Продуктивность экосистем

Каждая экосистема характеризуется способностью к самовозобновлению, т. е. созданию (продуцированию) новой биомассы.

Биомасса — выраженное в единицах массы или энергии количество живого вещества тех или иных организмов, приходящееся на единицу площади или объема.

Воспроизведение биомассы растений, микроорганизмов и животных, входящих в состав биоценоза, называется биологической продуктивностью. Она представляет собой количество воспроизведенной биомассы на 1 м² площади (1 м³ объема) в единицу времени и выражается в граммах углерода или сухого вещества.

Скорость создания органического вещества в любой экосистеме называется биологической продукцией. Различают продукцию первичную и вторичную. Первичная продукция — скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями). Она может быть валовой и чистой.

Валовая первичная продукция (ВПП) — скорость, с которой растения накапливают энергию в виде химических связей (в процессе фотосинтеза).

Часть этой энергии расходуется в процессе жизнедеятельности, т. е. тратится на дыхание (Д).

Поэтому чистая первичная продукция (ЧПП) представляет собой фактическую скорость накопления органического вещества с учетом затрат на дыхание:

ЧПП = ВПП -Д

Чистая первичная продукция сильно зависит от типа экосистемы. Наиболее велики ее значения для влажных тропических лесов, зарослей водорослей и рифов, болот и маршей (2000—2500 г/м² в год). В листопадных лесах и тайге она составляет 800—1200 г/м² в год, степях и саваннах — 600—900 г/м² в год. Очень низкими значениями чистой первичной продукции характеризуются тундра, высокогорья, пустыни и полупустыни (порядка 90—140 г/м² в год).

Среди водных экосистем велика продуктивность в речных дельтах (1500 г/м² в год). Чистая первичная продукция материковых экосистем в 5 раз выше (773 г/м² в год), чем морских (152 г/м² в год).

На культивируемых землях, где производство биомассы поддерживается человеком, чистая первичная продукция достигает 150 г/м² в год. В целом же для биосферы этот показатель в среднем составляет около 333 г/м² в год.

Скорость продуцирования биомассы гетеротрофами называется вторичной продукцией.

Энергетический баланс на уровне консументов включает в себя затраты на рост и дыхание, а также потери энергии с неусвоенной и выделенной в виде экскрементов пищей. Из этих составляющих лишь энергия, используемая на дыхание, рассеивается в окружающую среду.

Энергия, заключенная в экскрементах, передается редуцентам и детритофагам. Доля чистой первичной продукции, переходящей в детритные цепи редуцентов, в разных экосистемах неодинакова. Она выше в лесах, где около 90 % первичной продукции не потребляется в пастбищных цепях.

Поскольку при переходе от одного трофического уровня на другой происходят потери энергии, то продукция каждого последующего уровня меньше продукции предыдущего.

Продукция, которая выводится за пределы биоценоза, называется конечной. Ее получает человек, например на сельхозугодьях, а также в процессе охоты и рыболовства.