6.5.Продуційні процеси

Мета: вивчити продуційні процеси, коротку історичну довідку, загальну схему, антропічний аспект, типологію, основні терміни.

План:

1.Коротка історична довідка.

2.Загальна схема.

3.Антропічний аспект продуційних процесів.

4.Типологія.

Коротка історична довідка

Концептуальні основи аналізу продуційного процесу в екосистемі заклав Р. Шелфорд (1913), обґрунтувавши концепцію трофічних рівнів. На цій основі в екології досліджуються як енергетичні потоки так і процеси продукування біомаси, оскільки енергія по трофічній сітці передається з продукцією. Вперше балансову модель продуційного процесу запропонував у 1932 р. П. Бойсен-Йєнсен, а в подальшому балансовий підхід аналізу продуктивності розвинули Р. Уіттекер, Н.І. Базилевич, А.А. Тітлянова, і він фактично став основою розробки Джеєм Форрестером популярного в екології методу імітаційного моделювання екосистем.

Важливим етапом дослідження продуктивності екосистем було отримання оцінок біомаси та її складових (надземної, підземної, первинної, вторинної тощо). Хоч таку оцінку для біомаси Землі теоретично вирахував Ю. Лібіх ще в кінці XIX ст., даних щодо продуктивності та біомаси зональних екосистем планети фактично не було аж до розгортання робіт по Міжнародній біологічній програмі. Одержані дані в середині — кінці 70-х років обробили та систематизували Р. Уіттекер і Г. Лайкенс у США та Л.Є. Родін, Н.І. Базилевич, А.А. Тітлянова в Росії. При цьому оцінка біомаси Землі, зроблена Ю. Лібіхом, виявилася дуже близькою до сучасної, визначеної Р. Уіттекером за експериментальними даними.

Фотосинтез як основна ланка продуційного процесу в геосистемі тривалий час досліджувався в межах фізіології рослин. О.І. Будаговський, А.О. Нечипорович та Ю.К. Росе були першими, хто вказав у 1964 р. на фізико-географічну (геосистемну) складову цього процесу. З того часу в дослідженні еколого-географічних факторів фотосинтезу досягнуто значних успіхів, хоч ще багато аспектів цього питання не з'ясовано.

Екологічні та географічні аспекти продукування гумусу розглядали ще в 30-х роках І.В. Тюрін та В.Р. Вільямс. У повоєнні роки ці аспекти розвинули російські ґрунтознавці (Л.М. Александрова, М.М. Кононова та ін.) і особливо французька школа Ф. Дюшофура. З ландшафтно-екологічного погляду важливим є напрям сучасного ґрунтознавства, пов'язаний з оцінкою швидкості гумусоутворення та моделюванням цього процесу. Інтенсивна розробка цих питань почалася з середини 70-х років. З того часу одержано дані щодо швидкості процесу формування гумусу в різних типах ґрунтів (С. Боул, 1977; Л.М. Ганжара, 1981; Г.Я. Чесняк, 1988 та ін.), запропоновано ряд моделей гумусоутворення (Е. Скідмор, 1983; Ф.М. Лісецькнй, 1990 та ін.).

Загальна схема

Продуційний процес геосистеми зручно розглядати як інтегральний, що складається з утворення органічної речовини рослинами (первинними продуцентами), потоку цієї речовини по трофічній сітці (утворення вторинної продукції) ти продукування органічної речовини ґрунту. Крім власне утворення фіто - , зоомаси та гумусу, важливими результатами продуційного процесу є вуглецевий газообмін у геосистемі, зростання чисельності популяцій.

В основі продуційного процесу лежить фотосинтез. При ньому хімічно з'єднуються дві неорганічні сполуки — СО₂ та Н₂О і утворюється органічна речовина — глюкоза. Внаслідок численних біохімічних реакцій глюкоза перетворюється в різні цукри, жири та целюлозу — основний матеріал, з якого складаються стінки рослинних клітин. Крім СО₂ та води, рослини для синтезу органічних речовин використовують і інші мінеральні речовини. Надходячи з ґрунту до рослин, вони, сполучаючись із вуглецем, киснем та воднем, утворюють білки, нуклеїнові кислоти та пігменти. Процес створення фітомаси можна зобразити у вигляді сумарного рівняння: