Przeczytaj
Produkcja pierwotna
Materię organiczną w ekosystemach wytwarzają producenci (autotrofyautotrofy), głównie rośliny zielone w procesie fotosyntezy. Pomiar ich biomasybiomasy pozwala określić produkcję biologiczną. Przyrost biomasy producentów w jednostce czasu – możliwy do obserwacji i bezpośredniego określenia – to produkcja pierwotna nettoprodukcja pierwotna netto. W rzeczywistości tempo fotosyntezy jest większe od tej wielkości, ale część energii rośliny przeznaczają na potrzeby własnych procesów metabolicznych, np. oddechowych. Całość materii organicznej wytworzonej przez producentów lub zmagazynowanej przez nich energii to produkcja pierwotna bruttoprodukcja pierwotna brutto. Wielkość produkcji pierwotnej wyraża się zwykle w jednostkach masy lub energii na jednostkę powierzchni i jednostkę czasu, np. w gramach na metr kwadratowy na rok.
-
Do naturalnych ekosystemów o najwyższej produktywności należą wilgotne lasy równikowe oraz rafy koralowe. Energia słoneczna jest w nich wykorzystywana przez cały rok. Produktywność tych ekosystemów średnio osiąga 2000 g/m2/rok, a często nawet 5000 g/m2/rok. Wartości te jak dotąd udało się przekroczyć jedynie w warunkach hodowli laboratoryjnych glonów, których produktywność wyniosła 6000 g/m2/rok.
-
Najniższa produktywność cechuje ekosystemy ograniczane przez czynniki abiotyczne. Należą do nich pustynie, głębie oceanów i tundry.
W wiecznie zielonych lasach równikowych biomasa skupiona jest głównie w drzewach: na jednym hektarze lasu tropikalnego rośnie ok. 200 gatunków drzew – 10 razy więcej niż w lesie strefy umiarkowanej. Jednak gleby są tu bardzo ubogie, ponieważ biomasa rozkłada się niemal natychmiast i jest z powrotem pobierana przez drzewa. Z tego powodu po wycięciu drzew szybko postępuje erozja ziemi.
Z uwagi na stałe zmniejszanie się areałów rolnych stosuje się zabiegi rolnicze, które mają zwiększyć wydajność produkcji pierwotnej, np. wysoko produktywne są plantacje trzciny cukrowej (Saccharum officinarum).
Więcej informacji na temat produkcji pierwotnej i wtórnej ekosystemów oraz czynników wpływających na jej wielkość znajdziesz w e‑materiale „Produktywność ekosystemów”.
Technologia satelitarna w określaniu produkcji pierwotnej
Współcześnie produktywność ekosystemów można monitorować przez rozpoznawanie czynników abiotycznychczynników abiotycznych za pomocą sztucznych satelitów Ziemi wyniesionych w przestrzeń kosmiczną. Wykonują one zdjęcia w różnych pasmach fal elektromagnetycznych – na podstawie fal odbitych przez różne ciała powstają tzw. wzorce odbicia spektralnego. Ich analiza pozwala na identyfikację różnych czynników, ponieważ w zależności od cech powierzchni promieniowanie odbijane jest w różny sposób.
Najnowszą techniką obrazowania są zdjęcia satelitarne w promieniowaniu mikrofalowym, zwane także zdjęciami radarowymi. Są one wykonywane niezależnie od warunków pogodowych, również przez chmury.
Satelitarną dokumentację fotograficzną wykorzystuje się m.in. w rolnictwie, ekologii czy do oszacowania strat w wyniku klęsk żywiołowych.
-
Na podstawie danych dostarczanych przez satelity opracowywane są metody określania wzrostu i rozwoju roślin uprawnych, m.in. przez szacowanie wilgotności gleby.
-
Satelitarna identyfikacja zbiorowisk roślinnych pozwala na obserwację zmian biomasy.
-
Za pomocą satelitów bada się m.in. stopień gospodarczego wykorzystania lasów i kondycję zdrowotną drzewostanów.
-
Zdjęcia satelitarne pozwalają na ocenę skutków zniszczeń przez wiatrołomy, pożary lub inne czynniki środowiskowe.
-
Zdjęcia te umożliwiają także ocenę stopnia zniszczenia roślin w wyniku zanieczyszczenia środowiska.
Dane satelitarne – poza kontrolowaniem upraw – mają też całe spektrum innych zastosowań w rolnictwie. Już w tej chwili są używane do sprawdzania wilgotności gruntu. Są obszary, gdzie podlewanie jest uruchamiane automatycznie właśnie dzięki informacjom z satelitów. Wymaga to kombinacji szeregu danych z satelitów radarowych, optycznych, ale w ten sposób można się dowiedzieć, czy uprawom grozi susza. Widać również, jak się zmienia poziom wody na rzekach, można zaobserwować po zabarwieniu, jak rozwijają się poszczególne uprawy i czy wymagają nawożenia. (…) Takie rozwiązania stosują na razie głównie państwa, które mają problem z wodą, np. kraje arabskie, południowe stany USA (…)
.
Indeks górny Źródło: Maciej Krzyżanowski, Dane satelitarne zrewolucjonizują rolnictwo…, serwis „Newseria”, 09.10.2018. Indeks górny koniecŹródło: Maciej Krzyżanowski, Dane satelitarne zrewolucjonizują rolnictwo…, serwis „Newseria”, 09.10.2018.
Zdjęcia satelitarne mogą być przydatnym narzędziem do analizy przestrzennego rozkładu i wzajemnych relacji czynników potencjalnie warunkujących zróżnicowanie środowiska przyrodniczego. (…) Przykładowo cennym elementem modelu bioróżnorodności obszarów leśnych może być ilość martwego drewna, mierzona na reprezentatywnych powierzchniach próbnych. Odpowiednio gęsta sieć takich powierzchni umożliwia ekstrapolowanie danych na duże obszary i powiązanie ich z danymi dotyczącymi wieku i struktury drzewostanów. Połączenie dobrej jakości danych terenowych z możliwościami, jakie oferują analiza zdjęć satelitarnych oraz systemy informacji przestrzennej, może zaowocować stworzeniem cennych narzędzi do monitoringu bioróżnorodności i potencjalnej wartości przyrodniczej ekosystemów leśnych
.
Indeks górny Źródło: Krystyna Stachura, Wykorzystanie teledetekcji satelitarnej w ocenie bioróżnorodności lasu na poziomie regionalnym, „Studia i Materiały Centrum Edukacji Przyrodniczo Leśnej”, 2006, R. 8, z. 4(14), s. 231–241. Indeks górny koniecŹródło: Krystyna Stachura, Wykorzystanie teledetekcji satelitarnej w ocenie bioróżnorodności lasu na poziomie regionalnym, „Studia i Materiały Centrum Edukacji Przyrodniczo Leśnej”, 2006, R. 8, z. 4(14), s. 231–241.
Słownik
inaczej samożywność; zdolność organizmu do syntezy złożonych związków organicznych z prostych związków nieorganicznych przy udziale energii świetlnej (fotosynteza) lub energii chemicznej (chemosynteza)
masa materii zawarta w organizmach zwierzęcych lub roślinnych w momencie pomiaru; pozwala określić ilość materii organicznej wytworzonej przez populację lub wielogatunkowy zespół organizmów w danej przestrzeni (np. biomasa ryb w stawie) i stanowi podstawę obliczeń produktywności biologicznej
fizykochemiczne elementy środowiska nieożywionego działające na organizmy żywe; zbyt silne odchylenia np. temperatury, wilgotności czy składu chemicznego powietrza, wód lub gleby hamują rozwój organizmów i zmieniają strukturę biocenoz; zmiany czynników abiotycznych są często następstwem gospodarki człowieka (np. zanieczyszczenia wód ściekami)
dynamiczny układ ekologiczny, na który składa się zespół organizmów połączonych relacjami troficznymi wraz ze środowiskiem przezeń zajmowanym, czyli biotopem, w którym zachodzi przepływ energii i obieg materii; w skrócie zatem ekosystem to biocenoza wraz z biotopem
organizmy wytwarzające związki organiczne ze związków nieorganicznych i tworzące w ten sposób pierwszy poziom troficzny; producenci są jednym z trzech składników biocenozy; stanowią podstawę łańcuchów pokarmowych; ze względu na strategię metaboliczną są autotrofami
ilość materii wytworzonej przez producentów, tzw. produkcja roślin zielonych, rozumiana jako szybkość gromadzenia energii promieniowania słonecznego w materii organicznej, z której zbudowane jest ciało tych roślin
suma materii organicznej (i zmagazynowanej w niej energii), która zawarta jest w biomasie wyprodukowanej w procesach fotosyntezy i chemosyntezy przez producentów, oraz materii zużytej przez producentów w procesach katabolicznych, w jednostce czasu
ilość energii, jaką mogą pozyskać konsumenci, jest równa różnicy energii związanej w procesie fotosyntezy i energii traconej w procesach katabolicznych w jednostce czasu
produkcja wtórna określa szybkość kumulowania się energii w organizmach cudzożywnych i jest wyrażana w gramach lub dżulach na jednostkę czasu i powierzchni