الجمعة، 28 أكتوبر، 2016

الانتاجية


الإنتاجية    Productivity

عند متابعة سريان الطاقة داخل النظام البيئي يلاحظ انها تستخدم في تحويل العناصر الى مركبات وجزيئات معقدة وحالما تتشتت الطاقة تتحرر العناصر مرة اخرى . ونتيجة لهذه العملية تتكون مركبات عضوية مختلفة تعمل كمخزن للطاقة والعناصر داخل النظام البيئي ويسمى هذا الانتاج بالانتاج الحيوي (Biological productivity) ، يتميز الانتاج الحيوي عن الانتاج الكيمياوي او الصناعي بكون الاول عملية مستمرة بينما الاخر هي دالة نهاية التفاعل .

ينقسم الانتاج الحيوي الى
(1)       (Primary productivity) الانتاجية النباتية او الانتاجية الاولية وفيها تتحول الطاقة الشمسية الى طاقة كيمياوية فضلا عن الطاقة الحرارية .
(2)       (Secondary productivity) وفيها تتحول الطاقة الكيمياوية الى طاقة كيمياوية اخرى كطاقة متمثلة او كفضلات . في الحالة الاولى تتحول الطاقة الكيمياوية الى طاقة كيمياوية اخرى (النمو) او طاقة حرارية (التنفس) .

ويتبين من هذه الحقائق ان كتلة المنتج يجب ان تزيد دائما عن كتلة المستهلك الاولي والتي تزيد كتلتها عن المستهلك الثانوي اخذين بنظر الاعتبار ان الكتلة هي احدى الوسائل للتعبير عن الطاقة التي ينطبق عليها قانون نيوتن الثاني .
ان من اهم عمليات البناء الكيمياوي في البيئة هي مايتبين ادناه بصورة مبسطة :



                                C6H12O6 +O2                    الكلوروفيل+ طاقة ضوئية+ CO2+H2O
                                                                                        

وهذه هي معادلة البناء الضوئي والتي هي النبع الرئيس للحياة من حيث تمثل العملية القدرة الانتاجية الاساسية لجميع النظم البيئية المحتوية على النباتات الخضر كما هي الوسيلة التي بواسطتها تتحول الطاقة الضوئية الى الطاقة الكيمياوية للمركبات المختلفة .

تتطلب عملية البناء الضوئي وجود النباتات الحوية على الكلوروفيل والطاقة الضوئية المرئية في حدود طول موجي (400- 700) نانومتر او تحت الحمراء في طول الموجة (800- 850) نانومتر فضلا عن الماء وثنائي اوكسيد الكاربون والايونات المؤكسدة مثل الحديد او المغنيسيوم والفسفور في صورة املاح فوسفات ، وحيث ان للنباتات القدرة على بناء مركبات عضوية اخرى تشمل السكريات الثنائية ومركبات نشوية ودهون و بروتينات وفيتامينات والتي بدورها تتطلب وجود عناصر اخرى مثل النتروجين والكبريت .

وقد تقوم البكتريا بخلق مواد عضوية من مواد غير عضوية بفعل البناء الكيمياوي على الرغم من فعل البكتريا في معظم النظم البيئية ضئيل في الانتاجية فهي بالدرجة الاولى كائنات محللة علما بان بكتريا البناء الكيمياوي (Chemosynthetic bacteria) لاتتطلب الطاقة من ضوء الشمس بل تتمكن الحصول على الطاقة من الاكسدة الكيمياوية للمركبات غير العضوية وعلى سبيل المثال اكسدة البريتيدات الى الكبريت وايونات الجديدوز الى حديديك والامونيا الى النترات والنتريت الى نترات كلها عمليات تأكسدية تحرر الطاقة الممكن استخدامها في البناء الضوئي .

اما البكتريا التي تقوم بعملية التركيب الضوئي وهي قليلة جدا فانها اساسا عن عملية البناء الضوئي في النباتات حيث ان الناتج الثانوي ليس الاوكسجين في حالة البكتريا حيث ان هذه الانواع من البكتريا مثل البكتريا الارجوانية (Rhodospirillum spp.) تنمو لاهوائيا .

ان من السهل تقدير الانتاج في اية لحظة بصيغة الوزن بدلا من محتوى الطاقة لان محتوى الطاقة في وحدة الزمن يختلف بأختلاف الكائنات الحية او اجزاء الجسم المختلفة فمحتوى الطاقة على اساس سعرة في الغرام الواحد من الوزن الجاف في الديدان تقدر بحوالي 4617 سعرة بينما في الفئران تصل الى 5163 سعرة ،وفي الطحالب تقدر بحوالي 4100 سعرة . هذا من جهة ومن جهة اخرى يلاحظ ان محتوى الطاقة في البذور تصل الى 5065 سعرة بينما لاتزيد المحتوى عن 4267 سعرة في السيقان في حين تصل الى 4720 سعرة/غم من الوزن الجاف في الجذور .

ان المحصول الثابت (القائم) Standing crop هو مجموع الكتلة الحية (Biomass) في اية لحظة معينة . وان الاهتمام بالانتاجية يعود الى فترات طويلة سابقة ولكن الاهتمام ظل مقتصرا على بعض الاجزاء المستخدمة فقط ، ففي الحيوانات يهتم بالبيوض او اللحوم اما في النباتات فيدرس انتاج الحبوب لبعض المحاصيل والدرنات لمحاصيل اخرى وفي البعض الاخر تؤخذ الاجزاء الخضرية فقط او الاثمار بنظر الاعتبار ويسمى الانتاجية هنا بالمحصول (Yield) .

ان معدل الانتاجية للكائنات الحية هي دالة اخذ الطاقة من قبلها ففي النباتات الخضر يكون المجموع الكلي للضوء المثبت خلال عملية البناء الضوئي ولفترة محددة يسمى بالانتاجية الاجمالية ومن هذه الكمية يستفيد النبات من جزء منها للابقاء على ديمومته خلال عملية التنفس والباقي يكون نظريا جاهزا لاستخدامات اخرى كأغراض النمو المتمثل بالانتاجية الصافية وعليه تكون الانتاجية الاجمالية = الانتاجية الصافية + التنفس .

ولمتابعة انتقال الطاقة في أي نظام بيئي يكون من الضروري معرفة ذلك الجزء من الانتاجية الصافية التي سببت تكوين الانسجة الجديدة وبالتالي زيادة الكتلة الحية وكذلك معرفة كمية الطاقة المستهلكة بوساطة اكلات الاعشاب او من خلال موت الاجزاء او الافراد وعليه تكون الانتاجية الصافية = زيادة الكتلة الحية + الطاقة المستهلكة بواسطة اكلات الاعشاب + الطاقة المستهلكة من خلال موت بعض الاجزاء او الافراد .

ان زيادة الكتلة الحية هي القيمة الحاسمة في المحاصيل الغذائية والتي تدل على الكمية المتوفرة للحصاد .
ان صافي الانتاجية الاولية يعتبر مقياس نسبة الطاقة التي تخزن او التي تندمج في الانسجة الحية ويمكن قياس صافي الانتاجية كمتغير الكتلة الحية تبعا لعامل الزمن . ان جزء من صافي الانتاجية عبارة عن غذاء للكائنات الحية الاخرى وانمايتبقى هو عبارة عن الكتلة الاحيائية للمحصول القائم .

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق