Първично производство: концепция, характеристики, изследвания

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Първичното производство е определена ценност в екологията. Методът за измерването му е изобретен от съветския хидробиолог Георгий Георгиевич Винберг през първата половина на 20 век. Изпълнението на първия експеримент е проведено близо до Москва.

Концепция

В своята концепция А. Н. Леонтиев въвежда термина "първично производство". Означава определена стойност в екологията, която определя увеличаването на количеството органична материя, образувана за определено време от автотрофни организми от прости неорганични компоненти. Изчисляването на първичната продукция се извършва за определен период от време, чиято дължина се определя от биолози.

Автотрофни организми

Това са организми, които могат да използват неорганични вещества, за да произвеждат органични. Автотрофите са на първото ниво на хранителната пирамида, тъй като те са основни производители на органична материя в биосферата. Благодарение на тези организми, хетеротрофите (онези организми, които не могат да получат органични елементи от неорганични с помощта нафотосинтеза или хемосинтеза) се осигуряват с храна.

Има организми, които принадлежат едновременно към два вида: зелената еуглена през нощта принадлежи към хетеротрофите, а през деня - към автотрофите. Такива организми се наричат "миксотрофи".

Как се оценява тази стойност?

За да се изчисли тази стойност, е необходимо да се измери количеството въглерод, което е било свързано от растенията, растящи на земята, и фитопланктона, живеещи в океана за определено време. Всичко това се изчислява на единица площ.

Понякога, както в случая с фитопланктона, първичната продукция се оценява в рамките на малки периоди от време, най-често на ден. Това е така, защото този организъм има висока скорост на образуване на органична материя, която се изчислява на единица биомаса (съвкупността от растения и животни, които са част от биогеоценоза от всякакъв размер и ниво).

Ако вземем предвид времето, през което се измерва първичното производство на сухоземни растения, тогава това ще бъде една година или вегетационният сезон (периодът от годината, през който определени живи растителни организми са податливи на развитие). Такава продължителност на оценката се обяснява с факта, че скоростта на трансформация на неорганичните вещества в органични вещества в този тип организми е много по-бавна, отколкото в планктона.

За кого се прилага концепцията за първично производство?

Тази стойност се изчислява за фотоавтотрофни и хемоавтотрофни организми. Защото първият източник на енергия е слънчевата светлина ипоследните произвеждат органични вещества от неорганични вещества, използвайки редокс реакции с прости вещества, които сами създават. Малко организми са способни на втория начин за получаване на енергия, те включват бактерии, някои прокариоти (едноклетъчни, които имат ядро и мембрани в клетката).

В съвременния свят ролята на хемоавтотрофите е малка. Те са от най-голямо значение в хидротермалните екосистеми (оазиси на живота, които се намират на значителна дълбочина в океана, където има пукнатини в земната кора с излизащи от тях горещи води, богати на редуцирани съединения), въпреки че първичното производство не се оценява в много големи количества, но значението й е голямо.

Брутна стойност

Изследователите разделят първичното производство на екосистемите на бруто и нетно.

Първият термин се отнася до количеството обща органична материя, произведена от производителя.

Към нетната първична стойност се получават органични вещества, като се вземат предвид приспадането на разходите, които са необходими на произвеждащия организъм за извършване на дейността по дишане. Именно този тип количество е веществото, което потребителите могат да използват за своите нужди, с други думи, чистото първично производство е основата за поддържане на трофичната верига (поредица от взаимоотношения между различни организми, чрез които различни видове енергия и материя се пренасят чрез изяждане на някои индивиди, други).

Изследване

Първоначално GG Vinberg извършва отчитане на първичната продукция на езерото, използвайки метода на "тъмни и светли колби". Тя се състоеше в сравняване на количеството получени органични вещества и количеството кислород, освободен по време на фотосинтезата. По-късно изследователите установиха, че този метод за оценка на първичната продукция е ненадежден, тъй като има намалена чувствителност. Затова биологът Е. Стеман-Нилсен предложи алтернативен „радиовъглероден метод“. С този метод въглероден диоксид и радиоактивен изотоп на въглерода бяха добавени към водни проби, съдържащи планктон. По-късно количеството органична материя беше изчислено въз основа на свързания с нея радиоактивен въглерод.

Изследвания в тази област от 60-те години на XX век се провеждат по целия свят и те не спират досега, радвайки учените с нови открития.