Hydrobiologia

Produktywność ekosystemów

wodnych

Poziomy

troficzne

w zbiorniku wodnym

• Organizmy autotroficzne - fitoplankton, makrofity,

mikrofitobentos i epifity.

• Konsumentami I rzędu - zooplankton

roślinożerny, bakterie i fauna denna roślinożerna.

• Konsumenci II rzędu - zooplankton mięsożery i

fauna denna mięsożerna.

• Następny poziom konsumentów stanowią ryby

planktonożerne oraz ryby żerujące na drobnej

faunie dennej.

• Ostatnie ogniwo stanowią drapieżne ryby i inni

drapieżnicy.

Produkcja biologiczma

• Produkcja biologiczna w zbiorniku

wodnym potocznie kojarzy się z ilością
ryb, które można wyłowić i
skonsumować. Aby jednak ten końcowy
efekt mógł zaistnieć musi przede
wszystkim nastąpić przetworzenie
składników nieorganicznych i energii
promienistej w procesie fotosyntezy w
materię organiczną.

Produkcja podstawowa

lub pierwotna

• Przetworzenie składników nieorganicznych

i energii promienistej w procesie
fotosyntezy w materię organiczną.

• Zmierzenie ilości wytworzonych w tym

procesie związków organicznych węgla
przez rośliny jest dość proste, chociażby
poprzez określenie ilości związanego
podczas fotosyntezy dwutlenku węgla lub
równoważnie wydzielonego tlenu

Produkcja

wtórna

• wielkość biomasy

wyprodukowanej przez
konsumentów.

• Do jej określenia stosuje się

odpowiednie przeliczenia.

Istota Produkcji

biologicznej

Przyrost materii organicznej na danej przestrzeni w

określonym czasie

• Może być w ciągu dnia, miesiąca albo roku.
• W przypadku bentosu odniesienie do

jednostki powierzchni (np. m2), a dla innych

formacji ekologicznych do jednostki objętości

(np. m3).

• W procesie fotosyntezy wiązane jest jedynie

2% energii świetlnej. Natomiast przy

przejściu na każdy następny poziom troficzny

starty sięgają 90%.

• Straty te związane są z metabolizmem, w

którym oddychanie odgrywa podstawową rolę

Ze względu na procesy

metaboliczne wyróżnia się dwa

rodzaje produkcji.

• Pierwsza z nich to produkcja ogólna

(brutto), czyli ta ilość energii, która
zostaje ogólnie pobrana i przerobiona.

• Druga to produkcja czysta (netto), a więc

ilość energii pobranej i przerobionej, czyli
produkcja brutto zmniejszona o straty
energii związane z procesem oddychania
oraz

energię

wydaloną

w

postaci

odchodów, moczu itp.

Produktywność zbiornika

• Wydajność biologiczną określona przez potencjał

produkcyjny = sprawność przyrostu biomasy.

• Produktywność jest efektem produkcyjnym

danego zbiornika, mówi się o dużej lub małej

produktywności wybranych jezior, rzek lub mórz.

• Najczęściej ten potencjał produkcyjny wyrażony

jest w postaci wielkości produkcji pierwotnej, a to

ze względu na dość dużą łatwość pomiaru

eksperymentalnego.

• Do tego celu służy kilka metod, z których

najczęściej stosowane są metody: tlenowa i węgla

radioaktywnego.

Metoda tlenowa I

• Metoda tlenowa zastosowana w latach

dwudziestych do badań produkcji planktonu w
morzach, przystosowana została w latach
trzydziestych do badań w wodach słodkich.
Polega ona na ekspozycji przez określony czas
(np. dobę) na danej głębokości dwóch butelek z
wodą pochodzącą z tej głębokości. Jedna z
butelek jest umieszczona w osłonie ciemnej (np.
pomalowana czarną farbą) - dlatego właśnie
pomiar ten często określany jest jako metoda
jasnych i ciemnych butelek.

Metoda tlenowa II

• Metoda tlenowa polega ona na ekspozycji

przez określony czas (np. dobę) na danej
głębokości dwóch butelek z wodą pochodzącą z
tej głębokości. Jedna z butelek jest umieszczona
w osłonie ciemnej (np. pomalowana czarną
farbą) - dlatego właśnie pomiar ten często
określany jest jako metoda jasnych i ciemnych
butelek.

• Czułość tej metody jest ograniczona. Stosować

ją można, gdy wielkość produkcji wynosi
powyżej 10 mg C/m

3

.

Metoda węgla

radioaktywnego C

14

jest

czulsza i umożliwia

dokładniejszy pomiar, tj. do 0,1

mg C/m

3

wody

• Po raz pierwszy została zastosowana w 1952

roku przez Duńczyka Steemanna-Nielsena w
badaniach morskich, a potem znalazła
powszechne zastosowanie także w badaniach
słodkowodnych. Polega ona na wprowadzaniu
do butelek, służących do ekspozycji,
znakowanego kwaśnego węglanu sodu. Węglan
ten zostaje pobrany przez glony w trakcie
fotosyntezy. Po ekspozycji zawartość butelki
przesącza się i wylicza radioaktywność próby
w liczniku Geigera

Produkcja pierwotna

różnych typów wód (0,01-24 g C/m

2

na

dobę).

•Różnice są więc bardzo

duże;

•Zależą przede wszystkim:
•od strefy klimatycznej,
•Zasobności wody w

substancje mineralne.

Produkcja pierwotna

w zbiornikach

śródlądowych

• Jeziora oligotroficzne strefy umiarkowanej

charakteryzują się niską produkcją
wynoszącą około 100 mg C/m

2

na dobę.

• Jeziora eutroficzne wykazują produkcję

pierwotną około 200-2000 mg C/m

2

na

dobę.

• Rzeki, ze względu na warunki

środowiskowe (niestabilny biotop), dają
znacznie mniejsze wartości

Produkcja pierwotna

w oceanach

• W procesach produkcyjnych oceanów podstawową rolę

odgrywa fitoplankton stanowiący ponad 90% zasobów
pożywienia zwierząt morskich.

• Rejonizacja produkcji pierwotnej w oceanach jest bardzo

zbliżona do rozmieszczenia ilościowego fitoplanktonu.

• Najbardziej produktywne rejony to te, gdzie najszybciej

zachodzi odnawianie biogenów.

• Są więc to obszary przybrzeżnego wynoszenia wód

(upwelling) i dywergencji prądów.

• Dlatego też obraz produkcji pierwotnej w oceanach

odzwierciedla dwa typy strefowości: równoleżnikowej i
wzdłużkontynentalnej

.

Produkcja pierwotna

w oceanach I

• W Oceanie Atlantyckim znaczna

większość wód odznacza się
umiarkowaną produkcją pierwotną
wynoszącą średnio 100-250 mg C/m

2

na dobę. Zróżnicowanie tej wartości
jest jednak dość znaczne i waha się od
0,02-0,03 g C/m

2

na dobę w Morzu

Sargassowym do 3-5 g C/m

2

na dobę u

wybrzeży Namibii.

Produkcja pierwotna

w oceanach II

• W Oceanie Spokojnym wielkość produkcji

pierwotnej waha się od kilkudziesięciu
miligramów do 650 mg węgla pod 1 m

2

na

dobę. Najmniejszą produkcją
charakteryzują się rejony subtropikalne i
tropikalne. Największe wartości produkcji,
sięgające 500 mg C/m

2

na dobę, notowane

są w północnych wodach krainy borealnej,
przy brzegach Kamczatki, Japonii i Alaski.

Produkcja pierwotna

w oceanach III

• Najbardziej produktywny jest Ocean

Indyjski, gdzie średnia wielkość

produkcji pierwotnej wynosi 222 mg

C/m

2

na dobę,

• Atlantyk - 190 mg C/m

2

na dobę,

• Oceanu Spokojnego - 127 mg C/m

2

na

dobę.

• Globalna produkcja pierwotna wód jest

o około 2,5 raza mniejsza od produkcji

szaty roślinnej na lądzie, mimo iż wody

zajmują 2/3 powierzchni kuli ziemskiej.