Productivitatea biologica

Productivitatea biologica

Ramura ecologiei care se ocupa cu studiul formarii si repartitiei biomasei in biosfera poarta denumirea de biologia productivitatii (B. Stugren 1982, 1994).

Biomasa reprezinta cantitatea de substanta vie sau moarta existenta la un moment dat intr-un ecosistem sau pe un nivel trofic al acestuia. Ea se poate exprima prin greutatea totala sau masa componentelor biocenotice raportata la unitatea de suprafata (g/m²,

kg/ha etc.), ori prin cantitatea de energie inclusa in substanta vie (kcal/m², Mj/ha etc.).

Productia biologica

Productivitatea biologica reprezinta cantitatea de substanta vie produsa intr-o unitate de timp, la unitatea de suprafata sau volum, de catre un nivel trofic dat sau de componentii sai (g/m2/an, t/ha/an etc). Cu alte cuvinte, reprezinta viteza de acumulare a biomasei si se poate

referi la productivitatea substantei (cantitatea de substanta organica produsa de un sistem viu in unitatea de timp), sau de productivitatea energiei (cantitatea de energie inglobata in moleculele organice proprii).

Productivitatea poate fi:

- primara, cand este realizata de plantele autotrofe;

- secundara, cand este realizata de consumatori.

Productia de energie se refera la cuantumul de energie depozitata in moleculele organice proprii de catre un organism, o populatie sau o biocenoza.

Recolta reprezinta cantitatea de substanta organica preluata intro unitate de timp din biocenoza de catre forte externe (pradatori, consumatori umani etc.).

Rata productivitatii unui nivel trofic arata eficienta acestuia in raport cu nivelul trofic anterior, precum si eficienta economica in cadrul nivelului respectiv, adica rata gradului de producere a materiei organice fata de gradul de absorbtie, fiind numita si randamentul ecologic de crestere.

Daca ne referim la rata substantei, rezulta relatia:

B + Q > B + ΔB (B. Stugren, 1975), in care:

- B este cantitatea de biomasa pe un anumit nivel trofic, in

momentul t0

- Q este cantitatea de hrana acceptata de la nivelul trofic inferior in

momentul t0

ΔB este sporul de biomasa realizat dupa timpul dt;

Relatia de mai sus se explica prin aceea ca o parte din cantitatea de hrana a fost folosita pentru desfasurarea proceselor fiziologice ale organismului.

De obicei se calculeaza randamentul energetic, exprimandu-se prin kcal fixate in biomasa produsa pe unitatea de suprafata.

1. Categorii de productivitate

In functie de cele doua categorii de organisme, autotrofe si heterotrofe, productivitatea poate fi: primara si secundara.

2. Factorii ecologici de care depinde productivitatea

Fluxul de energie solara reprezinta conditia esentiala pentru realizarea productivitatii primare brute pe Terra, de care depinde productivitatea primara neta si cea secundara.

Fractia radiatiei solare cu rol in procesul de fotosinteza este reprezentata de lumina directa si cea difuza. Lumina directa este componenta de baza in complexul proces fotosintetic.

in ecosistemele terestre intensitatea captarii luminii directe depinde de proprietatile vegetatiei, cum ar fi: aria foliara, gradul de inclinare al frunzelor fata de planul orizontal, reflectia frunzelor si orientarea acestora.

Exista o legatura foarte stransa intre rata productivitatii, aria foliara si gradul de inclinare al frunzelor.

Astfel, la plantele cu grad ridicat de inclinare a frunzelor productia creste odata cu cresterea suprafetei foliare, deoarece patrunde suficienta lumina in intregul strat al vegetatiei, ceea ce permite o productivitate crescuta pe ansamblu. La plantele cu o dispunere orizontala a frunzelor se va inregistra o productivitate maxima la periferia stratului vegetal, in timp ce in profunzime frunzele sunt umbrite, ducand la scaderea productivitatii pe ansamblu.

Reflectia frunzelor duce la imprastierea luminii si s-a constatat ca un coeficient inalt de imprastiere poate avea un efect pozitiv asupra productivitatii primare la intensitati luminoase inalte si la o suprafata foliara ridicata si un efect negativ la intensitati luminoase slabe si suprafata foliara redusa. Imbatranirea frunzelor are un efect negativ asupra randamentului fotosintetic si este mai accentuat cu cat suprafata foliara este mai

mare. Lumina difuza are un rol major asupra productivitatii primare, intrucat contribuie la cresterea iluminarii frunzelor din profunzimea stratului vegetal si implicit mareste randamentul fotosintetic.

Fondul de substante abiotice din mediu are influenta asupra productivitatii primare in egala masura cu radiatia solara. Lipsa sau insuficienta unui element indispensabil cresterii, dupa legea minimului, poate fi un factor limitant si pentru productivitatea plantelor. Productivitatea va creste in masura in care factorii ecologici se gasesc in cantitati si proportii optimizate.

Conditiile de clima influenteaza productivitatea prin multiplele sale caracteristici (fotoperioada, temperatura, precipitatii, umiditate etc.). Astfel, productivitatea este mai ridicata in regiunile cu zile mai lungi, cu climat cald si umed, fata de cele cu zile scurte, cu climat caldsi uscat, unde consumul de energie prin transpiratie este mai mare.

Coeficientul de descompunere este dat de raportul dintre biosinteza si descompunere. intre aceste doua procese trebuie sa se mentina un anumit echilibru, care sa asigure o buna circulatie a substantelor, pentru a garanta o eficienta maxima a productivitatii.

Acest coeficient depinde de temperatura, umiditate etc. Astfel, descompunerea se realizeaza cu greutate in conditii de temperaturi scazute si deficit de precipitatii, ori la exces de umiditate si temperaturi scazute, in timp ce odata cu cresterea temperaturii, daca celelalte

conditii sunt optime, viteza de descompunere se mareste. Pentru o crestere a temperaturii cu 10 sC, coeficientul de descompunere creste de 2-3 ori. Asa se explica descompunerea foarte rapida a materiei organice in zonele tropicale.

Variatia biomasei producatorilor influenteaza asupra productivitatii prin faptul ca randamentul productivitatii este scazut cand biomasa producatorilor nu este constanta, atat cantitativ cat si calitativ. Cand plantele nu produc suficienta hrana, scade productivitatea intregii biocenoze. Aceste variatii sunt evidente sezonier in zonele cu climat

temperat. Primavara si in prima parte a verii conditiile climatice favorizeaza o intensa activitate fotosintetica a plantelor, determinand o crestere a productiei de fitomasa, ce permite inmultirea fitofagilor, a pradatorilor

etc. in timpul iernii aceste procese sunt reduse considerabil, principala cauza fiind volumul mic de hrana de provenienta vegetala.

Migratiile dintr-o biocenoza in alta (pasari, mamifere) pot fi considerate transfer de biomasa, uneori cu influente majore asupra productivitatii.

Acumularea substantelor nutritive in volumul edafic explorat de radacini sau levigarea (spalarea) acestora sub nivelul accesibil radacinilor influenteaza direct productivitatea primara si cu consecinte asupra productivitatii secundare.

Activitatea economica a omului (antropizarea) se rasfrange asupra productivitatii biologice din ecosistemele agricole, silvice si, din ce in ce mai mult, asupra biocenozelor din toate celelalte ecosisteme.