Hydrobiologia Produktywność ekosystemów wodnych

Poziomy troficzne w zbiorniku wodnym Organizmy autotroficzne - fitoplankton, makrofity, mikrofitobentos i epifity. Konsumentami I rzędu - zooplankton roślinożerny, bakterie i fauna denna roślinożerna. Konsumenci II rzędu - zooplankton mięsożery i fauna denna mięsożerna. Następny poziom konsumentów stanowią ryby planktonożerne oraz ryby żerujące na drobnej faunie dennej. Ostatnie ogniwo stanowią drapieżne ryby i inni drapieżnicy.

Produkcja biologiczma Produkcja biologiczna w zbiorniku wodnym potocznie kojarzy się z ilością ryb, które można wyłowić i skonsumować. Aby jednak ten końcowy efekt mógł zaistnieć musi przede wszystkim nastąpić przetworzenie składników nieorganicznych i energii promienistej w procesie fotosyntezy w materię organiczną.

Produkcja podstawowa lub pierwotna Przetworzenie składników nieorganicznych i energii promienistej w procesie fotosyntezy w materię organiczną. Zmierzenie ilości wytworzonych w tym procesie związków organicznych węgla przez rośliny jest dość proste, chociażby poprzez określenie ilości związanego podczas fotosyntezy dwutlenku węgla lub równoważnie wydzielonego tlenu

Produkcja wtórna wielkość biomasy wyprodukowanej przez konsumentów. Do jej określenia stosuje się odpowiednie przeliczenia.

Istota Produkcji biologicznej Przyrost materii organicznej na danej przestrzeni w określonym czasie Może być w ciągu dnia, miesiąca albo roku. W przypadku bentosu odniesienie do jednostki powierzchni (np. m2), a dla innych formacji ekologicznych do jednostki objętości (np. m3). W procesie fotosyntezy wiązane jest jedynie 2% energii świetlnej. Natomiast przy przejściu na każdy następny poziom troficzny starty sięgają 90%. Straty te związane są z metabolizmem, w którym oddychanie odgrywa podstawową rolę

Ze względu na procesy metaboliczne wyróżnia się dwa rodzaje produkcji. Pierwsza z nich to produkcja ogólna (brutto), czyli ta ilość energii, która zostaje ogólnie pobrana i przerobiona. Druga to produkcja czysta (netto), a więc ilość energii pobranej i przerobionej, czyli produkcja brutto zmniejszona o straty energii związane z procesem oddychania oraz energię wydaloną w postaci odchodów, moczu itp.

Produktywność zbiornika Wydajność biologiczną określona przez potencjał produkcyjny = sprawność przyrostu biomasy. Produktywność jest efektem produkcyjnym danego zbiornika, mówi się o dużej lub małej produktywności wybranych jezior, rzek lub mórz. Najczęściej ten potencjał produkcyjny wyrażony jest w postaci wielkości produkcji pierwotnej, a to ze względu na dość dużą łatwość pomiaru eksperymentalnego. Do tego celu służy kilka metod, z których najczęściej stosowane są metody: tlenowa i węgla radioaktywnego.

Metoda tlenowa I Metoda tlenowa zastosowana w latach dwudziestych do badań produkcji planktonu w morzach, przystosowana została w latach trzydziestych do badań w wodach słodkich. Polega ona na ekspozycji przez określony czas (np. dobę) na danej głębokości dwóch butelek z wodą pochodzącą z tej głębokości. Jedna z butelek jest umieszczona w osłonie ciemnej (np. pomalowana czarną farbą) - dlatego właśnie pomiar ten często określany jest jako metoda jasnych i ciemnych butelek.

Metoda tlenowa II Metoda tlenowa polega ona na ekspozycji przez określony czas (np. dobę) na danej głębokości dwóch butelek z wodą pochodzącą z tej głębokości. Jedna z butelek jest umieszczona w osłonie ciemnej (np. pomalowana czarną farbą) - dlatego właśnie pomiar ten często określany jest jako metoda jasnych i ciemnych butelek. Czułość tej metody jest ograniczona. Stosować ją można, gdy wielkość produkcji wynosi powyżej 10 mg C/m3.

Metoda węgla radioaktywnego C14 jest czulsza i umożliwia dokładniejszy pomiar, tj. do 0,1 mg C/m3 wody Po raz pierwszy została zastosowana w 1952 roku przez Duńczyka Steemanna-Nielsena w badaniach morskich, a potem znalazła powszechne zastosowanie także w badaniach słodkowodnych. Polega ona na wprowadzaniu do butelek, służących do ekspozycji, znakowanego kwaśnego węglanu sodu. Węglan ten zostaje pobrany przez glony w trakcie fotosyntezy. Po ekspozycji zawartość butelki przesącza się i wylicza radioaktywność próby w liczniku Geigera

Produkcja pierwotna różnych typów wód (0,01-24 g C/m2 na dobę). Różnice są więc bardzo duże; Zależą przede wszystkim: od strefy klimatycznej, Zasobności wody w substancje mineralne.

Produkcja pierwotna w zbiornikach śródlądowych Jeziora oligotroficzne strefy umiarkowanej charakteryzują się niską produkcją wynoszącą około 100 mg C/m2 na dobę. Jeziora eutroficzne wykazują produkcję pierwotną około 200-2000 mg C/m2 na dobę. Rzeki, ze względu na warunki środowiskowe (niestabilny biotop), dają znacznie mniejsze wartości

Produkcja pierwotna w oceanach W procesach produkcyjnych oceanów podstawową rolę odgrywa fitoplankton stanowiący ponad 90% zasobów pożywienia zwierząt morskich. Rejonizacja produkcji pierwotnej w oceanach jest bardzo zbliżona do rozmieszczenia ilościowego fitoplanktonu. Najbardziej produktywne rejony to te, gdzie najszybciej zachodzi odnawianie biogenów. Są więc to obszary przybrzeżnego wynoszenia wód (upwelling) i dywergencji prądów. Dlatego też obraz produkcji pierwotnej w oceanach odzwierciedla dwa typy strefowości: równoleżnikowej i wzdłużkontynentalnej.

Produkcja pierwotna w oceanach I W Oceanie Atlantyckim znaczna większość wód odznacza się umiarkowaną produkcją pierwotną wynoszącą średnio 100-250 mg C/m2 na dobę. Zróżnicowanie tej wartości jest jednak dość znaczne i waha się od 0,02-0,03 g C/m2 na dobę w Morzu Sargassowym do 3-5 g C/m2 na dobę u wybrzeży Namibii.

Produkcja pierwotna w oceanach II W Oceanie Spokojnym wielkość produkcji pierwotnej waha się od kilkudziesięciu miligramów do 650 mg węgla pod 1 m2 na dobę. Najmniejszą produkcją charakteryzują się rejony subtropikalne i tropikalne. Największe wartości produkcji, sięgające 500 mg C/m2 na dobę, notowane są w północnych wodach krainy borealnej, przy brzegach Kamczatki, Japonii i Alaski.

Produkcja pierwotna w oceanach III Najbardziej produktywny jest Ocean Indyjski, gdzie średnia wielkość produkcji pierwotnej wynosi 222 mg C/m2 na dobę, Atlantyk - 190 mg C/m2 na dobę, Oceanu Spokojnego - 127 mg C/m2 na dobę. Globalna produkcja pierwotna wód jest o około 2,5 raza mniejsza od produkcji szaty roślinnej na lądzie, mimo iż wody zajmują 2/3 powierzchni kuli ziemskiej.