Raft Master » Научная библиотека » Биоэкология » Соотношение питающей и питаемой поверхностей


  • 5-01-2013, 05:30
  • | Views: 761


Соотношение питающей и питаемой поверхностей

Соотношение питающей и питаемой поверхностей

В научной литературе имеется немало сведений о площади внешней поверхности разных групп организмов и их групповых совокупностей, в частности, популяций и сообществ фитопланктона, бактериопланктона, морских многоклеточных водорослей и высших наземных растений. Возьмем из литературных источников необходимые исходные данные и вычислим для разных экологических объектов параметры Sn+i /S и Cw . На рис. 7.14 а показано соотношение этих величин в кроновых пространствах двух видов морских донных макрофитов - аскофиллума и фукуса. Как видим, между этим параметрами соблюдается закономерное соотношение, которое в общей форме имеет вид: Cw = a(Sn+1/S)-b.

Соотношение между Cw и (Sn+i /S) показано на разных объектах. Линия 1 с рис.1. Линия 2 показывает аналогичное соотношение в пологе ламинарии, линии 3 - в популяциях трех видов в черноморском фитопланктоне. Линия 4 показывает то же самое в озёрах с фитопланктоном, 5 - в сообществе донных водорослей в двух литоральных ваннах на побережье Баренцева моря.

Как следует из сравнения разных экологических ситуаций, уравнение (2) является общим правилом для всех этих случаев, а углы наклона регрессий указывают на различия в геометрической конфигурации соответствующих экосистем (рис. 7.12).

Большой угол наклона регрессии к абсциссе, выражаемый коэффициентом b (в объектах, на рис. 7.14 значения b лежат в диапазоне 0.86 до 1.81), показывает, что соотношение питающей (в водоеме) и питаемой (в популяции водорослей) поверхностей является весьма сильным фактором, влияющим на плотность популяции растений. Понять, почему соотношение Sn+i/S является таким "влиятельным", можно из следующего рассуждения. Пусть в комнате вывешена на просушку мокрая простыня с площадью поверхности S. В комнате имеется окно и форточка (Sn+i). Чтобы простыня быстрее высохла необходимо увеличивать приток воздуха извне, т.е. распахнуть форточку или открыть окно, а также уменьшать расстояние (L|+L2) между простыней и форточкой. Соотношение двух граничных поверхностей, питающей и питаемой - один из важнейших регуляторов молекулярных потоков в экосистемах.

Очевидно, что чем больше объём занятого организмами пространства, тем больше живой массы в нём размещается. Но до какой степени в этом пространстве популяция может увеличивать свою численность и общую массу? Понятно, что существует предел, т.е. такая концентрация живого вещества, при которой недостает пищи, даже если она с какой-то ограниченной скоростью поступает. Кроме того, при большой загущенности обитаемого пространства в нём накапливаются автотоксические продукты жизнедеятельности, что ухудшает условия жизни, снижает скорость роста и размножаемость. Этот механизм обратной связи - одно из проявлений известного принципа Ле-Шателье. Наличие в системе обратной связи проводит к тому, что в обитаемом пространстве устанавливается некоторая оптимальная концентрация живого вещества. Вследствие этого между объемом обитаемого пространства и значением Cw устанавливается закономерное соотношение (оно уже не раз демонстрировалась на графиках в предыдущих лекциях). Аналогичная связь существует между Cw и длиной метаболического пути (рис. 7.14 в). Точное соответствие между Cwh Ь2 достигается при участии безразмерного геометрического параметра Sn+i/S . Как следует из рис. 7.14 г, во всех экологических объектах, представленных на рис. 7.14, два геометрических параметра - Sn+i/S и Ь2 изменяются одновременно, но независимо один от другого (как и было показано на рис. 7.13 в нижней его части).

Трофодинамику в водных и наземных экосистемах экологи стали изучать, начиная с наиболее очевидного, важного, захватывающего воображение и доступного исследователям типа связей и отношений между организмами - с поедания одних другими или поедания остатков организмов детритофагами. Описание этих процессов не требовало оценки линейных расстояний переноса массы, поскольку речь шла не о переносе живой массы (в её физическом смысле), а лишь о движении энергии (калорий), связанной в органическом веществе живых тел. Не изучая линейный перенос масс вещества экологи не нуждались в измерении или расчете геометрических параметров экосистем и конкретных конфигураций живых и косных компонент. По той же причине для изучения трофодинамики в цепях "жищник-жертва" достаточно было классической версии окружающей среды, и выявления дискретных обитаемых пространств не требовалось.

Напротив, изучение молекулярных потоков требует и даёт возможность оценки линейных расстояний массопереноса в дискретных обитаемых пространствах. Поскольку геометрические формы обитаемых пространств в косном и живом мире очень разнообразны, при расчете расстояний переноса веществ оказалось необходимым учитывать геометрическую конфигурацию в экосистемах. Простейший пример такого анализа был сделан в виде кусочно-линейной модели молекулярной пищевой цепи. При этом выявилась важная роль безразмерного параметра, отражающего соотношение питающей (в косной части экосистемы), и питаемой (в биоте) поверхностей. Продолжение темы в следующей лекции.




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Обитание в воде и на суше в масштабе биосферы


    Иерархия обитаемых пространств многоклеточной водоросли цистозиры


    Кусочно-линейная модель молекулярного пути в ограниченном экологическом про ...


    Биогенные и геогенные обитаемые пространства


    Сообитание в общей для всех биосфере

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры