Каково сочетание биомассы растений и биомассы животных на суше и в океане

Биомасса мирового океана

Урок 2. Биомасса биосферы

Анализ зачетной работы и выставление оценок (5-7 мин).

Устное повторение и компьютерное тестирование (13 мин).

Биомасса суши

Биомасса биосферы составляет примерно 0,01% от массы косного вещества биосферы, причем около 99% процентов биомассы приходится на долю растений, на долю консументов и редуцентов — около 1%. На континентах преобладают растения (99,2%), в океане — животные (93,7%)

Биомасса суши гораздо больше биомассы мирового океана, она составляет почти 99,9%. Это объясняется большей продолжительностью жизни и массой продуцентов на поверхности Земли. У наземных растений использование солнечной энергии для фотосинтеза достигает 0,1%, а в океане — только 0,04%.

Биомасса различных участков поверхности Земли зависит от климатических условий — температуры, количества выпадаемых осадков. Суровые климатические условия тундры — низкие температуры, вечная мерзлота, короткое холодное лето сформировали своеобразные растительные сообщества с небольшой биомассой. Растительность тундры представлена лишайниками, мхами, стелющимися карликовыми формами деревьев, травянистой растительностью, выдерживающей такие экстремальные условия. Биомасса тайги, затем смешанных и широколиственных лесов постепенно увеличивается. Зона степей сменяется субтропической и тропической растительностью, где условия для жизни наиболее благоприятны, биомасса максимальна.

Биомасса мирового океана

Гидросфера «водная оболочка» образована Мировым океаном, который занимает около 71% поверхности земного шара, и водоемами суши — реками, озерами — около 5%. Много воды находится в подземных водах и ледниках. В связи с высокой плотностью воды, живые организмы могут нормально существовать не только на дне, но и в толще воды, и на ее поверхности. Поэтому гидросфера заселена по всей толщине, живые организмы представлены бентосом, планктоном и нектоном.

Бентосные организмы (от греч. benthos — глубина) ведут придонный образ жизни, живут на грунте и в грунте. Фитобентос образован различными растениями — зелеными, бурыми, красными водорослями, которые произрастают на различных глубинах: на небольшой глубине зеленые, затем бурые, глубже — красные водоросли которые встречаются на глубине до 200 м. Зообентос представлен животными — моллюсками, червями, членистоногими и др. Многие приспособились к жизни даже на глубине более 11 км.

Планктонные организмы (от греч. planktos — блуждающий) — обитатели толщи воды, они не способны самостоятельно передвигаться на большие расстояния, представлены фитопланктоном и зоопланктоном. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли, цианобактерии, которые находятся в морских водоемах до глубины 100 м и являются основным продуцентом органических веществ — у них необычайно высокая скорость размножения. Зоопланктон — это морские простейшие, кишечнополостные, мелкие ракообразные. Для этих организмов характерны вертикальные суточные миграции, они являются основной пищевой базой для крупных животных — рыб, усатых китов.

Нектонные организмы (от греч. nektos — плавающий) — обитатели водной среды, способные активно передвигаться в толще воды, преодолевая большие расстояния. Это рыбы, кальмары, китообразные, ластоногие и другие животные.

Письменная работа с карточками:

1. Сравните биомассу продуцентов и консументов на суше и в океане.

2. Как распределена биомасса в Мировом океане?

3. Охарактеризуйте биомассу суши.

4. Дайте определение терминам или раскройте понятия: нектон; фитопланктон; зоопланктон; фитобентос; зообентос; процент биомассы Земли от массы косного вещества биосферы; процент биомассы растений от общей биомассы наземных организмов; процент биомассы растений от общей биомассы водных организмов.

1. Какой процент биомассы Земли от массы косного вещества биосферы?

2. Какой процент от биомассы Земли приходится на долю растений?

3. Какой процент от общей биомассы наземных организмов составляет биомасса растений?

4. Какой процент от общей биомассы водных организмов составляет биомасса растений?

5. Какой % солнечной энергии используется для фотосинтеза на суше?

6. Какой % солнечной энергии используется для фотосинтеза в океане?

7. Как называются организмы, населяющие толщу воды и переносимые морскими течениями?

8. Как называются организмы, населяющие грунт океана?

9. Как называются организмы, активно передвигающимися в толще воды?

Тест 1. Биомасса биосферы от массы косного вещества биосферы составляет:

Тест 2. На долю растений от биомассы Земли приходится:

Тест 3. Биомасса растений на суше по сравнению с биомассой наземных гетеротрофов:

1. Преобладает и составляет 99,2%.

4. Меньше биомассы гетеротрофов и составляет 6,3%.

Тест 4. Биомасса растений в океане по сравнению с биомассой водных гетеротрофов:

1. Преобладает и составляет 99,2%.

4. Меньше биомассы гетеротрофов и составляет 6,3%.

Тест 5. Использование солнечной энергии для фотосинтеза на суше в среднем составляет:

Тест 6. Использование солнечной энергии для фотосинтеза в океане в среднем составляет:

Тест 7. Бентос океана представлен:

1. Активно передвигающимися в толще воды животными.

2. Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.

3. Организмами, живущими на грунте и в грунте.

4. Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.

Тест 8. Нектон океана представлен:

1. Активно передвигающимися в толще воды животными.

2. Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.

3. Организмами, живущими на грунте и в грунте.

4. Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.

Тест 9. Планктон океана представлен:

1. Активно передвигающимися в толще воды животными.

2. Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.

3. Организмами, живущими на грунте и в грунте.

4. Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.

Тест 10. От поверхности вглубь водоросли произрастают в следующем порядке:

1. Неглубоко бурые, глубже зеленые, глубже красные до — 200 м.

2. Неглубоко красные, глубже бурые, глубже зеленые до — 200 м.

3. Неглубоко зеленые, глубже красные, глубже бурые до — 200 м.

4. Неглубоко зеленые, глубже бурые, глубже красные — до 200 м.

Читайте также:  Карточки домана для самых маленьких смотреть бесплатно в хорошем качестве голоса животных

Источник

Ученые провели глобальную перепись биомассы

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Биологи провели количественный анализ глобального распределения биомассы на Земле, которая суммарно составила 550 миллиардов тонн углерода. Оказалось, что более 80 процентов от этого числа приходится на растения, суммарная биомасса наземных организмов примерно на два порядка больше, чем морских, а доля человека составляет около 0,01 процента, пишут ученые в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Количественные данные об общей биомассе всех живых организмов на Земле и ее распределении между отдельными видами — важная информация для современной биологии и экологии: по ним можно исследовать общую динамику и развитие всей биосферы, ее реакцию на происходящие на планете климатические процессы. Как пространственное распределение биомассы (географическое, по глубине и средам обитания видов), так и ее распределение между различными видами живых организмов может служить важным показателем при оценке путей переноса углерода и других элементов, а также экологических взаимодействий или пищевых цепей. Тем не менее, на сегодняшний день количественные оценки распределения биомассы были сделаны либо для отдельных таксонов, либо внутри некоторых экосистем, а достоверных оценок всей биосферы на данный момент сделано не было.

Чтобы получить такие данные, группа ученых из Израиля и США под руководством Рона Мило (Ron Milo) из Института имени Вейцмана провела своеобразную перепись всех видов животных с оценкой их биомассы и географического распределения. Все данные ученые собирали по нескольким сотням актуальных научных статей, после чего обрабатывали эту информацию с помощью разработанной схемы интегрирования с учетом географического распределения видов. В качестве количественного показателя биомассы, приходящейся на различные виды, ученые использовали информацию о массе углерода, которая приходится на различные таксоны (то есть при рассмотрении не учитывалась, например, масса воды). Сейчас все полученные результаты, а также использованные для анализа программы, находятся в открытом доступе, и их можно найти на github.

Принципиальная схема получения данных о глобальном распределении биомассы на основе имеющихся неполных данных с учетом географического распределение параметров окружающей среды

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Источник

Биомасса

Биомасса — это общая масса живого вещества в биосфере. В настоящее время на Земле известны около 500 тыс. видов растений, более 1,5 миллионов видов животных. 93% их населяют сушу, а 7% являются обитателями водной среды (таблица).

Таблица. Биомасса организмов на Земле

Масса сухого вещества

Континенты

Океаны

Живот­ные и микро­организ­мы

Живот­ные и микроорга­низмы

Из данных таблицы видно, что хотя океаны и занимают около 70% земной поверхности, однако они образуют всего 0,13% биомассы Земли.

Биомасса растений (фитобиомасса) на суше составляет 99% биомассы Земли, а биомасса животных (зообиомасса) — менее 1%.

Основную часть биомассы океанов (93,7%) составляет зообиомасса.

Биомасса суши

В направлении от полюсов к экватору содержание биомассы и многообразие видов, плотность жизни постепенно увеличиваются. В экваториальных биоценозах наб­людается острая конкуренция за обладание местом обитания, пищей, светом и кислородом. Под воздействием человека площади, где образуется биомасса, претерпевают очень большие изменения. Основную часть поверхности суши занимают биогеоценозы почвы.

Образование почвы происходит биогенным путём, она состоит из неорганических и органических веществ. Вне биосферы образование почвы невозможно. Под воздействием микроорганизмов, растений и животных на горных породах начинает постепенно формироваться почвенный слой Земли. Накопленные в организмах биогенные элементы после их гибели и разложения опять переходят в почву.

Процессы, происходящие в почве, являются важным компонен­том круговорота веществ в биосфере. Хозяйственная деятельность человека может привести к постепенному изменению состава почвы и гибели живущих в ней микроорганизмов. Вот почему необходима разработка мер разумного использования почвы. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Биомасса океана

Гидросфера играет важную роль в распределении тепла и влажности по планете, в круговороте веществ, поэтому она также оказывает мощное влияние на биосферу. Вода является важным компонентом биосферы и одним из наиболее необходимых факторов для жизни организмов. Основная часть воды находится в океанах и морях. В состав океанической и морской воды входят минеральные соли, содержащие около 60 химических элементов. Кислород и углерод, необходимые для жизни организмов, хорошо растворяются в воде. Водные животные в процессе дыхания выделяют углекислый газ, а растения в результате фотосинтеза обогащают воду кислородом.

Планктон

В верхних слоях океанических вод, достигающих в глубину 100 м, широко распространены одноклеточные водоросли и микроор­ганизмы, которые образуют микропланктон (от греч. plankton — блуждающий).

Около 30% фотосинтеза, осуществляющегося на нашей планете, происходит в воде. Водоросли, воспринимая солнечную энергию, превращают её в энергию химических реакций. В питании водных организмов основное значение имеет планктон.

Бентос

Организмы, ведущие донный образ жизни, называются бентосом (от греч. benthos — глубинный). Бактерии, живущие на дне океанов, превращают (минерализуют) органические вещества в неоргани­ческие.

Источник

Каково сочетание биомассы растений и биомассы животных на суше и в океане

Подробное решение Раздел стр. 220 по биологии для учащихся 9 класса, авторов С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, И.Б. Агафонова, Н.И. Сонин 2016

Вопрос 1. Какие типы веществ выделяют в составе биосферы?

В составе биосферы различают:

– живое вещество, образованное совокупностью организмов;

– биогенное вещество, которое создаётся в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, известняки и др.);

– косное вещество, образующееся без участия живых организмов (основные породы, лава вулканов, метеориты);

– биокосное вещество, представляющее собой общий результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов, например почвы.

Вопрос 2. Охарактеризуйте оболочки Земли, в которых обитают живые организмы, — атмосферу, гидросферу, литосферу.

Атмосфера. Газовая оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержатся диоксид углерода (0,03 %) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности земли и в водной среде. Для биологических процессов наибольшее значение имеют: кислород, используемый для дыхания и минерализации мёртвого органического вещества, диоксид углерода, участвующий в фотосинтезе, и озон, экранирующий земную поверхность от жёсткого ультрафиолетового излучения. Азот, диоксид углерода, пары воды образовались в значительной мере благодаря вулканической деятельности, а кислород – в результате фотосинтеза.

Гидросфера. Вода – важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная её часть (95 %) находится в Мировом океане, который занимает около 70 % поверхности земного шара и содержит 1300 млн. км3 воды.

Поверхностные воды (озёра, реки, болота) включают всего 0,182 млн. км3, а количество воды в живых организмах составляет ничтожное количество по сравнению с этими цифрами – всего 0,001 млн. км3. Значительные запасы воды (24 млн. км3) содержат ледники.

Большое значение имеют газы, растворённые в воде: кислород и диоксид углерода. Их содержание широко варьирует в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере.

Гидросфера формировалась в связи с развитием литосферы, которая в течение геологической истории Земли выделяла большое количество водяного пара.

Литосфера. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества – продукты жизнедеятельности организмов.

Вопрос 3. Чем определяются границы распространения живых организмов в биосфере?

На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Границы распространения живых организмов определяются температурным режимом и количеством солнечного света.

Вопрос 4. Сравните суммарную биомассу суши и океана.

Общая масса живых организмов – 2,431012 т.. Жизнь сосредоточена главным образом на суше – 93,7%. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,13 % биомассы всех существ, обитающих на Земле.

Вопрос 5. Какой вклад в биомассу Земли вносят растения и какой — животные?

Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2 % представлена зелёными растениями – продуцентами (образователями) органического вещества и на 0,8 % – животными и микроорганизмами.

Вопрос 6. Составьте диаграммы распределения различных групп живых организмов на суше и в океане.

Вопрос 7. Чем вы можете объяснить, что число 24 млн. км3 (найдите его в тексте параграфа) не является постоянным? Как вы думаете, в сторону уменьшения или увеличения изменяется эта величина с течением времени? Докажите свою точку зрения.

Значительные запасы воды (24 млн. км3) содержат ледники. У них есть одно свойство, ледники могут таять, поэтому запасы воды в них могут меняться.

Вопрос 8. Почему В. И. Вернадский считал живые организмы могущественной геохимической силой?

Масса живого вещества составляет всего 0,01–0,02 % от косного вещества биосферы, однако оно играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимые для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Огромные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно благодаря жизнедеятельности растений и животных воспроизводится около 10 % биомассы.

Чтобы представить масштабы геохимической деятельности организмов, приведём некоторые цифры. Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет 232,5 млрд. т. сухого органического вещества. За это же время в процесс фотосинтеза вовлекается 46 млрд. т. углерода. Для этого необходимо, чтобы 170109 т. диоксида углерода прореагировало с 68•109 т. воды. В процесс жизнедеятельности ежегодно вовлекаются 6•109 т. азота, 2•109 т. фосфора, а также калий, кальций, магний, сера, железо и другие элементы.

Поэтому Вернадский считал живые организмы могущественной геохимической силой.

Вопрос 9. Согласны ли вы с утверждением, что газы, растворённые в водах Мирового океана, играют важную роль в поддержании жизни на Земле?

Большое значение имеют газы, растворённые в воде: кислород и диоксид углерода. Их содержание широко варьирует в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере.

Вопрос 10. Используя дополнительные источники информации, подготовьте сообщение о жизни и деятельности выдающегося российского академика В. И. Вернадского.

В 1886 году он женился на Наталье Егоровне Старицкой.

Вскоре Владимир Иванович уезжает в заграничную командировку. Он побывал в Англии, где принял участие в работе 4 Международного геологического конгресса и познакомился с профессором Павловым, который через 2 года пригласил его в Московский университет.

Вернадский обладал исключительно широким диапазоном интересов, глубокой интуицией и поистине пророческим даром новых путей развития научной мысли. Вернадский заложил основы комплекса, новых в настоящее время, бурно прогрессирующих научных направлений и концепций. Прежде всего, это генетическая минералогия, геохимия, биогеохимия, радиоэкология. Учение о живом веществе, биосфере и ноосфере, подразделение географических и биологических наук, метеоритика, история науки и научного мировоззрения, науковведение, история философии. Как естествоиспытатель, он был типичным исследователем истории природы. Однако ее рассмотрение шло у него в тесной связи с историей человеческого общества. Именно это и составляло, в конечном счете, основу научного творчества и мировоззрения В.И. Вернадского.

Долгое время он работал в рамках узкой специализации. Ломоносовская традиция российской минералогии стала его научным направлением, но это не было для него самоцелью. Он готовил себя к профессиональной научной деятельности, но одновременно продолжал интересоваться всем подряд, размышлять о сути познания природы и природы научного познания, о синтезе знаний, о неразгаданных тайнах Земли и жизни.

Позже Вернадский защитил докторскую диссертацию “Явления скольжения кристаллического вещества”, и стал профессором Московского университета. В 1906 году Вернадского избирают членом Государственного совета от Московского университета. И через два года он становится академиком. Стал он и председателем ученого совета при министерстве земледелия, при этом Вернадский продолжал научные исследования, публикуя статьи по минералогии, геохимии, полезным ископаемым, по истории естествознания, организации наук.

Дожив до глубокой старости, Вернадский скончался в Москве 6 января 1945 года всего за несколько месяцев до победоносного завершения Великой Отечественной войны. Ему пришлось пережить три революции в России и две мировые войны.

Источник

Глава 10. Концепция экосистемы

Б.М. Миркин, Л.Г. Наумова
Основы общей экологии
Учебное пособие. М.: Университетская книга, 2005.

Глава 10. Концепция экосистемы

10.6. Биологическая продукция и запас биомассы

Биологическая продукция – скорость накопления биомассы в экосистеме, отражающая способность организмов производить органическое вещество в процессе своей жизнедеятельности.

Биологическая продукция измеряется количеством органического вещества, создаваемого за единицу времени на единицу площади (т/га/год, кг/кв. м/год, г/кв. м/день и т.д.).

Различают первичную (создаваемую растениями и другими автотрофами) и вторичную (создаваемую гетеротрофами) биологическую продукцию. В составе первичной продукции различается валовая (т.е. общая продукция фотосинтеза) и чистая биологическая продукция – «прибыль», которая остается в растениях после затрат на дыхание и выделение органического вещества из корней в почву (эти вещества используются симбиотрофами) и водорослями фитоплактона в воду (эти вещества усваиваются бактериями).

Соотношение валовой и чистой первичной биологической продукции зависит от благоприятности условий среды: чем условия лучше, тем затраты на дыхание и содержание «обслуживающего персонала» ниже. В благоприятных условиях чистая продукция может составлять до 50% от валовой, в неблагоприятных – 5‑10% (Рахманкулова, 2002).

Р. Уиттекер (1980) по первичной биологической продукции (в сухом веществе) разделяет экосистемы на четыре класса:

– очень высокая (свыше 2 кг/м 2 в год). Такая продукция характерна для влажных тропических лесов, коралловых рифов, геотермальных «оазисов» рифтовых зон глубоководий океана, плавней – высоких и густых зарослей тростника в дельтах Волги, Дона и Урала;

– высокая (1–2 кг/м 2 в год). Это липово‑дубовые леса, прибрежные заросли рогоза или тростника на озере, посевы кукурузы и многолетних трав, если используются орошение и минеральные удобрения;

– умеренная (0,25–1 кг/м 2 в год). Преобладающая часть сельскохозяйственных посевов, сосновые и березовые леса, сенокосные луга и степи, заросшие водными растениями озера, «морские луга» из водорослей;

– низкая (менее 0,25 кг/м 2 в год). Это пустыни жаркого климата, арктические пустыни островов Северного Ледовитого океана, тундры, полупустыни Прикаспия, вытоптанные скотом степные пастбища с низким и редким травостоем, каменистые степи. Такую же низкую продукцию имеет большинство морских экосистем зоны пелагиали (см. 11.2).

Средняя биологическая продукция экосистем Земли не превышает 0,3 кг/м 2 в год, так как на планете преобладают низкопродуктивные экосистемы пустынь и океанов.

Биомасса – это запас (количество) живого органического вещества (растений, животных, грибов, бактерий), «капитал» экосистемы, который разделяется на фитомассу (массу растений), зоомассу (массу животных), микробную массу. Средняя биомасса на единице поверхности суши составляет 0,5 кг/га.

Основной химический элемент в биомассе – углерод, 1 г органического углерода соответствует в среднем 2,4 г сухой биомассы. В биомассе на 100 частей углерода приходится 15 частей азота и 1 часть фосфора. Однако соотношение углерода и азота различается в биомассах животных и растений, что и объясняет их разное качество как пищевого ресурса (см. 2.2.1).

Кроме углерода, азота и фосфора, в биомассе содержится много кислорода, водорода и серы. (Вспомните слово «CHNOPS», см. 2.2.1.)

Поскольку длительность жизни разных организмов различна, то биомасса может быть больше годичной продукции (в лесах – в 50 раз, в степи – в 3‑5 раз), равна ей (в сообществах культурных однолетних растений) или меньше (в водных экосистемах, где преобладают короткоживущие организмы планктона, дающие несколько поколений за год).

Обычно биомасса растений больше биомассы животных, хотя из этого правила есть исключения. Например в водоемах масса зоопланктона может быть больше массы фитопланктона, так как жизнь водорослей фитопланктона менее продолжительна, чем жизнь организмов зоопланктона (за время жизни планктонного рачка может смениться до 4 поколений водорослей).

Соотношение величины биомассы разных трофических уровней отражается экологическими пирамидами. Пирамиды биомассы наземных экосистем всегда имеют широкое основание и сужаются с повышением трофического уровня. Пирамиды биомассы водных экосистем могут иметь форму юлы (рис. 20): максимальная биомасса сосредоточена в среднем трофическом уровне зоопланктона, организмы которого живут дольше, чем одноклеточные водоросли фитопланктона. На высших уровнях нектона (рыб) также происходит снижение биомассы.

Рис. 20. Экологические пирамиды биомассы наземной и водной экосистем.

В структуре биомассы различают биомассу надземной и подземной части экосистемы. В большинстве экосистем подземная биомасса растений превышает надземную, причем у луговых сообществ в 3–10 раз, в степных в 30–50, в пустынных в 50–100 раз. Исключение составляют леса, где надземная биомасса значительно превышает подземную. Подземная биомасса животных всегда во много раз больше, чем надземная. В агроценозах надземная и подземная биомасса могут быть примерно равными, а в лесах надземная биомасса превышает подземную.

Круговорот органического вещества в биосфере происходит в среднем за 4 года. В разных экосистемах этот показатель сильно различается: в водных экосистемах круговорот происходит в 1000–2000 раз быстрее, чем в лесу.

1. Что такое первичная и вторичная биологическая продукция?

2. Как различается величина первичной и вторичной биологической продукции в разных экосистемах?

3. В каких пределах меняется биологическая продукция разных экосистем?

4. Какова средняя величина биологической продукции экосистем Земли?

5. Сравните понятия «биологическая продукция» и «биомасса».

6. Как меняется соотношение биологической продукции и биомассы в разных экосистемах?

7. Каков усредненный химический состав биомассы планеты?

8. Что такое экологическая пирамида? Какие варианты экологических пирамид Вы знаете?

9. Сравните экологические пирамиды наземной и водной экосистемы.

10. С какой скоростью происходит круговорот биомассы в разных экосистемах?

Источник

Интересные факты из жизни