Өнімділік дегеніміз
жүктеу/скачать 28.41 Kb.
|
1 2
Дәріс 11|
Дәріс 11. Өнімділік дегеніміз - тірі организмдердің органикалық заттарды жасау, консервілеу жəне өзгерту қабілеттілігі. Органикалық заттардың жасалуы жəне өзгеруі жиынтығын, энергияның сіңіріліп жəне əртүрлі дəрежеде ұйымдастырылған био- жəне экосистемалардан өтуін - өнім процесі деп атайды. Биологиялық өнім дегеніміз – фотосинтез жəне хемосинтез процесі кезінде организмдердің -продуценттердің күн сəулесі энергиясын сіңіріп, органикалық заттарды жинау қарқындылығы. Ол органикалық заттарды сосын қоректік зат есебінде консументтер немесе редуценттер пайдаланады. Өнімділіктің екі түрін ажыратады: бірінші – органикалық заттарды автотрофтар жасайды, екінші – органикалық заттарды гетеротрофтар жасайды. Органикалық затты өндіруді төрт сатыға бөледі: 1/ жалпы бірінші өнім –фотосинтез процесінде құралған органикалық зат мөлшері; 2/ таза бірінші өнім - өсімдіктердің тыныс алуына жұмсалғанынан қалған органикалық зат мөлшері; 3/ шын таза бірінші өнім – органикалық заттың жиналу жылдамдығы, одан есептеу кезеңіндегі гетеротрофтардың пайдаланғанын жəне опадты-үзіліп түскен өсімдік бөлшектерін алып тастау керек; 4/ екінші өнім - органикалық заттың гетеротрофты организмдердегі жасалуы. Биологиялық өнім белгілі бір аудан мөлшерінде, белгілі бір уақытта синтезделген органикалық заттың мөлшерімен көрсетіледі. Сонымен, жалпы бірінші өнім /ӨЖ/ - өсімдіктер қауымының белгілі бір аудандағы /гектар, м2/ белгілі бір уақытта /жыл, вегетациялық маусым, тəулік/ құралған таза бірінші өнімге /ӨТ/ өсімдіктердің демалуына жұмсалған /Өд/, үзіліп түскен бөлшектерін /опад – ОО/ жəне гетеротрофтар пайдаланғанын /Өг/ қосқандағы фитомассасының көбеюі. Жоғарыда айтылған өнімділік көрсеткіштерін мынадай формуламен көрсетуге болады: Өж=Өт+Өд+Өо+Өг. Фитоценоздың биологиялық өнімділіктерін сипаттау үшін көптеген терминдер ұсынылады. Фитоценоздардың бұл көрсеткішін зерттеу үшін олардың фитомассасын анықтау керек. Фитомасса құрамына өсімдіктердің тірі жəне өлі мүшелері кіреді. Өсімдіктердің өлі мүшелері мысалы ағаштар мен бұталардың бұтақтары, өлген тамырлар жəне басқалары тірі өсімдіктермен байланысын сақтауы немесе жер бетінен үзіліп түсуі мүмкін. Өсімдіктердің əртүрлі мүшелері жер бетіне түскен жағдайда, олар жинала-жинала ерекше төсеніш /подстилка/ қабатын құрады. Адамдар пайдаланбайтын немесе жеткіліксіз пайдаланатын шөптесін фитоценоздарда өсімдіктердің жер үстіндегі өркендері өлгеннен кейін біраз уақытқа дейін жердің астындағы мүшелерімен байланысын сақтап ветошь /ескі-құсқы/ түзеді. Биологиялық өнімділікті зерттегенде, демек, тірі өсімдіктердің массасын ғана анықтап қоймай, олардың өлген мүшелерінің де массасын анықтау керек. Ол үшін тірі өсімдіктермен байланысын үзген мүшелерінің (опад) ағаштар мен бұталардың өлген діңдерін /отпад/ жеке жəне өлген жер асты мүшелерін /корнепад/, ветошьті есептеу қажет. Ценоэкосистемада фитоценоздардың қызметтерінің негізгі ерекшеліктерін қарастырғанда, тек қана автотрофты популяциялармен шектелуге болмайды. Бұл жағдайда биотаны /гректің bio – өмір/ - биоценоздағы өсімдіктер, жануарлар, саңырауқұлақтар, жəне микроорганизмдер ерекшеліктерін де ескеру керек. Биота организмдері – бір-бірімен күрделі биотикалық, ал ортамен – трансбиотикалық қарым-қатынастарымен байланысты. Егер бұны ескеріп, есепке алатын болсақ, онда фитоценоздардың ценоэкосистема күйіндегі жұмысын былайша /Быков, 1978/ қорытындылауға болады: 1/ автотрофты популяциялардың күн энергиясын фитоценозға кіргізуі; 2/ олардың бірінші өнім – фитомассаны өндіруі; 3/ заттың жəне энергияның трофикалық каналдар арқылы автотрофтардан консументтерге жəне редуценттерге жеткізілуі, 4) гетеротрофтылардың екінші өнім – биомассасын өндіруі; 5/ сапрофитті организмдердің өлі органикалық заттарды қарапайым заттарға айналдыруы; 6) тыныс алу процесі кезінде энергияның фитоценотикалық ортаға, одан əрі бұл жерден сыртқа бөлініп шығуы; 7) зат алмасу процесінің болуы жəне ценотикалық ортаны тұрақты жағдайда ұстау; 8) ценобионттардың көбейіп жаңаруы; 9) системаның бұзылғаннан кейін қалпына келуі немесе жағдайдың режимінің өзгеруі; 10) сыртқы ортаның факторларының жаңа комбинациясы орын алған жағдайда системаның қайта құрылуы немесе биотаның құрамының өзгеруі; 11) осы процестердің реттеліп жөнге салынуы. Жоғарыда аталған барлық жұмыстардың ішіндегі ерекше көзге түсіп бөлінетіндері - биомассаның өндірілуі, трофикалық каналдар арқылы заттар жəне энергияның жеткізілуі, заттардың айналымы. Фитоценоздың жұмысы үшін күн сəулесі энергия көзі болып табылады. Күн сəулесі энергиясы автотрофты өсімдіктер ценопопуляциясы – продуценттердің жасыл, хлорофильді мүшелері /жапырақтар, көк сабақтар, көк жемістер/ арқылы енеді. Фотосинтез процесінің бір қасиеті - ол энергияның жиналып, биосфераның жəне бүкіл планетаның энергетикалық дəрежесінің өсуіне алып келеді. Фотосинтезге фитоценоздардың бар өмірі тəуелді. Өйткені, энергия көптеген тіршілік қызметтері үшін /автотрофты өсімдіктердің тыныс алуы үшін, автотрофты өсімдіктерді гетеротрофты организмдердің пайдалануы үшін, екінші өнімді өндіру үшін жəне т.б./ жұмсалады. Осы жұмсаудан кейінгі сақталған бірінші жəне екінші өнім қоры - таза өнім деп аталады. Фотосинтез процесіне қатысатын жəне қатыспайтын мүшелерінің массасының арақатынасы əртүрлі болғандықтан, өсімдіктердің жеке түрлерінің тыныс алуына жұмсалатын энергия бірдей емес. Балдырларды алатын болсақ, олардың жалпы биомассасының көп бөлігі фотосинтез процесіне қатысады, ағаштардың тек 1-2%-ы ғана қатыса алады. Шөптесін өсімдіктер осы балдырлармен ағаштардың арасында орналасады. Шөптесін өсімдіктер фотосинтезге қабілетті жер үстіндегі мүшелерімен жəне фотосинтезге қабілетсіз жер асты мүшелерінің арақатынасы вегетациялық маусым ішінде фитоценоздан фитоценозға жəне жылдан-жылға өзгеріп отырады. Температура жоғарылаған сайын дамуға жұмсалатын органикалық зат мөлшері өсе береді. Планктонды балдырлар қауымында жалпы өнімнің 30-40%-ы тыныс алуға жұмсалатын болса, тропикалық жаңбыры көп ормандарда ол 70-80 %-ға дейін жетеді, ал қоңыржай жағдайындағы ормандарда демалуға жалпы өнімнің 50-60%-ы жұмсалады. Таза бірінші өнім фотосинтездің нəтижелілігімен анықталады. Ал фотосинтездің нəтижелілігі - фотосинтезге қабілетті мүшелердің көлеміне тəуелді. Фитоценоздың əрбір типіне тəн фотосинтездің нəтижелілігінде оптимальды жапырақ тақтасының мөлшері болады. Жапырақ тақтасының көлемі оптимальды мөлшерден кем болса жарық /күн сəулесі/ толық пайдаланылмайды, ал артық болса жапырақтар бір-біріне көлеңке түсіріп олардың фотосинтездік өнімділігін төмендетеді. Жапырақ бетінің оптимальды индексі, яғни өсімдіктің жапырақтарының көлемінің жер беті көлеміне қатысты солтүстіктен оңтүстікке қарай жылжыған сайын өзгеріп отырады. Қоңыржай климатты аймақтарда ол индекс 4-5-ке тең. Көлеңкеде орналасқан жапырақтар күнде орналасқан жапырақтарға қарағанда тыныс алуға органикалық затты аз жұмсайды. Ал басқа жағынан қарағанда күн сəулесіне бейімделген жапырақтар көлеңкедегі жапырақтарға қарағанда оны жақсы пайдаланады /Лархер, 1978/. Егіс даласы жағдайында таза бірінші өнім толық есептелмейді, өйткені олардың біразын биотрофтар пайдаланады, ал кейбір мүшелері үзіліп жерге түседі /опад/. Оларға қосымша өсімдіктер əртүрлі органикалық қосындыларды бөліп шығарып, оларды жаңбыр жуып кету арқылы да барлық затын жоғалтады. Жануарлар жеп пайдаланатын өнімнің мөлшері ценоздан ценозға жəне жыл сайын өзгеріп отырады, əсіресе фитофагтар жаппай көбейген жылдары көбейе түседі. Табиғи фитоценоздар жағдайында жануарлар жейтін өнімнің мөлшері 10%-дан аспайды. Жайылым ретінде пайдаланылатын фитоценоздарды алсақ, оларда əрине малдар өсімдіктердің жер үстіндегі мүшелерін көбірек пайдаланады. Сонымен, биотрофтардың пайдаланған өніміне өсімдіктердің үзіліп түскен мүшелерін /опад/ жəне фитомасса өнімін қосып есептесек, таза бірінші өнім шығады. Одан басқа, экосистемалар /биогеоценоздар/ дəрежесінде таза өнімді ажыратады; оны жалпы өнімді жəне оның фототрофтармен гетеротрофтардың тыныс алуына жұмсалғанын есептеу арқылы анықтайды. Қалыптасқан, тұрақты фитоценоздың таза өнімі едəуір болуы мүмкін, ал биогеоценоздардың таза өнімі өте аз тіпті нөлге тең болуы мүмкін, өйткені фототрофтардың түзген заттарының бəрі биоценоз құрамына кіретін организмдердің тыныс алуына жұмсалып кетеді. ТМД территориясында Арктикадағы шөлейттен жалпақ жапырақты ормандарға дейін өнім де, биомассаның жалпы қоры да өседі, ал сосын Оңтүстік шығысқа қарай Солтүстік нағыз шөлейт жəне шөл аймақтарына жылжығанда бірте-бірте шөптесін жəне бұташық өсімдіктер басым бола бастайды да, жалпы биомасса жəне өнім азая бастайды. Өсімдіктер өнімі жəне олардың жалпы биомассасының қоры ның мөлшері негізінен өсімдіктердің сумен, қоректік минералдық элементтермен қамтамасыз етілуіне жəне температуралық жағдайға байланысты. Əрбір табиғи зона ішінде сумен жеткілікті жəне өте нашар қамтамасыз етілген жерлер бар, соған байланысты өсімдіктердің өнімділігі өте жоғары жəне өте төмен болуы мүмкін. Фитоценоздардың құрамына кіретін жеке түрлердің жəне түр топтарының фитоценоздардың өнімділігін, фитомассасын құруға қатысы əртүрлі болады. Ормандағы фитоценоздарда фитомассаның негізгі бөлігін ағаш өсімдіктерінің жер үстіндегі мүшелері береді. Шөптесін фитоценоздарда, ерекше шалғындықтарда, өсімдіктердің жер астындағы мүшелерінің массасы жер үстіндегілерден бірнеше есе көп болады. Əртүрлі өсімдіктер қауымдарының биологиялық өнімділіктері олардың жер үстіндегі жəне астындағы мүшелерінің массаларының арақатынастары əртүрлі екендігін 9-кестеден көруге болады. Бұл кестедегі деректерден барынша көп фитомасса тегістегі жəне таудағы ылғалды тропикалық ормандарда, содан кейін субтропикалық ормандарда, қоңыржай белдеудегі ормандарда, Мангр тоғайларында, шөптесін тоғайларда фитомассаның барынша көп мөлшерде, ал тақырлардағы балдырлар қауымында, шөлдерде, Арктикалық тундрада фитомассаның ең аз мөлшерде болатындығын көруге болады. Өсімдіктердің балауса көк-жасыл масса бөлігі, көпжылдық жер үсті жəне жер асты бөліктерінің ара-қатынасы бойынша да өсімдіктер қауымдары бір-бірінен ажыратылады. Өніммен биомассаның арақатынасы да өзгеріп отырады. Мысалы, орманда өнімнің биомассаға қатынасы 1/50-1/30 болса, далада, опад кейде өнімге тең, кейде өнімнің 1/2-1/3 бөлігіне тең болады. Өнімді оның ішіндегі энергия мөлшерімен де сипаттауға болады. Мысалы, Ертіс бойындағы жас қарағайлы орман жыл сайын 7,7 т /га/ мүлде құрғақ салмағы/ бірінші өнім береді. Бұл биомассада 31 млд ккал энергия бар. Ол бірінші өнімнің ішінен өсімдіктің өліп жерге түскен мүшелерінің (опад) жəне өліп, бірақ өсімдіктің тірі бөліктерінен ажырамаған /отпад/ морт массаларының /латын mоrt - өлі жəне масса/ үлесіне 1,3 т биомасса келеді. Сонымен, қарағайлы орманның таза бірінші өнімі 6,4 т/га, ал мұндағы энергия 25,6 млрд ккал. Ал енді жер шарының өсімдіктер жабынын алатын болсақ, олар жыл сайын 687/1018 кал күннің энергиясын бекітеді, оның ішінде құрлық өсімдіктері – 426х1018 кал. Ал мұхит өсімдіктері – 261х1018кал /Работнов, 1978/. Құрлықтың өсімдіктерінің күн сəулесінің энергиясын ұстап бекітуін қарайтын болсақ, ол туралы мынадай деректер бар: ормандар - 65%, орман өсімдіктерінің ұстап бекітетін энергиясының жалпы мөлшері 277х1018 кал. Табиғи шөптесін өсімдіктер – 14%, егістік өсімдіктері – 9%. Автотрофты популяциядағы жиналған энергияның өсімдіктермен қоректенетін жануарларға /фитотрофтарға/, одан бірінші қатардағы фитотрофтарды жейтін ет қоректілерге /саркотрофтарға/, одан саркотрофтарды жейтін екінші қатардағы ет қоректілерге ауысқанда энергия мөлшерінің бір трофикалық дəрежеден екіншіге ауысқанда шамамен 10 есе азайып отыратынын байқауға болады /18-сурет/. Егер де 1м2 орналасқан жасыл өсімдіктер бір күнде 1000 ккал күн энергиясын сіңірсе, оның 90% тыныс алу процесіне жұмсалып, өсімдік ұлпаларындағы 100 ккал ғана энергия қалады. Фитотрофтарға ауысқан 100 ккал энергия қалады. Ал саркотрофтар ұлпаларында 10 ккал энергияның 90% жоғарыдағыдай тыныс алуға жұмсалып, 1 ккал ғана энергия қалады. Бұл энергия ағынының бір бағыттылық заңдылығы термодинамиканың екінші заңдылығын бейнелейді жəне фитоценоздарда, жалпы универсалды маңызы бар. Фитоценоздардың биологиялық өнімімен /оның бір жылдағы өсімі/ қатар оның пайдалы өнімін ажыратады. Пайдалы өнім дегеніміз - фитоценоздағы фитомассаның қанша жылда жиналғанына қарамастан, барлық пайдалы қорын айтады. Оған жататындар ағаш массасының, тоз қабықтарының, ормандардағы тері илеуге пайдаланатын ағаштың қабықтары, шөлдегі фитоценездардағы құрамында танині бар тамырлар, қыналы жайылымдардағы азықтық, басқа жағдайда əсіресе, мысалы тұқым жəне жемістердің ормандағы өнімділігі, көпшілік жайылымдар мен шабындықтар туралы айтылғанда, оның барлығы өнімнің бір жылдық көрсеткіштері екенін есте сақтау керек. Пайдалы өнімнің өлшеу бірлігі болып бір гектардағы центнер немесе текше (куб метр ағаштар үшін) болып табылады. Ормандардағы ағаш массасының пайдалы қорын оларды үлкен ұқыптылықпен таңдап, зерттеп модельді үлгі ағаштар əдісімен анықтауға болады. Бір гектар ауданында кездесетін ағаштарды жеткілікті дəрежеде өлшеу жұмыстарын жүргізгеннен кейін диаметріне жəне биіктігіне байланысты ағаштар топтарын анықтайды. Сосын бұл ағаштар топтарының ішінен үш ағашты модель /үлгі/ есебінде алады. Бұл үлгі ағаштарын жер беті деңгейінде арамен кесіп алып бұтақтарынан жəне қабықтарынан тазартады. Олардың ұзындықтарын екі метрден өлшеп кеседі. Екі метрлік ағаштың қабықсыз діңінің /стволының/ диаметрін өлшеп, оның жалпы көлемін формула арқылы есептеп шығарады. V=2 (g1 +g2+g 3+…………..gn) + g n+1 L/3; Мұндағы, g1 +g2+g 3...... – бірінші, екінші, үшінші, n-дік кескіндердің орташа диаметрі, g n+1 - соңғы екі метрге жетпейтін кескіннің диаметрі, L - ағаштың ұзындығы /Сергеев, 1947/. Үлгі есебінде алынатын ағаштардың массасының көлемін есептеп шығарғаннан кейін олардың бір гектарындағы саны белгілі болғандықтан жалпы ағаш массасының қорын анықтау қиын емес. Шабындықтардағы жəне жайылымдықтардағы азықтың пайдалы қорын сынақ аудандар əдісімен анықтайды. Ол үшін шалғындықтарда, далада, шөлдерде 1м2 / кейде 0,25 м2/ аудандар пайдаланылады. Əрине, барлық уақытта азықтың пайдалы қорын дəл дұрыс есептеп шығару үшін мұндай сынақ аудандарының саны қанша болуы керек деген сұрақтар туады. Фитомассаның +- 10% дəлдікпен анықтау үшін 1 м2- ден 10 сынақ ауданынан алған жеткілікті немесе 4 м2-ден алатын болсақ 3-4 сынақ ауданы жеткілікті деп саналады. Фитоценоздың структурасына байланысты сынақ ауданының саны көп те, аз да болуы мүмкін. Дəлірек мəліметтер алу үшін ондаған кейде тіпті жүздеген сынақ аудандарын алу қажет. Шөптілікті /травостой/ тек жер бетінің деңгейінен 1-3 см биіктікте кесіп алады. Шабындықтарды зерттегенде азықтың массасының өнімділігі шөптіліктің қандай биіктікте орылатына байланысты қатты өзгеретіндігін ескеру қажет. Сынақ аудандарынан орып алынған фитомассаны таразыға тартады. Əдетте, фитомассаны өлшегенде өсімдіктердің əр түрін жеке-жеке немесе басым түрлерді, бұршақ тұқымдастарды, астық тұқымдастарды, қияқтарды, түрлі шөптерді жəне мал жемейтін шөптерді жеке өлшеген дұрыс. Пішенді /укос/ үлпілдеген-құрғақ жағдайында таразыға өлшеп, 1 м2 тиісті, сосын 1 гектарға тиісті азықтық массаның орташа санын есептеп шығарады. Бұл көрсеткіштер географиялық аймақтарға жəне жайылымдықтың типтеріне байланысты өзгеріп отырады. Мысалы, бір ірі қара малды ұстау үшін шөлді-далада – 4,0-5,0 га, ал шөлдегі жайылымдықтарда 6-8 га жер керек. Бір қойға жоғарыда көрсетілген аудандардан төрт есе кем керек. Жайылымның сиымдылығын қой-күн, қой-ай, сиыр-ай, жылқы-күн, жылқы-ай деп есептеп шығарады. Бұл көрсеткішті мына формуланы пайдаланып есептеуге болады. Егер жануарлардың бір түріне азықтың қанша жететіндігін білгіміз келсе: 1/ Е =АхБхВ/П; Ал егер жануарлардың бір түрі азықтың қанша айға жететіндігін білгіміз келсе онда төмендегі формуланы пайдаланамыз: 2/ Е= АхБхВ/Пх30; Бұл формуладағы Е - жайылымның сиымдылығы, А - жайылымды пайдалану кезеңіндегі фитомасса мөлшері /кг/га/, Б - ұтымды пайдалану коэффиценті, В - жайылым ауданы /га/, П - жануарлардың белгілі бір түріне бір тəулікке қажетті азық /кг/. жүктеу/скачать 28.41 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2