เขตการสังเคราะห์แสงขยายออกไปถึงระดับความลึกใดในมหาสมุทรโลก? ประสิทธิภาพการสังเคราะห์ด้วยแสงในระบบนิเวศบกและทางทะเล

สิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรมีตั้งแต่สาหร่ายเซลล์เดียวด้วยกล้องจุลทรรศน์และสัตว์ขนาดเล็กไปจนถึงปลาวาฬซึ่งมีความยาวมากกว่า 30 เมตรและใหญ่กว่าสัตว์ใดๆ ที่เคยอาศัยอยู่บนบก รวมถึงสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ ไดโนเสาร์ขนาดใหญ่. สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ในมหาสมุทรตั้งแต่ผิวน้ำจนถึงส่วนลึกที่สุด แต่ในบรรดาสิ่งมีชีวิตในพืช มีเพียงแบคทีเรียและเชื้อราบางชนิดเท่านั้นที่พบได้ทุกที่ในมหาสมุทร สิ่งมีชีวิตพืชที่เหลืออาศัยอยู่เฉพาะชั้นบนของมหาสมุทรที่มีการส่องสว่างเท่านั้น (ส่วนใหญ่อยู่ที่ระดับความลึกประมาณ 50-100 เมตร) ซึ่งสามารถเกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ พืชสังเคราะห์แสงสร้างการผลิตขั้นต้น เนื่องจากมีประชากรมหาสมุทรส่วนที่เหลืออยู่

พืชประมาณ 10,000 ชนิดอาศัยอยู่ในมหาสมุทรโลก แพลงก์ตอนพืชถูกครอบงำด้วยไดอะตอม, เพอริดิเนียน และ coccolithophores ที่แฟลเจลเลต พืชหน้าดินส่วนใหญ่ประกอบด้วยไดอะตอม สาหร่ายสีเขียว สาหร่ายสีน้ำตาล และสาหร่ายสีแดง ตลอดจนไม้ดอกล้มลุกหลายชนิด (เช่น งูสวัด)

บรรดาสัตว์ในมหาสมุทรมีความหลากหลายมากยิ่งขึ้น ตัวแทนของสัตว์มีชีวิตอิสระสมัยใหม่เกือบทุกประเภทอาศัยอยู่ในมหาสมุทร และหลายประเภทเป็นที่รู้จักในมหาสมุทรเท่านั้น บางชนิด เช่น ปลาซีลาแคนท์ครีบเป็นพู เป็นฟอสซิลที่มีชีวิตซึ่งบรรพบุรุษเคยเจริญรุ่งเรืองที่นี่เมื่อ 300 ล้านปีก่อน คนอื่น ๆ ก็ปรากฏตัวขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ สัตว์เหล่านี้มีมากกว่า 160,000 ชนิด: ประมาณ 15,000 โปรโตซัว (ส่วนใหญ่เป็น radiolarians, foraminifera, ciliates), ฟองน้ำ 5,000 ตัว, coelenterates ประมาณ 9,000 ตัว, หนอนต่าง ๆ มากกว่า 7,000 ตัว, หอย 80,000 ตัว, สัตว์น้ำที่มีเปลือกแข็งมากกว่า 20,000 ตัว, 6,000 สัตว์จำพวกเอคโนเดิร์มและตัวแทนจำนวนไม่มากนักของกลุ่มสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังกลุ่มอื่น ๆ (ไบรโอซัว, แบรคิโอพอด, โพโกโนโฟรา, ทูนิเคตและอื่น ๆ อีกมากมาย) ปลาประมาณ 16,000 ตัว ในบรรดาสัตว์มีกระดูกสันหลังในมหาสมุทร นอกเหนือจากปลาแล้ว ยังมีเต่าและงู (ประมาณ 50 ชนิด) และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมากกว่า 100 ชนิด ส่วนใหญ่เป็นสัตว์จำพวกวาฬและสัตว์จำพวกพินนิเพด ชีวิตของนกบางชนิด (นกเพนกวิน อัลบาทรอส นกนางนวล ฯลฯ - ประมาณ 240 สายพันธุ์) นั้นเชื่อมโยงกับมหาสมุทรอยู่ตลอดเวลา

สัตว์หลากหลายสายพันธุ์มากที่สุดเป็นลักษณะเฉพาะของภูมิภาคเขตร้อน สัตว์พื้นถิ่นมีความหลากหลายโดยเฉพาะในแนวปะการังน้ำตื้น เมื่อความลึกเพิ่มขึ้น ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรก็ลดลง ที่ระดับความลึกสูงสุด (มากกว่า 9,000-10,000 ม.) มีเพียงแบคทีเรียและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลายสิบชนิดเท่านั้นที่อาศัยอยู่

สิ่งมีชีวิตรวมอย่างน้อย 60 องค์ประกอบทางเคมีซึ่งองค์ประกอบหลัก (องค์ประกอบทางชีวภาพ) คือ C, O, H, N, S, P, K, Fe, Ca และอื่น ๆ. สิ่งมีชีวิตได้ปรับตัวเข้ากับชีวิตภายใต้สภาวะที่รุนแรง แบคทีเรียพบได้แม้ในไฮโดรเทอร์มในมหาสมุทรที่อุณหภูมิ T = 200-250 o C อาการซึมเศร้าที่ลึกที่สุดสิ่งมีชีวิตในทะเลได้ปรับตัวให้อยู่ภายใต้ความกดดันมหาศาล

อย่างไรก็ตาม ผู้อยู่อาศัยในดินแดนนี้ก้าวหน้าไปมากในแง่ของความหลากหลายของสายพันธุ์ของผู้อยู่อาศัยในมหาสมุทร สาเหตุหลักมาจากแมลง นก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โดยทั่วไป จำนวนสิ่งมีชีวิตบนบกอย่างน้อยก็มีลำดับความสำคัญมากกว่าในมหาสมุทร: หนึ่งถึงสองล้านชนิดบนบก เทียบกับหลายแสนชนิดที่พบในมหาสมุทร เนื่องจากแหล่งที่อยู่อาศัยและสภาพทางนิเวศน์บนบกมีความหลากหลาย แต่ขณะเดียวกันทะเลก็เฉลิมฉลอง ความหลากหลายของรูปแบบชีวิตของพืชและสัตว์มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ พืชทะเลสองกลุ่มหลัก ได้แก่ สาหร่ายสีน้ำตาลและสาหร่ายสีแดง ไม่พบในน้ำจืดเลย สัตว์ทะเลโดยเฉพาะคือ echinoderms, chaetognaths และ chaetognathates รวมถึงคอร์ดที่ต่ำกว่า มหาสมุทรเป็นที่อยู่อาศัยของหอยแมลงภู่และหอยนางรมจำนวนมาก ซึ่งได้รับอาหารโดยการกรองอนุภาคอินทรีย์จากน้ำ และสิ่งมีชีวิตทางทะเลอื่นๆ อีกหลายชนิดกินเศษซากจากก้นทะเล สำหรับหนอนบกทุกประเภท มีหนอนทะเลหลายร้อยสายพันธุ์ที่กินตะกอนด้านล่าง

สิ่งมีชีวิตในทะเลที่อาศัยอยู่ใน เงื่อนไขที่แตกต่างกันสภาพแวดล้อม การรับประทานอาหารที่แตกต่างกันและมีนิสัยที่แตกต่างกันสามารถนำไปสู่รูปแบบการใช้ชีวิตที่แตกต่างกันมากได้ บุคคลบางสายพันธุ์อาศัยอยู่ในที่เดียวและประพฤติแบบเดียวกันตลอดชีวิต นี่เป็นเรื่องปกติของแพลงก์ตอนพืชส่วนใหญ่ สัตว์ทะเลหลายชนิดเปลี่ยนวิถีชีวิตอย่างเป็นระบบตลอดวงจรชีวิต พวกมันผ่านระยะตัวอ่อน และเมื่อโตเต็มวัยแล้ว พวกมันจะเปลี่ยนไปใช้วิถีชีวิตแบบเน็กโทนิกหรือดำเนินวิถีชีวิตตามแบบฉบับของสิ่งมีชีวิตหน้าดิน สายพันธุ์อื่นอยู่ประจำหรืออาจไม่ผ่านระยะตัวอ่อนเลย นอกจากนี้ผู้ใหญ่หลายชนิดยังมีวิถีชีวิตที่แตกต่างกันไปเป็นครั้งคราว ตัวอย่างเช่น กุ้งล็อบสเตอร์สามารถคลานไปตามก้นทะเลหรือว่ายเหนือมันในระยะทางสั้นๆ ปูจำนวนมากออกจากโพรงอย่างปลอดภัยเพื่อเดินทางระยะสั้น ๆ เพื่อหาอาหารในระหว่างที่พวกมันคลานหรือว่ายน้ำ ปลาที่โตเต็มวัยส่วนใหญ่เป็นสิ่งมีชีวิต Nektonic ล้วนๆ แต่ในจำนวนนี้มีหลายชนิดที่อาศัยอยู่บริเวณก้นทะเล ตัวอย่างเช่น ปลาอย่างปลาคอดหรือปลาลิ้นหมาว่ายใกล้ก้นทะเลหรือนอนทับมันเกือบตลอดเวลา ปลาเหล่านี้เรียกว่าสัตว์หน้าดิน แม้ว่าพวกมันจะกินเฉพาะบนพื้นผิวของตะกอนด้านล่างเท่านั้น

ด้วยความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในทะเล สิ่งมีชีวิตทั้งหมดจึงมีลักษณะเฉพาะคือการเติบโตและการสืบพันธุ์ซึ่งเป็นคุณสมบัติสำคัญของสิ่งมีชีวิต ในระหว่างนั้น ทุกส่วนของสิ่งมีชีวิตจะได้รับการต่ออายุ ดัดแปลง หรือพัฒนา เพื่อสนับสนุนกิจกรรมนี้ จะต้องสังเคราะห์สารประกอบทางเคมี นั่นคือสร้างขึ้นใหม่จากส่วนประกอบที่เล็กกว่าและเรียบง่ายกว่า ดังนั้น, การสังเคราะห์ทางชีวเคมีเป็นสัญญาณที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิต

การสังเคราะห์ทางชีวเคมีเกิดขึ้นผ่านกระบวนการต่างๆ มากมาย เนื่องจากงานเสร็จสิ้นแล้ว แต่ละกระบวนการจึงต้องใช้แหล่งพลังงาน นี่เป็นกระบวนการสังเคราะห์แสงเป็นหลัก ในระหว่างนั้นสารประกอบอินทรีย์เกือบทั้งหมดที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตถูกสร้างขึ้นโดยใช้พลังงานของแสงแดด

กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถอธิบายได้ด้วยสมการอย่างง่ายต่อไปนี้:

CO 2 + H 2 O + พลังงานจลน์ของแสงแดด = น้ำตาล + ออกซิเจน หรือคาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ + แสงแดด = น้ำตาล + ออกซิเจน

เพื่อให้เข้าใจถึงการดำรงอยู่พื้นฐานของสิ่งมีชีวิตในทะเล คุณจำเป็นต้องรู้คุณสมบัติสี่ประการของการสังเคราะห์ด้วยแสงดังต่อไปนี้:

มีเพียงสิ่งมีชีวิตในทะเลบางชนิดเท่านั้นที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ ซึ่งรวมถึงพืช (สาหร่าย หญ้า ไดอะตอม coccolithophores) และแฟลเจลเลตบางชนิด

วัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นสารประกอบอนินทรีย์อย่างง่าย (น้ำและ คาร์บอนไดออกไซด์);

ออกซิเจนเกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง

พลังงานในรูปเคมีจะถูกเก็บไว้ในโมเลกุลน้ำตาล

พลังงานศักย์ที่สะสมอยู่ในโมเลกุลน้ำตาลถูกใช้โดยทั้งพืชและสัตว์เพื่อทำหน้าที่ของชีวิตที่จำเป็น

ดังนั้นพลังงานแสงอาทิตย์จึงถูกดูดซับในตอนแรก พืชสีเขียวและสะสมอยู่ในโมเลกุลน้ำตาล ต่อมาสามารถนำไปใช้โดยพืชเองหรือสัตว์บางชนิดที่บริโภคโมเลกุลน้ำตาลนี้เป็นส่วนหนึ่งของอาหารได้ ดังนั้นสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกนี้รวมถึงสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรจึงขึ้นอยู่กับกระแสน้ำ พลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งถูกเก็บรักษาไว้โดยชีวมณฑลเนื่องจากกิจกรรมการสังเคราะห์แสงของพืชสีเขียวและใน รูปแบบทางเคมีถ่ายทอดในอาหารจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปยังอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง

โครงสร้างหลักของสิ่งมีชีวิตคืออะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน เหล็ก ทองแดง โคบอลต์ และธาตุอื่นๆ เป็นสิ่งจำเป็นในปริมาณเล็กน้อย สิ่งไม่มีชีวิตซึ่งก่อตัวเป็นชิ้นส่วนของสิ่งมีชีวิตในทะเลประกอบด้วยสารประกอบของซิลิคอน แคลเซียม สตรอนเซียม และฟอสฟอรัส ดังนั้นการดำรงชีวิตในมหาสมุทรจึงสัมพันธ์กับการบริโภคสสารอย่างต่อเนื่อง พืชได้รับสารที่จำเป็นโดยตรงจากน้ำทะเล และสิ่งมีชีวิตจากสัตว์ยังได้รับสารบางชนิดจากอาหารอีกด้วย

ขึ้นอยู่กับแหล่งพลังงานที่ใช้ สิ่งมีชีวิตในทะเลแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: ออโตโทรฟิค (ออโตโทรฟ) และสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิค (เฮเทอโรโทรฟ)

ออโตโทรฟ, หรือสิ่งมีชีวิตที่ "สร้างขึ้นเอง" จะสร้างสารประกอบอินทรีย์จากส่วนประกอบอนินทรีย์ของน้ำทะเลและดำเนินการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยใช้พลังงานของแสงแดด อย่างไรก็ตาม สิ่งมีชีวิตออโตโทรฟิกด้วยวิธีให้อาหารแบบอื่นก็เป็นที่รู้จักเช่นกัน ตัวอย่างเช่น จุลินทรีย์ที่สังเคราะห์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) ดึงพลังงานไม่ได้มาจากการไหลของรังสีดวงอาทิตย์ แต่มาจากสารประกอบบางชนิด เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์ แทนที่จะใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ สามารถใช้ไนโตรเจน (N 2) และซัลเฟต (SO 4) เพื่อจุดประสงค์เดียวกันได้ ออโตโทรฟประเภทนี้เรียกว่า เคมีบำบัด ม โรแฟม ยู .

เฮเทอโรโทรฟ (“การรับประทานอาหารแบบอื่นๆ”) ขึ้นอยู่กับสิ่งมีชีวิตที่พวกมันใช้เป็นอาหาร ในการมีชีวิตอยู่จะต้องบริโภคเนื้อเยื่อที่มีชีวิตหรือเนื้อเยื่อที่ตายแล้วจากสิ่งมีชีวิตอื่น อินทรียวัตถุในอาหารให้พลังงานเคมีทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ชีวเคมีอิสระและสารที่จำเป็นสำหรับชีวิต

สิ่งมีชีวิตในทะเลแต่ละชนิดมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิตอื่นและกับตัวน้ำ ตลอดจนลักษณะทางกายภาพและเคมีของสิ่งมีชีวิตเหล่านั้น ระบบปฏิสัมพันธ์นี้เกิดขึ้น ระบบนิเวศทางทะเล . ลักษณะที่สำคัญที่สุดของระบบนิเวศทางทะเลคือการถ่ายโอนพลังงานและสสาร โดยพื้นฐานแล้วมันเป็น “เครื่องจักร” ชนิดหนึ่งสำหรับการผลิต อินทรียฺวัตถุ.

พลังงานแสงอาทิตย์ถูกพืชดูดกลืนและถ่ายโอนจากพืชไปยังสัตว์และแบคทีเรียในรูปของพลังงานศักย์ ห่วงโซ่อาหารหลัก . กลุ่มผู้บริโภคเหล่านี้แลกเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แร่ธาตุ และออกซิเจนกับพืช ดังนั้นการไหลของสารอินทรีย์จึงถูกปิดและอนุรักษ์ไว้ สารชนิดเดียวกันจะไหลเวียนระหว่างส่วนประกอบที่มีชีวิตของระบบในทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ เข้าสู่ระบบนี้โดยตรงหรือถูกเติมเต็มผ่านมหาสมุทร ในที่สุด พลังงานที่เข้ามาทั้งหมดจะกระจายไปในรูปของความร้อนอันเป็นผลมาจากกระบวนการทางกลและเคมีที่เกิดขึ้นในชีวมณฑล

ตารางที่ 9 แสดงคำอธิบายองค์ประกอบระบบนิเวศ โดยแสดงรายการสารอาหารพื้นฐานที่สุดที่พืชใช้ และองค์ประกอบทางชีวภาพของระบบนิเวศรวมทั้งสิ่งมีชีวิตและของตาย หลังจะค่อยๆแตกตัวออกเป็นอนุภาคทางชีวภาพเนื่องจากการย่อยสลายของแบคทีเรีย

สารตกค้างทางชีวภาพ ประกอบด้วยประมาณครึ่งหนึ่งของสารทั้งหมดในส่วนทางทะเลของชีวมณฑล แขวนลอยอยู่ในน้ำ ฝังอยู่ในตะกอนด้านล่าง และเกาะติดกับพื้นผิวที่ยื่นออกมาทั้งหมด พวกมันเป็นแหล่งอาหารจำนวนมหาศาล สัตว์ทะเลบางชนิดกินเฉพาะอินทรียวัตถุที่ตายแล้ว และสำหรับผู้อยู่อาศัยอื่นๆ บางครั้งสิ่งนี้เป็นส่วนสำคัญของอาหารนอกเหนือจากแพลงก์ตอนที่มีชีวิต แต่ถึงกระนั้นผู้บริโภคเศษซากอินทรีย์หลักก็ยังเป็นสิ่งมีชีวิตหน้าดิน

จำนวนสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในทะเลแตกต่างกันไปตามพื้นที่และเวลา น้ำทะเลสีฟ้าเขตร้อนในมหาสมุทรเปิดมีแพลงก์ตอนและเน็กตันน้อยกว่าน้ำทะเลสีเขียวของชายฝั่งอย่างมีนัยสำคัญ น้ำหนักรวมของสิ่งมีชีวิตในทะเลทุกชนิด (จุลินทรีย์ พืช และสัตว์) ต่อหน่วยพื้นผิวหรือปริมาตรของแหล่งที่อยู่อาศัย ชีวมวล โดยปกติจะแสดงเป็นมวลของวัตถุเปียกหรือแห้ง (g/m2, kg/ha, g/m3) ชีวมวลของพืชเรียกว่าไฟโตแมส ชีวมวลของสัตว์เรียกว่าซูมแมส

บทบาทหลักในกระบวนการสร้างอินทรียวัตถุใหม่ในแหล่งน้ำเป็นของสิ่งมีชีวิตที่มีคลอโรฟิลล์ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแพลงก์ตอนพืช การผลิตขั้นต้น - ผลลัพธ์ของกิจกรรมที่สำคัญของแพลงก์ตอนพืช - แสดงถึงผลลัพธ์ของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในระหว่างที่สังเคราะห์สารอินทรีย์จากส่วนประกอบของแร่ธาตุ สิ่งแวดล้อม. พืชที่สร้างมันขึ้นมาเรียกว่า n ผู้ผลิตหลัก . ในทะเลเปิดพวกมันสร้างอินทรียวัตถุเกือบทั้งหมด

ตารางที่ 9

องค์ประกอบของระบบนิเวศทางทะเล

ดังนั้น, การผลิตขั้นต้น หมายถึงมวลของอินทรียวัตถุที่เกิดขึ้นใหม่ในช่วงเวลาหนึ่ง การวัดการผลิตขั้นปฐมภูมิคืออัตราการก่อตัวใหม่ของอินทรียวัตถุ

มีผลิตภัณฑ์ขั้นต้นและสุทธิ การผลิตขั้นต้นขั้นต้นหมายถึงปริมาณอินทรียวัตถุทั้งหมดที่เกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง เป็นการผลิตขั้นต้นขั้นต้นที่เกี่ยวข้องกับแพลงก์ตอนพืชซึ่งเป็นการวัดการสังเคราะห์ด้วยแสงเนื่องจากจะให้แนวคิดเกี่ยวกับปริมาณของสสารและพลังงานที่ใช้ในการเปลี่ยนรูปของสสารและพลังงานในทะเลต่อไป. การผลิตขั้นต้นสุทธิหมายถึงส่วนหนึ่งของอินทรียวัตถุที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่ซึ่งยังคงอยู่หลังจากถูกใช้ไปกับการเผาผลาญ และยังคงสามารถนำมาใช้โดยตรงโดยสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ในน้ำเป็นอาหาร

ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการบริโภคอาหารเรียกว่า เกี่ยวกับโภชนาการ . เป็นแนวคิดที่สำคัญในชีววิทยาทางทะเล

ระดับโภชนาการระดับแรกจะแสดงด้วยแพลงก์ตอนพืช ระดับโภชนาการที่สองเกิดจากแพลงก์ตอนสัตว์ที่กินพืชเป็นอาหาร ปริมาณมวลชีวภาพทั้งหมดที่เกิดขึ้นต่อหน่วยเวลาในระดับนี้คือ ผลิตภัณฑ์รองของระบบนิเวศ ระดับโภชนาการที่สามแสดงโดยสัตว์กินเนื้อ หรือสัตว์นักล่าอันดับหนึ่ง และสัตว์กินพืชทุกชนิด การผลิตรวมในระดับนี้เรียกว่าระดับอุดมศึกษา ระดับโภชนาการที่สี่นั้นเกิดจากสัตว์นักล่าอันดับสองที่กินสิ่งมีชีวิตที่มีระดับสารอาหารต่ำกว่า ในที่สุดในระดับโภชนาการที่ห้าก็มีผู้ล่าอันดับสาม

การทำความเข้าใจระดับโภชนาการช่วยให้เราสามารถตัดสินประสิทธิภาพของระบบนิเวศได้ พลังงานจากดวงอาทิตย์หรือเป็นส่วนหนึ่งของอาหารจะถูกส่งไปยังแต่ละระดับโภชนาการ พลังงานส่วนสำคัญที่ได้รับในระดับใดระดับหนึ่งจะกระจายไปที่นั่นและไม่สามารถถ่ายโอนไปยังระดับที่สูงกว่าได้ การสูญเสียเหล่านี้รวมถึงงานทางกายภาพและเคมีทั้งหมดที่สิ่งมีชีวิตทำเพื่อรักษาตัวเอง นอกจากนี้ สัตว์ในระดับโภชนาการที่สูงกว่าจะบริโภคผลผลิตในระดับที่ต่ำกว่าในสัดส่วนที่แน่นอนเท่านั้น พืชและสัตว์บางชนิดตายไปด้วยเหตุผลทางธรรมชาติ เป็นผลให้ปริมาณพลังงานที่ถูกสกัดจากระดับโภชนาการโดยสิ่งมีชีวิตในระดับที่สูงกว่าของสายใยอาหารจะน้อยกว่าปริมาณพลังงานที่จ่ายไปยังระดับที่ต่ำกว่า เรียกว่าอัตราส่วนของปริมาณพลังงานที่สอดคล้องกัน ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อม ระดับโภชนาการและโดยปกติจะเป็น 0.1-0.2 ค่าประสิทธิภาพเชิงนิเวศน์ ระดับโภชนาการใช้ในการคำนวณการผลิตทางชีวภาพ

ข้าว. ภาพที่ 41 แสดงในรูปแบบที่เรียบง่ายของการจัดระเบียบเชิงพื้นที่ของพลังงานและสสารที่ไหลในมหาสมุทรจริง ในมหาสมุทรเปิด โซนยูโฟติกซึ่งเกิดการสังเคราะห์ด้วยแสง และพื้นที่ลึกซึ่งไม่มีการสังเคราะห์ด้วยแสง จะถูกแยกออกจากกันด้วยระยะห่างพอสมควร มันหมายความว่าอย่างนั้น การถ่ายโอนพลังงานเคมีลงสู่ชั้นน้ำลึกทำให้สารอาหารไหลออกอย่างต่อเนื่องและมีนัยสำคัญ ( สารอาหาร) จากผิวน้ำ

ข้าว. 41. ทิศทางหลักของการแลกเปลี่ยนพลังงานและสสารในมหาสมุทร

ดังนั้นกระบวนการแลกเปลี่ยนพลังงานและสสารในมหาสมุทรร่วมกันจึงก่อให้เกิดปั๊มทางนิเวศ โดยสูบสารอาหารพื้นฐานออกจากชั้นผิว หากกระบวนการตรงกันข้ามไม่ดำเนินการเพื่อชดเชยการสูญเสียสสาร น้ำผิวดินในมหาสมุทรก็จะสูญเสียสารอาหารทั้งหมดและชีวิตก็จะแห้งเหือด มหันตภัยนี้มิได้เกิดขึ้นเพียงแต่เนื่องมาจากการที่น้ำลึกขึ้นสู่ผิวน้ำจาก ความเร็วเฉลี่ยประมาณ 300 ม./ปี การเพิ่มขึ้นของน้ำลึกที่อิ่มตัวด้วยสารอาหารจะรุนแรงเป็นพิเศษตามแนวชายฝั่งตะวันตกของทวีป ใกล้เส้นศูนย์สูตร และในละติจูดสูง ซึ่งเทอร์โมไคลน์ตามฤดูกาลถูกทำลาย และความหนาที่สำคัญของน้ำถูกปกคลุมไปด้วยการผสมแบบพาความร้อน

เนื่องจากการผลิตทั้งหมดของระบบนิเวศทางทะเลถูกกำหนดโดยปริมาณการผลิตในระดับโภชนาการแรก จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าปัจจัยใดที่มีอิทธิพลต่อมัน ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่:

การส่องสว่างของชั้นผิว น้ำทะเล

อุณหภูมิของน้ำ

การจัดหาสารอาหารสู่พื้นผิว

อัตราการบริโภค (การกิน) สิ่งมีชีวิตของพืช

การส่องสว่างของชั้นผิวน้ำ กำหนดความเข้มของกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ดังนั้นปริมาณพลังงานแสงที่เข้าสู่พื้นที่มหาสมุทรโดยเฉพาะจะจำกัดปริมาณการผลิตสารอินทรีย์ ในตัวฉัน ในทางกลับกัน ความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์จะถูกกำหนดโดยปัจจัยทางภูมิศาสตร์และอุตุนิยมวิทยาโดยเฉพาะ ความสูงของดวงอาทิตย์เหนือเส้นขอบฟ้าและความขุ่นมัว ในน้ำ ความเข้มของแสงจะลดลงอย่างรวดเร็วตามความลึก เป็นผลให้เขตการผลิตหลักถูกจำกัดไว้ที่ความสูงไม่กี่สิบเมตรบน ในน่านน้ำชายฝั่ง ซึ่งโดยปกติจะมีสารแขวนลอยมากกว่าในน่านน้ำมหาสมุทรเปิดอย่างมีนัยสำคัญ แสงที่ทะลุผ่านได้ยากยิ่งขึ้น

อุณหภูมิของน้ำ ยังส่งผลต่อปริมาณการผลิตขั้นต้นด้วย ที่ความเข้มของแสงเท่ากัน ความเร็วสูงสุดการสังเคราะห์ด้วยแสงทำได้โดยสาหร่ายแต่ละชนิดในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดเท่านั้น อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงสัมพันธ์กับช่วงที่เหมาะสมที่สุดนี้ ส่งผลให้การผลิตการสังเคราะห์แสงลดลง อย่างไรก็ตาม ในมหาสมุทรส่วนใหญ่ อุณหภูมิของน้ำต่ำกว่าระดับที่เหมาะสมสำหรับแพลงก์ตอนพืชหลายชนิด ดังนั้นการอุ่นน้ำตามฤดูกาลทำให้อัตราการสังเคราะห์แสงเพิ่มขึ้น อัตราการสังเคราะห์แสงสูงสุดในสาหร่ายประเภทต่างๆ สังเกตได้ที่อุณหภูมิประมาณ 20°C

เพื่อการดำรงอยู่ของพืชทะเลก็เป็นสิ่งจำเป็น สารอาหาร - องค์ประกอบมาโครและจุลินทรีย์ Macrobiogens - จำเป็นต้องใช้ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส ซิลิคอน แมกนีเซียม แคลเซียม และโพแทสเซียมในปริมาณที่ค่อนข้างมาก ไมโครไบโอเจน ซึ่งก็คือองค์ประกอบที่ต้องการในปริมาณน้อยที่สุด ได้แก่ เหล็ก แมงกานีส ทองแดง สังกะสี โบรอน โซเดียม โมลิบดีนัม คลอรีน และวานาเดียม

ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และซิลิคอนบรรจุอยู่ในน้ำในปริมาณเล็กน้อยจนไม่สามารถตอบสนองความต้องการของพืชและจำกัดความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสจำเป็นต่อการสร้างสสารของเซลล์ นอกจากนี้ ฟอสฟอรัสยังมีส่วนร่วมในกระบวนการพลังงานอีกด้วย จำเป็นต้องมีไนโตรเจนมากกว่าฟอสฟอรัสเนื่องจากในพืชอัตราส่วนไนโตรเจน: ฟอสฟอรัสจะอยู่ที่ประมาณ 16: 1 โดยทั่วไปนี่คืออัตราส่วนของความเข้มข้นขององค์ประกอบเหล่านี้ใน น้ำทะเล. อย่างไรก็ตาม ในน่านน้ำชายฝั่ง กระบวนการฟื้นฟูไนโตรเจน (นั่นคือ กระบวนการที่คืนไนโตรเจนให้กับน้ำในรูปแบบที่เหมาะสมสำหรับการบริโภคของพืช) จะช้ากว่ากระบวนการฟื้นฟูฟอสฟอรัส ดังนั้นในพื้นที่ชายฝั่งทะเลหลายแห่ง ปริมาณไนโตรเจนจึงลดลงเมื่อเทียบกับปริมาณฟอสฟอรัส และทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบที่จำกัดความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสง

ซิลิคอนถูกใช้ในปริมาณมากโดยสิ่งมีชีวิตแพลงก์ตอนพืชสองกลุ่ม - ไดอะตอมและไดโนแฟลเจลเลต (แฟลเจลเลต) ซึ่งสร้างโครงกระดูกจากมัน บางครั้งพวกเขาแยกซิลิคอนออกจากน้ำผิวดินอย่างรวดเร็วจนผลจากการขาดแคลนซิลิคอนเริ่มจำกัดการพัฒนาของพวกเขา เป็นผลให้หลังจากการระบาดตามฤดูกาลของแพลงก์ตอนพืชที่บริโภคซิลิคอน การพัฒนาอย่างรวดเร็วของแพลงก์ตอนพืชในรูปแบบที่ "ไม่เป็นทราย" จึงเริ่มต้นขึ้น

การบริโภค (แทะเล็ม) ของแพลงก์ตอนพืช แพลงก์ตอนสัตว์ส่งผลต่อปริมาณการผลิตขั้นต้นทันที เนื่องจากพืชแต่ละชนิดที่กินเข้าไปจะไม่เติบโตและสืบพันธุ์อีกต่อไป ดังนั้นความเข้มข้นของการแทะเล็มจึงเป็นปัจจัยหนึ่งที่มีอิทธิพลต่ออัตราการสร้างการผลิตขั้นปฐมภูมิ ในสถานการณ์ที่สมดุล ความเข้มของการแทะเล็มควรอยู่ในระดับที่ชีวมวลแพลงก์ตอนพืชยังคงอยู่ที่ระดับคงที่ เมื่อการผลิตขั้นต้นเพิ่มขึ้น การเพิ่มขึ้นของประชากรแพลงก์ตอนสัตว์หรืออัตราการแทะเล็มหญ้าในทางทฤษฎีอาจทำให้ระบบกลับเข้าสู่สภาวะสมดุลได้ อย่างไรก็ตาม แพลงก์ตอนสัตว์ต้องใช้เวลาในการสืบพันธุ์ ดังนั้น แม้ว่าปัจจัยอื่นๆ จะคงที่ แต่ก็ไม่สามารถบรรลุสภาวะคงตัวได้ และจำนวนสิ่งมีชีวิตในสวนสัตว์และแพลงก์ตอนพืชจะผันผวนในระดับสมดุล

ผลผลิตทางชีวภาพของน้ำทะเล เปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัดในอวกาศ พื้นที่ที่ให้ผลผลิตสูง ได้แก่ ไหล่ทวีปและน่านน้ำมหาสมุทรเปิด ซึ่งผลจากการเพิ่มขึ้นทำให้น้ำผิวดินอุดมด้วยสารอาหาร ผลผลิตที่สูงของน้ำกักเก็บยังถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าน้ำกักเก็บที่ค่อนข้างตื้นนั้นอุ่นกว่าและส่องสว่างได้ดีกว่า น้ำในแม่น้ำที่อุดมด้วยสารอาหารไหลมาที่นี่เป็นหลัก นอกจากนี้การจัดหาสารอาหารยังถูกเติมเต็มโดยการสลายตัวของอินทรียวัตถุเข้าไป ก้นทะเล.. ในมหาสมุทรเปิดพื้นที่ของพื้นที่ที่ให้ผลผลิตสูงนั้นไม่มีนัยสำคัญเนื่องจากสามารถตรวจสอบไจโรแอนติไซโคลนแบบกึ่งเขตร้อนระดับดาวเคราะห์ซึ่งมีลักษณะของกระบวนการทรุดตัวของน้ำผิวดินได้ที่นี่

น่านน้ำในมหาสมุทรเปิดที่มีผลผลิตมากที่สุดนั้นจำกัดอยู่ในละติจูดสูง ขอบเขตทางเหนือและใต้มักจะตรงกับละติจูด 50 0 ในซีกโลกทั้งสอง การระบายความร้อนในฤดูใบไม้ร่วง-ฤดูหนาวที่นี่นำไปสู่การหมุนเวียนที่ทรงพลังและการกำจัดสารอาหารจากชั้นลึกสู่พื้นผิว อย่างไรก็ตาม เมื่อเราเคลื่อนเข้าสู่ละติจูดสูง ผลผลิตจะเริ่มลดลงเนื่องจากอุณหภูมิต่ำมีมากกว่าปกติ การส่องสว่างที่แย่ลงเนื่องจากดวงอาทิตย์อยู่สูงเหนือเส้นขอบฟ้าและน้ำแข็งปกคลุมอยู่ต่ำ

พื้นที่ที่มีการขึ้นชายฝั่งอย่างรุนแรงในเขตกระแสน้ำบริเวณชายฝั่งตะวันออกของมหาสมุทรนอกชายฝั่งเปรู ออริกอน เซเนกัล และแอฟริกาตะวันตกเฉียงใต้มีประสิทธิผลสูง

ในทุกพื้นที่ของมหาสมุทร ปริมาณการผลิตขั้นต้นจะแปรผันตามฤดูกาล เนื่องจากการตอบสนองทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตแพลงก์ตอนพืชต่อการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในสภาพทางกายภาพของที่อยู่อาศัย โดยเฉพาะแสง ความแรงลม และอุณหภูมิของน้ำ ความแตกต่างตามฤดูกาลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือลักษณะของทะเลในเขตอบอุ่น เนื่องจากความเฉื่อยทางความร้อนของมหาสมุทร การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิน้ำผิวดินจึงช้ากว่าการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอากาศ ดังนั้นในซีกโลกเหนือ อุณหภูมิของน้ำสูงสุดจึงถูกสังเกตในเดือนสิงหาคมและต่ำสุดในเดือนกุมภาพันธ์ เมื่อสิ้นสุดฤดูหนาว เนื่องจากอุณหภูมิของน้ำต่ำและรังสีแสงอาทิตย์ที่ทะลุลงไปในน้ำลดลง จำนวนไดอะตอมและไดโนแฟลเจลเลตจึงลดลงอย่างมาก ในขณะเดียวกัน พายุที่เย็นลงและพายุฤดูหนาวกำลังปะปนกับน้ำผิวดิน ความลึกที่มากขึ้นการพาความร้อน การเพิ่มขึ้นของน้ำลึกที่อุดมด้วยสารอาหารทำให้ปริมาณน้ำในชั้นผิวเพิ่มขึ้น ด้วยน้ำอุ่นและระดับแสงที่เพิ่มขึ้น สภาวะที่เหมาะสมจะถูกสร้างขึ้นสำหรับการพัฒนาไดอะตอม และสังเกตการระบาดของจำนวนสิ่งมีชีวิตแพลงก์ตอนพืช

ในช่วงต้นฤดูร้อน แม้ว่าอุณหภูมิและสภาพแสงจะเหมาะสม แต่ก็มีปัจจัยหลายประการที่ทำให้จำนวนไดอะตอมลดลง ประการแรก ชีวมวลของมันลดลงเนื่องจากการแทะเล็มโดยแพลงก์ตอนสัตว์ ประการที่สอง เนื่องจากความร้อนของน้ำผิวดิน จึงมีการสร้างการแบ่งชั้นที่แข็งแกร่ง ระงับการผสมในแนวตั้ง และด้วยเหตุนี้ การกำจัดน้ำลึกที่อุดมด้วยสารอาหารออกสู่ผิวน้ำ สภาวะที่เหมาะสมที่สุดในเวลานี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อการพัฒนาไดโนแฟลเจลเลตและแพลงก์ตอนพืชรูปแบบอื่นๆ ที่ไม่ต้องใช้ซิลิคอนในการสร้างโครงกระดูก ในฤดูใบไม้ร่วง เมื่อแสงสว่างยังเพียงพอสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง เนื่องจากการระบายความร้อนของน้ำผิวดิน เทอร์โมไคลน์จะถูกทำลาย ทำให้เกิดเงื่อนไขสำหรับการผสมแบบพาความร้อน น้ำผิวดินเริ่มได้รับการเติมเต็มด้วยสารอาหารจากชั้นน้ำที่ลึกลงไป และผลผลิตของมันเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากการพัฒนาของไดอะตอม เมื่ออุณหภูมิและแสงลดลงอีก จำนวนสิ่งมีชีวิตแพลงก์ตอนพืชทุกชนิดจะลดลงจนเหลือระดับฤดูหนาวที่ต่ำ ในเวลาเดียวกัน สิ่งมีชีวิตหลายชนิดตกอยู่ในแอนิเมชันที่ถูกระงับ โดยทำหน้าที่เป็น "วัสดุเมล็ดพันธุ์" สำหรับการระบาดในฤดูใบไม้ผลิในอนาคต

ที่ละติจูดต่ำ การเปลี่ยนแปลงในประสิทธิภาพการผลิตค่อนข้างน้อย และสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงการหมุนเวียนในแนวตั้งเป็นหลัก น้ำผิวดินมักจะอุ่นมากและคุณลักษณะคงที่ของน้ำคือเทอร์โมไคลน์ที่เด่นชัด ด้วยเหตุนี้ การกำจัดน้ำที่ลึกและอุดมด้วยสารอาหารจากใต้เทอร์โมไคลน์ลงสู่ชั้นผิวจึงเป็นไปไม่ได้ ดังนั้น แม้ว่าจะมีเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยอื่นๆ แต่ผลผลิตที่ต่ำก็ยังห่างไกลจากพื้นที่ที่มีน้ำเพิ่มขึ้นในทะเลเขตร้อน

หลักการของวิธีออกซิเจนและเรดิโอคาร์บอนในการกำหนดการผลิตปฐมภูมิ (อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสง) ภารกิจในการพิจารณาการทำลาย การผลิตขั้นต้นและสุทธิขั้นต้น

ที่ ข้อกำหนดเบื้องต้นต้องอยู่บนดาวเคราะห์โลกจึงจะเกิดชั้นโอโซนได้ หน้าจอโอโซนสามารถกั้นรังสี UV ได้ในช่วงใด?

ความสัมพันธ์ทางนิเวศรูปแบบใดที่ส่งผลเสียต่อสายพันธุ์

Amensalism - ประชากรกลุ่มหนึ่งส่งผลเสียต่ออีกกลุ่มหนึ่ง แต่ตัวมันเองไม่ได้รับอิทธิพลทั้งทางลบและทางบวก ตัวอย่างทั่วไปคือมงกุฎต้นไม้สูงที่ยับยั้งการเจริญเติบโตของพืชและมอสที่เติบโตต่ำโดยการปิดกั้นการเข้าถึงแสงแดดบางส่วน

Allelopathy เป็นรูปแบบหนึ่งของยาปฏิชีวนะที่สิ่งมีชีวิตออกแรงร่วมกัน อิทธิพลที่ไม่ดีซึ่งกันและกันอันเนื่องมาจากปัจจัยสำคัญ (เช่น การหลั่งของสาร) พบมากในพืช มอส และเชื้อรา ยิ่งกว่านั้นอิทธิพลที่เป็นอันตรายของสิ่งมีชีวิตหนึ่งต่ออีกสิ่งมีชีวิตนั้นไม่จำเป็นต่อชีวิตของมันและไม่ก่อให้เกิดประโยชน์ใด ๆ

การแข่งขันเป็นรูปแบบหนึ่งของยาปฏิชีวนะซึ่งสิ่งมีชีวิตสองสายพันธุ์เป็นศัตรูทางชีวภาพโดยธรรมชาติ (มักเกิดจากการจัดหาอาหารร่วมกันหรือ ความพิการเพื่อการสืบพันธุ์) เช่น ระหว่างผู้ล่าชนิดเดียวกันและประชากรเดียวกันหรือ ประเภทต่างๆกินอาหารอย่างเดียวกันและอาศัยอยู่ในดินแดนเดียวกัน ในกรณีนี้ อันตรายที่เกิดกับสิ่งมีชีวิตหนึ่งจะเป็นประโยชน์ต่ออีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง และในทางกลับกัน

โอโซนเกิดขึ้นเมื่อรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์พุ่งชนโมเลกุลออกซิเจน (O2 -> O3)

การก่อตัวของโอโซนจากออกซิเจนไดอะตอมมิกธรรมดาต้องใช้พลังงานค่อนข้างมาก - เกือบ 150 กิโลจูลสำหรับแต่ละโมล

เป็นที่ทราบกันว่าโอโซนธรรมชาติจำนวนมากกระจุกตัวอยู่ในสตราโตสเฟียร์ที่ระดับความสูง 15 ถึง 50 กม. เหนือพื้นผิวโลก

โฟโตไลซิสของโมเลกุลออกซิเจนเกิดขึ้นในสตราโตสเฟียร์ภายใต้อิทธิพลของ รังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่น 175-200 นาโนเมตร และสูงถึง 242 นาโนเมตร

ปฏิกิริยาการเกิดโอโซน:

О2 + hν → 2О

O2 + O → O3

การดัดแปลงเรดิโอคาร์บอนมีดังต่อไปนี้ ไอโซโทปคาร์บอน 14C จะถูกเติมลงในตัวอย่างน้ำในรูปของโซเดียมคาร์บอเนตหรือโซเดียมไบคาร์บอเนตที่มีกัมมันตภาพรังสีที่ทราบ หลังจากสัมผัสขวดบางส่วน น้ำจากขวดจะถูกกรองผ่านตัวกรองเมมเบรน และกัมมันตภาพรังสีของเซลล์แพลงก์ตอนจะถูกกำหนดบนตัวกรอง

วิธีออกซิเจนในการกำหนดการผลิตปฐมภูมิของแหล่งกักเก็บ (วิธีขวด) - ขึ้นอยู่กับการกำหนดความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสง สาหร่ายแพลงก์ตอนในขวดที่ติดตั้งในอ่างเก็บน้ำที่ระดับความลึกต่างๆ รวมทั้งใน สภาพธรรมชาติ- โดยความแตกต่างของปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำในช่วงกลางวันและกลางคืน

ภารกิจในการพิจารณาการทำลายล้าง การผลิตขั้นต้นและสุทธิขั้นต้น?????

โซนยูโฟติกคือชั้นบนของมหาสมุทร ซึ่งมีแสงสว่างเพียงพอสำหรับกระบวนการสังเคราะห์แสงที่จะเกิดขึ้น ขอบล่างของโซนโฟติกจะผ่านที่ระดับความลึกถึง 1% ของแสงจากพื้นผิว อยู่ในโซนโฟติกที่แพลงก์ตอนพืชอาศัยอยู่ เช่นเดียวกับเรดิโอลาเรียน พืชเจริญเติบโต และสัตว์น้ำส่วนใหญ่อาศัยอยู่ ยิ่งใกล้กับขั้วโลกมากเท่าใด โซนภาพถ่ายก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้น ดังนั้นที่เส้นศูนย์สูตรที่ไหน แสงอาทิตย์ตกเกือบในแนวตั้งความลึกของโซนสูงถึง 250 ม. ในขณะที่ Bely ไม่เกิน 25 ม.

ประสิทธิภาพของการสังเคราะห์ด้วยแสงขึ้นอยู่กับภายในและ สภาพภายนอก. สำหรับใบไม้แต่ละใบที่วางในสภาวะพิเศษ ประสิทธิภาพการสังเคราะห์ด้วยแสงจะสูงถึง 20% อย่างไรก็ตาม กระบวนการสังเคราะห์หลักที่เกิดขึ้นในใบหรือในคลอโรพลาสต์ และการเก็บเกี่ยวครั้งสุดท้ายจะถูกแยกออกจากกันโดยกระบวนการทางสรีรวิทยาหลายชุด ซึ่งพลังงานส่วนสำคัญที่สะสมไว้จะสูญเสียไป นอกจากนี้ ประสิทธิภาพการดูดซับพลังงานแสงยังถูกจำกัดอยู่ตลอดเวลาด้วยปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่กล่าวไปแล้ว เนื่องจากข้อจำกัดเหล่านี้ แม้ในพืชเกษตรที่ทันสมัยที่สุดภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตที่เหมาะสม ประสิทธิภาพของการสังเคราะห์ด้วยแสงจะไม่เกิน 6-7%

บทที่ 2 ชีวมวลของชีวมณฑล

การวิเคราะห์งานทดสอบและการให้คะแนน (5-7 นาที)

การทำซ้ำในช่องปากและการทดสอบคอมพิวเตอร์ (13 นาที)

ชีวมวลที่ดิน

ชีวมวลของชีวมณฑลอยู่ที่ประมาณ 0.01% ของมวลของสสารเฉื่อยในชีวมณฑล โดยที่พืชคิดเป็นประมาณ 99% ของชีวมวล และประมาณ 1% สำหรับผู้บริโภคและผู้ย่อยสลาย ทวีปถูกครอบงำโดยพืช (99.2%) มหาสมุทรถูกครอบงำโดยสัตว์ (93.7%)

ชีวมวลของพื้นดินนั้นมากกว่าชีวมวลในมหาสมุทรของโลกมาก ซึ่งก็คือเกือบ 99.9% สิ่งนี้อธิบายได้จากอายุขัยที่ยืนยาวขึ้นและมวลของผู้ผลิตบนพื้นผิวโลก ในพืชบนบก การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการสังเคราะห์ด้วยแสงสูงถึง 0.1% และในมหาสมุทรมีเพียง 0.04% เท่านั้น

ชีวมวลของพื้นที่ต่างๆ ของพื้นผิวโลกขึ้นอยู่กับสภาพภูมิอากาศ อุณหภูมิ ปริมาณฝน รุนแรง สภาพภูมิอากาศทุนดรา - อุณหภูมิต่ำ, ชั้นดินเยือกแข็งถาวร (Permafrost) ฤดูร้อนที่หนาวเย็นระยะสั้นได้ก่อให้เกิดชุมชนพืชที่มีลักษณะเฉพาะและมีชีวมวลต่ำ พืชพรรณในทุนดรานั้นมีไลเคน มอส ต้นไม้แคระที่กำลังคืบคลาน และพืชสมุนไพรที่สามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรงเช่นนี้ได้ ชีวมวลของไทกาจากนั้นป่าเบญจพรรณและป่าใบกว้างจะค่อยๆเพิ่มขึ้น โซนบริภาษถูกแทนที่ด้วยพืชพรรณกึ่งเขตร้อนและเขตร้อนซึ่งสภาพความเป็นอยู่ดีที่สุดและมีมวลชีวภาพสูงสุด

ดินชั้นบนมีสภาพน้ำ อุณหภูมิ และก๊าซที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิต พืชคลุมดินให้อินทรียวัตถุแก่ผู้อยู่อาศัยในดินทุกชนิด - สัตว์ (สัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง) เชื้อราและ เป็นจำนวนมากแบคทีเรีย. แบคทีเรียและเชื้อราเป็นตัวย่อยสลายซึ่งมีบทบาทสำคัญในวงจรของสารในชีวมณฑล การทำให้เป็นแร่สารอินทรีย์ “ผู้ขุดค้นธรรมชาติผู้ยิ่งใหญ่” - นี่คือสิ่งที่แอล. ปาสเตอร์เรียกว่าแบคทีเรีย

ชีวมวลของมหาสมุทรโลก

ไฮโดรสเฟียร์“เปลือกน้ำ” เกิดจากมหาสมุทรโลก ซึ่งกินพื้นที่ประมาณ 71% ของพื้นผิว โลกและอ่างเก็บน้ำที่ดิน - แม่น้ำทะเลสาบ - ประมาณ 5% พบน้ำจำนวนมากในน้ำใต้ดินและธารน้ำแข็ง เนื่องจากน้ำมีความหนาแน่นสูง สิ่งมีชีวิตจึงสามารถดำรงอยู่ได้ตามปกติไม่เพียงแต่ที่ด้านล่างเท่านั้น แต่ยังอยู่ในแนวน้ำและบนพื้นผิวด้วย ดังนั้นไฮโดรสเฟียร์จึงมีประชากรอยู่ตลอดความหนาทั้งหมดซึ่งเป็นตัวแทนของสิ่งมีชีวิต สัตว์หน้าดิน, แพลงก์ตอนและ เน็กตัน.

สิ่งมีชีวิตหน้าดิน(จากสัตว์หน้าดินกรีก - ความลึก) มีวิถีชีวิตแบบอยู่ก้นบึ้งอาศัยอยู่บนพื้นดินและบนพื้นดิน Phytobenthos เกิดขึ้นจากพืชหลายชนิด - สาหร่ายสีเขียว, สีน้ำตาล, สีแดง ซึ่งเติบโตที่ระดับความลึกต่างๆ: ที่ ความลึกตื้นสีเขียวจากนั้นสีน้ำตาลลึกกว่า - สาหร่ายสีแดงซึ่งพบได้ที่ระดับความลึกสูงสุด 200 ม. Zoobenthos มีสัตว์ต่างๆ เช่น หอย หนอน สัตว์ขาปล้อง ฯลฯ หลายคนปรับตัวให้เข้ากับชีวิตแม้ที่ระดับความลึกมากกว่า 11 กม.

สิ่งมีชีวิตแพลงก์ตอน(จากภาษากรีกแพลงก์โตส - พเนจร) - ผู้อาศัยอยู่ในเสาน้ำพวกมันไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในระยะทางไกลพวกมันถูกแสดงด้วยแพลงก์ตอนพืชและแพลงก์ตอนสัตว์ แพลงก์ตอนพืชประกอบด้วยสาหร่ายเซลล์เดียวและไซยาโนแบคทีเรียซึ่งพบได้ในอ่างเก็บน้ำทางทะเลที่ระดับความลึก 100 เมตรและเป็นผู้ผลิตสารอินทรีย์หลักซึ่งมีอัตราการสืบพันธุ์สูงผิดปกติ แพลงก์ตอนสัตว์เป็นโปรโตซัวในทะเล ปลาซีเลนเตเรต และสัตว์น้ำที่มีเปลือกแข็งขนาดเล็ก สิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีลักษณะการอพยพตามแนวตั้งในแต่ละวันโดยเป็นแหล่งอาหารหลักของสัตว์ใหญ่ เช่น ปลา วาฬบาลีน

สิ่งมีชีวิต Nektonic(จากภาษากรีก nektos - ลอยตัว) - ผู้อยู่อาศัย สภาพแวดล้อมทางน้ำสามารถเคลื่อนที่ผ่านเสาน้ำได้อย่างแข็งขันครอบคลุมระยะทางไกล ได้แก่ปลา ปลาหมึก สัตว์จำพวกวาฬ นกพินนิเพด และสัตว์อื่นๆ

งานเขียนด้วยการ์ด:

1. เปรียบเทียบชีวมวลของผู้ผลิตและผู้บริโภคทั้งบนบกและในมหาสมุทร

2. ชีวมวลกระจายอยู่ในมหาสมุทรโลกอย่างไร?

3. อธิบายชีวมวลภาคพื้นดิน

4. กำหนดเงื่อนไขหรือขยายแนวคิด: nekton; แพลงก์ตอนพืช; แพลงก์ตอนสัตว์; ไฟโตเบนโธส; สัตว์หน้าดิน; เปอร์เซ็นต์ของมวลชีวภาพของโลกจากมวลของสสารเฉื่อยของชีวมณฑล เปอร์เซ็นต์ของมวลชีวภาพของพืชจากมวลชีวภาพทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตบนบก เปอร์เซ็นต์ของมวลชีวภาพของพืชจากมวลชีวภาพทั้งหมด สิ่งมีชีวิตในน้ำ.

การ์ดบนกระดาน:

1. เปอร์เซ็นต์ของมวลชีวภาพของโลกจากมวลของสสารเฉื่อยในชีวมณฑลเป็นเท่าใด?

2. ชีวมวลของโลกมาจากพืชกี่เปอร์เซ็นต์?

3. มวลชีวภาพของพืชมีกี่เปอร์เซ็นต์ของมวลชีวภาพรวมของสิ่งมีชีวิตบนบก?

4. มวลชีวภาพของพืชเป็นชีวมวลรวมของสิ่งมีชีวิตในน้ำกี่เปอร์เซ็นต์

5. พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้สำหรับการสังเคราะห์แสงบนบกมีกี่เปอร์เซ็นต์?

6. พลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้สำหรับการสังเคราะห์แสงในมหาสมุทรมีกี่เปอร์เซ็นต์?

7. สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในแถบน้ำและถูกกระแสน้ำพัดพาชื่ออะไร?

8. สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในดินมหาสมุทรชื่ออะไร?

9. สิ่งมีชีวิตที่เคลื่อนไหวอย่างแข็งขันในคอลัมน์น้ำชื่ออะไร?

ทดสอบ:

ทดสอบ 1. ชีวมวลของชีวมณฑลจากมวลของสสารเฉื่อยของชีวมณฑลคือ:

ทดสอบ 2. ส่วนแบ่งของพืชจากชีวมวลของโลกคือ:

ทดสอบ 3. ชีวมวลของพืชบนพื้นดินเมื่อเปรียบเทียบกับชีวมวลของเฮเทอโรโทรฟบนบก:

2. คือ 60%

3. คือ 50%

ทดสอบ 4. ชีวมวลของพืชในมหาสมุทรเมื่อเปรียบเทียบกับชีวมวลของเฮเทอโรโทรฟในน้ำ:

1. มีชัยและคิดเป็น 99.2%

2. คือ 60%

3. คือ 50%

4. ชีวมวลของเฮเทอโรโทรฟน้อยกว่าและมีจำนวน 6.3%

ทดสอบ 5. การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยเฉลี่ยบนพื้นดินคือ:

ทดสอบ 6. การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการสังเคราะห์แสงโดยเฉลี่ยในมหาสมุทรคือ:

ทดสอบ 7. สัตว์หน้าดินในมหาสมุทรแสดงโดย:

ทดสอบ 8. Ocean nekton แสดงโดย:

1. สัตว์เคลื่อนไหวอย่างแข็งขันในคอลัมน์น้ำ

2. สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในเสาน้ำและถูกกระแสน้ำพัดพามา

3. สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนพื้นดินและในพื้นดิน

4.สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนแผ่นฟิล์มผิวน้ำ

ทดสอบ 9. แพลงก์ตอนในมหาสมุทรแสดงโดย:

1. สัตว์เคลื่อนไหวอย่างแข็งขันในคอลัมน์น้ำ

2. สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในเสาน้ำและถูกกระแสน้ำพัดพามา

3. สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนพื้นดินและในพื้นดิน

4.สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนแผ่นฟิล์มผิวน้ำ

ทดสอบ 10. จากผิวน้ำสู่ส่วนลึก สาหร่ายจะเติบโตตามลำดับต่อไปนี้:

1. สีน้ำตาลตื้น เขียวเข้ม แดงเข้ม สูงถึง - 200 ม.

2. แดงตื้น, น้ำตาลเข้ม, เขียวเข้ม สูงถึง - 200 ม.

3.เขียวตื้น แดงเข้ม น้ำตาลเข้ม สูงถึง - 200 ม.

4. สีเขียวตื้น, สีน้ำตาลเข้ม, สีแดงเข้ม - สูงถึง 200 ม.

อุณหภูมิของมหาสมุทรโลกส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความหลากหลายทางชีวภาพ ซึ่งหมายความว่ากิจกรรมของมนุษย์อาจเปลี่ยนแปลงการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตในน้ำทั่วโลก ซึ่งเป็นสิ่งที่ดูเหมือนว่าจะเกิดขึ้นกับแพลงก์ตอนพืชแล้ว ซึ่งกำลังลดลงโดยเฉลี่ย 1% ต่อปี

แพลงก์ตอนพืชในมหาสมุทร - สาหร่ายขนาดเล็กเซลล์เดียว - เป็นตัวแทนของพื้นฐานของเกือบทั้งหมด ห่วงโซ่อาหารและระบบนิเวศในมหาสมุทร ครึ่งหนึ่งของการสังเคราะห์ด้วยแสงทั้งหมดบนโลกมาจากแพลงก์ตอนพืช สภาพของมันส่งผลต่อปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่มหาสมุทรดูดซับได้ ความอุดมสมบูรณ์ของปลา และท้ายที่สุดคือความเป็นอยู่ที่ดีของผู้คนนับล้าน

ภาคเรียน "ความหลากหลายทางชีวภาพ" หมายถึงความแปรปรวนของสิ่งมีชีวิตจากทุกแหล่ง รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงระบบนิเวศบนบก ทางทะเล และทางน้ำอื่นๆ และระบบนิเวศที่ซับซ้อนซึ่งสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นเป็นส่วนหนึ่ง แนวคิดนี้รวมถึงความหลากหลายภายในสายพันธุ์ ระหว่างสายพันธุ์และความหลากหลายของระบบนิเวศ

นี่คือคำจำกัดความของคำนี้ในอนุสัญญาว่าด้วยความหลากหลายทางชีวภาพ วัตถุประสงค์ของเอกสารนี้คือการอนุรักษ์ความหลากหลายทางชีวภาพ การใช้ส่วนประกอบต่างๆ อย่างยั่งยืน และการแบ่งปันผลประโยชน์ที่เกิดจากการใช้ทรัพยากรพันธุกรรมอย่างยุติธรรมและเท่าเทียมกัน

ก่อนหน้านี้มีการวิจัยมากมายเกี่ยวกับความหลากหลายทางชีวภาพบนบก ความรู้ของมนุษย์เกี่ยวกับการแพร่กระจายของสัตว์ทะเลยังมีจำกัดอย่างมาก

แต่การศึกษาเรียกว่าการสำรวจสำมะโนประชากร ชีวิตในทะเล"(การสำรวจสำมะโนประชากรของชีวิตใต้ทะเลซึ่ง Gazeta.Ru เขียนซ้ำแล้วซ้ำอีก) ซึ่งกินเวลานานถึงหนึ่งทศวรรษทำให้สถานการณ์เปลี่ยนไป มนุษย์เริ่มรู้จักมหาสมุทรมากขึ้น ผู้เขียนได้รวบรวมความรู้เกี่ยวกับ แนวโน้มระดับโลกความหลากหลายทางชีวภาพตามกลุ่มหลัก ชาวทะเลได้แก่ปะการัง ปลา วาฬ แมวน้ำ ปลาฉลาม ป่าชายเลน สาหร่ายทะเลและแพลงก์ตอนสัตว์

“แม้ว่าเราจะตระหนักมากขึ้นถึงการไล่ระดับความหลากหลายทั่วโลกและความเกี่ยวข้องกันมากขึ้น ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม“ความรู้ของเราเกี่ยวกับวิธีการทำงานของแบบจำลองเหล่านี้ในมหาสมุทรยังช้ากว่าสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับพื้นดินอย่างมาก และการศึกษานี้จัดทำขึ้นเพื่อขจัดความคลาดเคลื่อนนี้”, - Walter Jetz จาก Yale University อธิบายวัตถุประสงค์ของงาน

จากข้อมูลที่ได้รับ นักวิทยาศาสตร์ได้เปรียบเทียบและวิเคราะห์รูปแบบความหลากหลายทางชีวภาพทั่วโลกมากกว่า 11,000 รูปแบบ สายพันธุ์ทะเลพืชและสัตว์ ตั้งแต่แพลงก์ตอนจิ๋วไปจนถึงฉลามและวาฬ

นักวิจัยได้ค้นพบความคล้ายคลึงกันอย่างเห็นได้ชัดระหว่างรูปแบบการกระจายพันธุ์ของสัตว์และอุณหภูมิของน้ำทะเล

ผลลัพธ์เหล่านี้หมายความว่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมหาสมุทรในอนาคตอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการกระจายตัวของสิ่งมีชีวิตในทะเล

นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่าที่ตั้งของแหล่งรวมความหลากหลายทางชีวภาพของสัตว์ทะเล (พื้นที่ที่มีอยู่ในปัจจุบัน จำนวนมาก พันธุ์หายากซึ่งตกอยู่ในอันตรายต่อการสูญพันธุ์ เช่น “จุด” ดังกล่าว เป็นต้น แนวปะการัง) ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีการบันทึกข้อมูลดังกล่าว ระดับสูงผลกระทบของมนุษย์ ตัวอย่างของผลกระทบดังกล่าว ได้แก่ การประมง การปรับตัวของสภาพแวดล้อมตามความต้องการ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโดยมนุษย์ และมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม บางทีมนุษยชาติควรพิจารณาว่ากิจกรรมนี้สอดคล้องกับกรอบของอนุสัญญาว่าด้วยความหลากหลายทางชีวภาพอย่างไร

“ผลกระทบสะสมจากกิจกรรมของมนุษย์กำลังคุกคามความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรโลก” Camilo Mora จากมหาวิทยาลัย Delhousie หนึ่งในผู้เขียนผลงานกล่าว

ถัดจากงานนี้ มีการตีพิมพ์บทความอื่นใน Nature เกี่ยวกับปัญหาความหลากหลายทางชีวภาพทางทะเลบนโลก ในนั้น นักวิทยาศาสตร์ชาวแคนาดาพูดคุยเกี่ยวกับอัตราการลดลงของมวลชีวภาพแพลงก์ตอนพืชในปัจจุบันมหาศาล ปีที่ผ่านมา. นักวิจัยพบว่าการใช้ข้อมูลที่เก็บถาวรร่วมกับการสำรวจดาวเทียมล่าสุด ผลจากภาวะโลกร้อนทำให้ปริมาณแพลงก์ตอนพืชลดลง 1% ต่อปี

แพลงก์ตอนพืชมีขนาดและอัตราส่วนความอุดมสมบูรณ์เท่ากันกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

แพลงก์ตอนพืชเป็นส่วนหนึ่งของแพลงก์ตอนที่ทำการสังเคราะห์ด้วยแสง โดยส่วนใหญ่เป็นสาหร่ายโปรโตคอกคัส ไดอะตอม และไซยาโนแบคทีเรีย แพลงก์ตอนพืชมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากคิดเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของการผลิตอินทรียวัตถุทั้งหมดบนโลกและออกซิเจนส่วนใหญ่ในชั้นบรรยากาศของเรา นอกจากการลดลงอย่างมีนัยสำคัญของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกซึ่งยังคงเป็นเรื่องระยะยาวแล้ว การลดลงของจำนวนแพลงก์ตอนพืชยังคุกคามการเปลี่ยนแปลงในระบบนิเวศทางทะเล ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อการประมงอย่างแน่นอน

เมื่อศึกษาตัวอย่างแพลงก์ตอนพืชในทะเลปรากฎว่าอะไร ขนาดใหญ่ขึ้นเซลล์ของสาหร่ายบางประเภทยิ่งมีจำนวนน้อยลง น่าแปลกที่จำนวนที่ลดลงนี้เกิดขึ้นตามสัดส่วนของมวลเซลล์ต่อกำลัง –0.75 - อัตราส่วนเชิงปริมาณที่เท่ากันของค่าเหล่านี้ได้อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ทุกประการ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบก. ซึ่งหมายความว่า "กฎความเท่าเทียมกันของพลังงาน" ยังใช้กับแพลงก์ตอนพืชด้วย

แพลงก์ตอนพืชกระจายไม่สม่ำเสมอทั่วมหาสมุทร ปริมาณขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของน้ำ แสงสว่าง และปริมาณสารอาหาร ปีที่อากาศเย็นของเขตอบอุ่นและขั้วโลกมีความเหมาะสมสำหรับการพัฒนาแพลงก์ตอนพืชมากกว่าน้ำอุ่นในเขตร้อน ในเขตเขตร้อนของมหาสมุทรเปิด แพลงก์ตอนพืชจะพัฒนาอย่างแข็งขันเมื่อมีกระแสน้ำเย็นไหลผ่านเท่านั้น ในมหาสมุทรแอตแลนติกแพลงก์ตอนพืชมีการพัฒนาอย่างแข็งขันในพื้นที่ของหมู่เกาะเคปเวิร์ด (ไม่ไกลจากแอฟริกา) ซึ่งกระแสน้ำคานารีที่เย็นจัดก่อตัวเป็นวงแหวน

ในเขตร้อน ปริมาณแพลงก์ตอนพืชจะเท่ากันตลอดทั้งปี ในขณะที่ในพื้นที่ละติจูดสูงจะมีการแพร่กระจายของไดอะตอมอย่างมากมายในฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง และการลดลงอย่างมากใน เวลาฤดูหนาว. แพลงก์ตอนพืชที่มีมวลมากที่สุดนั้นกระจุกตัวอยู่ในน้ำผิวดินที่มีแสงสว่างเพียงพอ (สูงถึง 50 เมตร) ลึกกว่า 100 ม. ซึ่งไม่สามารถทะลุได้ แสงแดดเกือบจะไม่มีแพลงก์ตอนพืชเนื่องจากการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นไปไม่ได้

ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสเป็นสารอาหารหลักที่จำเป็นต่อการพัฒนาแพลงก์ตอนพืช พวกมันสะสมต่ำกว่า 100 เมตร ในเขตที่ไม่สามารถเข้าถึงแพลงก์ตอนพืชได้ ถ้าน้ำผสมกันดี ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสจะถูกส่งไปที่ผิวน้ำเป็นประจำเพื่อป้อนแพลงก์ตอนพืช น้ำอุ่นเบากว่าของเย็นและไม่จมลงลึก - ไม่มีการผสมเกิดขึ้น ดังนั้นในเขตร้อน ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสจะไม่ถูกส่งไปยังพื้นผิว และการขาดแคลนสารอาหารจะขัดขวางการพัฒนาแพลงก์ตอนพืช

ในบริเวณขั้วโลก น้ำผิวดินจะเย็นลงและจมลงสู่ความลึก กระแสน้ำลึกพัดพาน้ำเย็นไปยังเส้นศูนย์สูตร เมื่อกระแทกสันเขาใต้น้ำ น้ำลึกจะลอยขึ้นสู่ผิวน้ำและนำแร่ธาตุติดตัวไปด้วย ในพื้นที่ดังกล่าวมีแพลงก์ตอนพืชมากขึ้น ใน โซนเขตร้อนในมหาสมุทรเปิด เหนือที่ราบใต้ทะเลลึก (แอ่งอเมริกาเหนือและบราซิล) ซึ่งไม่มีน้ำขึ้น มีแพลงก์ตอนพืชน้อยมาก พื้นที่เหล่านี้เป็นทะเลทรายในมหาสมุทร และแม้แต่สัตว์อพยพขนาดใหญ่ เช่น ปลาวาฬ หรือเรือใบ ก็หลีกเลี่ยงได้

แพลงก์ตอนพืชทะเล Trichodesmium เป็นตัวตรึงไนโตรเจนที่สำคัญที่สุดในเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนของมหาสมุทรโลก สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงขนาดจิ๋วเหล่านี้ใช้แสงแดด คาร์บอนไดออกไซด์ และสารอาหารอื่นๆ เพื่อสังเคราะห์อินทรียวัตถุ ซึ่งเป็นพื้นฐานของปิรามิดอาหารทะเล ไนโตรเจนเข้าสู่ชั้นที่มีแสงสว่างด้านบนของมหาสมุทรจากชั้นลึกของเสาน้ำและจากชั้นบรรยากาศทำหน้าที่เป็นอาหารที่จำเป็นสำหรับแพลงก์ตอน

ชาร์ลส์

เหตุใดมหาสมุทรจึงมี "ผลผลิตต่ำ" ในแง่ของการสังเคราะห์ด้วยแสง?

80% ของการสังเคราะห์ด้วยแสงของโลกเกิดขึ้นในมหาสมุทร อย่างไรก็ตาม มหาสมุทรก็มีผลผลิตต่ำเช่นกัน โดยครอบคลุมถึง 75% พื้นผิวโลกแต่จากน้ำหนักแห้ง 170 พันล้านตันต่อปีที่บันทึกได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง พวกมันให้พลังงานได้เพียง 55 พันล้านตัน ข้อเท็จจริงทั้งสองนี้ที่ฉันพบขัดแย้งกันมิใช่หรือ หากมหาสมุทรแก้ไขได้ 80% ของทั้งหมด C O X 2 " Role="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;"> ซีโอ เอ็กซ์ C O X 2 " Role="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;"> C O X 2 " Role="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;"> 2 C O X 2 " Role="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;"> C O X 2 " Role="presentation" style="position:relative;">C C O X 2 " Role="presentation" style="position:relative;">O C O X 2 " Role="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;">X C O X 2 " บทบาท="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;">2แก้ไขโดยการสังเคราะห์ด้วยแสงบนพื้นดินและปล่อยออกมา 80% ของ จำนวนทั้งหมด O X 2 " Role="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;"> โอ เอ็กซ์ O X 2 " Role="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;"> O X 2 " Role="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;"> 2 O X 2 " Role="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;"> O X 2 " Role="presentation" style="position:relative;">O O X 2 " Role="presentation" style="position:relative;">X O X 2 " บทบาท="การนำเสนอ" style="position: ญาติ;">2พวกมันจะต้องมีน้ำหนักแห้งถึง 80% ด้วยจากการสังเคราะห์ด้วยแสงบนโลก มีวิธีที่จะประนีประนอมข้อเท็จจริงเหล่านี้หรือไม่? ไม่ว่าในกรณีใด หาก 80% ของการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในมหาสมุทร ก็แทบจะดูเหมือนเป็นไปไม่ได้เลย ต่ำผลผลิต - แล้วเหตุใดมหาสมุทรจึงกล่าวกันว่ามีผลผลิตขั้นต้นต่ำ (มีเหตุผลหลายประการที่ให้ไว้ด้วย - แสงไม่สามารถเข้าถึงได้ที่ระดับความลึกทั้งหมดในมหาสมุทร ฯลฯ ) การสังเคราะห์ด้วยแสงที่มากขึ้นต้องหมายถึงผลผลิตที่มากขึ้น!

ซี_ซี_

มันจะมีประโยชน์หากคุณสามารถชี้ให้เห็นว่าคุณพบสถิติทั้งสองนี้จากที่ใด (80% ของผลผลิตของโลกมาจากมหาสมุทร และมหาสมุทรผลิตน้ำหนักแห้งได้ 55/170 ล้านตัน)

คำตอบ

ช็อกโกแลต

อันดับแรก เราต้องรู้ว่าอะไรคือเกณฑ์ที่สำคัญที่สุดสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง ได้แก่แสง CO 2 น้ำ สารอาหาร docenti.unicam.it/tmp/2619.ppt ประการที่สอง ผลผลิตที่คุณกำลังพูดถึงควรเรียกว่า "ผลผลิตหลัก" และคำนวณโดยการหารปริมาณคาร์บอนที่แปลงค่าต่อหน่วยพื้นที่ (m2) ตามเวลา www2.unime.it/snchimambiente/PrPriFattMag.doc

ดังนั้นเนื่องจากการที่มหาสมุทรเข้าครอบครอง พื้นที่ขนาดใหญ่ในโลกนี้ จุลินทรีย์ในทะเลสามารถเปลี่ยนคาร์บอนอนินทรีย์จำนวนมากให้เป็นคาร์บอนอินทรีย์ได้ (หลักการสังเคราะห์ด้วยแสง) ปัญหาใหญ่ในมหาสมุทรคือความพร้อมของสารอาหาร พวกมันมีแนวโน้มที่จะสะสมหรือทำปฏิกิริยากับน้ำหรืออื่นๆ สารประกอบเคมีแม้ว่าสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงในทะเลส่วนใหญ่จะพบบนพื้นผิวซึ่งแน่นอนว่ามีแสงอยู่ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของมหาสมุทรลดลง

WYSIWYG♦

เอ็มที กราดเวลล์

หากมหาสมุทรแก้ไข 80% ของ CO2CO2 ทั้งหมดที่กำหนดโดยการสังเคราะห์ด้วยแสงบนโลก และปล่อย 80% ของ O2O2 ทั้งหมดที่กำหนดโดยการสังเคราะห์ด้วยแสงบนโลก มหาสมุทรเหล่านั้นจะต้องคิดเป็น 80% ของน้ำหนักแห้งที่เกิดขึ้นด้วย

ประการแรก "O 2 release" หมายความว่าอย่างไร? นี่หมายความว่า "O 2 ถูกปล่อยออกจากมหาสมุทรสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการเติบโตมากเกินไป" หรือไม่? กรณีนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากปริมาณ O2 ในชั้นบรรยากาศค่อนข้างคงที่และมีหลักฐานว่าปริมาณ O2 นั้นต่ำกว่าในยุคจูแรสซิกอย่างมาก โดยทั่วไป แหล่งกักเก็บ O2 ทั่วโลกควรสร้างสมดุลให้กับแหล่ง O2 หรือหากมีสิ่งใด ให้เกินแหล่งนั้นเล็กน้อย ส่งผลให้ระดับ CO2 ในชั้นบรรยากาศในปัจจุบันค่อยๆ เพิ่มขึ้นโดยสูญเสียระดับ O2

ดังนั้นคำว่า "ปล่อยออกมา" เราหมายถึง "ปล่อยออกมาจากกระบวนการสังเคราะห์แสงในขณะที่มันออกฤทธิ์"

ใช่แล้ว มหาสมุทรแก้ไข 80% ของ CO 2 ทั้งหมดที่ถูกตรึงผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่พวกมันก็สลายมันลงในอัตราเดียวกัน สำหรับเซลล์สาหร่ายทุกเซลล์ที่มีการสังเคราะห์แสง จะมีเซลล์ที่ตายหรือกำลังจะตายและถูกใช้โดยแบคทีเรีย (ซึ่งใช้ O2) หรือตัวมันเองก็ใช้ออกซิเจนเพื่อรักษากระบวนการเผาผลาญในเวลากลางคืน ดังนั้นปริมาณสุทธิของ O 2 ที่ปล่อยออกมาจากมหาสมุทรจึงใกล้เคียงกับศูนย์

ตอนนี้เราต้องถามว่า "ประสิทธิภาพ" ที่เราหมายถึงในบริบทนี้ หากโมเลกุล CO2 ได้รับการแก้ไขเนื่องจากกิจกรรมของสาหร่าย แต่กลับกลายเป็นไม่ได้รับการแก้ไขอีกครั้งเกือบจะในทันที นั่นถือเป็น "ประสิทธิภาพการทำงาน" หรือไม่ แต่กระพริบตาแล้วจะพลาด! ถึงไม่กระพริบตาก็วัดไม่ได้ น้ำหนักแห้งของสาหร่ายเมื่อสิ้นสุดกระบวนการจะเท่ากับน้ำหนักที่เริ่มต้น ดังนั้น หากเรานิยาม "ผลผลิต" ว่า "เพิ่มมวลแห้งของสาหร่าย" ผลผลิตจะเป็นศูนย์

เพื่อให้การสังเคราะห์ด้วยแสงของสาหร่ายมีผลอย่างยั่งยืนต่อระดับ CO 2 หรือ O 2 ทั่วโลกนั้น CO 2 คงที่จะต้องถูกรวมเข้ากับสิ่งที่รวดเร็วน้อยกว่าสาหร่าย บางอย่างเช่นปลาคอดหรือปลาเฮค ซึ่งสามารถรวบรวมและวางไว้บนโต๊ะเป็นโบนัสได้ "ผลผลิต" มักจะหมายถึงความสามารถของมหาสมุทรในการเติมเต็มสิ่งเหล่านี้หลังการเก็บเกี่ยว และนี่ถือว่าน้อยมากเมื่อเทียบกับความสามารถของโลกในการผลิตผลผลิตซ้ำ

มันจะเป็นอีกเรื่องหนึ่งถ้าเรามองว่าสาหร่ายมีศักยภาพเหมาะสมสำหรับการเก็บเกี่ยวจำนวนมาก ดังนั้นความสามารถในการเติบโตเหมือนไฟป่าเมื่อมีปุ๋ยไหลบ่ามาจากพื้นดินถูกมองว่าเป็น "ผลผลิต" แทนที่จะเป็นสิ่งที่น่ารำคาญอย่างยิ่ง แต่นั่นไม่เป็นความจริง

กล่าวอีกนัยหนึ่ง เรามักจะให้คำจำกัดความของ "ผลผลิต" ในแง่ของสิ่งที่ดีสำหรับเราในฐานะสายพันธุ์หนึ่ง และสาหร่ายก็มีแนวโน้มว่าจะไม่เป็นเช่นนั้น