Produkcja pierwotna biosfery Energetyka produkcji biomasy Metabolizm poszczególnych organizmów sumuje się w dwa potężne procesy kształtujące oblicze biosfery: produkcję i dekompozycję biomasy. Pierwszy z nich realizują współcześnie przede wszystkim rośliny naczyniowe na lądach i jednokomórkowe glony w wodach. Ponieważ jedne i drugie zawierają chlorofil, z całej energii promieniowania słonecznego mogą wykorzystać tylko niewielką część widma, tzw. promieniowanie czynne fotosyntetycznie (PAR; ramka 5.1). Nawet z tej ilości energii większa część ulega odbiciu lub zostaje pochłonięta przez fotosyntetycznie nieaktywne części rośliny i rozproszona jako ciepło. Niewielki odsetek zostanie związany w procesie fotosyntezy w postaci wysokoenergetycznych wiązań chemicznych ATP i cukrów, które stanowią budulec i substrat energetyczny. Większość swoich wydatków energetycznych rośliny pokrywają dokładnie tak samo jak wszystkie organizmy cudzożywne: w wyniku katabolizmu związków organicznych — czyli w procesie odwrotnym do fotosyntezy. W wyniku, przyrost biomasy roślin stanowi różnicę między masą materii organicznej wyprodukowanej podczas fotosyntezy a ilością, która została jednocześnie zużyta przez roślinę. Różnicę tę nazywamy produkcją pierwotną netto. Ponieważ zużyta biomasa została spalona w procesie oddychania, tę część bilansu energii nazywamy respiracją. Sumę, którą możemy obliczyć, znając produkcję netto i respirację, nazywamy produkcją pierwotną brutto (ryć. 5.1). W procesie asymilacji roślina pobiera dwutlenek węgla i wydala tlen, w procesie respiracji — odwrotnie. W kategoriach energetycznych, produkcję pierwotną netto stanowi energia zawarta w wytworzonych tkankach, respirację zaś — energia rozproszona w postaci ciepła. Rośliny przechwytują więc część strumienia energii docierającej do Ziemi w postaci promieniowania słonecznego; energia ta może być wykorzystana przez innych użytkowników energii w biosferze — organizmy, które same nie potrafią wiązać energii słonecznej. O tym, że fotosynteza jest niezbędna do podtrzymania życia w biosferze, wiedziano od dawna. Od wielu lat zdawano sobie także sprawę z tego, że kluczem do zrozumienia procesów życiowych na poziomie ekosystemów jest badanie ich termodynamiki. Nieprzypadkowo skokowy rozwój nowoczesnej ekologii nastąpił z chwilą, gdy nauczono się ilościowo badać bilans energetyczny
(…)
… się na falach; na większej głębokości wpływ
falowania ustaje, ale zaczyna brakować światła. Tam mogą się rozwijać rośliny o większych plechach (brunatnice, krasnorosty),
podobne do ulistnionych roślin lądowych.
Rzeczywiste zróżnicowanie produkcji pierwotnej oceanów wynika z czynników wymienionych powyżej (ryć. 5.4). Głównym
czynnikiem ograniczającym produktywność w strefie pelagicznej jest dostęp…
… też pamiętać, że w roślinach również
przemieszczane są substancje w drodze transportu aktywnego, czyli kosztem energii metabolicznej; praca ta zawarta jest w kosztach
respiracji.
Powyższe rozważania pomagają zrozumieć wzorzec zróżnicowania tempa produkcji pierwotnej na lądach (ryć. 5.4). Ograniczenia
termiczne powodują, że jest ona możliwa tylko w tych rejonach, gdzie przynajmniej przez część roku panuje…
… są: pszenica, żyto, rajgras, wyka, fasola,
koniczyna i lucerna; dąb, buk, brzoza, i sosna. Fotosyntezę typu C4 mają: kukurydza, trzcina cukrowa, proso, sorgo, Amaranthus
(szarłat), Portulaca, Chaenopodium (komosa).
Rośliny o fotosyntezie typu C4 zdolne są do wykorzystywania dwutlenku węgla przy niższym ciśnieniu parcjalnym niż rośliny
C3. Są dane paleochemiczne (o proporcji izotopów stabilnych węgla w materii…
…. W najbardziej
produktywnych ekosystemach ilość związanej materii organicznej może być rzędu l kg C x m 2 x rok ! (w lasach równikowych
Kongo czy Borneo). Jeszcze więcej można uzyskać w niektórych sztucznych ekosystemach rolniczych — szczytową wartość
osiągają plantacje trzciny cukrowej — nawet dwa razy więcej. Produktywność poniżej 100 g C x m~2 xrok~1 charakteryzuje
pustynie. Naturalne ekosystemy europejskie…
… zapewne dlatego, że bardzo trudno go oszacować. Jest jednak oczywiste, że transport naczyniowy w roślinach wymaga
nakładu pracy i znaczna jej część wykonywana jest z bezpośrednim wykorzystaniem energii słonecznej. Jest to pokaźna ilość energii.
W naszej szerokości geograficznej transpiracja roślin w sezonie wegetacyjnym dorównuje parowaniu z odkrytego gruntu, stanowi
więc mniej więcej połowę całkowitego parowania (tzw…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)