Экожүйелердің өнімділігінің заңдары

Бірлестіктерге тән қасиет – олардың жаңа бимасса жасауға қабілеті болып табылады. Бұл қасиет жүйенің өнімділігі ұғымының негізінде жатыр.

Экожүйелердегі органикалық заттың жасалу жылдамдығын – биологиялық өнімділік деп атайды. Тірі ағзалардың денесінің массасы биомасса деп аталады. Экожүйенің биологиялық өнімділігі – бұл олардағы биомассаның жасалу жылдамдығы.

Бірінші реттік өнімділік деп бірінші реттік өндірушілердің биомассасының түзілу жылдамдығын атайды. Бұл маңызды көрсеткіш. Себебі ол экожүйенің биотикалық компоненті арқылы өтетін жалпы энергия ағынын, яғни экожүйеде мүмкін болатын тірі ағзалардың санын анықтайды.

100% күн энергиясын шамамен 1 % -ы ғана хлорофилл сіңіреді де, органикалық молекулалардың синтезіне пайдаланады (қалған 99 % күн энергиясы шағылысады, жылуға айналып сіңіріледі немесе суды буландыруға жұмсалады).

Өсімдіктердің энергияны жинау (химиялық байланыстар энергиясы түрінде) жылдамдығын жалпы бірінші реттік өнім деп атайды (ЖБӨ). Шамамен бұл энергияның 20 % өсімдіктер тыныс алуға және басқа тіршілік қызметіне жұмсайды (R).

Тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсалатын энергияны алып тастағанда органикалық заттың жиналу жылдамдығын таза бірінші реттік өнім (ТБӨ) деп атайды:

ТБӨ=ЖБӨ-R

Қоректену кезінде (зат пен энергия) бір трофтық деңгейден екіншісіне өтеді. Қорытылмаған тамақты жануарлар экскременттерімен сыртқа шығарады.

Жануарлар да өсімдіктер тәрізді энергияның бір бөлігін тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсайды. Тыныс алу, ас қорыту және экскрецияға кеткен шығыннан басқа қалған энергия өсуге, тіршілігін ұстап тұруға және көбеюге жұмсалады.

Гетеротрофты ағзалардың органикалық заттарды жинау жылдамдығын екінші ретті өнім (ЕӨ) деп атайды. Екінші реттік өнім барлық трофтық деңгейлерде болады.

Консументтердің энергетикалық балансы төменгі сызба бойынша түзіледі:

Пайдаланған = өсу + тыныс алу + экскременттер

Тамақ және басқа

тіршілік

процестері

немесе

P=П+R+H

Мұндағы: Р – консументтің рационы, яғни белгілі бір уақытта жейтін тамақ мөлшері, энергия бірлігімен берілген;

П – ағзаның өсуіне жұмсалатын энергия;

R – тыныс алу және басқа тіршілік процестеріне жұмсалатын энергия

Н – экскременттер түрінде шығарылған, қорытылмаған тамақтар энергиясы.

Қоректік тізбектің әр звеносында энергияның бір бөлігі басқа түрге өтеді.

Шамамен бұл шығын қоректену тізбегі арқылы энергияның әрбір берілуі кезінде 90 %-ға жуық болады. Егер өсімдік ағзасының бірінші реттік өнімі 1000 Дж болса, оны шөпқоректі жануарлар толық пайдаланса, жануардың денесінде оның бар болғаны 10 Дж, егер жыртқышты басқа жыртқыш жесе, онда оның үлесіне тек 1 Дж тиеді.

Жасыл өсімдіктер жинаған энергия тізбек бойымен біртіндеп кемиді. Сондықтан қоректік тізбекте әдетте 4-5 звенодан ғана тұрады.

Тыныс алу мен басқа да тіршілік процестеріне жұмсалған энергия детритофагтар мен редуценттерге беріледі де, экожүйеден тыс шығарылмайды. Детриттік тізбектер өлі ағзалар мен өсімдіктердің өлген бөліктерінен басталады. Тікелей детритке және редуценттердің қоректік тізбегіне өтетін таза бірінші реттік өнімнің үлесі әр түрлі экожүйелерде әр түрлі болады. Орман экожүйесінде бірінші реттік өнімнің басым бөлігі жайылымдық детриттік тізбекке өтеді.

Теңіз экожүйелері мен интенсивті пайдаланылатын жайылымдарды бірінші реттік өнімнің жартысынан астамын жайылымдық қоректік тізбекке беріледі.

Детриттік тізбектер күрделірек және нашар зерттелген. Бірақ энергия ағыны жөнінен олардың маңызы жайылымдық тізбектерден де жоғары.

Қоректік тізбектердің әр түрлі нүктесінде энергетикалық ағыстың шамасының қатынасын экологиялық тиімділік деп атайды.