Принцип биологического накопления

В круговорот веществ в экосистеме часто добавляются ве­щества, попадающие сюда извне. Они концентрируются в тро­фических цепях и накапливаются в них, т. е. происходит их биологическое накопление. Это явление наглядно видно на примере концентрирования радионуклидов и пестицидов в тро­фических цепях.

Наиболее известна способность к биологическому накоплению у ДДТ — вещества, ранее широко применявшегося для борьбы с вредными насекомыми и запрещенного к примене­нию в настоящее время. Ю. Одум (1975) приводит пример то­го, как недоучет закономерностей биологического накопления, обусловленного экологическими процессами, привел к гибели птиц, питающихся гидробионтами, хотя опыляли комаров на болотах Лонг-Айленда (п-ов Флорида), давая концентрацию ДДТ значительно ниже дозы, смертельной для рыб и других Животных. Он объясняет это тем, что ядовитые осадки адсор­бировались на детрите, концентрировались в тканях редуцен­тов (детритофагов) и мелкой рыбы, а дальше — в хищниках, таких как рыбоядные птицы. Благодаря многократному погло­щению с начала детритной цепи, яд накапливался в жировых отложениях рыб и птиц. И даже если его доза ниже смертель­ной и птицы не погибали сами, то ДДТ препятствовал образо­ванию яичной скорлупы: тонкая скорлупа лопалась еще до то­го, как разовьется птенец. Такие явления могут привести к унич­тожению целых популяций хищных птиц, например скопы.

Таким образом, принципы биологического накопления па-до учитывать при любых поступлениях загрязнений в среду.

§ 5. Биологическая продуктивность экосистем

Продуктивность экологической системы — это скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, образуя органическое вещество, ко­торое затем может быть использовано в качестве пищи.

Уровни производства органического вещества

Различают разные уровни продуцирования, на которых создается первичная и вторичная продукция. Органическая мас­са, создаваемая продуцентами в единицу времени, называется первичной продукцией, а прирост за единицу времени массы консументов —вторичной продукцией.

Первичная продукция подразделяется как бы на два уров­ня — валовую и чистую продукцию. Валовая первичная продук­ция — это общая масса валового органического вещества, соз­даваемая растением в единицу времени при данной скорости фотосинтеза, включая и траты на дыхание.

Растения тратят на дыхание от 40 до 70% валовой продук­ции. Меньше всего ее тратят планктонные водоросли — около 40% от всей использованной энергии. Та часть валовой про­дукции, которая не израсходована «на дыхание», называется чистой первичной продукцией: она представляет собой величи­ну прироста растений и именно эта продукция потребляется консументами и редуцентами.

Вторичная продукция не делится уже на валовую и чис­тую, так как консументы и редуценты, т. е. все гетеротрофы, увеличивают свою массу за счет первичной продукции, т. е. используют ранее созданную продукцию.

Рассчитывают вторичную продукцию отдельно для каждо­го трофического уровня, так как она формируется за счет энер­гии, поступающей с предшествующего уровня.

Все живые компоненты экосистемы — продуценты, консументы и редуценты — составляют общую биомассу (живой вес) сообщества в целом или его отдельных частей, тех или иных групп организмов. Биомассу обычно выражают через сы­рой и сухой вес, но можно выражать и в энергетических едини­цах — в калориях, джоулях и т. п., что позволяет выявить связь между величиной поступающей энергии и, например, средней биомассой.

На образование биомассы расходуется не вся энергия, но та энергия, которая используется, создает первичную продукцию и может расходоваться в разных экосистемах по-разному. Ес­ли скорость ее изъятия консументами отстает от скорости при­роста растений, то это ведет к постепенному приросту биомас­сы продуцентов и возникает избыток мертвого органического вещества. Последнее приводит к заторфовыванию болот, за­растанию мелких водоемов, созданию большого запаса под­стилки в таежных лесах и т. п.

В стабильных сообществах практически вся продукция тратится в трофических сетях и биомасса остается посто­янной.