Czym jest produktywność ekosystemu?

Napisane i zweryfikowane przez biologa Miguel Mata Gallego

Napisany przez Miguel Mata Gallego

Ostatnia aktualizacja: 21 grudnia, 2022

Produktywność ekosystemu jest głównym pojęciem ekologicznym pozwalającym zrozumieć różnorodność i różnice między poszczególnymi środowiskami na Ziemi. Jest to podstawowa baza, na której funkcjonują sieci ekologiczne.

Jakie są podstawy produktywności ekosystemów i jakie istnieją ich rodzaje? W kolejnych wierszach odpowiemy na pytania dotyczące jego funkcjonowania i podstaw.

Produktywność w ekosystemie

Zwierzęta i rośliny wykorzystują energię, którą pozyskują z pożywienia, do wypełniania swoich funkcji życiowych. Ta energia będzie też wykorzystana do wzrostu żywej istoty. Wzrost, z funkcjonalnego punktu widzenia, to nic innego jak przyrost biomasy – energii zmagazynowanej w postaci materii w organizmach żywych.

Ten przyrost biomasy jest skutecznym sposobem określania dynamiki ekosystemów i może być mierzony na różne sposoby.

W ekologii produktywność lub produkcja pierwotna ekosystemu to przyrost biomasy na jednostkę powierzchni i czasu.

Za tak prostą definicją kryje się mierzalny parametr, który wpływa na ogromną złożoność systemów ekologicznych obecnych na Ziemi.

Produktywność mierzy zatem zmianę ilości żywych istot w danym czasie i miejscu. Istnieją różne rodzaje produktywności, które omówimy w kolejnych rozdziałach.

Produktywność pierwotna: brama energii

Ludzie czasem zapominają, jak ważne dla życia są rośliny. Ze względu na swój sposób odżywiania organizmy roślinne są uważane za producentów pierwotnych: bramę energii dla ekosystemów.

Jak wiemy, rośliny wytwarzają swój własny pokarm w procesie fotosyntezy. Dzięki serii złożonych reakcji biochemicznych rośliny syntetyzują cukry z materii organicznej i nieorganicznej oraz światła. Dzięki temu są w stanie zwiększać swoją biomasę bez potrzeby zjadania innych organizmów.

W przypadku roślin wzrost biomasy na jednostkę czasu i powierzchni nazywany jest produktywnością pierwotną. Ta pierwotna produktywność jest kluczowa dla dynamiki ekosystemu, ponieważ rośliny są “bramą”, przez którą energia słoneczna dostaje się do sieci pokarmowych.

Możemy rozróżnić produkcję pierwotną brutto – prosty wzrost biomasy – lub produkcję pierwotną netto – wzrost biomasy minus energia wydatkowana na oddychanie. Najbardziej użyteczna jest wartość netto.

Centralne znaczenie produkcji pierwotnej

Produktywność pierwotna jest czynnikiem, który określa strukturę łańcuchów troficznych, czyli relacji pokarmowych i etologicznych pomiędzy żywymi organizmami w ekosystemach.

Dzieje się tak dlatego, że rośliny są podstawą pożywienia roślinożerców, roślinożercy mięsożerców i tak dalej, aż do drapieżników najwyższego szczebla. Dlatego produkcja biomasy przez rośliny będzie miała wpływ na wszystkie elementy sieci pokarmowej.

Według portalu EU Food Web tylko 1-2% biomasy produkowanej przez rośliny w sieci pokarmowej jest wytwarzane przez roślinożerców. Według Encyclopaedia Britannica, tylko 1-2% energii słonecznej, która dociera do Ziemi, może zostać przekształcona w materię organiczną. Jednak jedynymi organizmami, które są zdolne do takiej przemiany, są organizmy fotosyntetyzujące. Dlatego właśnie są tak ważne dla łańcuchów pokarmowych.

Aby to zilustrować, możemy pomyśleć o ekosystemie łąkowym. Jeśli w danym roku produktywność użytków zielonych jest niska – na przykład z powodu braku opadów – króliki (zwierzęta roślinożerne) będą miały mniej pożywienia i ich populacja się zmniejszy. To z kolei będzie miało wpływ na wilki (drapieżniki), ponieważ będzie mniej roślinożerców, na których będzie można polować.

Ekosystemy o bardzo wysokiej produktywności

Wśród różnych ekosystemów na naszej planecie produktywność jest bardzo zróżnicowana. Istnieją środowiska wysoce produktywne, w których biomasa zwierząt rośnie w ogromnym tempie z roku na rok. Wśród ekosystemów o największej produktywności możemy wyróżnić następujące:

• Tereny podmokłe
• Rafy koralowe
• Ujścia rzek
• Obszary przybrzeżne
• Lasy równikowe

Wspólną cechą wszystkich tych obszarów jest wysoka produktywność pierwotna, która z kolei wspiera ogromną społeczność konsumentów – roślinożerców i mięsożerców. Tego typu ekosystemy, oprócz tego, że są bardzo produktywne, wspierają ogromną bioróżnorodność.

Ekosystemy o niskiej produktywności

Z drugiej strony, w innych ekosystemach producenci pierwotni (fotosyntetyzujący) są bardzo nieliczni i znacznie ograniczają produktywność środowiska. Dzieje się tak na pustyniach, w strefach polarnych i w centralnych obszarach oceanów. Logicznie rzecz biorąc, brak producentów pierwotnych całkowicie ogranicza obecność konsumentów.

Produktywność wtórna

Produktywność wtórna odnosi się do wzrostu biomasy konsumentów na obszar w ciągu roku. Jak już wspomniano, są one ograniczone przez producentów pierwotnych.

Istnieje także ogromne ograniczenie dla producentów wtórnych z powodu niskiej wydajności przetwarzania. Spośród producentów pierwotnych tylko 40-50% zmagazynowanej przez nich energii może być przekazane innym zwierzętom. Jednak zwierzęta roślinożerne i mięsożerne są w stanie przyswoić tylko od 5 do 25% swojego pożywienia.

Oznacza to, że kiedy docieramy na szczyt łańcucha pokarmowego, z pożywienia pozyskujemy bardzo mało energii. Dlatego też, aby zaspokoić potrzeby energetyczne gatunku, muszą być zużywane ogromne ilości pokarmu. W zależności od jakości ekosystemu i występujących w nim gatunków, ilość energii, która przechodzi z jednego poziomu troficznego na drugi, jest różna.

Im więcej energii zwierzę zużywa podczas swojego metabolizmu, tym mniej biomasy wytwarza.

Podsumowując, produktywność ekosystemu jest parametrem, który dostarcza nam ważnych informacji na temat dynamiki ekosystemów i w dużym stopniu wpływa na sieci pokarmowe zwierząt i roślin.