Первичная продукция: понятие, особенности, исследования.

Первичная продукция - это определенная величина в экологии. Метод для ее измерения был изобретен советским гидробиологом Георгием Георгиевичем Винбергом в первой половине XX века. Осуществление первого эксперимента было проведено недалеко от Москвы.

Понятие

В своей концепции А. Н. Леонтьев вводит термин "первичная продукция". Он обозначает определенную величину в экологии, которая определяет прирост количества органического вещества, образованного за определенное время автотрофными организмами из простых неорганических компонентов. Расчет первичной продукции происходит за установленный промежуток времени, протяженность которого определяется биологами.

Автотрофные организмы

Это организмы, которые способны использовать неорганические вещества для выработки органических. Автотрофы находятся на первом ярусе пищевой пирамиды, так как они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере. Благодаря этим организмам гетеротрофы (те организмы, которые не могут получать органические элементы из неорганических с помощью фотосинтеза или хемосинтеза) обеспечены пищей.

Существуют организмы, которые относятся одновременно к двум видам: водоросль эвглена зеленая ночью относится к гетеротрофам, а днем - к автотрофам. Такие организмы носят название "миксотрофы".

Как оценивают данную величину?

Для расчета этой величины следует измерить количество углерода, который за определенное время был связан растениями, растущими на земле, и фитопланктоном, обитающим в океане. Все это высчитывается в расчете на единицу площади.

Иногда, как в случае с фитопланктоном, первичную продукцию оценивают в рамках небольших временных промежутков, чаще всего это сутки. Так происходит потому, что у этого организма высокая скорость образования органического вещества, которое вычисляется из расчета на единицу биомассы (совокупность растений и животных, которые входят в состав биогеоценоза любого размера и уровня).

Если рассматривать время, за которое измеряют первичную продукцию наземных растений, то это будет один год или вегетационный сезон (период в году, во время которого определенные живые растительные организмы подвержены развитию). Такая длительность оценивания объясняется тем, что скорость преобразования неорганических веществ в органические у данного вида организмов значительно медленнее, чем у планктона.

Для кого применяется понятие первичная продукция?

Данная величина рассчитывается у фотоавтотрофных и хемоавтотрофных организмов. Для первых источником энергии является солнечный свет, а вторые производят органические вещества из неорганических с помощью окислительно-восстановительных реакций с несложными веществами, которые они сами и создают. Ко второму способу добычи энергии способны немногие организмы, к ним относятся бактерии, некоторые прокариоты (одноклеточные, которые обладают ядром и мембранами в клетке).

В современном мире роль хемоавтотрофов мала. Самое большое значение они имеют в гидротермальных экосистемах (оазисы жизни, которые находятся на значительной глубине в океане, где есть трещины коры с выходящими из них горячими водами, богатыми восстановленными соединениями), первичная продукция там хоть и оценивается не в очень больших количествах, но важность ее велика.

Валовая величина

Исследователи делят первичную продукцию экосистем на валовую и чистую.

Первый термин обозначает величину общей совокупности органических веществ, вырабатываемых продуцентом.

К чистой первичной величине относятся полученные органические вещества с учетом вычета расходов, которые требуются организму-продуценту для совершения деятельности дыхания. Именно данный вид величины и является тем веществом, которое могут использовать потребители для своих нужд, другими словами, чистая первичная продукция является основой для поддержки трофической цепи (ряда взаимоотношений между различными организмами, с помощью которых происходит перенос различных видов энергии и вещества путем поедания одних особей другими).

Исследования

Изначально осуществлял учет первичной продукции Г. Г. Винберг на озере с помощью метода "темных и светлых склянок". Он заключался в сравнении количества полученных органических веществ и выделившегося кислорода в процессе фотосинтеза. Позже исследователями было выяснено, что данный способ оценивания первичной продукции является недостоверным, так как он имеет пониженную чувствительность. Поэтому ученый-биолог Е. Стеман-Нильсен предложил альтернативный "радиоуглеродный метод". При этом способе в пробы воды, содержащей планктон, добавляли углекислый газ и радиоактивный изотоп углерода. Позже величину органического вещества высчитывали на основе связанного с ним радиоактивного углерода.

Исследования в данной области, начиная с 60-х годов XX века, проводились по всему миру, и они не прекращаются до сих пор, радуя ученых новыми открытиями.