Фотосинтез в экосистемах

Процесс создания органического вещества из неорганического в экосистемах отражается в их продуктивности, которая тесно связана с потоком энергии, проходящим через любую экосистему. Продуктивностью называют скорость усвоения продуцентами лучистой энергии Солнца, направленную на образование органического вещества, которое, в свою очередь, может быть использовано в качестве пищи консументами. Непрерывное продуцирование биомассы и накопление энергии в виде органических соединений – один из фундаментальных процессов, происходящих в биосфере.

В процессе фотосинтеза используется всего 0,2-0,5% попадающей на растения света, а 75% энергии расходуется на нагревание и испарение воды растениями

Незначительное использование солнечной энергии в фотосинтезе

обусловлено следующими причинами:

1) Проходя через атмосферу, излучение ослабляется атмосферными газами и пылью.

Степень ослабления зависит от длины волны:

ð Через озоновый слой почти не проходят УФ-лучи с длиной волны 320-390 нм (1 нм = 10 ^-9 м).

ð При прохождении через плотные облака и воду меньше всего ослабляется видимый свет, из-за его отражения и преломления фотосинтез может идти и в пасмурную погоду

2) Лучистая энергия, достигающая земной поверхности в ясный день, состоит на 1-10% из УФ-лучей, 45-49% - это видимый свет, 45-49% - инфракрасное излучение. Величина фотосинтетически активной радиации (ФАР) составляет 45%.

Растительность сильнее всего поглощает синие и красные лучи (480 нм, 720 нм), гораздо слабее поглощаются зеленые, желтые, оранжевые.

Различают первичную продукцию – массу живого вещества, создаваемую организмами-продуцентами, и вторичную – прирост биомассы организмов-консументов в единицу времени. Все живые организмы, входящие в состав экосистем, образуют общую биомассу, которая может быть выражена в весовых или энергетических единицах.

Существуют два основных пути продуцирования органического вещества – фотосинтез и хемосинтез. Исходным материалом для обоих служат простые неорганические соединения, постоянно имеющиеся в окружающей среде – вода, углекислый газ, азотистые соединения и др. Наиболее распространённым на планете является фотосинтез у зеленых растений и некоторых бактерий – источником энергии для него служит солнечная энергия. Фотосинтез проходит почти по всей поверхности Земли и в водоёмах в пределах доступности солнечной энергии. Он создает огромный геохимический эффект и выражается в вовлечении в биотический круговорот не только углерода, но и соединений азота, фосфора, серы, а также многих металлов (калия, кальция, магния, натрия и др.).

Процесс создания органического вещества отражается в их продуктивности, которая тесно связана с потоком энергии, проходящем через каждую экосистему.

Существует 2 основных пути продуцирования органических веществ:

1 путь: фотосинтез у зеленых растений. Идет по схеме:

6CO2 + 6H2O ® (C₆ H ₁₂ 0 ₆) _n + 12O₂

Во время световой фазы из неорганических соединений создаются углеводы и в окружающую среду выделяется О_2, во время темновой фазы О ₂ поглощается. У различных растений существует 2 направления фиксации СО₂