Продуктивность живого вещества

Установлено, что к верхним слоям атмосферы Земли от Солнца приходят 1,94 кал/см²/мин. (В средних широтах каждый гектар поверхности планеты получает около 9х10⁹ кал/год) Однако фитоценозами в процессе фотосинтеза растений фиксируется незначительная часть этой энергии. Ю.Одум (1975) указывает, что верхний предел фиксации солнечной энергии растительностью составляет всего 5% от посылаемой Солнцем энергии и может наблюдаться в некоторых наиболее продуктивных тропических лесах.

Способность накапливать энергию солнечного света в органическом веществе называется продуктивностью живых организмов. Различают:

1) валовую первичную продукцию –общее количество органического вещества или связанной в нем энергии, обычно определяемое на 1 м² в год. Подавляющую часть этой продукции составляет продукция зеленых растений;

2) чистую первичную продукцию – количество органического вещества или связанной в нем энергии за вычетом расходов на дыхание;

3) вторичную продукцию – продукцию организмов, потребляющих или перерабатывающих биомассу, полученную в результате первичной продукции, т.е. продукцию животных и сапробов – потребителей мертвого органического вещества.

По Уиттекеру общая чистая продукция на земном шаре составляет 1,7 · 10¹⁷ г/год, причем 60% ее приходится на сушу.

По данным Ф.Голли (Golley, 1972), чистая первичная продукция для всей суши планеты в среднем распределена по основным типам растительности следующим образом (ккал/м²/год:

· тропический лес – 9300,

· бореальный лес – 4200

· сельскохозяйственные культуры – 3200,

· тропические саванны – 3100,

· степи – 1300,

· тундры – 900,

· пустыни – 300.

Первоначальным источником всех процессов, протекающих на Земле, является солнце: основной процесс – фотосинтез – осуществляется на свету. Обобщенная реакция фотосинтеза выражается следующей формулой:

6 CO₂ + 6 H₂O + 674 000 кал = C₆H₁₂O₆ + 6O₂.

Фотосинтез характеризуется очень низким коэффициентом полезного действия. По данным Хатчинсона при оптимальных условиях растения на суше могут использовать лишь несколько процентов видимого излучения Солнца, а коэффициент полезного действия для всей поверхности суши составляет 0,1-0,3%. Другие ученые полагают, что на фотосинтез используется 1% солнечной энергии, падающей на Землю. Причины столь малого коэффициента использования солнечной энергии многие авторы видят в малой концентрации углекислого газа в тропосфере и гидросфере.

Следовательно, в биосфере благодаря деятельности организмов, в первую очередь, хлорофиллоносных растений, идет грандиозный процесс постепенного накопления запасов энергии, что ведет к замедлению процессов энтропии – рассеивания энергии, излучения ее Землей в форме тепловой энергии в космическое пространство.