Продуктивность экосистемы

Пищевые (трофические) цепи внутри каждой экосистемы имеют хорошо
выраженную структуру, которая является следствием длительной эволюции биосферы,
и определяют продуктивность количеством организмов, представленных на каждом
уровне различных пищевых цепей. Таким образом, образующиеся экологические пирамиды выражают трофическую
структуру экосистемы, характеризуемую численным значением видов, биомасс,
энергий. Эти пирамиды отражают две фундаментальные характеристики: их
высота пропорциональна длине пищевой
цепи, числу содержащихся в ней трофических уровней; их форма отражает
эффективность превращений энергии при переходе от одного к другому уровню. Чем
выше эффективность термодинамических реакций, тем большее количество
биохимической материи остается на последнем уровне.

В каждой экосистеме часть приходящей энергии, попадающей в трофическую
цепь, не диссипирует, а накапливается в виде органических соединений. При этом
различают первичную и вторичную продукцию.

Таблица 1.2.4.

Глобальная продуктивность фотосинтеза, миллиард тонн в год (Ефимова,1977)

Объекты	Поглощается		Создается и выделяется
	СО2	Н2О	СН2О	О2	%
Суша	204	84	140	148	75
Океаны	72	30	50	52	25
Всего	276	114	190	200	100

Первичная продукция –
количество органического вещества, выработанного автотрофами (растениями, способными осуществлять фотосинтез,
использующими минеральное вещество для синтеза биохимических субстанций).

Вторичная продукция –
количество органического вещества, выработанного гетеротрофами за счет
автотрофов на уровне консументов и деструкторов.

Продуктивность биосферы (таблица 3) по оценке Виттанера и Лайкеса (1970)
достигает 164 млрд. тонн сухого органического вещества в год. По оценке Дювенью
– 83 млрд.тонн в год: 30 – для океанов и
53 – для наземных биомов.

Хотя океан и покрывает 0,7 общей поверхности Земли, его вклад в
производство чистой продукции составляет лишь 40%. Леса, занимающие лишь 0,1
часть площади материков, фиксируют почти половину общей энергии его продуцентами.

Культивируемые земли обладают высокой первичной продуктивностью. Но она
несоизмерима с общей первичной продуктивностью леса. Высокая чистая первичная продуктивность, полученная агрономами, не
означает прогресса в использовании фотосинтеза. Это лишь искусственное
увеличение общего количества энергии, используемой в агроэкосистеме. То есть, потребление углеводородов увеличивает поток
энергии через биосферу, что приводит ее к тепловой перегрузке.

Таблица 1.2.4-1

Годовая продуктивность фотосинтеза

Параметры	Леса	Агроэкосистемы, пастбища	Степи	Пустыни	Ледники	Всего
Площадь, млн.кв. км	40,6	14,5	26,0	54,2	12,7	148,0
% от общей площади	28	10	17	36	9	100
Фиксация углерода, т/га	3,0	2,5	1,5	0,1	0
Чистая первичная продукция	7	6	4	1	0
Общая биомасса, млрд.т	28,4	8,7	10,4	5,4	0	52,9
Калорийность,1016 ккал	11,4	3,5	4,2	2,2	0	21,3

Объем ископаемого топлива, используемого, например, в 1970 г. в масштабе
всей планеты, в эквивалентном отношении был равен энергии всей чистой первичной
продукции мировой агрокультуры (т.е. энергии, поглощаемой в течение года всеми
культурными насаждениями!). Вот, что означает деятельность человека.

Потеря объема биомассы при вторичной продуктивности связана с
колоссальными затратами энергии на дыхание, мышечную энергию, передвижение и
т.д. Чем больше длина пищевой цепи, тем меньше вторичная продуктивность. Например, на производство 1 кг говядины
требуется 80 кг травы, а для производства 1 кг форели потребуется 5 кг мяса.