3.2. Продуктивность растительного покрова земли

В 1964–1974 гг. во всем мире проводился согласованный сбор информации о продуктивности экосистем и влияющих на него факторах. Эта работа проводилась в рамках Международной биологической программы (МБП). Это была первая в истории науки долгосрочная программа междунардного сотрудничества в области исследования продуктивности естественных экосистем с целью охраны и рационального использования их ресурсов.

Исследования, проведенные в рамках МБП, позволили разработать унифированную методику определения биологической продуктивности экосистем, выявить закономерности потока энергии и круговорота веществ по трофическим цепям биоценоза, роль генетических, физиологических, ценотических факторов и т.д. Преемницей МБП является международная программа ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (МАБ), принятая в 1970 году, исследования в рамках которой ведутся и в настоящее время.

В результате проведенных исследований было показано, что первичная биологическая продукция распределения по земному шару крайне неравномерно.

За год чистая первичная продукция всей суши составляет 110–120 млрд. т сухого вещества, а Мирового океана – 50–60 млдр. т сухого вещества. Таким образом, несмотря на то, что площадь Мирового океана составляет 70% всей поверхности земного шара, он дает только 1/3 общей продукции, в то время как на суше, площадь которой 30% образуется 2/3 всего объема органического вещества.

На значительной части земного шара продукция составляет менее 400 г/м² за год. Это относится к более 30% поверхности суши и 90% океана. Открытый океан является практически водной пустыней и лишь пограничные системы (вода-суша), такие как болота, марши, эстуарии, рифы и обрабатываемые земли, являются наиболее продуктивными. Максимальный прирост растительной массы на суше достигает 25 г в сутки при очень благоприятных условиях.

В лесных биомах планеты в целом наблюдается отчетливая тенденция к увеличению продукции при продвижении от бореальных областей через умеренные зоны к тропикам. Такая же закономерность наблюдается в тундровых и степных сообществах, а также на возделываемых площадях. Среди водных экосистем эта тенденция прослеживается в озерах, но в океане отсутствует. Такая широтная изменчивость свидетельствует о возможном лимитировании продукции сообществ освещенностью, температурой и другими факторами. В море она чаще всего ограничена концентрацией биогенных элементов. Здесь очень высокая продукция характерна для зон, в которых идет процесс подъема холодных глубинных вод, богатых биогенными элементами. В наземных системах общая тенденция повышения продуктивности нарушается в засушливых районах. Так, годовой прирост фитомассы на побережье и островах Северного Ледовитого океана составляет 2 т на га, на Черноморском побережье Кавказа – 20 т на га, а в среднеазиатских пустынях опять снижается до 2 т на га.

Кроме того, было показано, что даже в пределах одной территории возможен большой диапозон изменения продукции, что связано с изменением микроусловий среды. Например, в тундровой зоне расстояние в несколько метров между береговым валом и лугом с затрудненным дренажем иногда меняет первичную продукцию в пределах от 10 до 100 г/ м² в год. В благоприятных условиях Гренландии и Антарктиды (о. Южная Георгия) продукция тундровых сообществ может достигать 2000 г/м² в год.

Питание людей обеспечивается в основном сельскохозяйственными культурами, занимающими примерно 10% площади суши (1,4 млрд. га). Общий годовой прирост культурных растений составляет примерно 16% от всей продуктивности суши. Половина урожая идет на питание людей, остальное – на корм домашним животных, используется промышленностью и теряется в отбросах. Всего человек потребляет около 0,2% первичной продукция наземных сообществ. В рацион человека должно входить не менее 30 г белков в день. Имеющиеся на земле ресурсы, включая продукцию животноводства и промысел на суше и в океане, могут обеспечить ежегодно лишь 50% потребностей современного населения Земли. Таким образом, увеличение биологической продуктивности естественных экосистем является одной из важнейших задач, стоящих перед человечеством.