Основы биологической продуктивности

1. Основы биологической продуктивности

2. Понятие биологической продуктивности

Биологическая продуктивность - это
экологическое и общебиологическое понятие,
обозначающее воспроизведение биомассы
растений, микроорганизмов и животных,
входящих в состав экосистемы.
Мера биологической продуктивности –
продукция за единицу времени на единицу
площади или объема.
Биомасса непригодна в качестве общей меры
биологической продуктивности.

3. Типы продукции

Первичная продукция – продукция
автотрофов, способных к хемо- и фотосинтезу.
Вторичная продукция – продукция
гетеротрофных организмов (консументов).
Промежуточная – продукция, потребляемая
другими членами экосистемы (вещество вновь
возвращается в круговорот).
Конечная – продукция, в той или иной форме
отчуждаемая от экосистемы.

4. Биологическая продуктивность Мирового океана

Продукция 1 уровня (фитопланктон,
бактерии) – 1250 млрд. т/год
Продукция 2-4 уровней (консументы) –
40-50 млрд. т/год
Потенциальная промысловая продукция
– 260 млн. т/год
Фактическая промысловая продукция –
89 млн. т/год

5. Распределение и продукция фитопланктона

Общая продукция – 1200 млрд. т/год
Распределен неравномерно
По вертикали: в слое от поверхности до
глубины 200 м
Наибольшая биомасса: от поверхности до
глубины 50-60 м
В водах Арктики и Антарктики – лишь вблизи
поверхности.

6. Распределение и продукция зоопланктона

Продукция – около 53 млрд. т/год
Биомасса – 21,5 млрд. т
90% видов сосредоточены в тропических,
субтропических и умеренных водах.
Распределение соответствует распределению
фитопланктона.
65% биомассы сосредоточено в слое от поверхности до
глубины 500 м,
35 % - в слое 500-4000 м.

7. Распределение и продукция бентоса (фитобентос)

Опоясывает всю береговую линию
Более 80 тыс. видов
Биомасса 1,5-1,8 млрд. т
Распространен до глубины 20 м
Пища для рыб-фитофагов, субстрат для
нереста рыб, зона обитания молоди
Объекты промысла, объекты культивирования:
- агар, агароид (анфельция, багрянки и др.)
- Ламинария (употребляется в пищу)
- Порфира (приправа к пище)

8. Распределение зообентоса

Прикрепленные, зарывающиеся или малоподвижные животные
Включает 185 тыс. видов животных, из них
180 тыс. – типично шельфовые
2 тыс. обитают на глубине более 2000 м
200-250 видов – на глубине более 4000 м.
Биомасса – 10-12 млрд. т, из них:
58% - на шельфах
32% - в слое 200-3000 м
10% - глубже 3000 м
-
Распределение в океане зависит от:
Глубины дна,
Типа грунта,
Температуры воды,
Наличия биогенных элементов

9. Продукция зообентоса

Продукция – 5-6 млрд. т/год
Наиболее продуктивные районы:
- Баренцево море
- Северное море
- Охотское море
- Берингово море
- Большая Ньюфаундлендская банка
- Залив Аляска
Около 2 млрд. т бентоса ежегодно используется в
пищу рыбами.

10. Распределение и продукция нектона

Нектон включает в свой состав: всех рыб, крупных
пелагических беспозвоночных, в том числе кальмаров и
криля, морских черепах, ластоногих и китообразных
млекопитающих.
Нектон является основой промыслового
использования гидробионтов Мирового океана и
морей.
Биомасса: 4-4,5 млрд. т, в том числе
- 2,2 млрд. т рыб (из них 1 млрд. т мелких
мезопелагических),
- 1,5 млрд. т арктического криля,
- более 300 млн. т кальмаров.

11. Экологические группы рыб

-
-
Шельфовые рыбы (размножаются и постоянно живут в водах
шельфа):
основная масса рыб;
основу группы составляют рыбы из пелагических семейств
сельдевых, анчоусовых, ставридовых и скумбриевых, из
донных и придонных семейств – камбаловых, скорпеновых,
тресковых, мерлузовых, спаровых, лутьяновых, горбылевых и
др.
Шельфово-океанические рыбы (размножаются в пределах
шельфа или прилегающих континентальных или островных т в
океане вдали от берегов).
некоторые тресковые (путассу, минтай)
Собственно океанические рыбы (размножаются и
постоянно живут в открытых районах морей и океанов, в
основном над абиссальными глубинами).
многие виды летучих рыб, ряд видов акул и тунцов, а также
рыб мезо-, бати- и абиссопелагиали и обитателей
океанической бентали.

12. Антарктический криль

Антарктический криль (Euphausea superba) обитает в
водах Южного океана, образуя скопления в слое воды от
поверхности до глубины 500 м, наиболее плотные – от
поверхности до 100 м.
Продукция криля составляет в среднем 24-47 г/м2 и
играет важную роль в питании китов, тюленей, птиц,
кальмаров и других водных животных.
Биомасса криля в водах Южного океана в среднем
оценивается в 1,5 млрд. т.
Является объектом промысла (Россия, Япония)
Максимально достигнутый годовой улов составил 530
тыс. т.

13. Кальмары

Широко распространены в тропических, субтропических
и бореальных районах пелагиали и неритических зон
Мирового океана.
Биомасса пелагических кальмаров - более чем 300 млн.
т. Основные потребители кальмаров - кашалоты,
ежегодное выедание: 180 - 300 млн. т.
Массовые скопления кальмаров тесно связаны с
распределением биопродуктивных участков океана и
массовых скоплений рыб.
Наиболее важные объекты промысла : кальмар-стрелка
и шельфово-океанические короткоперые кальмары.
Ежегодно добывается
- более 530 тыс. т японского кальмара-стрелки,
- более 210 тыс. т кальмаров-лолиго
- около 220 тыс. т короткоперых кальмаров.

14. Китообразные и ластоногие морские животные

Запасы истощены вследствие интенсивного промысла:
Всего было добыто более 2 млн. шт. общей массой 174 млн. т.
Нерегулируемая охота за китами привела к практически
полному их уничтожению в северном полушарии и резкому
истощению запасов в южном.
Усатые киты являются основными потребителями криля в
водах Антарктики.
В настоящее время в Мировом океане обитает лишь около 500
тыс. усатых китов и кашалотов, их промысел пока запрещен
ввиду медленного темпа восстановления запасов.
В Мировом океане обитает около 250 млн. т ластоногих –
ушастых и обычных тюленей, а также несколько миллионов
дельфинов.
Ластоногие обычно питаются зоопланктоном (в частности,
крилем), а также рыбами и кальмарами.

15. Общая биомасса и продукция населения Мирового океана

Высокопродуктивные районы - 20% акватории
Мирового океана:
- фитобентос - 1% общей площади дна океана,
- зообентос – 6-8%,
- площадь основных промысловых районов 2%всей акватории.
Имеют место существенные различия в ходе
процесса биопродуцирования в океане и на
суше.

16. Общая биомасса и продукция населения Мирового океана

Биомасса населения пелагиали (без
микрофлоры): 35-38 млрд. т,
Из них:
- 30-35% - продуценты
- 65-70% - консументы различных уровней
-
Продукция: более 1300 млрд. т/год
Более чем 1200 млрд. т/год дают водоросли
70-80 млрд. т/год - животные

17. Понятие P/B-коэффициента

P/B-коэффициент – является одним из
важнейших показателей интенсивности
процесса биологического продуцирования;
рассчитывается как отношение годовой
продукции к среднегодовой биомассе.
Р/В для фитопланктона - от 100 до 200,
Р/В для зоопланктона - 10-15,
Р/В для нектона – 0,7,
Р/В для бентоса - 0,5.
В целом Р/В-коэффициент понижается от
нижних звеньев трофической цепи к высшим.

18.

Группа населения
Биомасса, млрд. т Продукция, млрд. т
P/B-коэффициент
1. Продуценты (всего)
В том числе:
Фитопланктон
Фитобентос
Микрофлора (бактерии и
простейшие)
11,5-13,8
1240-1250
90-110
10-12
1,5-1,8
-
более 1200
0,7-0,9
40-50
100-200
0,5
-
2. Консументы (всего)
Зоопланктон
Зообентос
Нектон
В том числе:
Криль
Кальмары
Мезопелагические рыбы
Прочие рыбы
21-24
5-6
10-12
6
2,2
0,28
1,0
1,5
70-80
60-70
5-6
4
0,9
0,8-0,9
1,2
0,6
3-5
10-15
0,5
0,7
0,4
2,5-3,0
1,2
0,4
Всего
32-38
1310-1330
34-42

19. Понятие потенциальной промысловой продуктивности

Потенциальная промысловая продуктивность водоема –
это потенциально возможное годовое изъятие из него
промысловых гидробионтов без ущерба для их
воспроизводства.
Зависит от воспроизводительной способности запаса
гидробионта (с учетом темпов размножения, роста и
убыли по различным причинам).
Воспроизводительную способность запаса гидробионта
отражает P/B-коэффициент.
Принято считать, что промысел без ущерба для запаса
может изымать:
- около половины годовой продукции,
- около 0,3 среднегодовой биомассы.

20. Оценка возможного годового изъятия основных промысловых гидробионтов

Планктоноядные и хищные пелагические и донные рыбы:
0,3B=0,5 млрд. т
0,5P=0,3 млрд. т, где B-биомасса, P-продукция
Среднее значение – 0,4 млрд. т
Мелкие мезопелагические рыбы:
0,3В=0,3 млрд. т
0,5Р=0,6 млрд. т
Среднее значение – 0,45 млрд. т
Криль:
0,3В=0,66 млрд. т
0,5Р=0,45 млрд. т
Среднее значение – 0,55 млрд. т
Кальмары:
0,3В=84 млн. т
0,5Р=425 млн. т
Среднее значение – 255 млн. т

21. Биологическая мелиорация океана

Методы «биологической мелиорации»
направлены на улучшение (с позиций
человека) состояния многовидовой
экосистемы, ее видового состава,
соотношения биомасс популяций
населяющих ее гидробионтов.
Один из методов: целенаправленный
промысел определенных видов.

22. Задачи целенаправленного вылова определенных видов с целью мелиорации

сокращение биомассы и численности многих животных,
являющихся в данной экосистеме так называемыми
«кормовыми тупиками»;
изменение в нужную для человека сторону
количественного соотношения видов гидробионтов в том
или ином водоеме;
обеспечение лучших условий для существования
наиболее важных для промысла популяций;
вселение в водоемы видов, полезных для человека
(ценные в пищевом отношении, использующие
нетронутые ресурсы, являющиеся ценными кормовыми
объектами и т.п.).

23. Последствия нерегулируемого рыболовства

Замена высокоценных в пищевом отношении видов рыб на
малоценные.
Например, в наших южных морях: ценные осетровые, карповые и
окуневые рыбы уступили место малоценным и мелким рыбам –
шпротам, килькам, анчоусам и т.п.
Например, в водах Калифорнийского залива и у юго-западного побережья
Африки более ценные сардины вытесняются менее ценными
анчоусами.
Изменение структуры популяций промысловых объектов: происходит
их омоложение, иногда – более раннее половое созревание, что
ухудшает пищевую ценность гидробионтов для человека, снижает из
воспроизводительную способность.
Необходим жестко регулируемый на научной основе
промысел, базирующийся на знании структуры и
свойств эксплуатируемых экосистем и прогнозе их
изменений под влиянием промысла и различных
мер его регулирования.