Лекция: Биомасса и продукция. Первичная и вторичная продукция в биоценозах. Пространственное распределение первичной продукции в экосистемах. Экологические пирамиды.

Живые организмы, используя энергию и веще­ство, способны накапливать их в организме, т.е. созда­вать продукцию. Выделяют первичную продукцию — орга­ническое вещество, создаваемое растениями за единицу времени (год), и вторичную продукцию — увеличиваю­щуюся биомассу животных — потребителей первичной органической продукции. Оба вида продукции измеря­ются массой полученного вещества или содержащегося в продукции углерода, а также энергией, эквивалентной данной биомассе (Дж). Продукция, отне­сенная к единице площади, определяет продуктивность экосистем. Первичная продуктивность есть скорость на­копления органического вещества организмами-продуцен­тами на единице площади за единицу времени. Вторичная продуктивность — скорость накопления органического вещества консументами. Кроме того, различают валовую (общую) и чистую продукцию (продуктивность). Валовая включает потери на собственные нужды (дыхание и другие жизненные функции) и массу, потребленную гетеротрофами. Чистая первичная продуктивность представляет собой урожай­ность растительного покрова.

Накопленная в виде биомассы организмов-автотрофов чистая пер­вичная продукция служит источником питания для представителей следующих трофических уровней. Потребители первичной продукции — консументы — образуют несколько (обычно не более 3—4) трофиче­ских уровней.

Наибольшее значение первичной продукции характерно для влажных тропических лесов. Здесь же сосредоточена наиб биомасса растений и макс годичная продук­тивность. В связи с суровыми климатом тундра и пустыня — мин про­дукционные показатели. Во влажных тропических вечнозеленых лесах макси­мальна и биомасса животных. Однако вторичная продук­ция наибольшая не в этом биоме, а в саваннах и степях. В гидросфере самые большие значения первич и вторич продукции, а также зоомассы характерны для открытого океана.

Первичная продуктивность экосистем, слагающих биом, изменяется в значительных пределах и зависит от реализации солнечной энергии при фотосинтезе. Эта реализация определяется не только температурными ус­ловиями климатического пояса, к которому принадлежат экосистемы, но и количеством воды и элементов минерального питания в почве. В целом в годичном при­росте растительного вещества аккумулируется не более 1—2 % радиационного баланса вегетационного периода. Консументы I порядка — потребители первич продукции. В наиболее типичных случаях, когда последняя создается фотоавтотрофами, это растительноядные животные (фитофаги). Консументы частично используют пищу для обеспечения жизнен­ных процессов («затраты на дыхание»), а частично строят на ее основе собственное тело, осуществляя таким образом первый, принципиаль­ный этап трансформации органического вещества, синтезированного продуцентами. Процесс создания и накопления биомассы на уровне консументов обозначается как вторичная продукция.

Переход биомассы с нижележащего трофического уровня на вы­шележащий связан с потерями вещества и энергии. В среднем счита­ется, что лишь порядка 10 % биомассы и связанной в ней энергии переходит с каждого уровня на следующий. В силу этого суммарная биомасса, продукция и энергия, а часто и численность особей про­грессивно уменьшаются по мере восхождения по трофическим уров­ням. Эта закономерность сформулирована Ч. Элтоном в виде правила экологических пирамид и выступает как главный ограничитель длины пищевых цепей. Напр, получено света -» продуц-но люцерны -» продуц-но телятины –» прибавка человеч тканей.