Тема 4. Экология сообществ (синэкология)

4.4 Продуктивность сообществ

---

Важным свойством сообществ является их способность к созданию (продуцированию) новой биомассы. Это свойство лежит в основе понятия продуктивность системы.

Скорость создания органического вещества в экосистемах называется биологической продукцией. Масса тел живых организмов называется биомассой.

Таким образом, биологическая продукция экосистем – это скорость создания в них биомассы. Энергия поступает в биологический компонент экосист-мы через продуцентов.

Первичной продукцией называют скорость образования биомассы первичными продуцентами (растениями). Это важный параметр, так как им определяется общий поток энергии через биотический компонент экосистемы, а значит, и количество (биомасса) живых организмов, которые могут существовать в экосистеме. Например, из 100% солнечной энергии лишь 1% поглощается хлорофиллом и используется для синтеза органических молекул, остальные 99% солнечной энергии отражаются, поглощаются с переходом в тепло или расходуются на испарение воды.

Скорость, с которой растения накапливают энергию, называется валовой первичной продукцией (ВПП). Примерно 20% этой энергии расходуется растениями на дыхание и другие процессы жизнедеятельности (она обозначена на рисунке буквой R). Скорость накопления органического вещества за вычетом расхода энергии на дыхание и другие процессы жизнедеятельности (R) называется чистой первичной продукцией (ЧПП):
ЧПП = ВПП – R.

В приведённом примере ЧПП составляет 8000 кДж/м² в •год, т.е. 0,8% от полученной солнечной энергии.
Для поедания одних организмов другими пища (вещество и энергия) переходит с одного трофического уровня на следующий.

Непереваренная часть пищи выводится животными с экскрементами (в них также содержится определённое количество энергии, заключённое в органических веществах).

Животные, как и растения, теряют часть энергии при дыхании и других процессах жизнедеятельности.
Энергия, оставшаяся после потерь, связанных с процессами дыхания, пищеварения и экскреции, идёт на рост, поддержание жизнедеятельности и размножение. Скорость накопления органического вещества гетеротрофными организмами называется вторичной продукцией (ВП).

Вторичная продукция существует на всех трофических уровнях. энергетический баланс консументов складывается следующим образом:

Потребленная пища	=	Рост	+	Дыхание	+	Экскременты
				и другие процессы жизнедеятельности

Р = П + R + H,
где Р – рацион консумента, т.е. количество пищи съедаемой им за определённый промежуток времени, выраженное в единицах энергии;
П – энергия, затрачиваемая на рост организма.
R – энергия, затрачиваемая на дыхание и другие процессы жизнедеятельности;
H – энергия неусвоенной пищи, выраженной в виде экскрементов.

Из рисунка видно, что в каждом звене пищевой цепи часть энергии переходит в другие формы. Эти потери составляют 90% при каждом акте передачи энергии через трофическую цепь. Следовательно, если первичная продукция растительного организма составляет 1000 Дж, при полном поедании его травоядными животными в теле последнего остаётся из этой порции всего 100 Дж, в теле хищника – лишь 10 Дж, а если этот хищник будет съеден другим, то на его долю придётся только 1 Дж (правило 10%). Таким образом, запас энергии, на-копленной зелёными растениями, в цепях питания стремительно иссякает. Поэтому пищевая цепь включает обычно всего 4 – 5 звеньев.

Энергия, теряемая при дыхании и других процессах жизнедеятельности не передаётся другим организмам. Энергия же, заключённая в экскрементах, передаётся детритофагам и редуцентам и таким образом не теряется для экосистемы.

Детритные цепи начинаются с мёртвых организмов и отмерших частей растений (опавших листьев, ветвей). Доля чистой первичной продукции, переходящей прямо в детрит и в пищевые цепи редуцентов, в разных экосистемах неодинакова. В лесной экосистеме большая часть первичной продукции поступает в детритные цепи, а не в пастбищные.

В морских экосистемах и на интенсивно используемых пастбищах больше половины первичной продукции может поступать пастбищную пищевую цепь. Детридные цепи сложнее и менее изучены, чем пастбищные. Но роль их с точки зрения потока энергии столь же велика, а часто и более значительна, чем роль пастбищных цепей.

Отношение величины энергетического потока (передаваемой энергии) в разных точках пищевой цепи называют экологической эффективностью (не превышает 0,1).