Первичная продукция

Первичная продукция лежит в основе всей трофической структуры сообщества. Все механиз­мы экосистемы приводятся в движение энергией, поставляемой фотосинтезом. Поток энергии через популяции растительноядных, плотояд­ных и детритоядных животных и происходящие в экосистеме круговороты питательных веществ в конечном счете зависят от первичной про­дуктивности растений.

В состав растений входит не одна глюкоза (что следует из известного уравнения фотосинтеза). В различных биохи­мических процессах глюкоза используется не только в качестве источ­ника энергии, но и в качестве материала для построения других более сложных органических соединений. В результате соответствующих пе­рестроек сахара превращаются в жиры, масла и целлюлозу - основ­ной материал, из которого состоят стенки растительных клеток. Азот, фосфор, сера и магний, соединяясь с углеродом, кислородом и водоро­дом, образуют целый ряд белков, нуклеиновых кислот и пигментов.

Хлорофилл, помимо атомов азота и углерода, содержит атом магния, подобно тому, как гемоглобин содержит атом железа. Таким образом, даже если все другие необходимые материалы име­лись бы в достатке, растение, лишенное магния, не могло бы проду­цировать хлорофилл, а тем самым не могло бы расти. Совершенно ясно, что растения не могут также функционировать и в отсутствие во­ды. Количество воды, необходимое для фотосинтеза, - это всего лишь капля по сравнению с тем огромным ее количеством, которое необхо­димо для того, чтобы покрыть расходы на транспирацию. Ткани расте­ний состоят главным образом из воды, и вода служит той средой, в которой должны быть растворены питательные вещества, для того чтобы они стали доступными растениям.

В основное уравнение продукции должно входить не только сырье, необходимое для фотосинтеза, но и ряд минеральных веществ. В со­здании продукции участвует много биологических реакций, но в общем виде этот процесс можно свести к следующему суммарному уравнению:

СО₂ + Н₂О + минеральные вещества ^{Наличие света и соответствующие температуры __}→

→ Растительная продукция + Кислород

Не все сахара, образованные в процессе фотосинтеза, включаются в растительную биомассу, т. е. не все они идут на увеличение разме­ров и числа растений. Некоторая часть сахаров должна быть окислена, с тем, чтобы высвободить энергию, необходимую для биосинтеза и под­держания функций растения. В этом смысле растения не отличаются от животных: для поддержания своего существования им необходима энергия.

Можно выделить два вида продукции - общую и чистую. Общая продукция - это вся та энергия, которая была ассимилирована в про­цессе фотосинтеза. Чистая продукция - это накопление энергии в ра­стительной биомассе, проявляющееся в росте или размножении расте­ний. Разность между общей и чистой продукцией составляет то коли­чество энергии, которое растение расходует на дыхание. Таким обра­зом, часть общей продукции (фотосинтез) идет на дыхание (функции поддержания), а часть представляет собой чистую продукцию (рост и размножение). В большинстве случаев при исследовании продуктивности растений, особенно в наземных местообитаниях, экологи измеряют не общую, а чистую продукцию, поскольку методы ее измерения менее сложны и поскольку именно она служит мерой ресурсов, доступных гетеротрофным потребителям в данной экосистеме.