Биологическая продуктивность. Экологические пирамиды

Одно из основных свойств организмов, популяций, экосистем в целом – способность создавать органическое вещество.

Продуктивность экосистем характеризует продукция или биомасса, производимая сообществом на единице площади или объема (для водных экосистем) за единицу времени. Продукцию растений за единицу времени называют первичной продукцией сообщества.

Валовая первичная продукция – общее количество органики, создаваемой растениями в ходе фотосинтеза. Часть этой продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений. Эта часть может быть достаточно большой. Так, в лесах она составляет 40–70 % валовой продукции, планктонные водоросли и сельскохозяйственные растения используют на метаболизм около 40 % фиксируемой энергии. Оставшаяся часть созданной органической массы характеризует чистую первичную продукцию, которая представляет собой величину прироста растений. Чистая первичная продукция – это энергетический резерв для консументов и редуцентов.

Прирост за единицу времени массы консументов – это вторичная продукция экосистем или ассимиляция (от лат. assimilation –усвоение). Консументы лишь используют ранее созданное живое вещество, расходуя его на дыхание и создание собственной массы.

Под биомассой понимают количество живого вещества экосистемы или ее элементов, приходящееся на единицу площади или объема.

Продукция и биомасса обычно выражаются в единицах массы или энергии (1 г сухой массы растительной и животной продукции содержит чаще всего от 3 до 5 калорий энергии).

Биомасса зеленых растений и животных различна на суше и в океане. На континентах преобладают растения, в океане – животные. Живое вещество планеты сосредоточено в основном в зеленых растениях суши. Оказалось, что биомасса организмов океана составляет всего 0,13 % от суммарной биомассы живых организмов планеты, несмотря на то, что поверхность океана занимает 70 % всей поверхности Земли

Измерения, проведенные в ненарушенных природных экосистемах, показали закономерность в распределении энергии чистой первичной продукции по трем группам организмов – бактерий и грибов, насекомых и животных, прослеживаемую в самых разных природных сообществах (Горшков, 1995).

Так, было установлено, что более 90 % растительной органики в естественных экосистемах потребляется бактериями, грибами и простейшими. Они играют ведущую роль в биотической регуляции на планете, в результате которой обеспечивается постоянство окружающей среды, как на локальном, так и на глобальном уровне. Почти вся остальная часть этого энергопотока (около 10 %) потребляется мелкими беспозвоночными – членистоногими, червями, моллюсками и т. п. На долю же крупных позвоночных животных, ответственных за более тонкую функциональную надстройку природных сообществ, приходится менее 1 % энергии. Человек со всеми его домашними животными, разумеется, также входит в эту однопроцентную группу. Указанные характеристики отличаются высокой стабильностью.

Потребление (разрушение) человеком чистой первичной продукции возросло с 1 % в начале ХХ в. до 40 % в его конце. «Присваивая ли разрушая около 40 % чистой первичной продукции растительной биоты, человек в прямом смысле слова объедает огромное количество видов животных, вытесняя их поверхности Земли и обрекая на голод и вымирание» (Данилов-Данильян, 2006, с. 13). Это говорит о беспрецедентном возмущении биосферы под напором хозяйственной деятельности и о серьезной опасности для человечества.