Продуктивность наземных экосистем

Продуктивность биосферы

Жизнь в экосистеме поддерживается за счет постоянного притока энергии, часть которой рассеивается, идет на поддержание жизнедеятельности организма, а часть - на создание биомассы. Количество биомассы на каждом из трофических уровней можно определить через энергию - ее объем и интенсивность передачи с уровня на уровень.

Скорость образования органического вещества называют продуктивностью. Различают первичную и вторичную продуктивность.

Продуценты, переводящие энергию в вид, доступный остальным животным, определяют первичную продуктивность - скорость накопления ими биомассы. Объем биомассы продуцентов является стартовым показателем для определения количества живых существ более высоких трофических уровней.

На первичном уровне различают валовую и чистую продуктивность. Валовая продуктивность обозначает скорость накопления энергии в ходе фотосинтеза, а чистая - то же самое за вычетом затрат на поддержание жизнедеятельности (так называемые «затраты на дыхание», которые составляют около 20% валовой продуктивности).

Вторичная продуктивность это скорость накопления биомассы консументов. Это энергия, которую могут использовать консументы следующего трофического уровня.

Длина пищевой цепи редко превышает 3-4 уровня из-за потери примерно 90% энергии при переходе на следующие уровни. Очевидно, что биомасса верхних трофических уровней в разы меньше биомассы основания цепочки, а значит, в естественных экосистемах на высших трофических уровнях не может быть большой биомассы. Закон 10% перестает действовать с развитием и совершенствованием деятельности человека на Земле, поскольку доля естественных экосистем уменьшается.

Трофическая структура сообщества - это соотношение между биомассами продуцентов, консументов различных порядков и редуцентов на единицу площади в единицу времени.

Суммарная биомасса биосферы (в расчете на сухое вещество) составляет около 2 трлн т, ежегодная продукция биомассы в 10 раз меньше. Живое вещество биосферы на 99,5% представлено биомассой наземных растений. Суммарная продуктивность биоты биосферы охарактеризована в табл. 3.3. Общее количество энергии, преобразуемое биотой биосферы за год, превышает 10²² Дж. Благодаря способности трансформировать солнечную энергию в энергию химических связей растения и другие организмы выполняют ряд фундаментальных биогеохимических функций планетарного масштаба.

Мировое распределение первичной биологической продукции очень неравномерно. Все сообщества по продуктивности делятся на четыре класса.

1. Сообщества высшей продуктивности: 3000-2000 г/м²/год – тропические леса, посевы риса и сахарного тростника. Запас биомассы может превышать 50 кг/м² в лесных сообществах.

2. Сообщества высокой продуктивности: 2000-1000 г/м²/год – листопадные леса умеренной полосы, луга при применении удобрений, посевы кукурузы.

3. Сообщества умеренной продуктивности: 1000-250 г/м²/год – степи, посевы большинства возделываемых культур. Биомасса степей – 0,2-5 кг/м².

4. Сообщества низкой продуктивности: ниже 250 г/м²/год – тундры, пустыни, полупустыни.

Продуктивность убывает в направлении от экватора к полюсам, а также зависит от влажности и длительности вегетационного режима. Поэтому обширные пространства Земли низкопродуктивны из-за несоответствия их условий оптимальным для развития живых организмов, прежде всего растений.

Общая годовая продуктивность сухого органического вещества на Земле составляет 150-200 млрд т. Две трети его образуется на суше, одна треть – в океане.

Дата добавления: 2015-06-27