Продуктивность природных объектов. Особенности проявления продуктивности по поверхности Земли.
В онове понятия продуктивность лежит свойство способности к созданию новой биомассы.
Скорость продуцирования биомассы определяют показателем продукция. В популяции продукция – это суммарная величина приращения ее биомассы за единицу времени.
Продукцию чаще всего выражают в энергетических эквивалентах (Дж или ккал/м2 за одни сутки) или в количестве сухого (обезвоженного) органического вещества (кг/га за один год).
Первичная продукция – скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями). Этим параметром определяется общий поток энергии через биотический компонент экосистемы, а значит и количество организмов, которые могут существовать в экосистеме. Например, количество солнечного света, падающего на растение, различно. Оно зависит от географической широты и от степени развития растительного покрова. Примерно 99% этого количества отражается, поглощается с переходом в тепло или расходуется на испарение воды и лишь 1% поглощается хлорофиллом и используется для синтеза органических молекул.
Скорость, с которой растения накапливают химическую энергию – валовая первичная продуктивность.
Чистая первичная продуктивность – энергия, которую могут использовать организмы следующих трофических уровней. Чистая первичная продуктивность всегда меньше общей энергии, фиксированной в процессе фотосинтеза.
При поедании одних организмов другими, пища (вещество и энергия) переходит с одного трофического уровня на следующий. Непереваренная часть пищи выбрасывается. Животные, обладающие пищеварительным каналом, выделяют экскременты, в которых содержится некоторое количество энергии. Животные, как и растения, теряют часть энергии при дыхании. Энергия, оставшаяся после потерь, связанных с процессами дыхания, пищеварения, идет на рост, поддержание жизнедеятельности и размножение.
Количество органического вещества, накопленного гетеротрофами – вторичная продукция (на любом трофическом уровне): суммарный расход потребленной животным энергии:
Потребленная пища = рост + дыхание + фекалии + экскреты
Энергия, теряющаяся при дыхании, не передается другим организмам. Энергия, заключенная в экскрементах и отходах метаболизма, передается детритофагам и редуцентам, она не теряется для экосистемы. Детритные цепи начинаются с мертвых организмов и отмерших частей растений. Доля чистой первичной продукции, переходящей в детрит и в пищевые цепи редуцентов, неодинакова в разных системах. В лесной экосистеме большая часть первичной продукции поступает в детритные цепи, а не в пастбищные. Поэтому лесная подстилка оказывается местом значительной активности консументов. Но в морских экосистемах и на интенсивно используемых пастбищах больше половины первичной продукции может поступать в пастбищную пищевую цепь.
Если экосистема стабильна и в ней не происходит увеличения общей биомассы, то биомасса в конце года будет такая же, как и в начале. Вся энергия, заключенная в первичной продукции, пройдет через различные трофические уровни, а чистая продукция будет равна нулю. Но обычно система изменяется. Например, лес к концу вегетационного периода накапливает часть поступившей энергии в форме прироста биомассы.
При расчете продуктивности учитывают сезонные изменения продуктивности за год.
Продуцирование – непрерывный процесс, поэтому при расчетах общей продукции организмов необходимо учитывать приросты и выживших, и погибших в течение данного промежутка времени.
В сообществе, сохраняющем устойчивое состояние, фактическая продукция данного трофического уровня должна покрывать пищевые потребности организмов следующего уровня.
Продукция, как и энергия, убывает резко при переходе от низших трофических уровней к высшим.
Ежегодная продукция зависит от географической широты и высотной поясности:
Ежегодная продукция:
- Влажные тропики – 300-500 ц/га;
- Широколиственные леса – 80-150 ц/га;
- Тайга – 85-40 ц/га;
- Пустыни – 5-15 ц/га (бореальные, полярные и т.п.);
- Тундра – 5 ц/га;
- Степи – 13-50 ц/га;
- Верховые болота – 22 ц/га;
- Горные луга – 120 ц/га;