Экология: биология взаимодействия. 3.07. Продуктивность различных биомов

3.06. Продукция экосистем и ее измерение

Д. Шабанов, М. Кравченко. Экология: биология взаимодействия

Глава 3. Биогеоценология и экология сообществ

3.08. Сукцессии. Основные понятия

3.07. Продуктивность различных биомов

Для того, чтобы оценить продуктивность Земли, пришлось разделить ее поверхность на различные типы естественных и искусственных экосистем, изучить продуктивность каждого из этих типов, а потом получить глобальную оценку продуктивности. Наиболее характерные (хотя далеко не все) результаты этой работы представлены в табл. 3.7.1. Обратите внимание: в ней представлены данные не о чистой продукции всего сообщества (о которой мы говорили в предыдущем параграфе), а о чистой первичной продукции — продукции растений. Подавляющая часть этой продукции потребляется гетеротрофами. Равновесие в климаксных наземных сообществах оказывается возможным только благодаря тому, что вся первичная продукция потребляется гетеротрофами (или выносится за их пределы, например, с потоками воды).

Таблица 3.7.1. Данные о биомассе и чистой первичной продуктивности основных биомов (в пересчете на сухое органическое вещество)

Биомы

Площадь

Биомасса, г/м2

Продукция, г/м2 в год

Всего, млрд.т/год

Дождевой тропический лес

11,4 %

45 000

2 200

37,4

Сезонный тропический лес

5,0 %

35 000

1 600

12,0

Листопадный лес

4,7 %

30 000

1 200

8,4

Степь

6,0 %

1 600

600

5,4

Пустыни

16,1 %

20

3

0,07

Озера и реки

1,3 %

20

250

0,5

Возделываемые земли

9,3 %

1 000

650

9,1

Суммарно для суши (29,2 % планеты)

12 300

773

115

Открытый океан (пелагиаль)

92,1 %

3

125

41,5

Континентальный шельф

7,4 %

10

360

9,6

Заросли водорослей и рифы

0,15%

2 000

2 500

1,6

Зоны апвеллинга

0,1 %

20

500

0,2

Эстуарии

0,35%

1 000

1 500

2,1

Суммарно для океана (70,8 % планеты)

10

152

55

Суммарно для земного шара

333

170

170

 

Итак, чистая первичная продукция суши за год — 110–120 млрд. тонн сухой органики, а океана — 50–60 млрд. тонн. Приблизительно можно сказать, что океан дает около 1/3 продукции нашей планеты, занимая при этом примерно 2/3 ее площади. Обратите внимание, как продуктивность разных типов биомов связана с их биомассой. Самые продуктивные биомы, как для суши, так и для океана, — те, которые имеют максимальную биомассу. Впрочем, биомасса наземных экосистем намного выше, чем морских. Это связано с тем, что на суше преобладают крупные растения со значительным количеством опорных и проводящих тканей.

На большей территории суши продуктивность ограничивается недостатком воды, в океане — недостатком биогенных элементов. Продуктивность наземных экосистем падает от тропиков к умеренным широтам и далее к полюсам. Для морских местообитаний зависимость продуктивности от географического положения сложнее, так как на продуктивность существенно влияют течения и пути перемещения биогенов. В арктических районах продуктивность суши низка из-за краткости периода фотосинтеза и холода, а продуктивность океана относительно высока.  Часто приполярные области моря оказываются весьма продуктивными благодаря хорошей растворимости газов в холодной воде. В тропическом поясе большая часть суши занята пустынями, а открытый океан малопродуктивен, но есть и особо продуктивные угодья — рифы, мангровые заросли, эстуарии, болота, дождевой лес.

Зарегистрированная в ходе исследований максимальная продукция (7000 г/м2 в год) наблюдалась в двух местообитаниях: на тропических морских мелководьях, заросших растительностью, и в интенсивной культуре сахарного тростника на Гавайских островах. Отличие этих данных от отраженных в табл. 3.7.1 связано с тем, что в таблице приведены усредненные, а не максимальные продуктивности для тех или иных биомов.

Кстати, теперь можно дать ответ на приведенную в предыдущем пункте задачу. В темной бутыли фотосинтез не идет (нет света), а идет только дыхание. Уменьшение количества кислорода в темной бутыли является мерой дыхания: C0–Cb~R, где R (англ. respiration) — дыхание. В светлой бутыли идет не только дыхание, но и фотосинтез. К примеру, если в светлой бутыли количество кислорода выросло, это означает, что фотосинтез произвел достаточно кислорода, чтобы обеспечить дыхание, и еще сколько-то сверх того. Значит, мерой фотосинтеза планктонного сообщества является сумма прибавки кислорода в светлой бутыли и его уменьшения в темной: (Cw–C0)+(C0–Cb)~P, где P (англ. production) — продукция.

 

3.06. Продукция экосистем и ее измерение

Д. Шабанов, М. Кравченко. Экология: биология взаимодействия

Глава 3. Биогеоценология и экология сообществ

3.08. Сукцессии. Основные понятия