В отличие от питательных веществ, которые цикл через экосистемы, энергия потоки через них. Это означает, что энергия должна поступать в экосистему в начальной точке, а затем переходит от одного организма к другому, пока не будет израсходована и потеряна полностью. Без этого начального шага, позволяющего энергии течь в экосистему, жизнь на Земле перестала бы существовать в том виде, в котором мы ее знаем.
Что отвечает за то, чтобы энергия впервые попала в экосистему? Эта работа связана с производители, также известен как автотрофы. Эти организмы способны создавать свою собственную химическую энергию и чаще всего делают это посредством фотосинтеза.
Эти фотосинтезирующие организмы полагаются как на доступ к солнечному свету, так и к питательным веществам, чтобы производить энергию. Вы можете измерить продуктивность и эффективность фотосинтезирующих организмов. Это называется фотосинтетическая продуктивность (или первичная производительность) и напрямую зависит от того, на что полагаются производители: Солнечный свет а также питательные вещества.
Поток энергии в экосистеме
Фотосинтезирующие организмы, такие как растения, некоторые бактерии и водоросли, известны как «ворота» для поступления энергии в экосистемы. Это потому, что они используют углекислый газ из окружающей среды, воду и солнечную энергию (также известную как солнечный свет) для выполнения своих задач. фотосинтез, который преобразует эту солнечную энергию в полезную химическую энергию в виде глюкозы.
Без этого шага не было бы возможности для поступления энергии в экосистемы для доступа к последующим трофическим уровням / организмам.
Что такое фотосинтетическая продуктивность?
Фотосинтетическая продуктивность, также называемый первичная продуктивность, это скорость, с которой организмам добавляется энергия в виде биомассы в продуцентах экосистемы (количество вещества, из которого состоят тела организмов).
Продуктивность можно измерить для любого типа организма и трофического уровня, но продуктивность фотосинтеза конкретно измеряет скорость, с которой энергия добавляется к биомассе производителей фотосинтеза, таких как растения, бактерии и водоросли.
Два фактора, влияющих на фотосинтез и фотосинтетическую продуктивность
Формула и химическая реакция фотосинтеза выглядят так:
6H2O (вода) + 6CO2 (углекислый газ) + солнечный свет → C6ЧАС12О6 (глюкоза) + 6O2 (кислород)
Глядя на эти требования для фотосинтеза, становится понятно, что Солнечный свет а также доступность питательных веществ являются факторами, влияющими на первичную продуктивность экосистем, поскольку именно они необходимы для фотосинтеза.
Первый фактор: солнечный свет
Солнечный свет, он же солнечная энергия, это то, что вызывает фотосинтез. В районах, где мало или совсем нет прямого солнечного света, общая продуктивность фотосинтеза будет ниже, поскольку для этой реакции требуется меньше энергии.
Вот почему большая часть фотосинтезирующей жизни в водных экосистемах существует только на поверхностных уровнях воды (от поверхности до 656 футов ниже), поскольку свет не может проникать глубже.
Это также объясняет, почему продуктивность фотосинтеза выше в районах, расположенных ближе к экватору (где больше всего прямых солнечных лучей), и ниже всего в полярных регионах. Это также является причиной того, что участки, где совсем нет света, имеют нулевую первичную продуктивность, поскольку фотосинтез невозможен.
Например, тропический лес имеет один из самых высоких показателей первичной продуктивности из-за близости к экватору. А умеренные луга в США будет иметь более низкую продуктивность, чем тропический лес на экваторе, из-за меньшего количества доступного солнечного света на этой широте.
Второй фактор: питательные вещества
Доступность питательных веществ - второй фактор, влияющий на фотосинтетическую продуктивность региона. Помимо доступа к воде и углекислому газу, фотосинтезирующие организмы нуждаются в питательных веществах, чтобы их клетки и хлоропласты функционировали и выполняли метаболические реакции.
Ученые обнаружили, что соединения магния, железа, серы, фосфора и азота ограничивающие факторы для фотосинтетической продуктивности.
Это означает, что эти факторы и питательные вещества могут ограничивать продуктивность фотосинтеза, даже если солнечного света слишком много. Например, открытый океан вода получает большое количество прямых солнечных лучей. Но из-за того, что в этих водах так мало жизни и доступ к питательным веществам, продуктивность фотосинтеза очень низкая.
На уровень питательных веществ влияет ряд других факторов, в том числе:
- Осадки
- Тип почвы
- Организмы в экосистеме
- Декомпозиторы
- Азотфиксирующие бактерии
- Природные явления (извержение вулкана, пожары, стихийные бедствия и т. Д.)
- Океанские и / или ветровые течения
- Климат
- Географическое положение