Гпп это в энергетике: ТЕХНИЧЕСКИЙ ПЕРЕВОД. Электрика. Автоматика . Радиоэлектроника. Кондиционирование воздуха. Вентиляция

Содержание

ТЕХНИЧЕСКИЙ ПЕРЕВОД. Электрика. Автоматика . Радиоэлектроника. Кондиционирование воздуха. Вентиляция

электроснабжение

Обеспечение потребителей электрической энергией.
[ГОСТ 19431-84], [ПУЭ]

потребитель электрической энергии

Электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.
[ПУЭ]

Предприятие, организация, квартира, у которых приемники электрической энергии присоединены к электрической сети и используют электрическую энергию.
[РД 34.20.185-94]

приемник электрической энергии (электроприемник)

Аппарат, агрегат и др., предназначенные для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.
[ПУЭ]

Устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования.
[ГОСТ 19431-84]

централизованное электроснабжение

Электроснабжение потребителей от энергетической системы
[ГОСТ 19431-84]

децентрализованное электроснабжение

Электроснабжение потребителя от источника, не имеющего связи с энергетической системой

[ГОСТ 19431-84]

система электроснабжения

Совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией.
[ПУЭ]

Е - electricity supply system

distribution system through which various electricity users are fed from one or more electricity producers
NOTE. The users may be independent of each other, their number and type are various and they may be connected or disconnected arbitrarily.
[IEC 62103, ed. 1.0 (2003-07)]

F - réseau d'alimentation

réseau de distribution d'énergie électrique servant à alimenter différents utilisateurs, par un ou plusieurs producteurs d'énergie
NOTE. Les utilisateurs peuvent être indépendants les uns des autres, leur type et leur nombre sont variables, et ils peuvent être connectés ou déconnectés de façon arbitraire.
[IEC 62103, ed. 1.0 (2003-07)]

энергетическая система (энергосистема)

Совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и тепла при общем управлении этим режимом.

[ГОСТ 21027-75]

электрическая сеть

Совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.
[ПУЭ]

E - electrical power network
E - electrical power system

particular installations, substations, lines or cables for the transmission and distribution of electricity
NOTE. The boundaries of the different parts of this network are defined by appropriate criteria, such as geographical situation, ownership, voltage, etc.
[IEC 61400-1, ed. 3.0 (2005-08)]

F - réseau d'énergie électrique (sens restreint)
F - réseau d'alimentation électrique

installations, sous-stations, lignes ou câbles particuliers destinés à la transmission et à la distribution de l'électricité
NOTE. Les limites des différentes parties de ce réseau sont définies par des critères appropriés, tels que la situation géographique, le propriétaire, la tension, etc.

[IEC 61400-1, ed. 3.0 (2005-08)]

D - Electrizitätsversorgungsnetz

линия электропередачи (ЛЭП)

Электроустановка, состоящая из проводов, кабелей, изолирующих элементов и несущих конструкций, предназначенная для передачи электрической энергии между двумя пунктами энергосистемы с возможным промежуточным отбором по ГОСТ 19431.
[ГОСТ 24291-90]

E - electric line

an arrangement of conductors, insulating materials and accessories for transferring electricity between two points of a system [601-03-03]

F - ligne électrique

ensemble constitué de conducteurs, d'isolants et d'accessoires destiné au transfert d'énergie électrique d'un point à un autre d'un réseau [601-03-03]

D - Leitung

воздушная линия электропередачи (ВЛ)

Линия электропередачи, провода которой поддерживаются над землей с помощью опор, изоляторов.
[ГОСТ 24291-90]

кабельная линия электропередачи (КЛ)

Линия электропередачи, выполненная одним или несколькими кабелями, уложенными непосредственно в землю, кабельные каналы, трубы, на кабельные конструкции.
[ГОСТ 24291-90]

пункт приема электроэнергии

Электроустановка, служащая для приема электроэнергии от источника питания (от энергосистемы) и распределяющая (или преобразующая и распределяющая) ее между отдельными потребителями электроэнергии (цехами) [2].

распределительный пункт (РП)

Электрическое распределительное устройство, не входящее в состав подстанции.
[ГОСТ 24291-90]

распределительное устройство (РУ)

Электроустановка, предназначенная для приема и распределения электрической энергии на одном напряжении и содержащая коммутационные аппараты и соединяющие их сборные шины [секции шин], устройства управления и защиты.
Примечание. К устройствам управления относятся аппараты и связывающие их элементы, обеспечивающие контроль, измерение, сигнализацию и выполнение команд.
[ГОСТ 24291-90]

подстанция

Электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений.

В зависимости от преобладания той или иной функции подстанций они называются трансформаторными или преобразовательными.
[ПУЭ]

См. также:


трансформаторная подстанция (ТП)

Электрическая подстанция, предназначенная для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения с помощью трансформаторов.
[ГОСТ 24291-90]

преобразовательная подстанция (ПП)

Электрическая подстанция, предназначенная для преобразования рода тока или его частоты.
[ГОСТ 24291-90]

энергоснабжающая организация

Предприятие (объединение), которое обеспечивает отпуск электрической энергии Абоненту на основе хоздоговорных отношений, включающих оформленную актом границу балансовой принадлежности и эксплуатационной ответственности между ними.

абонент энергоснабжающей организации

Потребитель, непосредственно присоединенный к сетям энергоснабжающей организации, имеющий с ней границу балансовой принадлежности электрических (тепловых) сетей, право и условия пользования электрической (тепловой) энергией которого обусловлены договором энергоснабжающей организации с потребителем или его вышестоящей организацией. Для бытовых потребителей — квартира, строение или группа территориально объединенных строений личной собственности.

вводно-распределительное устройство (ВРУ)

Устройство, предназначенное для приема, учета и распределния электрической энергии в жилых и общественных зданиях, а также для защиты отходящих от ВРУ распределительных и групповых цепей при перегрузках и коротких замыканиях.

электроснабжающая сеть города 35-220 кВ

Линии электропередачи напряжением 35-220 кВ вместе с опорными подстанциями и подстанциями глубокого ввода.
[2]

опорная подстанция (ОПС)

Подстанция, получающая электроэнергию от источника питания и распределяющая ее по кольцевой или магистральной сети  по подстанциям глубокого ввода (ПГВ).
[2]

питающая сеть 10(6) кВ

Сеть, состоящая из линий электропередачи от шин 10(6) кВ опорных подстанций (ОПС) или подстанций глубокого ввода (ПГВ) до шин 10(6) кВ распределительных пунктов (РП) и связей между РП.

[2]

распределительная сеть 10(6) кВ

Сеть от шин 10(6) кВ распределительных пунктов (РП) до трансформаторных подстанций  (ТП) 10(6) кВ.
[2]

распределительная сеть 380 В

Сеть от шин 0,4 кВ трансформаторной подстанции (ТП) до вводных распределительных устройств (ВРУ) зданий и сооружений.
[2]

общественные здания

Общественными являются следующие здания [6]:

  • учреждения и организации управления, финансирования, кредитования;
  • учреждения просвещения, дошкольные;
  • библиотеки, архивы;
  • предприятия торговли, общественного питания, бытового обслуживания населения;
  • гостиницы;
  • лечебные учреждения;
  • музеи, зрелищные предприятия, спортивные сооружения.

узловая распределительная подстанция (УРП)

Центральная подстанция предприятия напряжением 110-220 кВ, получающая электроэнергию от энергосистемы и распределяющая ее на том же напряжении по главным понизительным подстанциям (ГПП) или подстанциям глубокого ввода (ПГВ) по территории предприятия.

Узловые распределительные подстанции чаще всего находятся в ведении энергоснабжающей организации, поэтому они размещаются, как правило, вне площадки промышленного предприятия, но в непосредственной близости от него.
[2]

главная понизительная подстанция (ГПП) предприятия

Подстанция, получающая электроэнергию от районной энергосистемы при
напряжении 35 - 220 кВ и распределяющая ее по потребительским подстанциям или мощным электроприемникам предприятия при напряжениях 6 - 35 кВ.

подстанция глубокого ввода (ПГВ)

Подстанция с первичным напряжением 35 кВ и выше, выполняемая по упрощенным схемам первичной коммутации, получающая питание от энергосистемы или узловой распределительной подстанции данного предприятия и предназначенная для питания отдельного цеха, корпуса, группы цехов предприятия.
[2]

центральный распределительный пункт (ЦРП) предприятия

Распределительный пункт (РП), расположенный на территории предприятия, получающий электроэнергию от подстанции районной энергосистемы и распределяющий ее по потребительским (цеховым) подстанциям.

потребительская (цеховая) подстанция

Трансформаторная подстанция (ТП), получающая электроэнергию при напряжении 6 - 20 кВ и распределяющая ее при напряжении 0,4 - 1,0 кВ. На промышленных предприятиях потребительские подстанции часто называют цеховыми.

 

 

Энергосбережение и энергоэффективность | ВИКС

В настоящее время слова энергоэффективность и энергосбережение в энергетике стали употребляться практически ежедневно. Причин этому несколько и основная - это подъем в экономике, который потребовал больше электроэнергии. Ни для кого не секрет, что  за последние 20 лет, вводимые мощности можно пересчитать по пальцам одной руки и потому остро встала необходимость беречь и экономить электроэнергию.

Основными постулатами в экономии электроэнергии стали:

  • замена лампочек освещения на энергосберегающие;
  • установка датчиков движения для их включения;
  • установка рекуперативных лифтов и т.д.

Все это хорошо и полезно для жилых и офисных помещений, детских садов, школ и поликлиник, но это капля в море в сравнении с потерями в электрооборудовании крупных энергоемких предприятий – металлургии, нефтегазопереработки, целлюлозно-бумажных и других отраслях.

Основные потери в промышленности, условно, можно расположить по пути поступления электроэнергии от электрических станций к потребителю:

Рис.1 Путь распределения электроэнергии внутри предприятия

  1. Тр-р ГПП(110/10кВ), 2- Тр-р цеха(10/0,4кВ), 3- электродвигатели

От линии к ГПП, рис.1 позиция 1

На входе в любой завод стоит трансформаторная подстанция (ГПП), как правило, 110/10 кВ (6кВ) с трансформаторами, выработавшими свой ресурс или близкими к этому.

Опыт диагностики показывает, что к 30 годам интенсивной эксплуатации трансформаторов (в металлургии гораздо быстрее) значительно ослабевает крепление пакета активной стали, что приводит к вибрации и замыканию пластин между собой, в результате истирания изоляционного слоя. Наличие локальных очагов замыканий пакета может долго не сказываться на характеристиках трансформатора, особенно на масле, но это потери, которые сопоставимы с сотнями лампочек и десятками лифтов. Были случаи почти полного спекания пакета, а это уже потери в масштабе потребления десятка  9 этажных домов.

От ГПП к цеховым трансформаторам. рис.1 позиция 2

Далее по пути следования электроэнергии стоят понижающие трансформаторы цехов 10 (6) кВ/ 0.4 (0.22) кВ, у которых жизнь, не в пример труднее, чем у трансформаторов ГПП. На их «плечи» падают пусковые токи мощных двигателей, знакопеременная нагрузка станков и близкие КЗ в цехах. У них процессы вибрации и спекания пакета протекают гораздо быстрее. Встречались образцы, когда по состоянию пакета активной стали трансформатор был больше похож на масляный радиатор. Вторая сторона потерь в таких трансформаторах – это значительные токи по стороне НН и любое ухудшение контакта ведет к серьезным нагревам, а это тоже потери, пусть и на отопление распредустройств.

От цеховых трансформаторов к двигателям. рис.1 позиция 3

Следующими идут блоки электродвигатель – механизм. Здесь потери можно разделить на те, что на виду – подшипники и те, что не видны, - это проблемы в пакете, обмотках ротора и статора и центровка валов двигателя и механизма.

Последний пункт, наверное, самый важный, так как он лежит в основе всех остальных проблем. Плохая центровка приводит к выходу из строя подшипников, ослабляет крепление пакета активной стали, обмотки статора и ротора.

Оценить эти потери сложно, в статьях приведены измерения на малых двигателях с искусственно созданными проблемами и по оценкам авторов потери  составляют  от 0,5 до 3% от номинальной  мощности.

Если эти цифры наложить на мощности двигателей в 12,5 МВА, это уже значимые потери, да и менее мощные двигатели дадут не малый вклад в общие потери заводов, так как их большинство в промышленности.

Просуммировав в уме потери, которые есть на заводах, понимаешь, что школы, садики и поликлиники можно не учитывать, как и весь жилой комплекс.

Энергоэффективность.

Теперь то, что касается энергоэффективности. Это красивое слово в энергетике и промышленности, в основном, связано с тем, что не всегда двигатели по мощности соответствуют своим механизмам, трансформаторы двигателям, которые от них питаются, сечения шин и кабельных линий не соответствуют токам нагрузки и т.д.

Причин появления таких несоответствий много, но основные это:

  • не одновременный износ электродвигателя и механизма, или замена механизма отдельно от  двигателя;
  • результат модернизации цеха, когда старые трансформаторы, вроде бы проходят по мощности, но на деле работают с перегрузом, будучи уже значительно изношенными;
  • при замене оборудования кабельные связи, которые сложнее всего менять, оставлены старые  и уже не могут пропустить полный ток нагрузки, который в итоге уходит в тепло;
  • и еще целый ряд причин, связанных с человеческим фактором (ошибки проектирования и т.д.).

Комплексно этой проблемой не занимался практически никто. Сейчас на модной волне стали пробовать многие, но определить наличие потерь в подшипниках по их шуму и нагреву - это еще половина дела. Нужно разобраться, почему это произошло, какой вид вибрации к этому привел и каковы последствия вибрации для статора, ротора и пакета активной стали. А это значительно сложнее и мало кому по силам (см. раздел вращающиеся машины).

Рассчитать энергоэффективность еще более сложная задача, так как при этом нужно учесть реальное состояние и двигателя, и насоса (вентилятора), реально потребляемую из сети энергию и то, куда уходит разница между потребляемой и выдаваемой частью мощности.

Понимание этих проблем и знание реальной картины, происходящего с оборудованием дадут возможность принять меры по устранению или уменьшению непроизводственных потерь, дадут возможность сэкономить деньги и возможность воспользоваться высвободившейся электроэнергией другим потребителям.

 

Особенности электроснабжения Удачнинского ГОКа Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© В.И. Копиев, 2003

УАК 658.26

В.И. Копиев

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УЛАЧНИНСКОГО ГОКА

Единственным видом энергии потребляемой Удачнинским ГОКом является электроэнергия, которая подается на Удачный от Вилюйской ГЭС, расположенной в г. Чернышевске Мирнинского района Якутии.

По трем линиям длиной около 370 км напряжением 220 кВ от Вилюйской электростанции электроэнергия подается в пос. Айхал на подстанцию ГПП-5. Две из этих линий Л. 203 и Л. 204 выполнены на деревянных опорах, а одна - Л. 208 на металлических опорах. От ГПП-5по двум линиям Л. 205 и Л. 206 на деревянных опорах длиной 70 км электроэнергия напряжением также 220 кВ подается на ГПП-6 г. Удачного. На ГПП-6 напряжение 220 кВ автотрансформаторами 1Т, 2Т и ЗТ мощностью 125 МгВт каждый снижается до110 кВ и передается на подстанции Удачнинской площадки воздушными линиями электропередачи выполненными на деревянных опорах. Т.к. электроэнергия единственный вид энергии, в г. Удачном все котельные работают на электричестве, поэтому наибольшее потребление электроэнергии в зимний период при температуре наружного воздуха - 55 °С. Это составляет около 210 Мгвт. В графике потребления электроэнергии видно, что, при низких температурах потребление

электроэнергии на выработку тепла доходит до 70% от всей потребляемой Удачнинской площадкой электроэнергии.

Основными производственными потребителями электроэнергии являются карьер, фабрика № 12, цех хвостового хозяйства, автобазы № 2 и № 3, ремонтные и др. цеха.

Фабрика 12 расположена в непосредственной близости от ГПП-6 и питание на фабрику

поступает от ЗРУ-6 кВ ГПП-6 по 4-м шинным мостам смонтированным в галерее, соединяющей ЗРУ-6 кВ и распределительные пункты 1РП, 2РП, 8РП. На 10РП напряжение подается двумя кабелями от КРП 10 ГПП-6. Общее потребление фабрики 12 на технологию составляет 25-30 МВт.

В сторону карьера «Удачный» от ГПП-6 уходят 2 воздушные линии электропередач Л.113и Л. 114 напряжением 110 кВ на деревянных опорах. Эти линии сначала заходят на главную распределительную подстанцию карьера КРП, расположенную на борту карьера а затем уходят дальше на подстанцию «Удачная». На ОРУ КРП карьера установлены 2 трансформатора 1Т и 2Т напряжением 110/6 кВ мощностью 16000 кВ т каждый. От КРП напряжение 6 кВ по бортокольцевым линиям подается на распределительные пункты РП1 и РП2, расположенные также на борту карьера, на рудный склад.. От РП1 и РП2 напряжение 6 кВ через приклю-чательные пункты ЯКНО-6 кВ подается к экскаваторам и комплектным трансформаторным подстанциям наружной установки буровых станков, водоотлива и другим потребителям (дробильно-сортировочный участок, карьер диабазовый и др.) Для прохождения вниз по сдвоенным и строенным уступам (высота борта от 60 до 80 м) применяются металлические опоры с длиной пролета до 150 м. по мере отработки карьера линии с применением металлических и деревянных опор меняются.

Общее потребление карьера «Удачный» составляет 7-10 МгВт. Подстанция «Удачная» в ГОКе называется 11-м энергоблоком, т.к. раньше она предназначалась для питания фабрики

11, карьера, автобазы № 2 и старого пионерного поселка Удачный на берегу реки Дал-дын. Сейчас 11-ю фабрику закрыли, пос. Удачный ликвидировали. Потребителями остались карьер, 1-я очередь хвостового хозяйства фабрики 11 (в летний период осветленную воду хранилища используют для подачи оборотной воды на фабрику 12) и автобаза № 2. Помимо обеспечения электроэнергией 11 энергоблок обеспечивает указанные выше объекты теплом и горячей водой.

ЗРУ-6 кВ энергоблока разбито на 4 секции: 2 секции за-питаны от трансформаторов 2Т и ЗТ напряжением 110/6 кВ мощностью по 16000 кВт и эти секции называются промышленной зоной. От нее запитаны РПЗ карьера, блок ремонтных цехов на борту карьера, 1-я очередь цеха хвостового хозяйства, главная насосная станция минерализованных вод, автобаза № 2. Две другие секции ЗРУ запи-таны от трансформаторов ІТ и 4Т напряжением 110/6 кВ мощностью по 10000 кВт каждый. Эти секции называются котловой зоной, от нее запитаны 7 высоковольтных водогрейных электрокотлов: 5 работают на отопление, 2 электрокотла работают на горячее водоснабжение.

В будущем планируется от подстанции «Удачная» трансформировав 6 кВ в 35 кВ подать напряжение по ВЛ 35 кВ на карьер «Зарница», расположенный в 18-ти км от г. Удачного.

Электроснабжение цеха хвостового хозяйства (ЦХХ) осуществляется по линиям Л.117 и Л.118.напряжением 110 кВ. Эти две линии сначала запитывают подстанцию «Пульпа», а затем уходят дальше на подстанцию «НОВ» (насосная оборотной воды). На п/ст «Пульпа» установлены два трансформатора напряжением 110/6 кВ мощностью по16000 кВт. От ЗРУ-6 кВ подстанции напряжение подается на пульпонасосные станции 1го, 2-го и 3-го подъемов, а также от нее запитаны базисные склады ВВ и завод по производству взрывчатых веществ «Ай-рико». Общее потребление ЦХХ

составляет 13 МгВт. Кроме этих промышленных объектов то ЗРУ ГПП-6 запитан ряд цехов ГОКа и предприятия расположенные в непосредственной близости от ГПП-6. От ЗРУ-6 кВ ГПП-6 запи-таны станция биологической очистки, база управления материально-технического снабжения, цех хозяйственного обеспечения, бокс № 6 автобазы 2, завод товарного бетона, КОС, ТЗО, склады ОРСа, база управления «Алмазэнергоремонта», 3-я очередь АТТ-З, Удачнинский комбинат пищевых предприятий. Через ЗРУ-6 кВ компрессорной станции фабрики 12 запитаны по 6 кВ блок ремонтно-транспортных цехов, АБК ГОКа, пожарная часть и прачечная.

Подстанция «Промзона» запитана от ГПП-6 по двум линиям Л.111 и Л.112 напряжением 110 кВ и предназначена для питания электрокотельной фабрики 12 и электрокотельной базы стройиндустрии (БСИ). Эти две линии выполнены на металлических опорах. На подстанции установлены два трехобмоточных трансформатора напряжением 110/10 кВ мощностью по 63000 кВт. От ЗРУ-10 кВ запитаны14 водогрейных электродных котлов и 4 электродных паровых котла.

5 котлов предназначены для отопления города Удачного, 7 котлов для отопления промзоны, 2 котла для горячего водоснабжения промзоны. На этой же подстанции установлены 4 трансформатора 10/6 кВ для питания

6 киловольтных сетевых насосов и подачи напряжения 6 кВ по линиям Л.1 и Л.29 на котельную БСИ.

Остальные подстанции города представляют собой энергоблоки, т.к. в одном здании находятся одновременно электродные котельные и распредустройства для обеспечения электроэнергией жилых районов и др. непромыш-

ленных объектов.

На подстанцию № 10 пос. Надежный от ГПП-6 проложены две линии: Л. 127 и Л. 128 напряженим 110 кВ. На подстанции установлены 3 трансформатора напряженим 110/6 кВ мощностью по 16000 кВт. От ЗРУ-6 кВ запи-таны подстанции поселка и электродные котлы 6 кВ для отопительной системы и горячего водоснабжения поселка. От линий Л. 115 и Л.116 напряжением 110 кВ запитаны 3 подстанции. На подстанции «Авангардная» установлено 2 трансформатора напряжением 110/10 кВ мощностью по 25000 кВт. Здесь 2 закрытых распредустройства. ЗРУ-1 предназначено для питания электрокотельной, ЗРУ-2 - городских понизительных подстанций (их всего 14). Мощность потребляемая подстанцией «Авангардная» в летний период составляет около 15000 кВт. Электрокотельная «Авангардная» обеспечивает отопление части города и обеспечивает весь город горячей водой.

Подстанция «Сытыкан» установлена на водохранилище. Она предназначена для питания насосной станции питьевой воды и поселка Полярный. На подстанции Остановлены 2 трансформатора напряжением 110/6 кВ и мощностью по 16000 кВт. От ЗРУ-6 кВ п/ст «Сытыкан» за-питаны 6 высоковольтных насосов подающих воду на город и промзону, КТПН для питания замораживающей системы плотины и по двум воздушным линиям Л.21 и Л.22 напряжение подается в ЗРУ-6 кВ пос. Полярный и на теплично-парниковый комплекс «Алмаз».

Энергоблок «Аэропорт» состоит из подстанции 110/10 кВ и электродной котельной. На п/ст установлены 2 трансформатора 110/10 КВ мощностью по 10000 кВт, от ЗРУ-10 кВ запитаны 6 в/в электродных электрокотлов

и подстанции аэропорта.

Общее электропотребление Удачнинской площадки без отопления составляет около 80 МгВт. В зимний период при температуре наружного

воздуха-55 °С потребление электроэнергии на выработку тепла составляет 131 МгВт. Общее годовое потребление электроэнергии г. Удачным зависит от температуры наружного воздуха, от продолжительности отопительного сезона и составляет около 900 млн. квт/час электроэнергии.

В настоящее время из г. Мирного в пос. Айхал и г. Удачный ведется строительство газопровода. В г. Удачном начато строительство газовой электрокотельной. На газовой котельной запроектирована установка 4-х котлов для отопления и 2 х котлов для выработки пара на технологию фабрики 12 и прачечного комбината. На котельной будет установлено 2 водогрейных котла мощностью по 100 Гкал , 2 водогрейных котла по 50 Гкал и 2 паровых котла производительностью 25 т пара в час. Строительство газовой котельной вызвано тем, что существующие линии электропередачи, особенно от Айхала до Удачного очень старые, подгнившие и ветхие.

На недавнем совещании в Удачнинском ГОКе руководством ГОКа и Западных электросетей АК «Якутскэнерго» принято решение: для увеличения надежности электроснабжения г. Удачного выйти на руководство Акционерной компании «АЛРОСА» и АК «Якутск-энерго» с предложением о выделении средств на строительство линии электропередачи 220 кВ от Айхала до Удачного на металлических опорах.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------

Копцев В. И. — зам. главного энергетика ГОКа, АК «АЛРОСА» ЗАО Удачнинский ГОК.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

КОПЦЕВ

G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB11~03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm Особенности электроснабжения Удачнинского ГОКа

Alexandre Katalov

29.08.2003 12:26:00

3

29.08.2003 12:29:00 Гитис Л.Х.

4 мин.

09.11.2008 18:06:00 2

1 400 (прибл.)

7 985 (прибл.)

В постоянном напряжении - Волга Ньюс

ООО "Сызранская городская электросеть" - сетевая организация, обслуживающая распределительные электрические сети в городских округах Сызрань и Октябрьск. Общая протяженность обслуживаемых линий электропередачи всех напряжений составляет 1340 км.

По плану ремонта
В это число входят воздушные электролинии высокого напряжения свыше 1 тыс. вольт, кабельные линии и распределительные сети напряжением до 1 тыс. вольт. В сетях установлено 426 трансформаторных подстанций, преобразующих напряжение с 6-10 кВ на 380 вольт. В отдельной группе - оборудование четырех главных понизительных подстанций, преобразующих напряжения 110 и 35 кВ на 6 кВ.

Обслуживание городских электрических сетей заключается в точном и своевременном выполнении капитального и текущего ремонта всех видов оборудования и замене оборудования, отслужившего свой срок. Периодичность ремонтных работ определяется нормативами и инструкциями предприятий - изготовителей оборудования. Работы проводятся по ежегодно составляемым планам-графикам.

В этом году была произведена объемная работа по проведению капитального ремонта. Так, с начала года отремонтированы строительная часть и кровля 50 зданий трансформаторных подстанций. Вновь установлены пять комплектных трансформаторных подстанций взамен выработавших свой срок. Выполнен ремонт строительной части открытого распределительного устройства ПСТ "Октябрьск".
Проведены наладочные работы на ГПП-110/6 кВ "Нефтемаш". Произведена замена секционного масляного выключателя МКП-110, отслужившего свой срок, на современный элегазовый высоковольтный выключатель марки ВГТ-110. Установлены трансформатор напряжения НАМИТ-110 для делительной релейной защиты и ограничитель перенапряжения на 110 кВ.
Для обеспечения надежности и резервирования работы фидеров 17, 35 ГПП "Нефтемаш" на воздушной электролинии 6 кВ установлен реклоузер - высоковольтный разъединитель с возможностью отключения воздушной линии под нагрузкой и дистанционного управления, заменяющий распределительный пункт.
Был капитально отремонтирован силовой трансформатор на ГПП "СВВАУЛ" мощностью 2.5 тыс. кВА.
В плане подготовки к отопительному сезону выполнено межремонтное обслуживание трансформаторных подстанций 6-10/0,4 кВ, питающих котельные, центральные теплопункты, насосные станции.

Следует отметить, что в районе Правой Волги в текущем году была построена воздушная линия 6 кВ длиной 10,9 км.

Для улучшения эксплуатационных характеристик на ВЛЭП 6 кВ фидеров подстанции "Октябрьск" дополнительно установлены линейные разъединители.
При проведении капитального ремонта воздушных линий 0,4 кВ, обеспечивающих в основном электроснабжение населения, проводится замена неизолированного провода на самонесущий изолированный провод (СИП). При этом повышается надежность электроснабжения и качество электроэнергии, подаваемой потребителям. С начала года на СИП переведено 30,7 км воздушных линий 0,4 кВ.
Также по плану проведены испытания 130 кабельных линий 6-10 кВ повышенным напряжением.
В течение года диспетчерская и техническая службы предприятия регулярно проводили и проводят работу по анализу и оптимизации электрооборудования и сетей. На основании этого вносятся изменения в схемы аварийных и нормальных режимов работы сетей.
 

Поэтапная модернизация
ООО "Сызранская городская электросеть" внедряет в производство современное оборудование и инструмент, позволяющие повышать производительность труда.
Например, в текущем году была приобретена и введена в эксплуатацию передвижная электротехническая лаборатория высоковольтных испытаний оборудования подстанций и кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена "AURORA-K" на базе автомобиля Volkswagen Krafter.
Внедрена автоматизированная система управления включением/отключением уличного освещения "Новотест" на 13 каскадах освещения Сызрани. Это позволяет осуществлять централизованное управление и контроль за работой сетей уличного освещения.
Для поддержания электроснабжения социально значимых потребителей при аварийном отключении приобретена передвижная дизель-генераторная установка мощностью 160 кВт.
При подготовке к работе в зимний период был полностью доукомплектован неснижаемый аварийный запас оборудования и материалов в соответствии с нормами.

 
Гордость сызранских энергетиков
Следует отметить, что на обслуживании предприятия находится уникальная Сызранская гидроэлектростанция, построенная в 1929 г. по плану ГОЭЛРО, - единственное гидросооружение, сохранившее свой первозданный вид. Уже 83 года гидроэлектростанция на реке Сызранка вырабатывает элетроэнергию. Для поддержания ее в рабочем состоянии персонал предприятия проводит постоянное обслуживание и ремонт оборудования.
В текущем году был отремонтирован водосливной щит №10 плотины и отремонтированы бычки водосливных щитов №№10 и 12. Произведен ремонт строительной части ограждений водоподводящего канала. Проведено оштукатуривание фасада и окрашивание металлических частей сооружения. Отремонтированы помещения гидроэлектростанции. Проведен текущий ремонт второго и третьего генераторов.
 
От всей души
Генеральный директор Василий Владимирович Мишин от лица  коллектива ООО "Сызранская городская электросеть" поздравляет с профессиональным праздником всех энергетиков Самарской области!
День энергетика - это праздник всех, кто посвятил свою жизнь трудному, но очень важному для нашего населения делу - обеспечению людей теплом и электроэнергией.
В этот праздничный день желаем вам профессиональных достижений, успехов во всех начинаниях, а также крепкого здоровья, счастья, добра и благополучия вам и вашим близким!

Движение WorldSkills

В целях повышения престижа рабочих профессий и внедрения лучших практик и мирового опыта в области развития и оценки профессиональных компетенций производственного персонала Группа компаний Россети регулярно принимает участие в движении «Молодые профессионалы (WorldSkillsRussia)» и Национальном чемпионате сквозных рабочих профессий высокотехнологичных отраслей промышленности по методике WorldSkills (WORLDSKILLS HI-TECH). Мероприятия проходят при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ, Правительства Свердловской области, Агентства стратегических инициатив, ГК «Ростех», Союза «Ворлдскиллс Россия».

Каждый год в чемпионате принимают участие команды более 100 ведущих предприятий отечественной промышленности. Соревнования проходят по 24 компетенциям среди которых мобильная робототехника, электроника, мехатроника, металлообработка, сварочные работы, фрезерные и токарные работы на станках с числовым программным управлением, инженерная графика CAD, электромонтаж, обслуживание холодильной и вентиляционной техники, сетевое и системное администрирование и другие.

ПАО «Россети» осуществляют разработку и продвижение профильных для электросетевого комплекса профессиональных компетенций. В 2015 и 2016 годах Россети представили специально разработанные для проведения соревнований по стандартам WorldSkills профессиональные компетенции электросетевого комплекса - «Обслуживание и ремонт оборудования релейной защиты и автоматики» и «Эксплуатация кабельных линий электропередачи», по которым уже проводятся открытые корпоративные чемпионат, а в 2017 году участникам и гостям WorldSkills Hi-Tech-2017 была презентована новая профессиональная компетенция «Эксплуатация средств измерений в электрических сетях».

В 2015 году ПАО «Россети» и движение WorldSkills Russia («Ворлдскиллс Россия») заключили соглашение о сотрудничестве, которое направлено на объединение усилий по работе над повышением престижа рабочих профессий, развитием и популяризацией профессионального образования, улучшением его стандартов, развитием кадрового потенциала в регионах присутствия группы компаний «Россети».

В стратегической перспективе партнерства с WorldSkills Russia ПАО «Россети» рассматривает возможность проведения регулярных долгосрочных программ подготовки молодых специалистов, использование корпоративных образовательных центров для подготовки региональных и российских сборных, а также долговременного сотрудничества с WorldSkills Russia по подготовке и проведению конкурсов профессионального мастерства.

Да будет свет!

Завтра институту "Норильскпроект" исполняется 65 лет.
Как театр начинается с вешалки, так и строительство объекта начинается с проекта. В нем должно быть предусмотрено все: изыскания, инженерные сети, технология, энергетика.

Все эти и другие вопросы проектирования решаются в стенах самого высотного здания города, которое хорошо просматривается с любой точки Ленинского проспекта, то есть в институте "Норильскпроект". Здесь на благо родной горно- металлургической компании во главе с директором Виктором Михайловичем Гостевым трудится славный творческий коллектив проектировщиков, подавляющее большинство из которых имеют солидный стаж.

Как известно, вопросам энергетики на комбинате уделяется особое внимание. Ведь работа технологии, жизнь и быт людей зависят от качества электроснабжения. Чтобы источник энергии действовал бесперебойно, чтобы работали старые подстанции и строились новые, чтобы вырабатывали и отдавали тепло и энергию ТЭЦ, а жители большого промышленного района жили в теплых и светлых квартирах, чтобы промышленность не испытывала энергетического голода, а прогресс в технологии был виден невооруженным глазом, - работает энергетический отдел института под руководством Дмитрия Климовича Гагача.

Для тех, кто трудится и просто общается с Дмитрием Климовичем, его целеустремленность, талант и увлеченность своим делом служат примером. Ценятся коллегами и человеческие качества начальника энергетического отдела: цельность характера, порядочность, простота в общении и доброе отношение к людям. Своей энергией и новыми идеями он может зажечь любого работника. Решение инженерной задачи для него всегда творчество, где каждая удачная находка - это победа.

Проект, выпускаемый из отдела, должен быть выполнен с учетом всех изменений в нормативных документах и включать в себя последние достижения науки и техники. За этим четко следит коллектив технических руководителей - главных специалистов отдела: Наталья Ашотовна Каракачан отвечает за силовое электрооборудование, Александра Ивановна Федорова - за электроснабжение, Татьяна Викторовна Купина курирует сети, Любовь Андреевна Агафонова - электроосвещение. Наверное, мало кому из энергетиков предприятий ГМК неизвестны эти имена, так как эксплуатация и проектирование тесно связаны между собой. Все они высококвалифицированные специалисты с большим стажем проектирования, а значит, и технические решения в проектах могут быть только высокого качества.

Так, например, под руководством Натальи Ашотовны Нина Викторовна Янборисова, Татьяна Владимировна Власова, Елена Ивановна Гетман, Людмила Викторовна Титова, Ирина Михайловна Мельник выполнили проект реконструкции печи КС-3 для обжигового цеха никелевого завода, где использованы самые передовые технологии, в том числе частотно-регулируемый привод (ЧРП) фирмы "Дженерал Электрик". В начале 2003 года печь запущена в эксплуатацию и теперь является единственной в мире, где процесс обжига полностью автоматизирован. В 2002 году по проекту "Участок обработки металлов взрывом" тех же авторов была запущена единственная в мире опытная камера.

Под руководством Александры Ивановны Федоровой Фаина Яковлевна Ганкина, Людмила Михайловна Бобровская, Наталья Алексеевна Вершинина, Людмила Александровна Щербинина спроектировали ГПП-50 (главную понизительную подстанцию). Это ГПП нового поколения в Норильской энергосистеме. На ней впервые применены современные микропроцессорные устройства защиты и управления. Эти устройства позволяют быстро автоматически и дистанционно локализовать повреждение и тем самым свести к минимуму ущерб от перерыва в энергоснабжении. Уже ведется строительство этого объекта. С вводом в строй новой подстанции аварии масштаба 1995 года Норильску не грозят.

Достижения светотехнической науки и техники за последние годы шагнули далеко вперед. Проекты, выпущенные пять лет назад в этой области, резко отличаются от проектов сегодняшних. Поэтому директор института Виктор Михайлович Гостев всячески способствует повышению квалификации сотрудников, направляя их в учебные командировки в другие города.

Курсы повышения квалификации в Москве и Санкт-Петербурге, посещение Международных конференций и ежегодных выставок "Интерсвет", а также тесные контакты с другими светотехническими фирмами Москвы, Санкт-Петербурга, Омска, Красноярска позволяют работать по новым технологиям, применять в проектах импортное и современное отечественное оборудование. Каждый норильчанин согласится с тем, что город наш стал светлее и праздничнее после воплощения в жизнь таких проектов по архитектурному освещению Дворца культуры и площади перед ним, музея, Гвардейской площади. Все эти проекты были выполнены под руководством Любови Андреевны Агафоновой коллективом авторов, в который вошли Ольга Васильевна Перепечаева, Нина Александровна Набока, Наталья Владимировна Кочурова и Ольга Ивановна Булыгина.

Проектировщик-энергетик, как и врач, не имеет права на ошибку. Электроустановка, выполненная с нарушением правил и норм при проектировании, может лишить жизни людей при эксплуатации.

Труд проектировщика мало заметен, но какой мощный потенциал несет он в себе! Иногда приходится перевернуть очень много литературы, чтобы принять оптимальное или единственно правильное решение. Проект должен учитывать всё: новые технологии и новые нормативы, энергосбережение и дизайн.

Надо умудриться выбрать самое передовое и совершенное оборудование, но при этом не забыть сэкономить. Надо "разойтись" инженерными сетями со "смежниками", но при этом не нарушить эстетику здания. Проектировщиком не рождаются, им становятся, набирая из года в год опыт и знания. Вот почему в московских проектных институтах специалист в 45-50 лет - самый продуктивный и ценный кадр, а не кандидат в пенсионеры. Институт "Норильскпроект" вырастил достойный отряд специалистов, которые могут выполнить проект любой сложности.

Инженер-проектировщик совершенствует не только свою специализацию, он гармоничен во всем. Ему интересны вопросы экономики и политики, равно как и вопросы литературы и искусства. Поэтому самые замечательные праздничные "капустники" проходят в нашем институте. Вот уж где проявляются острый ум и театральное мастерство. Кроме того, в институте дружат со спортом. Есть своя волейбольная команда, команда по теннису, плаванию, которые, участвуя в спартакиадах, занимают призовые места.

В этот юбилейный год от души хочется поздравить и поблагодарить за нелегкий, но очень нужный для комбината труд весь коллектив "Норильскпроекта" и энергетический отдел в частности, пожелать всем дальнейших творческих успехов, новых идей и их успешного воплощения!

Любовь Агафонова

Экскурсия в рамках учебного процесса на ГПП 35/10 кВ ООО «Кузбасская Энергосетевая Компания» филиал Энергосеть г.Юрга

Подробности
Категория: НОВОСТИ
Просмотров: 1703

10 апреля 2018г., в рамках учебного процесса, обучающимся группы ЭО-16 специальности «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования», представилась возможность побывать на главной понизительной подстанции г. Юрги. Целью данной экскурсии было знакомство с электрооборудованием подстанции.

С основными моментами работы подстанции студентов ознакомил старший диспетчер - О.М.Исаев. Обучающимся рассказали о назначении этой подстанции, специфике работы, показали электрооборудование и современную диспетчерскую, откуда осуществляется управление электрооборудованием и сетями, снабжающими электроэнергией наши дома и некоторые предприятия города. В процессе проведения экскурсии происходили рабочие переключения на подстанции, за выполнением которых будущие специалисты также увлеченно наблюдали. Ребята были поражены разнообразием технических устройств, т.к. все процессы компьютеризированы, что помогает обезопасить процесс производства электроэнергией. В ходе детального знакомства с подстанцией, обучающиеся поняли, что от знаний и умений людей, работающих на подстанции, зависит качество жизни города. 
Такие встречи крайне важны, так как они помогают закреплять знания обучающихся об энергетике и правилах электробезопасности.
Экскурсия на промышленное предприятие - это бесценный опыт. Это возможность увидеть процесс производства изнутри и пообщаться с людьми, которые в нем задействованы.
Хочется сказать большое спасибо А.Б.Серачкову – главному инженеру компании за возможность посещения этого предприятия.
С.В.Шушляева – преподаватель электротехнических дисциплин ЮТМиИТ.

Поток энергии: первичное производство


г. Поток энергии: первичная продукция на более высокие трофические уровни

«Всякая плоть - трава».
- Исайя

Три на то, чтобы содержать одного человека в год, нужно сто форелей. форель, в свою очередь, должна съесть

лягушек, что должно съесть 27 миллионов кузнечики которые живут за счет 1000 тонн травы.
- Г. Тайлер Миллер-младший, американский химик (1971)

В этом уроке мы ответим на вопрос, почему большие свирепые животные редки, и попутно научимся отвечать на следующие вопросы:

  • Сколько доступно солнечной энергии и усваивается растениями, и как это измеряется?
  • Как валовая продукция, чистая продукция, и связанные с производством экосистемы?
  • Как поживают на корню, оборачиваемость, и чистое первичное производство?
  • Какие типы экосистем имеют наибольшее темпы производства, и которые вносят наибольший вклад в мировую основное производство?
  • Какие факторы ограничивают количество первичных производство локально и по всему миру?
  • Каков КПД, с какой энергией конвертируется с трофического уровня на трофический уровень?
  • В чем разница между ассимиляцией? эффективность, чистая производственная эффективность и экологическая эффективность?
  • Как экосистемы различаются по количеству биомассы или количества организмов, присутствующих в любой момент времени, и созданных со временем на каждом трофическом уровне?
  • Сколько энергии доступно человеку, сколько мы используем и приемлемо ли это количество?
    Перейти к: [Введение] [Производство] [Передача энергии] [Лиса и Заяц Пример] [Модели пирамид] [Человек Энергопотребление] [Резюме]

Введение - Потоки энергии в пищевых цепях

Все мы знаем, что самые большие и свирепые хищники, такие как тигры и большие белые акулы, редки на Земле по сравнению с другими организмами.Ты знаешь почему? В первые дни открытий в новой области «экологии животных» ученый по имени Чарльз Элтон взял общеизвестное знание о том, что «большая рыба ест маленькую рыбу», и превратил его в организационный принцип, который мы используем и сегодня - этот принцип гласит, что растения и животные организованы в трофические или «кормовые» цепи и пищевые сети взаимодействия. Он также представил идею о том, что существует пирамида числа организмов, где, например, в основе пищевой сети находится много растений, меньше травоядных, которые пасутся на этих растениях, и меньше хищников, которые поедают травоядных.Таким образом, Элтон знал, наблюдая за окружающим миром, что большие, свирепые существа были редкостью, но не знал почему. Он не понимал «механизма» или объяснения редкости высших хищников в пищевых сетях. В этой лекции мы раскроем этот механизм и ответим на этот вопрос, и мы сделаем это, узнав о природе потока энергии в экосистемах. Энергия расходуется и теряется столько же тепла, сколько оно движется через экосистемы, а новая энергия постоянно добавлено к Земле в виде солнечной радиации.Как мы узнали в лекции об экосистемах, Земля - ​​открытая система в отношении энергии, и это закрытая система в отношении материалов, таких как питательные вещества, которые постоянно рециркулируют внутри экосистем и между ними.

И энергия, и материалы необходимы для структуры, функций и состава экосистемы. Вы уже познакомились с основными концепциями круговоротов питательных веществ; в этой лекции мы сосредоточимся на энергии. Обратите внимание, что с точки зрения цикличности углерод, «материалы» и энергия могут взаимно преобразовываться.Например, мы знать, сколько калорий (мера энергии) в грамме определенных углеродных соединений такие как жиры или углеводы содержат.

Автотрофы стихи Гетеротрофы

В качестве краткого обзора мы признаем, что некоторые организмы способны синтезировать органические молекулы из неорганических прекурсоры и запасания биохимической энергии в процессе. Это Автотрофы назвали , что означает «самокормление». Автотрофы также упоминаются до первичных производителей .Организмы, способные производить сложные органические молекулы из простых неорганических соединений (вода, CO 2 , питательные вещества) включают растения, некоторые простейшие и некоторые бактерии. Процесс, с помощью которого они делают это, как правило, это фотосинтез , и, как следует из названия, для фотосинтеза нужен свет (см. рисунок 1) .

Для полноты картины отметим путь, известный как хемосинтез . Некоторые организмы-продуценты, в основном специализированные бактерии, могут преобразовывать неорганические питательные вещества в органические соединения без наличия солнечного света.Существует несколько групп хемосинтетических бактерии в морской и пресноводной среде, особенно богатые в сере или газообразном сероводороде. Подобно хлорофилл-содержащим растениям и другие организмы, способные к фотосинтезу, хемосинтезирующие организмы автотрофов (см. Лекцию о микробах примечания для получения дополнительной информации). Многие организмы могут получить свою энергию только путем кормления. на другие организмы. Их называют гетеротрофами . Они включают потребители любого организма, в любой форме: растения, животные, микробы, даже мертвая ткань.Гетеротрофами также называются потребителей .

В этой лекции мы начнем с рассмотрение первичного производства, и в следующей лекции мы исследуйте, что происходит с этой энергией, когда она передается по пищевой цепочке.

Процесс первичного производства

Общий термин « Производство» это создание нового органического вещества. Когда растет урожай пшеницы, новый органическое вещество создается в процессе фотосинтеза, который преобразует световая энергия в энергию, хранящуюся в химических связях в тканях растений.Эта энергия питает метаболические механизмы растения. Новые соединения и структуры синтезируются, клетки делятся, и растение увеличивается в размерах более время. Как подробно говорилось в предыдущей лекции, завод требует солнечный свет, углекислый газ, вода и питательные вещества, а также через фотосинтез завод производит восстановленные соединения углерода и кислород.

Измеряет ли скорость при какой фотосинтез происходит, или скорость, с которой отдельное растение При увеличении массы речь идет о первичной продукции (определение: синтез и хранение органических молекул во время роста и размножения фотосинтезирующих организмов).Основная идея заключается в том, что новые химические соединения и производятся новые ткани растений. Со временем результаты первичного производства при добавлении в систему новой растительной биомассы. Потребители получают свои энергия от первичных производителей, либо напрямую (травоядные, некоторые детритофаги), или косвенно (хищники, другие детритофаги).

Существует ли верхний предел первичного производства ? Краткий ответ - да". Кратко рассмотрим, сколько энергии на самом деле улавливается автотрофами, и исследуем, насколько эффективен процесс фотосинтеза.Напомним, что интенсивность солнечной радиации, достигающая поверхность земли частично зависит от местоположения: максимальная энергоемкость принимается на экваторе, и интенсивность уменьшается по мере того, как мы приближаемся к полюса. Как мы видели в лекции об экосистемах, эти различия оказывают глубокое влияние на климат, и привести к наблюдаемым географическим структурам биомов.

Кроме того, мы знаем, что только небольшая часть солнечного излучения фактически используется в фотосинтетической реакции растений на поверхности Земли.Из общей солнечной радиации, падающей на внешнюю атмосферу Земли, примерно половина ее отражается обратно в космос льдом, снегом, океанами или пустынями или поглощается газами в атмосфере - например, озоновый газовый слой атмосферы поглощает почти все ультрафиолетовые лучи. свет, который составляет около 9% солнечного излучения.

В целом из света, который достигает поверхности Земли, только около половины света находится в диапазоне длин волн, который может использоваться растениями при фотосинтезе (длина волны ~ 400-700 нм) - это называется фотосинтетически активным излучением или ФАР.Растения сильно поглощают свет синего и красного длин волн. (отсюда их зеленый цвет, результат отражения зеленых длин волн), а также свет в дальней инфракрасной области, и они отражают свет в ближний инфракрасный диапазон. Даже если длина волны правильная, не вся световая энергия преобразуется в углерод в результате фотосинтеза. Часть света не попадает в хлоропласт листа, где происходят фотосинтетические реакции, и большая часть энергии света, которая преобразуется в процессе фотосинтеза в углеродные соединения, расходуется на поддержание надлежащей работы биохимического «механизма» растения - эту потерю обычно называют « дыхание », хотя сюда входят и термодинамические потери.Таким образом, растения не используют всю световую энергию. Теоретически им доступен (см. рисунок 2) .


Рисунок 2 : Уменьшение энергия, доступная растениям

В среднем валовая первичная продукция завода на Земле составляет около 5,83 x 10 6 кал м -2 лет -1 . Это примерно 0,06% от количества солнечной энергии, приходящейся на квадратный метр. на внешней границе атмосферы Земли в год (определяется как солнечных константа и равна 1.05 x 10 10 кал. М -2 лет -1 ). После затрат на дыхание чистая первичная продукция растений снижается. до 4,95 x 10 6 кал. м -2 год -1 , или около 0,05% солнечной постоянной. Обратите внимание, что это «средняя» эффективность, а у наземных растений это значение может достигать ~ 2-3%, а в водных системах это значение может достигать ~ 1%. Это относительно низкая эффективность преобразования солнечной энергии. энергия в энергию в углеродных соединениях устанавливает общее количество энергии доступны гетеротрофам на всех остальных трофических уровнях.

Некоторые определения

Пока мы не очень точны о наших определениях "производства", и нам нужно сделать так, чтобы термины ассоциировались с производством очень ясно.

* Валовая первичная продукция , ГПЗ, - общая количество CO 2 , которое фиксируется растением в процессе фотосинтеза.

* Дыхание , R, есть количество CO 2 , которое теряется организмом или системой из метаболическая активность.Дыхание можно разделить на составляющие которые отражают источник CO 2 .

R p = Дыхание по растениям

R ч = Дыхание гетеротрофов

R d = Дыхание разложителями (микробами)

* Чистое первичное производство , АЭС, сетка сумма первичной продукции включена после затрат на дыхание растений.Следовательно, NPP = GPP - R

* Чистое производство экосистемы , НЭП, это сетка количество первичной продукции после затрат на дыхание растений, включены все гетеротрофы и деструкторы. Следовательно, НЭП = GPP - ( р + ч + R d )

Показатель чистой продукции экосистемы представляет большой интерес при определении баланса CO 2 между различные экосистемы, или вся Земля, и атмосфера.Подробнее об этом мы поговорим в наших лекциях об изменении климата и глобальном углеродном цикле.

Примечание , что в этих определениях нас интересует только «первичное», а не «вторичное» производство. Вторичный производство - это прирост биомассы или воспроизводство гетеротрофов и деструкторов. Темпы вторичного производства, как мы увидим в следующей лекции, намного ниже, чем темпы первичной продукции.

Обычный пример того, как связаны GPP, NPP и R. Чтобы лучше понять взаимосвязь между дыханием (R), валовой и чистой первичной продукцией (GPP и NPP), рассмотрим следующий пример. Допустим, вы работаете неполный рабочий день и зарабатываете 100 долларов в неделю, которые поступают прямо на ваш банковский счет. Это ваше «валовое производство» денег, и оно аналогично валовому производству углерода, закрепленного в сахарах во время фотосинтеза. Теперь предположим, что вы тратите 50 долларов в неделю со своего банковского счета на еду, которая частично необходима для того, чтобы вы оставались живыми, здоровыми и могли продолжать работать неполный рабочий день.Это «стоимость», которую вы платите за поддержание работы, и она аналогична стоимости дыхания, которую несет растение, когда его клетки используют часть энергии, зафиксированной в фотосинтезе, для создания новых ферментов или хлорофилла для захвата света или для избавления от отходов. продукты в ячейке. Таким образом, на вашем банковском счете ваша валовая продукция составляет 100 долларов в неделю, ваш прожиточный минимум (дыхание) составляет 50 долларов в неделю, а «чистая» сумма денег, которую вы производите каждую неделю (ваше чистое производство), составляет 100-50 долларов = 50 долларов. Вы можете видеть, что баланс вашего банковского счета определяется следующим образом: ваша чистая продукция равна вашей валовой продукции минус дыхание, что совпадает с приведенным выше уравнением, в котором указано, что чистая первичная продукция (NPP) = валовая первичная продукция (GPP). минус Дыхание (R).

Измерение первичного производства

Возможно, вы уже имеете некоторое представление о том, как один измеряет первичное производство. Есть два общих подхода: один может измерять либо (a) , либо скорость фотосинтеза , или (b) - скорость увеличения биомассы растений . Будем они дают одинаковый ответ?

(а) Скорость фотосинтеза :

Вы знаете уравнение фотосинтеза из предыдущей лекции:

6 CO 2 + 6 H 2 O à Солнечный свет à C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

Если бы мы могли разместить наши растения в закрытая система, и измерить истощение CO 2 в единицу времени, или поколение O 2 , у нас было бы прямое измерение первичного производство.

Метод, применяемый при изучении водных первичная добыча хорошо иллюстрирует этот метод. В поверхностных водах озер и океанов, растения - это в основном одноклеточные водоросли, и большинство потребителей микроскопические ракообразные и простейшие. И производители, и потребители очень маленькие, и они легко помещаются в литре воды. если ты поместите эти организмы в бутылку и включите свет, вы получите фотосинтез. Если вы выключите свет, вы выключите основное производство.

Однако темнота не влияет на дыхание.Помните, что клеточное дыхание - это обратный процесс. от фотосинтеза следующим образом.

C 6 H 12 O 2 à 6 CO 2 + 6 H 2 O

Фотосинтез накапливает энергию и дыхание высвобождает его для использования в таких функциях, как размножение и основные поддержание. При расчете количества энергии, которое хранит растение в качестве биомассы, которая затем доступна гетеротрофам, мы должны вычесть растительную затраты на дыхание от общей первичной продукции.

Общая процедура настолько проста что первичная продукция Мирового океана была нанесена на карту в значительной детали, и многие из пресноводных озер мира также были исследованы (Рисунок 3). Берется серия маленьких стеклянных бутылочек с пробками, и половина из них обернута каким-либо материалом, например оловянной фольгой, так что свет проникает. Они называются «светлыми» и «темными» бутылками соответственно.

Рисунок 3. «Лимнологи» (люди, изучающие озера и ручьи) работающие
на озере Виктория в Восточной Африке (слева) и на озере Мичиган (справа).

Бутылки наполнены водой взяты из определенного места и глубины; эта вода содержит крошечные растения и животные водной экосистемы. Бутылки закрываются пробками. для предотвращения обмена газов или организмов с окружающей водой, а затем подвешивают на несколько часов на той же глубине, с которой вода изначально была взята. Внутри бутылок находится CO 2 . потребляется, а O 2 производится, и мы можем измерить изменение со временем в любом из этих газов.

Например, количество кислорода растворение в воде можно легко измерить химическим титрованием. Перед подвешивая бутылки, определяют начальную концентрацию O 2 и выражается в мг O 2 на литр воды (мг / л). Затем окончательное значение измеряется как в светлой, так и в темной бутылке по истечении заданного времени. продолжительность инкубации. Какие процессы происходят в каждой бутылке что может изменить исходные концентрации O 2 или CO 2 ? Приведенные ниже уравнения описывают их.

Световая бутылка : В световая бутылка есть фотосинтез, или валовая первичная продукция (GPP), и есть Дыхание (R). Разница между этими двумя процессами, как мы видели выше, это чистая первичная добыча = NPP = (GPP - R)

Темная бутылка: В В темной бутылке нет фотосинтеза, а только дыхание. (В этом примере у нас также может быть некоторое дыхание потребителя в обеих бутылках, если мы не использовали сеть для отсеивания крошечных гетеротрофов.)

Теперь рассмотрим следующие простые пример. Это иллюстрирует, как мы учитываем изменения исходного содержания кислорода. концентрации в воде, возникшие во время инкубации. Мы будем Предположим, что наш инкубационный период составлял 1 час. Измеренные концентрации кислорода:

Первоначальный баллон = 8 мг O 2 / л ; Легкая бутылка = 10 мг О 2 / л; Темная бутылка = 5 мг О 2 / л

Кислород увеличился на свету баллон по сравнению с исходным из-за фотосинтеза, а кислород уменьшился в темной бутылке из-за дыхания.Имея эту информацию, мы можем рассчитать Дыхание , NPP и GPP для нашей системы:

(легкий - начальный) = (10-8) = 2 мг / л / час = (GPP - R) = NPP

(начальный - темный) = (8-5) = 3 мг / л / час = Дыхание

(светлый - темный) = (10-5) = 5 мг / л / час = (NPP + R) = GPP

Таким образом, мы имеем меру чистой и валовая первичная продукция, а также дыхание нашей системы. Кислородный метод ограничен в ситуациях, когда первичное производство очень низкий.В этих ситуациях радиоактивная форма углерода, C 14 ( 14 CO 2 ), может использоваться для мониторинга поглощения углерода и фиксация. Вы также можете преобразовать результаты между кислородом и углеродом. методы, умножив значения кислорода на 0,375, чтобы поместить их в углерод эквиваленты (коэффициент зависит от разницы в атомной массе).

(б) Скорость накопления биомассы :

Что вы делаете с растениями, которые слишком большой, чтобы разливать по бутылкам? Рассмотрим следующий пример.Предположим, мы хотите знать первичный урожай кукурузы. Мы сажаем семена, и в конце года мы собираем образцы всех растений, включая корни, которые находились на одном квадратном метре площади. Мы сушим эти чтобы устранить любые отклонения в содержании воды, а затем взвесьте их, чтобы получить "сухой вес". Таким образом, наша мера первичной продукции будет грамм м -2 год -1 стеблей, листьев, корней, цветов и плодов без учета масса семян, которые могли разлететься ветром.Что мы измерили?

Это не ГПЗ, потому что некоторые энергия, производимая фотосинтезом, пошла на удовлетворение метаболических потребностей сами растения кукурузы. Это АЭС? Хорошо, если исключить всех потребителей такие как насекомые кукурузы, у нас была бы мера NPP. Но мы предполагаем, что некоторые насекомые и почвенные членистоногие заняли долю растения биомассы, и поскольку мы не измеряли эту долю, мы фактически измерили что-то меньшее, чем АЭС. Обратите внимание, что это точно такая же ситуация в метод бутылки, который мы описали выше, если маленькие гетеротрофы, которые паслись на водорослях были включены в бутылку, и в этом случае два метода измерить то же самое.

В последние годы он также стал можно оценить GPP и R для крупных растений или целых лесов, используя трассеры и методы газообмена. Эти измерения теперь составляют основу наших исследований, как первичное производство влияет на углекислый газ содержание нашей атмосферы.

Производство, многолетний урожай и оборот

При использовании любого из этих методов основной Производство можно выразить как скорость образования нового материала на единицу поверхность земли в единицу времени.Производство указано в калориях / м 2 / год. (энергия) или грамм / м 2 / год (сухое органическое вещество).

Древостой , с другой стороны, это мера биомассы системы за один на момент времени и измеряется в калориях или граммах на м 2 . Разница между продуктивным урожаем и урожаем на корню имеет решающее значение, и можно проиллюстрировать следующим вопросом. Если лесник, заинтересованный при сборе наибольшего урожая с участка больше интересоваться лес на корню или его первичная продукция? Что ж, ключевой элемент на ответ "ВРЕМЯ" .Если лесник хочет краткосрочных инвестиций (то есть вырубить лес и продать деревья для получения максимальной и немедленной прибыли), тогда чем выше урожай на корню, тем лучше. Если вместо этого лесник хочет управлять лесом с течением времени (продавать несколько деревьев, увеличивая каждый год), тогда Скорость, с которой лес производит новую биомассу, имеет решающее значение.

Отношение корня на корню к производство (Постоянный урожай / Производство) равно Оборот системы.Разделив урожай на корню (г / м 2 ) на продукции (шт. г / м 2 / год), видно, что товарооборот в этом примере выражается в единицах 1 / (1 / год) = год. Таким образом, шток или стоячий урожай любого материала, разделенный на производительность, дает вам меру времени. Обратите внимание, насколько это время оборота похоже (на самом деле, идентично) время пребывания, о котором вы узнали на предыдущих лекциях. Это правда важно учитывать этот элемент «времени», когда вы думаете почти о любом аспекте организма или экосистеме или проблеме устойчивости.Узнавать о насколько что-то происходит и как быстро это меняется, очень важно аспект понимания системы достаточно хорошо, чтобы принимать решения; Например, решение вышеуказанного лесничего может быть обусловлено экономическими соображениями или по соображениям сохранения, но "лучший" выбор для любой из этих проблем все еще зависит от понимания производства, урожая на корню и оборот леса. Это подчеркивает мысль, высказанную в предыдущих лекциях, о том, что для принятия решений об устойчивости вы должны понимать эти основные научные концепции.

Модели и средства контроля первичного производства в мировых экосистемах

Экосистемы мира сильно различаются по производительности, как показано на следующих рисунках. В пересчете на АЭС на единицу площади наиболее продуктивными системами являются лиманы, болота и топи, тропические дожди. леса и влажные леса умеренного пояса (см. рисунок 4) .

Рисунок 4. Net Primary Производство на единицу площади общих экосистем мира.

Если мы хотим узнать общую сумму АЭС в мире, мы должны умножить эти значения на площадь, населяют различные экосистемы.При этом мы обнаруживаем, что сейчас наиболее продуктивным системы - открытые океаны, влажные тропические леса, саванны и тропические леса. сезонные леса (см. рисунок 5) .

Рисунок 5. Средний мир чистая первичная продукция различных экосистем.

Чем объясняются эти различия в производстве на единицу площади? По сути, ответ заключается в том, что климат и питательные вещества контролируют первичную продуктивность. Обычно теплые и влажные места более производительны (см. рисунки 6а и 6б) .В целом сумма доступной воды ограничивает первичное производство земли в нашем мире, частично из-за обширных пустынь на некоторых континентах. Сельскохозяйственная урожайность особенно высока за счет «искусственного» субсидирования воды. и удобрения, а также борьба с вредителями.

Рисунки 6a и 6b. Графики, показывающие отношения
между АЭС и осадками, и между АЭС и температурой.

Хотя температура и особенно осадки связаны с производством, вы заметите большую степень "разброса" по линии наилучшего соответствия, показанной на графиках выше.Например, посмотрите на диапазон значений производительности (ось Y) при значении температуры 10 ° C или значении осадков 1000 мм. В разброс или вариация в производстве частично из-за других аспектов конкретных (местных) системы, такие как доступность питательных веществ или скорость их оборота. За Например, пастбища могут иметь относительно высокий уровень первичной продукции происходит в течение короткого вегетационного периода, но биомасса стоячих культур никогда не бывает отличным. Это свидетельствует о высокой текучести кадров.В лесу, с другой стороны, биомасса наземных культур надземной древесины и подземных корни большие. Ежегодное производство нового растительного материала составляет небольшую долю. от общего урожая на корню, и поэтому оборот лесной биомассы намного ниже.

Еще один хороший пример можно увидеть в океаны, где большая часть первичной продукции сосредоточена в микроскопических водоросли. Водоросли имеют короткий жизненный цикл, быстро размножаются, не производят большая биомасса относительно их численности, и они быстро поедаются травоядными животными.Таким образом, в любой момент времени водоросли в океане вероятно, низкая, но скорость оборота может быть высокой (см. ниже) .Теперь мы рассмотрели первый шаг в потоке энергии. через экосистемы: преобразование энергии первичными производителями в форма, которую могут использовать как гетеротрофы, так и сами производители. В следующей лекции мы рассмотрим, как эта энергия проходит через остальные. экосистемы, обеспечивая топливо для жизни на более высоких трофических уровнях.

Краткое изложение Части 1, Основное производство

  • Организмы характеризуются как автотрофы и гетеротрофы.Автотрофы сами производят пищу, фиксируя энергию через фотосинтез или, реже, хемосинтез. Гетеротрофов надо кормить на другие организмы для получения энергии.

  • Первичное производство - создание новое органическое вещество растениями и другими автотрофами. Его можно описать на единицу область для отдельных экосистем или во всем мире. Производство также является темпом, измеренным в единицу времени, в то время как биомасса стоячей культуры - это количество растительного вещества в данный момент времени. Отношение урожая на корню к продуктивности называется оборот.Время оборота системы важно для определения того, как система функции.

  • Производительность может быть определена количественно простой метод измерения производства кислорода или углерода. Производство также может быть определено количественно путем измерения скорости накопления новой биомассы. через некоторое время. Различие между валовой первичной продукцией (ВПП), нетто первичная продукция (NPP) и чистая продукция экосистемы (NEP) имеют решающее значение для понимание энергетического баланса растений и целых экосистем.

  • Производство варьируется в зависимости от экосистемы, а также со временем внутри экосистем. Темпы производства определяются такими факторами, как климат и питательные вещества. поставлять. Осадки являются доминирующим фактором контроля во всем мире, но питательные вещества доступность часто ограничивает первичное производство в любой конкретной локальной системе.

Поток энергии к высшему Трофические уровни

В предыдущем разделе мы исследовали создание органических веществ первичными производителями. Без автотрофов там не было бы энергии доступной для всех других организмов, которые не обладают способностью фиксации световой энергии.Однако постоянная потеря энергии из-за метаболизма активность ограничивает доступность энергии для высших трофических уровней (это объясняется вторым законом термодинамики). Сегодня мы один раз посмотрим, как и где эта энергия движется через экосистему он включен в органическое вещество.

Большинство из вас теперь знакомы с концепция трофического уровня (см. рисунок 1) . Это просто уровень кормления, как это часто бывает в пищевой цепи или пищевой сети.Начальный производители составляют нижний трофический уровень, за которым следуют первичные потребители (травоядные животные), затем вторичные потребители (плотоядные животные, питающиеся травоядными животными), и так далее. Когда мы говорим о продвижении "вверх" по пищевой цепочке, мы говорим образно и означает, что мы переходим от растений к травоядным животным к плотоядным животным. При этом не учитываются деструкторы и детритофаги (организмы которые питаются мертвым органическим веществом), которые составляют свои собственные, очень важные трофические пути.

Рисунок 1: Трофические уровни.

Что происходит с производимой АЭС а затем хранится в виде растительной биомассы на самом низком трофическом уровне? В среднем он расходуется или разлагается. Вы уже знаете уравнение аэробного дыхания: С 6 В 12 О 6 + 6 O 2 à 6 CO 2 + 6 H 2 O

В процессе метаболической работы сделано, и энергия химических связей преобразуется в тепловую. Если бы АЭС была не потребляется, он где-то накапливается.Обычно этого не происходит, но в такие периоды истории Земли, как Каменноугольный и Пенсильванский, огромное количество АЭС сверх разложения органического вещества, накопленного в болотах. Он был погребен и спрессован с образованием залежей угля и нефти, которые мы мой сегодня. Когда мы сжигаем эти отложения (та же химическая реакция, что и выше за исключением того, что производится больше энергии) мы выделяем энергию в приводить в движение промышленные машины, и, конечно же, CO 2 входит в атмосфера как парниковый газ.Это та ситуация, которая у нас есть сегодня, когда избыток CO 2 от сжигания этих отложений (прошлые избыточная АЭС) уходит в атмосферу и со временем накапливается, резко меняя наш климат.

Но вернемся к экосистеме которая сбалансирована, или находится в "устойчивом состоянии" ("равновесие"), где годовая сумма дыхание балансирует годовой общий GPP. По мере того как энергия переходит с трофического уровня к трофическому уровню применяются следующие правила:

  • Только часть доступной энергии на одном трофическом уровне переходит на следующий трофический уровень.Правило большого пальца составляет 10%, но это очень приблизительно.
  • Обычно количество и биомасса количество организмов уменьшается по мере продвижения по пищевой цепочке.

Пример: Лисица и Заяц

Чтобы понять эти правила, мы должны изучить что происходит с энергией в пищевой цепи. Предположим, у нас есть некоторая сумма растительного вещества потребляют зайцы, а зайцы, в свою очередь, потребляют лисы. Следующая диаграмма (Рисунок 2) иллюстрирует, как это работает. с точки зрения потерь энергии на каждом уровне.
Заяц (или стая зайцев) заглатывает растительные вещества; мы назовем это приемом . Часть этого материала перерабатывается пищеварительной системой и используется для создания новых клеток или тканей, и эта часть называется ассимиляция . Что не может быть усвоено, например, может быть, некоторые части стеблей или корней растений выходят из заячьей тело, и это называется выделение . Таким образом, мы можем сделать следующее определение: Ассимиляция = (Проглатывание - Выведение) .Эффективность этого процесса ассимиляции у животных колеблется в пределах 15-50%. если пища - это растительный материал, и от 60-90%, если пища - животный материал.

Заяц использует значительную долю ассимилированной энергии, просто будучи зайцем - поддерживая высокий, постоянный температура тела, синтез белков и прыжки. Эта энергия использовано (потеряно) связано с клеточным дыханием. Остальное идет в увеличение биомассы зайца за счет роста и воспроизводства (то есть увеличение общей биомассы зайца за счет создания потомства).Преобразование ассимилированная энергия в новой ткани обозначается как вторичное производство у потребителей, и концептуально это то же самое, что и первичное производство или АЭС заводов. В нашем примере вторичное производство зайца это энергия, доступная лисам, которые поедают зайцев для своих нужд. Четко, из-за всех энергетических затрат зайцев, занимающихся нормальным обменом веществ деятельности, доступная лисам энергия намного меньше, чем энергия доступны зайцам.

Так же, как мы рассчитали ассимиляцию выше, мы также можем рассчитать чистую производственную эффективность для любого организма.Эта эффективность равна производству, деленному на ассимиляция для животных, или NPP, разделенная на GPP для растений. Под «производством» здесь понимается рост плюс воспроизводство. В форме уравнения у нас есть чистая производственная эффективность = (производство / ассимиляция), или для заводов = (NPP / GPP) . Эти отношения измеряют эффективность с помощью который организм превращает ассимилированную энергию в первичную или вторичную производство.

Эти показатели эффективности различаются у разных организмов, в основном из-за сильно различающихся метаболических требований.Например, в среднем теплокровные позвоночные например, млекопитающие и птицы используют около 98% ассимилированной энергии для обмена веществ, оставляя только 2% для рост и размножение. В среднем беспозвоночные используют только ~ 80% ассимилированных энергия для обмена веществ и, следовательно, более высокая чистая эффективность производства (~ 20%), чем позвоночные. Растения обладают наибольшей чистой производственной эффективностью, которые колеблются в пределах 30-85%. Причина, по которой у некоторых организмов такая низкая чистота эффективность производства состоит в том, что они теплокровных , или животных поддерживающие постоянную внутреннюю температуру тела (млекопитающие и птицы).Это требует много больше энергии, чем используется пойкилотермами , которые также известны как «хладнокровные» организмы (все беспозвоночные, некоторые позвоночные и все растения, даже если у растений нет «крови»), которые не регулируют свою температуру изнутри .

Так же, как мы можем построить наше понимание системы от человека к населению к сообществу, мы теперь можно исследовать трофические уровни в целом, вычисляя экологическую эффективность. Экологический КПД определяется как доступная энергия на трофическом уровне N + 1, деленное на потребляемую энергию на трофический уровень N.Ты можешь подумать об эффективности зайцев в превращении растений в корм для лисиц. В форма уравнения для нашего примера: экологическая эффективность = (производство лисы / зайцеводство) . Обратите внимание, что экологическая эффективность - это «комбинированный» показатель, который учитывает как эффективность ассимиляции, так и чистую эффективность производства. Вы также можете комбинировать различные виды растений и животных на одном трофическом уровне, а затем исследовать экологическую эффективность, например, всех растений в поле, которых я кормлю всех различных травоядных животных, от насекомых до коров.

Думая об общей экологической эффективности в системе возвращает нас к нашему первому правилу передачи энергии через трофические уровни и вверх по пищевой цепочке. В общем, только около 10% энергии потребляется на одном уровне, доступно для следующего. Например, если зайцы съедены 1000 ккал растительной энергии, они могут образовать только 100 ккал новая заячья ткань. Чтобы поголовье зайцев находилось в устойчивом состоянии (ни увеличивается и не уменьшается), ежегодное потребление зайцев лисами должно примерно равняется ежегодному производству новой биомассы зайца.Итак, лисы потреблять около 100 ккал биомассы зайца и преобразовать, возможно, 10 ккал в новая биомасса лисы. Фактически, эта экологическая эффективность весьма непостоянна. с гомеотермами в среднем 1-5% и пойкилотермами в среднем 5-15%. В важна общая потеря энергии с нижних трофических уровней на высшие в установке абсолютного количества трофических уровней, которое может содержать.

Исходя из этого, следует очевидно, что масса лисиц должна быть меньше массы зайцев, а масса зайцев меньше массы растений.В общем, это правда, и мы можем представить эту концепцию визуально, построив пирамиду из биомасса для любой экосистемы (см. рисунок 3).

Рис. 3. Пирамида биомассы, показывающая производители и потребители в морской экосистеме.

Пирамиды биомассы, Энергия и числа

Пирамида биомассы представляет собой представление количества энергии, содержащейся в биомассе, на разных трофических уровнях для заданного момента времени (Рисунок 3 вверху, Рисунок 4 посередине внизу) .В количество энергии, доступное для одного трофического уровня, ограничено количеством хранится на уровне ниже. Поскольку энергия теряется при передаче от от одного уровня к другому, по мере вашего движения общая энергия становится все меньше. до трофических уровней. В целом можно ожидать, что более высокие трофические уровни будут иметь меньшую общую биомассу, чем те, что указаны ниже, потому что меньше энергии доступны им.

Мы также можем построить пирамиду чисел , что, как следует из названия, представляет количество организмов на каждом трофическом уровне (см. рис. 4 вверху) .Для пастбищ, показанных на Рисунок 4-верх, нижний уровень будет довольно большим из-за огромного количества мелких растений (трав). Для других экосистем, таких как лес умеренного пояса, пирамида чисел может быть перевернута: например, если растительное сообщество леса состоит только из горстки очень больших деревьев, и все же было много миллионов насекомых, которые паслись которые ели растительный материал.

Как с перевернутой пирамидой чисел, в некоторых редких исключениях может быть перевернутая пирамида биомассы, где биомасса нижнего трофического уровня меньше биомасса следующего более высокого трофического уровня.Океаны - такое исключение потому что в любой момент времени общее количество биомассы в микроскопических водоросли мелкие. Таким образом, пирамида биомассы океанов может показаться перевернутой. (см. Рисунок 4b-средний) . Теперь вы должны спросить: "Как такое может быть?" Если сумма энергия в биомассе на одном уровне устанавливает предел энергии в биомассе на следующий уровень, как это было с зайцами и лисами, как можно меньше энергии на нижнем трофическом уровне? Это хороший вопрос, и может можно ответить, рассмотрев, как мы обсуждали выше, все важный аспект «времени».Несмотря на то, что биомасса может быть небольшой, СКОРОСТЬ при котором производится новая биомасса, может быть очень большим. Таким образом, со временем количество новой биомассы, которая производится, независимо от состояния запас биомассы может быть, что важно для следующего трофического уровня.

Мы можем исследовать это дальше, построив пирамида энергии , которая показывает темпы производства, а не стоячий урожай. Когда это будет сделано, фигура океана будет иметь характерную форма пирамиды (см. рисунок 4-снизу) .Популяции водорослей могут удвоиться за несколько дней, в то время как зоопланктон, питающийся ими, размножается медленнее и может удвоиться за несколько месяцев, а рыба, питающаяся зоопланктоном может воспроизводиться только раз в год. Таким образом, пирамида энергии превращается в учитывать скорость оборота организмов, и никогда не могут быть перевернуты . Обратите внимание, что эта зависимость одного трофического уровня от более низкого трофического уровня энергии объясняет, почему, как вы узнали из лекций о хищничестве, численность популяции жертвы и хищника связаны и почему они меняются вместе во времени (со смещением).

Рисунок 4: Пирамиды чисел, биомасса, и энергия для различных экосистем.

Время пребывания энергии. Мы видим, что размышления о пирамидах энергии и времени оборота похоже на наши обсуждения проживания время стихий. Но здесь мы говорим о времени пребывания «энергии». Время пребывания энергии равно энергии биомассы, разделенной на по чистой продуктивности R т = (энергия в биомассе / чистая продуктивность) .Если подсчитать время пребывания энергии в первичных производителях различных экосистем, мы обнаружили, что время пребывания колеблется примерно от 20-25 лет для лесов (как тропических, так и северных лесов), до ~ 3-5 лет для лугов и, наконец, вниз до 10-15 дней для озер и океанов. Эта разница во времени пребывания между водными и наземными экосистемами отражается в пирамидах биомассы, как обсуждалось выше, и также очень важно учитывать при анализе того, как эти разные экосистемы отреагируют на нарушение, или какую схему лучше всего использовать для управления ресурсами экосистемы, или как лучше всего восстановить деградировавшую экосистему (например,г., штормами или людьми).

Люди и энергия Расход

Все виды животных на Земле потребители, и они зависят от организмов-продуцентов в своей пище. За для всех практических целей, это продукты продуктивности наземных растений (и продуктивность некоторых морских растений), которые поддерживают людей. Какую долю наземной АЭС используют люди, или «уместно»? Оказывается, это удивительно большая доля, что сразу же ставит нас перед вопросом о том, является ли такое присвоение АЭС людьми устойчивым.Давайте используйте наши знания в области экологической энергетики, чтобы изучить этот очень важный проблема. (Почему АЭС? Потому что только энергия, "остающаяся" от метаболизма растений потребности доступны для питания потребителей и разлагателей на Земле.) Мы можем начать с рассмотрения входов . и Выходы :

Входы: АЭС, рассчитывается как годовой урожай. На пахотных землях АЭС и ежегодный сбор урожая происходят в одном и том же год. В лесах годовой урожай может превышать годовой NPP (например, когда лес вырублен урожай многолетний), но мы можем все еще вычисляют среднегодовые показатели. Обратите внимание, что следующие оценки последовательно пересматриваются в литературе, но подход к проблеме всегда один и тот же.

Выходы: 2 сценария

  1. Общая продуктивность отведенных земель полностью к человеческой деятельности. Это включает в себя общую АЭС пахотных земель, а также энергию. потребляется при поджоге, чтобы очистить землю.
  2. Высокая оценка получена включая потерю производственной мощности в результате преобразования открытых земель в города, леса на пастбища, а также из-за опустынивания и другого чрезмерного использования земли.Это оценка общего антропогенного воздействия на земную продуктивность.

  3. Единиц: Мы будем использовать Pg или Педаграмма органического вещества (= 10 15 г, = 10 9 метрических тонны = 1 «гигатонна») (1 метрическая тонна = 1000 кг).

В таблице 1 приведены оценки всего АЭС мира. Есть вероятность, что подземная АЭС недооценена, равно как и морская АЭС может быть недооценена, потому что вклад мельчайших клеток планктона малоизвестен.Общий = 224,5 Пг


Таблица 1 : Площадь поверхности по типу покрытия и всего
(из Atjay et al., 1979 и De Vooys 1979).
Тип экосистемы Площадь
(x 10 6 км 2 )
АЭС
(Пг)

Лес

31

48.7

Вудленд, луга и саванна

37

52,1

Пустыни

30

3,1

Арктически-альпийский

25

2,1

Культивируемый земля

16

15.0

Человек площадь

2

0,4

Другое земной
(чаппараль, болота, болота, болота)

6

10,7

Итого наземный

147

132,1

Озера и потоки

2

0.8

Морской

361

91,6

Итого водный

363

93,4

Итого

510

224,5

1. Расчет минимума: (см. Таблицу 2)
(a) Растительный материал напрямую потреблено = ~ 5 миллиардов человек X 2500 ккал / чел / день X 0.2 (преобразовать ккал на органическое вещество) = 0,91 мкг органического вещества. Если предположить, что 17% из этих калорий, получаемых из продуктов животного происхождения, люди напрямую потребляют 0,76 мкг растительного вещества. Оценка урожая зерна и др. посевы растений составляют 1,15 мкг в год. Это подразумевает потерю, порчу или отходы. 0,39 мкг, или 34% от всего урожая.

(б) Потребление домашним скотом : оценки варьируются от 2,8 до 5 Пг, и, похоже, есть некоторая неопределенность здесь. В нашей низкой оценке используется 2.2 стр.

(в) Леса : заготовка древесины для строительства и волокна хорошо известны. Количество потрачено на дрова, особенно в тропиках нет. Таблица дает заниженную оценку.

(d) Улов рыбы : 0,075 мкг влажный вес = 0,02 мкг сухого веса. Если предположить, что средняя рыба имеет два трофических передает (по 10% каждый) сверх первичных производителей, АЭС производит эти рыба составляла 2 мкг в год.

(e) К нижнему расчету добавляем количество АЭС, кооптированных людьми:

(i) Все пахотные земли АЭС

(ii) Все пастбища, которые были преобразованы из других типов экосистем, потребление АЭС животноводством на естественном выпасе наземные и антропогенные пожары

(iii) Ряд видов использования лесных земель

(iv) Зоны проживания людей, включая газоны, парки, поля для гольфа и т. д.

Итого 42,6 Pg АЭС в год, или 19% от мировых АЭС.

Таблица 2: Промежуточный расчет АЭС кооптировано людьми
Источник АЭС Кооптированный
(Пг)
Культивируемый земля 15,0
Выпас земля:
Переделанные пастбища
Используется на естественных пастбищах
Сожжены на естественных пастбищах
Итого

9.8
0,8
1,0
11,6
Лес земля:
Убито во время сбора урожая, не использовалось
Посменная обработка почвы
Расчистка земель
Продуктивность лесных насаждений
Лесные заготовки
Итого

1,3
6,1
2,4
1,6
2,2
13,6
Человек занят площади 0,4
ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ИТОГ НАЗЕМНАЯ 40,6
Водный экосистемы 2.0
ИТОГО 42,6
Процентов наземные кооптированные (40,6 / 132,1) 30,7%
Процент водный кооптированный (2,0 / 92,4) 2,2%

2. Высокий расчет: (см. Таблица 3)

Для высокой оценки мы теперь включаем как кооптированная АЭС, так и потенциальная АЭС, утраченная в результате деятельности человека:

(a) Вероятно, пахотные земли быть менее продуктивными, чем естественные системы, которые они заменяют.Если мы используем оценки производства саванн-лугов, похоже, производство пахотных земель меньше на 9 стр.

(б) Переустройство леса в пастбище : примерно 7 миллионов км 2 лесов, превращенных в пастбища, представляют собой потеря 1,4 Пг.

(c) Чрезмерное использование : около 35 миллионов км 2 земель стали более засушливыми и менее продуктивными, поскольку результат чрезмерного использования человеком, около 15 миллионов км 2 серьезно. С помощью оценка сухой саванны АЭС, глобальная АЭС снижена на 4.5 стр.

(d) Переустройство земель : Предполагая 2 миллиона км 2 земель в городах, на автомагистралях и т. д. имели продуктивность эквивалентно естественным лесам, 2,6 Пг АЭС теряются.

Всего для высоких оценка составляет 58,1 Пг использованных, кооптированных или утерянных АЭС. Мы также должны добавить потенциальная АЭС к мировым оценкам АЭС, прежде чем мы вычислим долю присвоены людьми. Это дает нам 58,1 / 149,6, или почти 40% потенциала. наземная продукция (около 25% наземной + водной продукции).Предостережение: эти оценки основаны на наилучших доступных данных и являются приблизительными. Вероятно, они дают правильный порядок величины.

Таблица 3 : Высокий расчет АЭС освоены людьми.
Дополнения к таблице 3 из процессов которые кооптируют или ухудшают АЭС.
Процесс Сумма
(Пг)
Предыдущая всего земного (таблица 3) 40.6
Уменьшено АЭС в сельском хозяйстве 9
Преобразование от леса до пастбища 1,4
Опустынивание 4,5
Убыток в населенные пункты 2,6
Итого наземный 58,1
процентов земной кооптирован или потерян
(58,1 / 149,8)
38,8%
процентов наземный плюс водный кооптированный
или потеряно [60.1 / (149,8 + 92,4)]
24,8%

Выводы:

Что можно сделать из вышеизложенного анализ судьбы чистого первичного производства в нашем мире?

(a) Использование человеком моря производительность относительно невелика. Более того, хотя основные рыбные запасы интенсивно вылавливаются, и многие прибрежные районы сильно загрязнены, человеческие воздействие на море меньше, чем на сушу. Однако мы знаем, что, за исключением некоторых систем аквакультуры, любой морской или пресноводный промысел, который использовали люди, мы чрезмерно эксплуатировали, и часто мы разрушали рыболовство.

(b) На суше, один вид, Homo sapiens , контролирует около 40% всех наземных АЭС. Это вероятно, никогда раньше не происходило в истории Земли.

(c) Есть много последствий этот вариант АЭС людьми. Последствия включают экологические деградация, исчезновение видов и изменение климата.

Устойчиво ли мы используем первичную продуктивность?

Человеческую «несущую способность» на Земле трудно оценить, потому что она зависит от достатка населения и технологий, поддерживающих это население (вспомните свои расчеты экологического следа в лаборатории).Но при нынешнем уровне благосостояния и технологий население на 50-100% больше, чем у нас сегодня, привело бы к тому, что использование наземных АЭС превысит 50% доступного производства, и сопутствующая деградация экосистем, такая как загрязнение воздуха и воды, будет вызывать серьезную озабоченность. Некоторые люди считают, что «технологии спасут нас», что сельскохозяйственные системы станут более эффективными, а новая генетика растений сделает производство более эффективным. К сожалению, как мы видели в этой и других лекциях, существуют истинные пределы первичного производства, основанные на количестве световой энергии, доступной на поверхности Земли, и эффективности, с которой световая энергия может быть преобразована в углерод во время фотосинтетических реакций.Таким образом, пределы неконтролируемого роста должны быть очень близки. Обратите внимание: чем меньше мы, люди, «питаемся» трофической цепочкой, тем более эффективной становится сеть жизни: поедание животных, которые едят животных, которые едят растения, является очень неэффективным использованием солнечной энергии.

Последний момент, который следует принять во внимание, заключается в том, что человеческие системы должны быть простыми и ограничены нашим пониманием «сложности» и того, как создавать сложные системы. Лучше всего работают простые системы с небольшим разнообразием деталей и небольшим количеством движущихся частей (например, автомобили, мосты, планы медицинского обслуживания).Это контрастирует с экосистемами, где природа решила эту проблему и создала невероятно разнообразные и сложные системы (подумайте о тропических влажных лесах и коралловых рифах с миллионами видов). Эти системы работают эффективно и стабильно с течением времени. Другими словами, они по своей сути «устойчивы». Одна из причин такого различия или, по крайней мере, отправная точка для обсуждения, заключается в том, что естественные системы всегда ограничены пищей, доступной для организмов. Однако человеческие системы в целом (или в среднем) еще не ограничены доступной пищевой энергией.Поскольку эта ситуация изменится в будущем с ростом населения и повышением требований к первичной продуктивности, мы знаем из нашего понимания потока энергии в природных системах, что «Экологическая эффективность принесет нам в конце концов» - и это последний результат. балл за эту лекцию.

Резюме части 2, более высокие трофические уровни

  • Только часть доступной энергии с одного трофического уровня переходит на следующий трофический уровень; фракции может варьироваться от 1 до 15% при среднем значении 10%.

  • Обычно количество и биомасса организмов уменьшается по мере продвижения по пищевой цепочке.

  • Мы можем построить пирамиды из биомассы, энергии и числа, представляющие относительные размеры трофических уровней в экосистемы. Пирамиды часто можно «перевернуть» из-за высокой производительности. ставки на более низких трофических уровнях.

  • Человеческая диета получена из растений материал. Люди могут потреблять, кооптировать или делать недоступными до 40% общей земной АЭС для производства продуктов питания, земли и других целей.

Праймер на Фотосинтез

Отзыв

Предлагаемая литература

  • Уэсселс, Н. и Дж. Л. Хопсон. 1988. Биология. Нью-Йорк: Random House, гл. 44

  • Таунсенд, К.Р., Дж.Л. Харпер и М. Бегон. 2000. Основы экологии. Blackwell Science.

  • Холл, Д.О. и К. К. Рао. 1994. Фотосинтез. 5-е издание, Кембридж.

    Все материалы Регенты Университет Мичигана, если не указано иное.

Наземное первичное производство: топливо для жизни

Балдокки, D. et al. FLUXNET: новый инструмент для изучать временную и пространственную изменчивость двуокиси углерода в масштабе экосистемы, водяной пар и плотности потока энергии. Бюллетень Американского метеорологического общества 82 , 2415–2434 (2001).

Пиво, C. et al. Валовая двуокись углерода в земной среде усвоение: глобальное распространение и ковариация с климатом. Наука 329 , 834–838 (2010).

Поле, К. B. et al. Первичное производство биосфера: интеграция наземных и океанических компонентов. Наука 281 , 237–240 (1998).

Гоф, К. M. et al. Наследие урожая и пожар в хранилище углерода экосистемы в северном умеренном лесу. Биология глобальных изменений 13 , 1935–1949 (2007).

Гоф, К. М. и др. . Контроль за однолетним лесом хранение углерода: уроки прошлого и прогнозы на будущее. Bioscience 58 , 609–622 (2008).

Хаберль, Х. и др. . Количественная оценка и составление карты присвоения человеком чистой первичной производство в наземных экосистемах Земли. Труды Национальной академии наук США 104 , 12942–12945 (2007).

Мелилло, J. M. et al. Глобальное изменение климата и чистая наземная первичная продукция. Природа 363 , 234–240 (1993).

Поттер, C. S. et al. Наземная экосистема производство - модель процесса, основанная на глобальных спутниковые и наземные данные. Global Biogeochemical Cycles 7 , 811–841 (1993).

Князь, С. Д. и Говард, С. Н. Глобальное первичное производство: подход дистанционного зондирования. Журнал биогеографии 22 , 815–835. 1995.

Roy, J. et al. Наземная глобальная производительность . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press (2001).

Чжао, М.С. & Running, S. W. Сокращение глобальной наземной сети в результате засухи первичное производство с 2000 по 2009 гг. Наука 329 , 940–943 (2010).

Первичная производительность (валовая и чистая)

Первичные продуценты (или автотрофы) - это организмы, которые синтезируют свои собственные биохимические компоненты, используя простые неорганические соединения и внешний источник энергии для управления процессом.Количество энергии, фиксируемое автотрофами, называется первичной продукцией, а скорость фиксации - первичной продуктивностью. Как первичная продуктивность, так и первичная продукция могут быть измерены в единицах: диоксида углерода, (CO 2 ), фиксированной энергии (в калориях или джоулях) или произведенной биомассы . Продуктивность наземных экосистем часто выражается в таких единицах, как килограммы сухой биомассы (или ее энергетический эквивалент) на гектар в год (например, кг / га.год или кДж / га.год), тогда как продуктивность водной среды часто измеряется на основе объема (например, кг / м 3 . год). Было проведено множество исследований первичной продуктивности различных экосистем.

Большинство первичных продуцентов - фотоавтотрофы, которые используют солнечный свет в качестве внешнего источника энергии для стимулирования фотосинтеза . Фотоавтотрофы улавливают солнечное излучение с помощью фотосинтетических пигментов, таких как хлорофилл. Зеленые растения - самые многочисленные фотосинтезирующие организмы, наряду с водорослями и некоторыми бактериями.Гораздо меньшее количество автотрофов являются хемоавтотрофами, которые захватывают часть энергии определенных неорганических химикатов , чтобы управлять их хемосинтезом . Например, Thiobacillus thiooxidans - это бактерия, которая окисляет сульфидные минералы до сульфатов, используя часть энергии, высвобождаемой во время этой реакции, для своего хемосинтеза.

Общая фиксация солнечной (или химической) энергии первичными производителями в экосистеме известна как валовая первичная продукция (или GPP).Часть этой продукции используется автотрофами для поддержки собственного дыхания (R). Дыхание включает физиологические функции, необходимые для поддержания организмов в здоровом состоянии. Его сложные реакции включают метаболическое окисление биохимических веществ, которое требует подачи кислорода и высвобождает диоксида углерода, и воду в качестве отходов. Чистая первичная продукция (NPP) относится к части валовой первичной продукции, которая остается после того, как первичные производители использовали часть своего GPP для собственного дыхания.Другими словами, NPP = GPP - R.

Например, исследования дубово-соснового леса в Нью-Йорке показали, что общая фиксация солнечной энергии растительностью (т. Е. Валовая первичная продуктивность) составила около 48,1 тыс. килоджоулей на гектар в год. Эта скорость фиксации была эквивалентна менее 0,01% поступления солнечной радиации в лес. Поскольку растения использовали 27,2 тыс. КДж / га в год для поддержания своего дыхания, чистая первичная продуктивность составила 20,9 тыс. КДж / га.yr, происходящий в виде накапливающейся биомассы деревьев.

НПП первичных продуцентов поддерживает продуктивность всех других организмов, известных как гетеротрофы, в экосистемах. Гетеротрофы могут использовать только живую или мертвую биомассу в качестве пищи, и они полагаются на другие организмы, чтобы поставлять эту фиксированную энергию. Гетеротрофы животных, которые питаются растениями, известны как травоядные (или основные потребители). Животные, которые убивают и поедают других животных, известны как плотоядные (или вторичные потребители). Животные, которые питаются как растительной, так и животной биомассой, известны как всеядные.Многие гетеротрофы питаются мертвым органическим веществом и называются разлагателями или детритофагами .

[ Билл Фридман Ph.D. ]


РЕСУРСЫ

КНИГИ

Бегон, М., К. Р. Таунсенд и Дж. Л. Харпер. Экология: отдельные лица, популяции и сообщества. Лондон: Blackwell Science Inc., 1998.

Lieth, H. and R.H. Whittaker, eds. Первичная продуктивность биосферы. Нью-Йорк: Springer-Verlag.

Одум, Э. П. Основы экологии. Нью-Йорк: Издательство Сондерс-Колледжа.

Валовая первичная производительность (ВПП) равна: a. Дыхание + АЭС б. Составляющая энергии ...

  • АЭС = ГПЗ - Р Чистая первичная продукция = ______________ = GPP - энергия, используемая для ...

    АЭС = ГПЗ - Р Чистая первичная продукция = ______________ = GPP - энергия, используемая для клеточного дыхания Валовая первичная продукция = ________________ производство первичные производители Дыхание = ______________________ Таким образом, NPP - это количество энергии, доступное для первичного потребители = первичная продукция Объясните различные способы первичного производства. подвержены влиянию наземных и водных экосистем Первичная продукция: наземные экосистемы, подверженные влиянию воды, температуры и доступность питательных веществ Скорость эвапотранспирации измеряет количество попадание воды в атмосферу...

  • Экосистемы Чем пищевая цепь отличается от пищевой сети? Объясните разницу между начальным брутто ...

    Экосистемы Чем пищевая цепь отличается от пищевой сети? Объясните разницу между валовым первичным производством и чистым первичным производством? Какова роль метаболизма (дыхания) растений в продуктивности? Почему в пищевой цепи теряется энергия? Куда оно девается? Он уничтожен? Что ограничивает АЭС? Какие закономерности существуют в АЭС в океанах и в наземных экосистемах? Связаны ли питательные вещества с АЭС? Какие? Какой трофический уровень (группа организмов) нужен каждой экосистеме? Что делать...

  • ВОПРОС 16 В январе чистая первичная производительность (NPP) в Буффало, штат Нью-Йорк, составляет ______ отрицательный положительный результат ...

    ВОПРОС 16 В январе чистая первичная производительность (NPP) в Буффало, штат Нью-Йорк, составляет ______ отрицательный положительный неопределенный нуль 0,6 балла ВОПРОС 17 В GCM ячейки трехмерной сетки имеют входы и выходы на основе такие процессы, как теплообмен, рассчитывается с использованием __________ исторические закономерности уравнения физики Чистая первичная продукция (NPP) статистика 0,6 балла ВОПРОС 18 В криволинейной (тип нелинейной) зависимости форма отношений _________ остается неизменным по размеру и знаку изменяется в размере, но не в размере...

  • 1 / Лучистая энергия путешествует в форме _____. а. видимый свет б. нестабильные радиоактивные материалы ...

    1 / Лучистая энергия путешествует в форме _____. а. видимый свет б. нестабильные радиоактивные материалы c. среда, такая как воздух, до поглощения твердым телом объекты и переизданы d. волны, которые высвобождают энергию, когда они поглощаются объект 2 / Температура - это мера _____. а. связано с направлением атомов и молекул б. тепла, содержащегося в данном веществе c.средней скорости атомов и молекул d. связанные с тепловым ...

  • дыхание Энергия, полученная при брожении: a. Больше чем c. Равно b. Менее d ....

    дыхание Энергия, полученная при брожении: a. Больше чем c. Равно b. Менее d. Недостаточно информации для ответа на CO2 и h3 119. Энергия, полученная между РЕДОКС-реакциями между O2 и глюкозой a. Больше чем c. Равно b. Менее d. Недостаточно информации 123.Новый микроб был признан причиной новой эпидемии. Что из перечисленного определяет меры биобезопасности для борьбы с микробом? а. Патогенность ...

  • Вопрос 7 (12 баллов) 500 A 400 E 300 B 200 100 0 MAM.J JA S.O ND J F -100 C -200 месяц Рисунок 1. Скорость обмена углерода ...

    Вопрос 7 (12 баллов) 500 A 400 E 300 B 200 100 0 MAM.J JA S.O ND J F -100 C -200 месяц Рис. 1. Скорость обмена углерода в экосистеме лиственных лесов с холодным умеренным климатом в северном полушарии.Какие из строк A, B и C указывают на валовую первичную производительность; Чистая первичная производительность; а. и Дыхание (гетеротрофов, потребляющих живой или мертвый растительный материал)? б. Приведите оценку годовой чистой продукции экосистемы этого леса. Нарисуйте похожий график ...

  • Изменения в производительности можно объяснить: а качество рабочей силы б технологический ...

    Изменения в производительности можно объяснить: а качество рабочей силы б технологические инновации c цены на энергоносители d Все вышеперечисленное Замена товаров отечественного производства на импортные промышленные товары.а Замещение экспорта б Замена импорта c Основные продукты d Вторичные продукты Потоки товаров, капитала и услуг на большие расстояния, а также информация и представления, сопровождающие рыночный обмен. а Социальная глобализация б Экономическая глобализация c Политическая глобализация d ни один из вышеперечисленных...

  • У некоторых растений цветки опыляются мякотью, это простые красные цветки, мало ...

    У некоторых растений цветки опыляются мякотью.Такие цветы представляют собой простые красные цветы, не имеют запаха и обеспечивают легкий доступ к нектару (сахару), который привлекает мух. Мухи узнают цветы по их красному цвету, а сахар - по датчикам на ногах. Они собирают жидкий нектар, используя специальную пыльцу, присасывающую изо рта, от одного растения к другому. Для выдержки нектара мухи переносят 37. Производство нектара птицами и ...

  • 1. (25 баллов) Унарная фазовая диаграмма (а) Объясните разницу между «фазой» и «составляющей».б) S ...

    просто нужны c и d 1. (25 баллов) Унарная фазовая диаграмма (а) Объясните разницу между «фазой» и «составляющей». б) Нарисуйте унарную фазовую диаграмму воды. Объясните тройную точку на фазовой диаграмме воды. (c) Рассмотрим систему энергоснабжения, показанную на рисунке ниже. Эта установка обеспечивает население тепловой энергией, подавая горячую воду и возвращая теплую воду, которая остывает за счет теплообмена в каждом здании. Объясните, как можно увеличить ...

  • Проблема процесса с идеальным газом Природный идеальный газ проходит через указанный цикл, начиная с состояния...

    Проблема процесса с идеальным газом Природный идеальный газ проходит через цикл, показанный начиная с состояния A. Температура газа в состоянии A 300 K. Цикл происходит в герметичной камере, снабженной поршнем, если это необходимо. P (Па) A 5,00 x 105 + Цикл сельди 1,00 x 105 + 14300k 2,00 6,00 Цикл состоит из трех процессов: AB, BC и C - A. 1) Для каждого отдельного процесса ... (a) (b ) Имя...

  • Энергетический поток через противоположные сообщества

    Приведены точные значения чистой первичной продуктивности (NPP) в экосистеме, а также CE, AE и PE для различных трофических групп, показанных в модели на Рисунке 17.22, должно быть возможно предсказать и понять относительную важность различных возможных энергетических путей. Возможно, неудивительно, что ни одно исследование не охватывало все компоненты экосистемы и всю эффективность переноса составляющих видов. Однако некоторые обобщения возможны при сравнении общих характеристик контрастирующих систем (рис. 17.25). Таким образом, система разложения, вероятно, ответственна за большую часть вторичного производства и, следовательно, за потерю респираторного тепла в каждом сообществе в мире.Система выпаса играет наибольшую роль в планктонных сообществах, где большая часть NPP потребляется живым и ассимилируется с довольно высокой эффективностью. Однако даже здесь теперь ясно, что очень высокая плотность гетеротрофных бактерий в сообществе планктона существует за счет растворенных органических молекул, выделяемых клетками фитопланктона, возможно, потребляя таким образом более 50% первичной продуктивности в виде «мертвого» органического вещества (Fenchel , 1987а). Система пастбищ не имеет большого влияния в наземных сообществах из-за низкого потребления травоядных и эффективности ассимиляции, и ее почти нет во многих небольших ручьях и прудах просто потому, что первичная продуктивность настолько низка.Последние в своей энергетической базе зависят от мертвого органического вещества, производимого в земной среде, которое падает, смывается или уносится в воду. Глубоководное бентосное сообщество имеет трофическую структуру, очень похожую на структуру ручьев и прудов (все они могут быть описаны как гетеротрофные сообщества). В этом случае сообщество живет в воде, слишком глубокой для того, чтобы фотосинтез был заметным или даже чтобы иметь место вообще, но свою энергетическую основу оно черпает из мертвого фитопланктона, бактерий, животных и фекалий, которые тонут в автотрофном сообществе в эвфотической зоне выше. .С другой стороны, дно океана эквивалентно лесной подстилке под непроходимым пологом леса.

    Мы можем перейти от относительно грубых обобщений, приведенных выше, к рассмотрению на рис. 17.26 более широкого диапазона наземных и водных экосистем (данные собраны из более чем 200 опубликованных отчетов Cebrian, 1999). На рисунке 17.26а сначала показан диапазон значений для АЭС

    .

    относительных ролей систем выпаса и разлагателя в разных сообществах. Эффективность потребления выпаса наиболее высока там, где у растений низкие соотношения C: N и C: P

    (а)

    (б)

    Леса и кустарники

    ЭД

    Мангровые заросли

    1 ■ 1

    Луга

    Болота

    -1 1

    Морские луга

    -II 1

    Пресноводные луга-макрофиты

    -II 1

    Грядки макроводорослей

    1 1 1

    - м

    Грядки донных микроводорослей

    - i i

    Фитопланктонные сообщества

    я

    - i i i i

    10-2 1 АЭС (г С м-2 сут-1)

    10-2 1 АЭС (г С м-2 сут-1)

    Процент потребления АЭС травоядными животными

    Леса и кустарники Мангровые заросли Луга Болота

    Луга с водорослями Пресноводные луга с макрофитами Пласты макроводорослей Места донных микроводорослей Фитопланктонные сообщества

    - i -H 1

    ■ 1

    - 1

    ти 1

    я

    i i i

    Доля АЭС, направленная в виде мусора

    Процент АЭС накоплено в огнеупорном детрит

    0 40 80

    Доля экспорта АЭС

    0 40 80

    Доля АЭС экспортирована

    Рисунок 17.26 Графики, показывающие ряд типов экосистем: (a) чистая первичная продуктивность (NPP), (b) процентная доля NPP, потребляемая детритофагами, (c) процентная доля NPP, направляемая в виде детрита, (d) процентная доля NPP, накопленная в виде огнеупоров. детрит, и (д) процент экспортированного АЭС. Прямоугольники охватывают 25 и 75% квартилей, а центральные линии представляют собой медианное значение ряда исследований. (По Cebrian, 1999.)

    в различных наземных и водных экосистемах. На рисунке 17.26b еще раз подчеркивается, что эффективность потребления травоядными особенно низка в экосистемах, где биомасса растений содержит значительную поддерживающую ткань и относительно низкие количества азота и фосфора (т.е. леса, кустарники и мангровые заросли). Биомасса растений, не потребляемая травоядными животными, становится детритом и вносит наибольшую долю в ящик мертвого органического вещества (МОВ) на Рисунке 17.25. Неудивительно, что процент NPP, предназначенных для детрита, является самым высоким в лесах и самым низким в сообществах фитопланктона и бентосных микроводорослей (рис. 17.26c). Биомасса растений из наземных сообществ не только неприятна для травоядных, но и для разлагателей и детритофагов с ней относительно труднее бороться.Таким образом, на рисунок 17.26d показывает, что большая часть первичной продукции аккумулируется в качестве огнеупорного детрита (сохраняющейся в течение более года) в лесах, кустарники-землях, пастбищах и пресноводных макрофиты лугах. Наконец, на рис. 17.26e показан процент АЭС, экспортируемых из систем. Значения, как правило, скромные (медианы 20% или меньше), что указывает на то, что в большинстве случаев большая часть биомассы, производимой в экосистеме, потребляется или разлагается там. Наиболее очевидными исключениями являются мангровые заросли и, в частности, заросли макроводорослей (которые часто населяют скалистые берега), где относительно большая часть биомассы растений перемещается и уносится в результате штормов и приливов.

    Таким образом, в целом сообщества, состоящие из растений, стехиометрия которых представляет более высокий статус питания (более высокие концентрации азота и фосфора, т.е. более низкие концентрации C: N и C: P), теряют более высокий процент травоядных, производят меньшую долю детрита, испытывают более высокая скорость разложения и, как следствие, накопление менее тугоплавкого детрита и меньшие запасы мертвого органического углерода (Cebrian, 1999).

    Информация, представленная на рис. 17.26, подчеркивает пространственные закономерности того, как энергия движется через мировые экосистемы.Однако мы не должны упускать из виду временные закономерности, которые существуют в балансе между производством и потреблением. Временные модели в балансе между производством и потреблением органического вещества

    Рисунок 17.27 Среднемесячные значения для:

    (а) валовая первичная продуктивность (ВПЗ),

    (b) дыхание экосистемы (RE) и (c) чистая продуктивность экосистемы (NEP) в канадских осиновых лесах. (По Arain et al., 2002.)

    Рисунок 17.27 Среднемесячные значения для:

    (а) валовая первичная продуктивность (ВПЗ),

    (b) дыхание экосистемы (RE) и (c) чистая продуктивность экосистемы (NEP) в канадских осиновых лесах.(По Arain et al., 2002.)

    органических веществ. На рис. 17.27 показано, как GPP, RE (сумма автотрофного и гетеротрофного дыхания) и чистая продуктивность экосистемы (NEP) менялись сезонно в течение 5 лет исследования бореального осинового леса (Populus tremuloides) в Канаде. Общий годовой GPP (площадь под кривыми GPP на рис. 17.27a) был самым высоким в 1998 году, когда температура была высокой (вероятно, результатом явления Эль-Ниньо - см. Ниже), и самым низким в 1996 году, когда температура была особенно низкой.Годовые вариации GPP (например, 1419 г C м-2 в 1998 г., 1187 г C м-2 в 1996 г.) были большими по сравнению с вариациями RE (1132 г C м-2 и 1106 г C м-2, соответственно), поскольку Появление теплых источников привело к тому, что фотосинтез усилился быстрее, чем дыхание. Это привело в целом к ​​более высоким значениям NEP в более теплые годы (290 г C м-2 в 1998 г., 80 г C м-2 в 1996 г.). Обратите внимание, насколько отрицательным является NEP (RE превышает GPP, а запасы углерода используются сообществом), за исключением летних месяцев, когда GPP постоянно превышает RE.На этом участке совокупные годовые значения NEP всегда были положительными, что указывает на то, что фиксируется больше углерода, чем вдыхается каждый год, а лес является поглотителем углерода. Однако это верно не для всех экосистем каждый год (Falge et al., 2002).

    Обсуждаемый выше осиновый лес - отнюдь не единственная экосистема, где годовые колебания потока энергии могут быть вызваны климатическими циклами, такими как Эль-Ниньо-Южное колебание (ENSO; см. Также раздел 2.4.1). События ЭНСО происходят спорадически, но обычно каждые 3-6 лет.Во время таких явлений температура может быть значительно выше в некоторых местах и ​​ниже в других, и, что не менее важно, количество осадков может быть в 4-10 раз выше в некоторых областях (Holmgren et al., 2001). Эль-Ниньо коррелирует с драматическими изменениями в водных экосистемах (даже приводящими к краху рыболовства; Иордания, 1991). Совсем недавно стало очевидно, что Эль-Ниньо может вызвать серьезные изменения и на суше. На рис. 17.28 показано годовое изменение численности гусениц на Галапагосских островах по стандартной переписи, проведенной в разные годы с 1977 года, на том же графике, что и годовое количество осадков.Замечательно сильная корреляция возникает из-за зависимости количества гусениц от первичной продуктивности, которая сама по себе значительно выше во влажные годы. На рис. 17.20d мы видели, как общее количество выводков вьюрка Geospiza fortis было намного больше за четыре года ЭНСО (белые кружки на этом рисунке). Это отражает гораздо более высокий урожай семян, плодов и гусениц, которыми они питаются в очень влажные годы. Зяблики не только увеличивают количество выводков, но также увеличивают размер их кладок и вероятность успешного выращивания до стадии оперения.

    Наши растущие знания о влиянии событий ЭНСО на поток энергии через экосистемы предполагают, что прогнозируемые изменения экстремальных погодных явлений, ожидаемые в результате антропогенного глобального изменения климата, глубоко изменят экосистемные процессы во многих частях мира, что является темой для обсуждения. к которому мы вернемся в главе 22.

    Но теперь мы обратимся к потоку вещества через экосистемы, признавая, что скорость, с которой ресурсы поставляются и используются автотрофами и гетеротрофами, в основном зависит от поступления питательных веществ (Глава 18).Позже мы увидим, как продуктивность экосистемы помогает определять последствия конкурентных взаимодействий и взаимодействий хищник-жертва для состава сообщества (Глава 19), экологии трофической сети (Глава 20) и видового богатства (Глава 21).

    последствия ЭНСО для энергетики экосистем

    Рис. 17.28 Годовое изменение средней численности гусениц (± SE; •) в стандартной переписи по сравнению с гистограммой годового количества осадков на Галапагосском острове Дафна Майор. (По материалам Grant et al., 2000.)

    Рис. 17.28 Годовое изменение средней численности гусениц (± SE; •) в стандартной переписи по сравнению с гистограммой годового количества осадков на Галапагосском острове Дафна Майор. (По материалам Grant et al., 2000.)

    Продолжите чтение здесь: Резюме

    Была ли эта статья полезной?

    Разница между валовой первичной продуктивностью и чистой первичной продуктивностью - Difference Wiki

    РЕКЛАМА

    ПРОДОЛЖАЙТЕ ЧТЕНИЕ НИЖЕ

    Главное отличие

    Производительность означает общее увеличение массы (фитомассы).Продуктивность экосистемы определяется как скорость производства количества вещества (органического), образовавшегося или выделившегося на единицу площади во времени. Валовая первичная продуктивность определяется как скорость, с которой основные производители химической энергии (заводы) производят химическая энергия, тогда как , чистая первичная продуктивность определяется как общее количество химической энергии, хранимой основными производителями химической энергии (заводами). Основное отличие ГПЗ от АЭС - производство и хранение химической энергии.GPP - это производство полезной химической энергии, которая используется для выполнения процессов, тогда как NPP - это химическая энергия, которая не используется, а накапливается. Таким образом, мы можем сказать, что NPP - это общая накопленная или поступающая энергия основных производителей химической продукции, в то время как GPP - это общая затраченная или исходящая энергия основных производителей химической продукции. GPP может повлиять на АЭС, в то время как АЭС не может повлиять на GPP.

    Сравнительная таблица

    Валовая первичная производительность Чистая первичная производительность
    Валовая первичная производительность - это общее количество энергии, произведенной в процессе. Чистая первичная производительность - это общая разница между GPP и энергией, используемой производителем для дыхания.
    Сокращение
    GPP означает валовую первичную продуктивность. NPP - чистая первичная производительность.
    Влияет
    GPP оказывает прямое влияние на АЭС. АЭС не влияет на ГПЗ.
    Хлорофилл
    GPP полностью зависит от содержания хлорофилла в растении. NPP не зависит от содержания хлорофилла.
    Исходящая и входящая энергия
    GPP дает нам общую исходящую энергию в системе. NPP дает нам полную энергию, поступающую в систему.

    РЕКЛАМА

    ПРОДОЛЖАЙТЕ ЧТЕНИЕ НИЖЕ

    Что такое валовая первичная производительность?

    GPP означает валовую первичную продуктивность. Валовая первичная продуктивность или GPP - это чистое количество энергии, производимое основными производителями энергии экосистемы в определенной области в течение определенного времени.GPP обычно указывает общую продуктивность. Другими словами, GPP относится к общему количеству энергии, производимой зелеными растениями. В основном это зависит от содержания хлорофилла в растении. Следует также отметить, что у GPP нет других факторов, которые могут снизить его скорость, из-за которых это непрерывный процесс или производительность. GPP - это количество органического вещества, образованного производителями энергии (растениями) + скорость дыхания производителей энергии (растений).

    Что такое чистая первичная производительность?

    NPP - чистая первичная производительность.Чистая первичная производительность или NPP определяется как чистое количество энергии, которое хранится основными производителями энергии экосистемы на единицу площади в единицу времени. NPP обычно указывает общую разницу между GPP и энергией, используемой производителем для дыхания. Другими словами, АЭС - это общее количество энергии, сохраняемое зелеными растениями. Это не зависит от содержания хлорофилла в растении. ЧПП равна валовой первичной продуктивности - скорости дыхания.

    Ключевые отличия

    1. GPP означает валовую первичную продуктивность, а NPP - чистую первичную продуктивность.
    2. GPP - это общее количество энергии, произведенной в процессе, тогда как NPP - это общая разница между GPP и энергией, используемой производителем для дыхания.
    3. GPP влияет на NPP, но NPP не влияет на GPP.
    4. GPP - это общее производство, а NPP - общее потребление энергии.
    5. GPP полностью зависит от содержания хлорофилла в растении, но NPP не зависит от хлорофилла.
    6. GPP дает нам общую исходящую энергию в системе, тогда как NPP дает нам общую входящую энергию в системе.
    7. GPP занимается общей производительностью, а NPP - чистой производительностью.

    Ch. 3 Экосистемы ГПЗ и АЭС. Количество энергии, доступной в экосистеме, определяет, сколько жизни может поддерживать экосистема.

    Презентация на тему: «Глава 3 Экосистемы ГПЗ и АЭС. Количество энергии, доступной в экосистеме, определяет, сколько жизни может поддерживать экосистема» - стенограмма презентации:

    1 Гл.3 Экосистемы ГПЗ и АЭС

    2 Количество энергии, доступной в экосистеме, определяет, сколько жизни может поддерживать экосистема.

    3 Некоторые экосистемы производят растительный материал быстрее, чем другие. Изменение продуктивности на Земле Высокая продуктивность - зеленый Низкая продуктивность - желтый

    4 Лиманы Болота и болота Тропические леса Умеренные леса Северные хвойные леса (тайга) Саванна Сельскохозяйственные земли Лесные массивы и кустарники Умеренные луга Озера и ручьи Континентальный шельф Открытый океан Тундра (арктическая и альпийская) Пустынные кустарники Экстремальная пустыня 8001,6002,4003,2004,0004, 8005,6006,4007,2008,0008,8009,600 Средняя чистая первичная продуктивность (ккал / м 2 / год) Рис.4.25, п. 88 Расчетная среднегодовая мощность АЭС на единицу площади в основных жизненных зонах и экосистемах

    5 Преобразование солнечного света в химическую энергию НЕэффективно

    6 Валовая первичная продуктивность Валовая первичная продуктивность (GPP) - Скорость, с которой производители экосистемы преобразуют солнечную энергию в химическую энергию в виде биомассы ВАЛОВОЙ = ИТОГО

    7 Чистая первичная продуктивность Скорость, с которой энергия для использования потребителями сохраняется в новой биомассе (клетки, листья, корни и стебли). ЕДИНИЦЫ - Единицы энергии (Ккал) или доступной биомассы / заданная площадь (м 2) / заданное время

    8 Чистая первичная производительность Чистая первичная производительность (NPP) Скорость, с которой производители хранят энергию в виде биомассы (произведенной путем фотосинтеза) Скорость, с которой производители используют химическую энергию, сохраненную в виде биомассы (посредством аэробного дыхания) = _

    9 ГПЗ и АЭС

    10 ФОРМУЛЫ GPP = NPP + Дыхание NPP = GPP - Дыхание Дыхание = GPP - NPP

    11 АНАЛОГИЧЕСКИЙ GPP = Paycheck NPP = Сумма, забираемая домой Дыхание = Налоги

    12 Практика Чистая первичная продуктивность экосистемы составляет 1 кг С / м 2 / год, а энергия, необходимая производителям для собственного дыхания, равна 1.5 кг С / м 2 / год. Валовая первичная продуктивность такой экосистемы составит ________________. 2,5 кг С / м 2 / год

    13 Практика GPP экосистемы составляет 3 кг C / м 2 / год, и 0,5 кг C / м 2 / год используется для дыхания. Что такое АЭС этой экосистемы? 2,5 кг С / м 2 / год

    14 Почему мы заботимся о продуктивности? АЭС ограничивает количество потребителей, которые могут выжить на Земле Инструмент измерения производства биосферы Может использоваться для измерения антропогенного воздействия

    15 Лаборатория АЭС

    16 Подсказки для лабораторного растворенного кислорода (DO) = Концентрация растворенного кислорода в воде / воздухе

    17 Расчет GPP косвенно

    18 Номограмма: температура воды, Кислород мг / л,% насыщения


    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *