3.8. Производительность (продуктивность) экосистем

Весь запас энергии сосредоточен в массе органического вещества - биомассе, поэтому интенсивность образования и разрушения органического вещества на каждом из уровней определяется прохождением энергии через экосистему (биомассу всегда можно выразить в единицах энергии).

Производительность экосистем (древесина, листва и плоды растений, животная биомасса), которая измеряется количеством органического вещества, созданного за единицу времени на единицу площади, называется биологической производительностью экосистемы.

Производительностью называют способность живого вещества создавать, трансформировать и накапливать органическое вещество (биомассу).

Выражают производительность через показатели продукции.

Различают первичную и вторичную продукцию.

Скорость накопления энергии продуцентами в форме органического вещества, которое может быть использовано в пищу, называется первичной продукцией. Этим показателем определяется общий поток энергии через живую составляющую экосистемы, а значит, и количество (биомасса) живых организмов, которые могут существовать за ее счет в экосистеме.

В первичной продукции различают валовую и чистую продуктивность. Валовая первичная продуктивность - это скорость, с которой растения накапливают химическую энергию при фотосинтезе. Часть ее (около 20 %) они тратят на дыхание - поддержание собственной жизнедеятельности, которая затем в виде теплоты выделяется в окружающую среду и теряется для экосистемы. Скорость накопления органического вещества продуцентами за вычетом расхода на дыхание называется чистой первичной продуктивностью. Это энергия, которую могут использовать организмы следующих трофических уровней.

Скорость накопления органического вещества на уровнях консументов называется вторичной продуктивностью. Это энергия, которую создают гетеротрофы (консументы и редуценты) в результате переработки растительной и животной биомассы.

Основные классы экосистем по биопродуктивности, г/м² за год:

- экосистемы высочайшей производительности (тропические влажные леса) – 2000-3000;

- экосистемы высокой производительности (листвен. леса умеренной зоны и луга) -1000-2000;

- экосистемы умеренной производительности (степи и кустарники) – 250-1000;

- экосистемы низкой производительности (пустыни, полупустыни, тундра) - 250.

На конкретное значение продукции влияет много разных факторов, но, как правило, первое место занимают влажность и температура, второе - обеспеченность биогеоценоза элементами минерального питания.

Наибольшую продукцию имеют биогеоценозы влажного тропического, леса. Дальше продукция уменьшается по градиентам температуры и влажности в направлении от экватора к полюсам.

По площади на Земле преобладают низкопродуктивные экосистемы пустынь и океанов.

Кроме продукции, важным показателем является деструкция - скорость разложения органического вещества до минерального. Процессы деструкции осуществляют редуценты - прежде всего грибы и бактерии. Разность между продукцией и деструкцией является показателем аккумуляции (накопления) органического вещества в биогеоценозе.

В наземных биогеоценозах накопленное органическое вещество в дальнейшем постепенно превращается в гумус, который благодаря своим физико-химическим свойствам способен сохранять питательные минеральные вещества, предотвращая тем самым их вымывание дождями и талой водой в Мировой океан. Поэтому богатые на гумус почвы (например, черноземы) содержат большой запас питательных веществ, необходимых продуцентам, и являются наиболее плодородными.

В хорошо сформированных, стабильных биогеоценозах, таких как старые дубовые леса, ковыльные степи, тундры, органическое вещество почти не аккумулируется. Здесь первичная продукция практически равняется деструкции, т.е. все, что синтезируется растениями, сполна потребляется животными, грибами, бактериями и раскладывается до минеральных веществ, которые снова используются продуцентами и возвращаются в биологический круговорот.