4. Первинна продукція водойм.

Відомості про величину первинної продукції водойм та факторах, що її визначають, є одною з головних передумов пошуку шляхів раціонального підвищення продуктивності водойм. З іншого боку, вивчення процесів утворення первинної продукції має самостійне значення, коли водні рослини є промисловими об’єктами або ускладнюють експлуатацію водойм і потрібно розробляти заходи боротьби з ними. Нарешті, утворення кисню в процесі первинного продукування має величезне значення для аерації водойм та підвищення їх самоочисної здатності в умовах значного забруднення.

Способи оцінки та вираження величини первинної продукції.

Інтенсивність первинного продукування виражається двома величинами. Перша з них показує кількість органічної речовини, що утворюється в процесі фотосинтезу, і називається валовою первинною продукцією. Під чистою первинною продукцією розуміють не всю кількість органічної речовини, що утворюється під час фотосинтезу, а лише ту її частину, яка не йде на обмін самих рослин, тобто накопичується в них або виділяється ними у воду.

Слід розрізняти поняття інтенсивності фотосинтезу і величини первинної продукції. Наприклад, інтенсивність фотосинтезу може бути дуже високою, а продукція – низькою, якщо у водоймі мало рослин.

Найчастіше для визначення величини первинної продукції використовують ті ж самі прийоми, за допомогою яких визначають інтенсивність фотосинтезу (киснева та радіовуглецева модифікації скляночного методу).

Іноді з цією метою використовують метод обліку зміни концентрації кисню в природних умовах, запропонований А.Пюттером і модифікований С.В.Бруєвичем. Суть методу полягає в тому, що спад вмісту кисню у водоймі з моменту заходу сонця і до його сходу компенсується виділенням газу рослинами вдень. Відповідно, знаючи різницю концентрацій кисню в кінці дня і кінці ночі та об’єм водних мас, в яких змінюється вміст газу, можна визначити його кількість, що утворюється за день в процесі фотосинтезу.

Наближено величину первинної продукції можна вирахувати, знаючи кількість водоростей або сумарний вміст хлорофілу. Емпірично встановлено, що асиміляційне число у більшості водоростей коливається в умовах оптимального освітлення від 2,1 до 5,7 (в середньому - 3,7) г вуглецю або 13,6 г СО2 на 1 г хлорофілу за годину.

Фактори, що визначають величину первинної продукції. Темпи первинного продукування залежать від кількості продуцентів, їх розміщення у водоймі та видового складу, від умов освітлення (від поверхні до глибини погіршуються), перемішування води, мінеральних речовин (удобрення ставків) та інших факторів.

Величина первинної продукції в різних водоймах. Біологічну продукцію виражають її величиною (вага органічного вуглецю або біомаса органічної речовини), поділеною на площу. Прийнято вважати, що 1-й ваговій одиниці накопиченого вуглецю відповідають 2-і одиниці сухої ваги фітопланктону. Оцінка первинної продукції білків, жирів і вуглеводів виконується на основі визначення приросту біомаси фітопланктону, в якій частка вказаних речовин приймається рівною відповідно 6, 1 і 4% від сирої ваги. В середньому інтенсивність первинного продукування в гідросфері майже в 9 разів нижча, ніж на суходолі: останній продукує 170 млрд. т сухої органічної речовини, а гідросфера – 60 млрд. т, хоча її площа в 3 рази більша.

На 1-2 місцях за кількістю продукованих водоростей стоять відповідно неритичні райони тропічної та помірної областей, на 3-му – високоширотні арктичні та антарктичні води, на 4-му – райони піднімання глибинних вод, на 5-6-му – океанічні зони помірних і тропічних областей.

Первинна продукція океану в основному визначається фотосинтетичною діяльністю планктону і в набагато меншій мірі – фітобентосу. Валова продукція Світового океану оцінюється в 25-30 млрд. т вуглецю за рік, чиста – в 15-18 млрд. т.

Помітно вищими (до 5-10 разів) є темпи продукції органічної речовини в наземних водоймах, зокрема в озерах, де крім фітопланктону мешкає багато донних рослин. Це пояснюється великим надходженням в озера біогенів із суходолу та високою перемішуваністю води.

В річках та водосховищах внаслідок низької прозорості води первинна продукція зазвичай нижча, ніж у евтрофних та мезотрофних озерах. Дуже висока первинна продукція ставків.