ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА N 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ФОТОСИНТЕЗА

Цель работы: научиться выполнять расчеты по определению интенсивности фотосинтеза и распределение образующегося органического вещества по трофическим уровням в рамках темы "Образование и перемещение вещества в биосфере, потоки энергии и биогеохимические циклы".

Основные понятия:

1. Экосистема

Совокупность совместно функционирующих на данном участке организмов, взаимодействующая с внешней средой таким образом, что поток энергии создаёт определённые биологические структуры и круговорот веществ между живыми и неживыми частями – представляет собой экологическую систему, или экосистему.

В экосистему входят некоторые субстанции (вещества и энергия) и из неё выходят некоторые субстанции. Экосистема обменивается веществом с другими экосистемами и неделимыми компонентами биосферы – атмосферой и гидросферой.

При системном описании каждая экосистема рассматривается как система, состоящая из определённых блоков; в каждом из блоков существует определённый запас вещества, потоки вещества переходят из одного блока в другой, а также входят в экосистему (входные потоки) и выходят из экосистемы (выходные потоки).

Каждый блок характеризуется находящимся в нём запасом органического вещества. Запас измеряется в единицах массы на единицу площади или объёма. Обычно употребляются единицы: т/га или г/м².

Потоком из одного блока в другой является углерод, перемещающийся в данный момент из блока в блок.

Первичная продукция экосистемы (NPP) – это скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями) в пересчете на единицу площади.

2. Энергия

Для нормального роста, жизнедеятельности и размножения, как организму, так и популяции необходима энергия. Те организмы и популяции, которые используют энергию наиболее эффективно – выживают.

Основным источником энергии на Земле является Cолнце. Всё разнообразие проявленной жизни сопровождается превращениями солнечной энергии. Только часть солнечной энергии, проникающей во внешние слои атмосферы, достигает поверхности Земли и используется организмами для обеспечения процессов жизнедеятельности.

Энергия излучения улавливается автотрофными организмами в процессе фотосинтеза и запасается в их клетках в виде химической энергии. Этот первичный поток энергии переносится на другие трофические уровни и она аккумулируется в различных компонентах экосистемы. Превращение энергии никогда не достигает 100% -ной эффективности. Некоторое количество энергии всегда рассеивается в виде тепла во время переноса.

Зелёные растения, создающие в процессе фотосинтеза органическое вещество, способны утилизировать лишь небольшой процент от поступающей энергии. Исследователем Транжо в США изучался процесс интенсивности фотосинтеза на примере роста и развития особей кукурузы.
По его измерениям составлена таблица продуктивности в расчете на 1 гектар и с плотностью посадки 25000 растений (табл. 1), где эффективность фотосинтеза составила 1, 55%.

Задание:

Составить таблицу продуктивности соответственно табл. 1, оценить эффективность фотосинтеза для поля пшеницы и сравнить её с соответствующей величиной для посева кукурузы.

Характеристика изучаемой экосистемы:

Подзона южных чернозёмов Северного Казахстана.
Вегетационный период с 1 июня по 31 августа.
Чистая первичная продукция 1515 г/м² за сезон сухого растительного вещества
Количество золы – 927г/м².
Дыхание надземной фитомассы пшеницы – 4,2 г СО₂/м² в сутки.
Дыхание корней пшеницы – 2,5г СО₂/м² в сутки.
Количество золы в растительном веществе пшеницы.
Количество солнечной энергии, приходящейся на 1м², вычисляется с помощью солнечной постоянной, равной двум калориям на 1см² в мин.

Таблица 1

Продукция и интенсивность фотосинтеза в посадках кукурузы в расчете на га. Плотность посадки 25000 растений на 1 га

*В данном случае общий сухой вес растений принят равным NPP, т.е. чистой первичной продукции.

Варианты заданий для определения эффективности фотосинтеза