Первичная продуктивность экосистем

Биологическая продуктивность– экологическое понятие, обозначающее воспроизведение биомассы растений, микроорганизмов и животных, входящих в состав биогеоценоза (экосистемы).

Биомасса, общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом, является важнейшей характеристикой как биосферы в целом, так и отдельных ее составляющих – экосистем. Биомассу чаще всего выражают в массе сырого или сухого вещества (г/м², кг/га, г/м³и т. д.).

Наиболее высока растительная биомасса (фитомасса) лесов (500 т/га и выше в тропических лесах, около 300 т/га в широколиственных лесах зон умеренного климата, 200 т/га в хвойных лесах). Луговые степи характеризуются фитомассой 23 т/га. В водной среде растительные организмы представлены главным образом одноклеточными водорослями, биомасса фитопланктона мала, нередко меньше биомассы питающихся за его счет животных. Это возможно благодаря интенсивному обмену веществ и фотосинтезу одноклеточных водорослей, обеспечивающему высокую скорость прироста фитопланктона.

Последний пример показывает, что, чтобы оценить продуктивность сообщества или экосистемы, нужно знать не только биомассу данного компонента, но и относительную скорость ее прироста, то естьпродукцию. Общей и адекватной мерой биологической продуктивности служит продукция, но не биомасса сообщества или его компонентов.

Продукцию автотрофных организмов, способных к фото- или хемосинтезу, называют первичной продукцией. Основная роль в создании первичной продукции принадлежит зеленым растениям, высшим – на суше, низшим – в водной среде.

Луговые степи дают больший годовой прирост биомассы, чем хвойные леса: их годовая продукция 10 т/га, а у хвойных лесов – 6 т/га.Годовая продукция фитопланктона в наиболее продуктивных водах не уступает годовой продукции тропических лесов. Распределение производства органики по поверхности Земли весьма неравномерно. В среднем на 1 га приходится 160,9 т растительной массы при годовой продукции в 11,5 т (в тропиках – около 440 т, а в пустынях и открытых частях мирового океана – около 7 т).

Продукцию гетеротрофных организмов обычно относят к вторичной продукции.

Схематически сложные трофические связи можно представить в виде “потока энергии” через экосистему, то есть ступенчатого процесса утилизации энергии солнечной радиации и вещества первичной продукции. Первый трофический уровень утилизации солнечной энергии составляют фотосинтезирующие организмы, создающие первичную продукцию, второй – потребляющие их растительноядные животные, третий – плотоядные животные, четвертый – хищники второго порядка. Каждый последующий трофический уровень потребляет продукцию предыдущего, причем часть энергии потребленной и ассимилированной пищи идет на нужды энергетического обмена и рассеивается. Поэтому продукция каждого последующего трофического уровня меньше продукции предыдущего (например, выход на основе одной и той же первичной продукции растительноядных животных всегда больше, чем живущих за их счет хищников). Часто при переходе от низших трофических уровней к высшим снижается не только продукция, но и биомасса. Однако, в отличие от продукции, биомасса последующего уровня может быть и выше биомассы предыдущего (например, биомасса фитопланктона меньше суммарной биомассы всего живущего за его счет животного населения океана).