13. Produktywność ekosystemów i jej ograniczenia. ROLNICTWO

Ekosystem to zespół żywych organizmów tworzących biocenozę łącznie ze wszystkimi elementami środowiska nieożywionego, czyli z biotopem. Każdy naturalny ekosystem stanowi układ otwarty i funkcjonuje dzięki przepływowi energii i krążeniu materii. Energia przepływa jednokierunkowym strumieniem w układzie otwartym, materia natomiast krąży w ekosystemie w obiegu zamkniętym. Najważniejszym źródłem energii w ekosystemach jest energia słoneczna. Niecała docierająca energia zostaje skumulowana w organizmach. Część z niej jest wykorzystywana do podstawowych procesów metabolicznych i budowy własnych struktur organizmów, ale część tracona jest bezpowrotnie w postaci ciepła.

Ekosystem dzielimy na:

- ekosystem autotroficzny to ekosystem, którego podstawą funkcjonowania jest obecność światła i materia organiczna zwana autochtoniczną, wytwarzana w procesie fotosyntezy głównie przez rośliny zielone. Przykładami takich ekosystemów są las, torfowisko, łąka, staw, jezioro.

- ekosystem heterotroficzny to ekosystem niepełny, niesamowystarczalny, pozbawiony producentów, w którym znajduje się materia pochodząca z zewnątrz, zwana materią allochtoniczną. Przykładem takiego ekosystemu jest jaskinia. Brak światła uniemożliwia występowanie roślin.

Produktywność ekosystemu to ilość substancji organicznej wytwarzanej w jednostce czasu lub intensywność magazynowania energii w związkach organicznych. Produktywność ekosystemu dzieli się na produkcję pierwotną i wtórną.

Produkcja pierwotna jest to tempo z jaką producenci przekształcają energię promieniowania słonecznego w procesie fotosyntezy na energię wiązań chemicznych.

Produkcję pierwotną dzielimy na:

- produkcję pierwotną brutto – mierzona szybkością fotosyntezy, czyli ilością wytworzonej przez producentów materii organicznej, łącznie z tą częścią materii, którą producenci zużywają w procesie oddychania;

- produkcję pierwotną netto – mierzona tempem magazynowania materii organicznej w tkankach roślinnych bez materii wykorzystywanej na oddychanie; jest to produkcja brutto (A), czyli asymilacja, pomniejszona o straty związane z oddychaniem (R). Przyrost masy roślin: P= A-R.

Produkcja wtórna jest to tempo wiązania energii przez konsumentów, czyli proces przyswajania materii organicznej i magazynowania energii przez konsumentów. Mierzy się go ilością biomasy wyprodukowanej przez konsumentów w jednostce czasu na jednostkę powierzchni.

Produktywność ekosystemów zależy od wielu czynników i w każdym regionie Ziemi kształtuje się inaczej. Jej miarą jest produkcja pierwotna, która dla różnych ekosystemów waha się najczęściej w granicach 500-2000 g/m2/rok.

Tylko wysoko produktywne ekosystemy, np. plantacje trzciny cukrowej i wiecznie zielone lasy tropikalne, płytkie jeziora, niektóre estuaria i rafy koralowe, w których energia słoneczna jest wykorzystywana przez cały rok, mogą osiągnąć 2000 g/m2/rok, a nawet 5000 g/m2/rok. Wartości te, jak dotąd, zostały przekroczone jedynie w warunkach hodowli laboratoryjnych glonów i wyniosły 6000 g/m2/rok.