymilowana)

o       niestrawialna (FU - wydalana)

-         niejadalna

 

Metody pomiaru produkcji pierwotnej :

-         żniwne (ocena przyrostu biomasy wybranych elementów), prosta, ale niedokładna : dobra do badania grup o tym samym wieku np. plonów zbieranych z pól, kohort)

-         fizjologiczne (tempo ubywania substratów lub przybywania produktów), najbardziej dokładna, ale stosowana na małą skalę – np. metoda ciemnych i jasnych butelek

-         pośrednie (ekstensywne, szacunkowe metody oparte na związkach korelacyjnych pomiędzy produkcja pierwotna a mierzonym elementem środowiska ), łatwo mierzalne np. parametry biologiczne lub fizyczne

o       biomasa zielonych części roślin

o       powierzchnia zielonych części liści

o       ewapotranspiracja (ilość wilgoci parująca z danego obszaru w określonym czasie), uzależniona od : ilości opadów, temperatury, rodzaju gleby, ukształtowania powierzchni.

o       NDUI : metoda radiometryczna, wskaźnik znormalizowanej różnicy dla wegetacji, bada różnice światła odbitego

§       Rośliny fotosyntetyzujące – odbijają mało czerwonego, mało podczerwieni (IR)

§       Nieaktywne fotosyntetycznie – mało IR, dużo czerwonego