一次製品と二次製品。 生産性は二の次

生態系の生産性は、生態系を通過するエネルギーの流れと密接に関係しています。 各生態系では、入ってくるエネルギーの一部だけが有機化合物の形で貯蔵されます。 エネルギー同化の速度を生産といい、生産量、つまり生態系の単位面積に対する比率を生産性といいます。 生態系の一次生産性 (P) は、光合成および化学合成の過程で生産者によって放射エネルギーが吸収され、有機物質の形で蓄積される速度として定義され、その量は植物の湿潤相または乾燥相で表されます。またはエネルギー単位 (kcal、J)。 一次生産は、生態系の生物構成要素を通る一般的なエネルギーの流れによって決まり、したがって、生物系に存在できる生物のバイオマスによって決まります。植物。 放射線エネルギーの総量のうち、44% が PAR (光合成活性放射線) です。 光の波長は光合成に適しています。 光合成の最大効率は 10 ～ 12% PAR で、これは理論的に可能な効率の約半分です。 植物の成長の光合成に対する気候、物理的、化学的などのさまざまな要因の影響により、世界中で植物による太陽エネルギーの吸収は0.1％を超えません。

有機物の生産過程では、4 つの連続したレベルが区別されます。

1 粗一次生産性は、測定中に呼吸 (P) に費やされた有機物質を考慮した、光合成の総生産量 (B) です。

2 コミュニティの純一次生産性（P net）は蓄積である 有機物植物組織から有機物を除いたもので、植物の呼吸に使用されます。

3 群集の純生産性は、従属栄養生物によって消費されなかった有機物の蓄積の産物です。 純一次生産量と従属栄養生物によって消費される有機物の量との差。

4 二次生産性とは、消費者レベルでのエネルギーの蓄積です。 消費者は以前に作成された栄養素を使用し、その一部は呼吸に費やされ、残りは組織と器官の形成に費やされます（供給されたエネルギーによってそれぞれの質量の増加が発生するため、二次生産は生活レベルごとに個別に計算されます）前のやつで。

3.4. 恒常性と生態系の動態

ホメオスタシスとは、変化に耐えてバランスを維持する生物学的システム (生物、集団、生態系) の能力です。 生態系管理には外部規制は必要ありません - これは 自己調整システム。生態系レベルでの恒常性は、「捕食者-被食者」サブシステムなどの多くの制御メカニズムによって確保されています。 捕食者と被食者を条件付きで隔離されたブロック、つまりサイバネティックシステムと見なす場合、それらの間の制御はポジティブとネガティブの接続を通じて実行される必要があります。 正のフィードバックたとえば「偏差を高める」と、獲物の個体数が過剰に増加します。 否定的なフィードバックたとえば、「偏りを減らす」ことは、捕食者の個体数を増やすことによって被食者の個体数の増加を制限します。 このサイバネティックなスキームは、「捕食者と被食者」システムにおける共進化のプロセスを完全に示しています。なぜなら、この「束」では相互適応プロセスも発達するからです。 他の要因がこの自己調整システムを妨げない場合（たとえば、人が捕食者を破壊した場合）、ネガティブなつながりとポジティブなつながりは自動的にバランスが取れますが、そうでない場合はシステムは消滅します。 言い換えれば、エコシステムが存在するためには、ポジティブなつながりとネガティブなつながりのバランスを回復することができなくなったときに、そのパラメータがその制限を超えてはなりません。

生態学的バランスとは、任意の時点における生物部分 (植物、藻類、細菌、動物) の組成と生産性が非生物的条件 (土壌組成、気候) に最も完全に対応する生態系の状態です。 主な特徴生態学的バランスはその可動性です。

平衡移動度には 2 つのタイプがあります。

可逆的な変化。

生態学的継承。

1. 生態系の可逆的変化とは、気候の変動や、特定の種類の生物のライフサイクルのリズム（季節の変化、冬眠、鳥の移動、植物の移動）に応じた役割に関連する変化を伴う生態系の年間変化です。シード段階）。 その中で 種構成生態系は維持されますが、外部要因と内部要因の変動にのみ適応します。

生態学的遷移または遷移減速の法則は、環境条件の緩やかな変化に伴う生態系の連続的な変化です。 同時に、生物の構成が変化し、特定の種が生態系を離れる一方で、他の種が生態系に補充され、それに応じて生態系の生産性も変化します。 環境条件の急激な変化（火災、石油流出）により、生態系のバランスが崩れます。

人間として、ふさわしい頑固さを持って 最適な使用法、地球の表面が継続的な人為的景観に変わるにつれて、さまざまな生態系の生産性の評価がますます実用的になってきています。 人類は、生産と家庭の必要に応じてエネルギーを最大限に活用して得ることを学びました。 違う方法, しかし、それは光合成によって自分自身の栄養のためのエネルギーしか得ることができません。

人間の食物連鎖の根底には、有機物をバイオマスエネルギーに変換する生産者がほとんどの場合存在します。 なぜなら、これはまさに、消費者、特に人間がその後使用できるエネルギーだからです。 同時に、同じ生産者が呼吸に必要な酸素を生成し、二酸化炭素を吸収します。生産者のガス交換速度は生物生産性に直接比例します。 したがって、一般化された形で、生態系の効率に関する問題は単純に定式化されます。植生はどのようなエネルギーを有機物のバイオマスの形で蓄えることができるでしょうか? 上の図。 表1に主なタイプの比生産性（1m2あたり）を示します。 この図からわかるのは、農地、 人工、決して最も生産的なエコシステムではありません。 最高の比生産性は、熱帯雨林、河口、河口、そして普通の湿地などの湿地生態系によってもたらされます。 温帯緯度。 一見、人間にとって無益なバイオマスを生産しているように見えますが、これらの生態系こそが大気を浄化し、大気組成を安定させ、水を浄化し、川や土壌水の貯留池として機能し、最終的には生物の繁殖地となります。膨大な数の魚やその他の水棲生物が人間の食糧として利用されています。 土地面積の 10% を占め、陸上で生産されるバイオマスの 40% を生み出します。 そして、これは人の側で何の努力も必要とせずにできます。 だからこそ、こうした生態系の破壊と「栽培」は、「金の卵を産むガチョウを殺す」だけでなく、人類の自殺行為にもなりかねないのです。 図の下の図を見ると、 図1から、砂漠と乾燥草原はすでに地表の約4分の1を占めており、人為的介入のおかげで急速に成長する傾向があるにもかかわらず、生物圏の生産力に対する砂漠と乾燥草原の寄与はごくわずかであることがわかります。 長期的には、砂漠化と土壌侵食との戦い、つまり非生産的な生態系を生産的な生態系に変えることは、生物圏の人為的変化にとって合理的な道です。

外洋の比生物生産性は半砂漠の生物生産性とほぼ同じくらい低く、その総生産性が膨大であることは、外洋が地球表面積の 50% 以上、陸地全体の 2 倍を占めているという事実によって説明されます。 近い将来、外洋を本格的な食糧源として利用する試みは、その比生産性が低いという理由だけで、経済的に正当化されることはほとんどありません。 しかし、地球上の生活条件を安定させる上で外洋が果たす役割は非常に大きいため、公害、特に石油製品から外洋を守ることが絶対に必要です。

米。 1. 光合成中に生産者によって蓄積されるエネルギーとしての生態系の生物生産性。 世界の生産量電気は年間約 10 エカールであり、全人類は年間 50 ～ 100 エカールを消費します。 1 Ecal (エクサカロリー) = 100 億 kcal = K) 18 cal

森林の貢献を過小評価してはなりません 温帯そしてタイガを生命圏の活力に導きます。 彼らの 相対的な安定性熱帯雨林に比べて人為的影響が少ない。

農地の比生産性が平均して多くの自然生態系の比生産性よりも依然としてはるかに低いという事実は、既存の地域で食料生産を増加させる可能性がまだ尽きていないことを示しています。 その一例は、現代の農業技術を利用して莫大な収量が得られる、本質的に人為的な湿地生態系である浸水稲作プランテーションです。

生態系の生物学的生産性

生態系の生産者が合成有機物の化学結合に太陽エネルギーを固定する速度が群集の生産性を決定します。 単位時間当たりに植物によって生成される有機質量はと呼ばれます 一次産品コミュニティ。 製品は、植物の湿潤質量または乾燥質量、またはエネルギー単位 (ジュールに相当する数) で定量的に表されます。

一次総生産- 一定の光合成速度で単位時間当たりに植物によって生成される物質の量。 この生産の一部は、植物自体の生命活動の維持に当てられます（呼吸に費やされます）。

作成された有機塊の残りの部分が特徴づけられます 純粋な一次生産、植物の成長量を表します。 純一次生産量は、消費者と分解者のためのエネルギー貯蔵庫です。 食物連鎖の中で処理され、従属栄養生物の質量を補充するために使用されます。 消費者の単位時間当たりの増加 - 二次製品コミュニティ。 各栄養段階での質量の増加は、前の栄養段階からのエネルギーによって発生するため、二次生産は各栄養段階ごとに個別に計算されます。

従属栄養生物は、栄養連鎖に含まれており、群集の純一次生産物で生きています。 異なる生態系では、異なる程度でそれを消費します。 食物連鎖における一次産物の除去速度が植物の成長速度より遅れる場合、生産者の総バイオマスが徐々に増加することになります。 バイオマス下特定のグループまたはコミュニティ全体の生物の総質量を理解します。 分解連鎖におけるリター生成物の利用が不十分であると、システム内に死んだ有機物の蓄積が生じます。これは、たとえば、沼地が泥炭で満たされたり、浅い水域が生い茂ったり、タイガの森に大量のリターが埋蔵されたりした場合に発生します。 。 一次生産物のほとんどすべてが食物と分解の連鎖に費やされるため、バランスの取れた物質循環を持つ群集のバイオマスは比較的一定に保たれます。

生態系は、各栄養段階における一次生産物と二次生産物の両方の生成と消費の相対的な割合も異なります。 しかし、すべての生態系は例外なく、一次生産と二次生産の特定の量的比率によって特徴付けられます。 右手系積ピラミッド: 前の各栄養段階で、単位時間あたりに生成されるバイオマスの量は、次の栄養段階よりも多くなります。 図的には、この規則は通常、上に向かって先細りで、同じ高さの積み重ねられた長方形によって形成されるピラミッドの形で示され、その長さは対応する栄養段階での生産規模に対応します。

有機物の生成速度はその総埋蔵量を決定しません。 各栄養段階におけるすべての生物の総バイオマス。 特定の生態系における生産者または消費者の利用可能なバイオマスは、特定の栄養段階での有機物の蓄積速度と、より高い栄養段階への有機物の移動速度との関係に依存します。

陸上生態系におけるバイオマスに対する植生の年間成長の比率は比較的小さいです。 最も生産性の高い熱帯雨林であっても、この値は 6.5% を超えません。 草本形態が優勢なコミュニティでは、バイオマスの再生産率がはるかに高くなります。 一次生産量と植物バイオマスの比率によって、地域社会で生産性を変えることなく可能な植物の大量消費の規模が決まります。

海洋の場合、バイオマス ピラミッドの法則は適用されません (ピラミッドは逆さまに見えます)。

ピラミッドの ​​3 つのルール (生産量、バイオマス、個体数) はすべて、最終的には生態系におけるエネルギー関係を反映しており、最後の 2 つが特定の栄養構造を持つ群集に現れている場合、最初のルール (生産物ピラミッド) は普遍的です。 数値のピラミッドは、個々の生物の数 (図 2)、またはたとえば年齢グループごとの個体群の規模を反映しています。

米。 2. 個々の生物の単純化された個体数ピラミッド

生態系の生産性の法則に関する知識と、エネルギーの流れを定量化する能力は、実用上非常に重要です。 アグロセノーゼの一次生産と人間の搾取 自然群集- 人類の主な食料供給源。

生態系のエネルギーの流れと生産性の規模を正確に計算することで、人間にとって有益な生成物の収量を最大化するような方法で、生態系内の物質の循環を制御することが可能になります。 さらに、植物および動物の生産性を損なわないように、自然系からの動植物バイオマスの除去の許容限度をよく理解する必要があります。 このような計算は通常、方法論上の困難により非常に複雑になります。

生態系の研究に対するエネルギーアプローチの最も重要な実際的な成果は、科学者によって実施された国際生物学プログラムの下での研究の実施でした。 さまざまな国地球の潜在的な生物学的生産性を研究するために、1969 年から数年間にわたって世界中で研究が行われました。

一次生物学的産物の理論上の可能な生成速度は、植物の光合成装置 (PAR) の能力によって決まります。 自然界で達成される光合成の最大効率は、PAR エネルギーの 10 ～ 12% であり、これは理論的に可能な効率の約半分です。 5% という光合成効率は、フィトセンシスにとって非常に高いと考えられます。 全体 地球へ植物の光合成活動は多くの要因によって制限されるため、植物による太陽エネルギーの吸収は 0.1% を超えません。

一次生物由来製品の世界的な分布は非常に不均一です。 地球上の乾燥有機物の年間総生産量は 1,500 ～ 2,000 億トンで、その 3 分の 1 以上が海洋で、約 3 分の 2 が陸上で生成されます。 地球の純一次生産物のほぼすべては、すべての従属栄養生物の生命を支えるのに役立ちます。 消費者によって十分に利用されていないエネルギーは、消費者の生物、水域の有機堆積物、土壌腐植土に蓄えられています。

ロシアの領土では、十分な湿潤地帯では、熱流入の増加と生育期の長さによって、一次生産性が北から南に増加します。 北部の海岸や島々では、植生の年間成長量は 20 c/ha から変化します。 北極海 1haあたり最大200c/ha以上 黒海沿岸コーカサス。 中央アジアの砂漠では、生産性が 20 c/ha に低下します。

世界の 5 大陸の平均生産性は、比較的小さな差しかありません。 例外は 南アメリカ、ほとんどの場合、植生の発達にとって非常に好ましい条件が整っています。

人々の栄養は主に国土の約1割（約14億ヘクタール）を占める農作物によって賄われています。 年間合計成長率 栽培植物地球上の総生産量の約 16% を占めており、そのほとんどは森林から来ています。 収穫量の約半分は直接人間の食糧となり、残りは家畜の餌となり、産業で使用され、廃棄物として失われます。

畜産物や陸上および海洋での漁獲物など、地球上で入手可能な資源は、毎年必要量の 50% 未満しか賄うことができません。 現代の人口地球。

したがって、世界人口のほとんどは慢性的なタンパク質飢餓状態にあり、かなりの割合の人々が一般的な栄養失調にも苦しんでいます。

バイオセノースの生産性

太陽エネルギーを捕捉する速度が決定します バイオセノーシスの生産性。生産の主な指標は、バイオセノーシスを構成する生物（植物および動物）のバイオマスです。 植物バイオマス - ファイトマス、動物バイオマス - ズーマス、バクテリオマス、および特定のグループまたは個々の種の生物のバイオマスがあります。

バイオマス -生物の有機物。特定の定量単位および単位面積または体積あたりで表されます (たとえば、g/m2、g/m3、kg/ha、t/km2 など)。

生産性— バイオマスの成長率。 通常、年やヘクタールなど、特定の期間と面積を指します。

緑色植物は食物連鎖の最初のつながりであり、それらだけが太陽のエネルギーを使って有機物を独立して形成できることが知られています。 したがって、独立栄養生物によって生産されるバイオマス、すなわち 特定の領域で植物によって有機物に変換されるエネルギー量を、特定の量的単位で表したものといいます。 一次製品。その値は、生態系内の従属栄養生物のすべてのつながりの生産性を反映します。

光合成の総生産量はと呼ばれます 一次総生産高。これは生成された有機物の形でのすべての化学エネルギーです。 エネルギーの一部は、生産者である植物自体の生命活動（呼吸）を維持するために使用できます。 植物が呼吸に費やすエネルギーの部分を取り除くと、次のようになります。 純粋な一次生産。それは簡単に考慮に入れることができます。 たとえば、収穫するときは、植物の塊を収集し、乾燥させ、重量を量るだけで十分です。 したがって、純一次生産量は、光合成中に植物が吸収する大気中の炭素の量と、呼吸によって消費される大気中の炭素の量との差に等しい。

最大の生産性は熱帯地方に特有のものです 赤道の森。 このような森林の場合、1ヘクタールあたり500トンの乾物が制限ではありません。 ブラジルの場合、1500 トン、さらには 1700 トンという数字が引用されています。これは、1 平方メートルあたり 150 ～ 170 kg の植物の質量に相当します (ツンドラ地帯では 12 トン、ブラジルでは 12 トン)。 落葉樹林 温帯- 1ヘクタールあたり最大400トン）。

肥沃な土壌堆積物、高い年間気温、そして豊富な水分が、南部の川、ラグーン、河口のデルタ地帯におけるフィトセノーシスの非常に高い生産性を維持するのに役立っています。 その生産量は乾物で1ヘクタール当たり年間20～25トンに達し、トウヒ林の主要生産量（8～12トン）を大幅に上回ります。 サトウキビは年間 1 ヘクタールあたり最大 78 トンの植物塊を蓄積します。 ミズゴケ沼でも 有利な条件生産性は8〜10トンで、トウヒ林の生産性に匹敵します。

地球上の生産性の「記録保持者」は、ミシシッピ川、パラナ川、ガンジス川のデルタ地帯、チャド湖周辺、および他のいくつかの地域に保存されている谷型の草と木の茂みです。 ここでは、1 年間で 1 ヘクタールあたり最大 300 トンの有機物が形成されます。

二次製品- これは、バイオセノーシスのすべての消費者によって単位時間当たりに生成されるバイオマスです。 エネルギーをある栄養段階から別の栄養段階に移動すると、前のレベルからの受け取りによりエネルギーが増加するため、計算する際は栄養段階ごとに個別に計算されます。 バイオセノーシスの全体的な生産性は単純に評価することはできません 算術和なぜなら、二次生産の増加は一次生産物の成長と並行して起こるのではなく、その一部の破壊によって起こるからです。 ある種の撤退、つまり一次製品の総量から二次製品を差し引くというものがあります。 したがって、バイオセノーシスの生産性は一次生産に基づいて評価されます。 一次生産は二次生産の何倍も大きくなります。 一般に、二次生産性は 1 ～ 10% の範囲です。

生態学の法則により、草食動物と主な捕食者の生物量の違いがあらかじめ決定されます。 したがって、移動するシカの群れには通常、オオカミなどの数頭の捕食者が続きます。 これにより、群れの繁殖を損なうことなく、オオカミに十分な餌を与えることができます。 オオカミの数がシカの数に近づくと、捕食動物がすぐに群れを絶滅させ、食べ物がなくなってしまいます。 このため、温帯には高い濃度は存在しません。 肉食哺乳類そして鳥たち。

生態系の生産性。 生産性レベル: 一次生産性 (総および純)、二次生産性、純コミュニティ生産性

生態系の生産性

生態系における生産性と物質とエネルギーの流れを分析する場合、次の概念が区別されます。 バイオマスそして 立った作物。 現存作物とは、土地または水の単位面積あたりのすべての生物の体の質量を意味し、バイオマスとは、エネルギー（たとえば、ジュール）または乾燥有機物の観点から見たこれらの同じ生物の質量を意味します(たとえば、1 ヘクタールあたりのトン数)。 バイオマスには、植物の樹皮や木部だけでなく、動物の爪や角質化した部分、生き生きとした死んだ部分など、生物の全身が含まれます。 バイオマスは、生物の一部が死んだ（生物から分離された）場合、または生物全体が死んだ場合にのみネクロマスに変わります。 多くの場合、バイオマスに固定された物質は「死資本」であり、これは特に植物で顕著です。木部物質は数百年間サイクルに入らず、植物をサポートするだけの役割を果たす可能性があります。

下 コミュニティの一次生産物（または一次生物学的生産）とは、生産者によるバイオマスの形成（より正確には、プラスチック物質の合成）を指しますが、単位面積当たりの単位時間当たり（たとえば、ヘクタール当たりの日当たり）呼吸に費やされるエネルギーを除外しません。 生産性 環境 人工

コミュニティの一次生産は次のように分けられます。 一次総生産つまり、呼吸のコストを必要としない光合成のすべての産物、そして 純粋な一次生産、一次総生産と呼吸コストの差です。 純粋な同化または観察された光合成とも呼ばれることもあります。

ネットコミュニティの生産性- 従属栄養生物（そして分解者）によって消費されなかった有機物の蓄積速度。 通常、成長期または年ごとに計算されます。 したがって、それは生態系自体では処理できない生産物の一部です。 より成熟した生態系では、コミュニティの純生産性はゼロになる傾向があります (クライマックスコミュニティの概念)。

コミュニティの二次生産性- 消費者レベルでのエネルギー蓄積率。 二次生産は総と純に分けられず、消費者は生産者が吸収したエネルギーのみを消費し、その一部は同化されず、一部は呼吸に使用され、残りはバイオマスとなるため、二次同化と呼ぶ方が正確です。 。

生態系におけるエネルギーと物質の分布は、連立方程式として表すことができます。 生産者の製品が P1 として表される場合、一次消費者の製品は次のようになります。

ここで、R2 は呼吸、熱伝達、未同化エネルギーのコストです。 次の消費者 (2 次) は、次に従って 1 次消費者のバイオマスを処理します。

など、最上位の消費者と分解者に渡されます。 したがって、生態系内の消費者（消費者）が多ければ多いほど、生産者によってプラスチック物質に最初に記録されたエネルギーはより完全に処理されます。 通常、特定の地域で多様性が最大となる極相コミュニティでは、このエネルギー処理スキームにより、コミュニティが長期間にわたって持続的に機能することが可能になります。

生態系の生物学的生産性は、生物圏における生命とその一部である人間の基盤です。 それは土壌資源（栄養素と水分の供給）、大気、太陽光、熱に依存します。 これらの要素（資源または条件）のそれぞれは、かけがえのないものです。大気中に光や二酸化炭素が存在しない場合、高用量の肥料や豊富な散水によって生態系の生産性を高めることは不可能です。 低温では、水やりも肥料も同様に役に立ちません。

自然生態系の生物産物を使用する際に最も重要なことは、合理的な使用によってそれらを保存することです。

特定の生物地殻変動における物質の循環における特定の種の重要性を評価するには、その生物量だけでなく、その生成の相対的な速度も知る必要があります。 生物学的生産性 .

したがって、

生物学的生産性は、生物地殻変動の一部である植物、動物、微生物の一定量のバイオマスの生成率です。

生物学的生産性は、単位面積（または体積）あたりの単位時間あたりに合成されるバイオマスの量によって決定され、ほとんどの場合、炭素または乾燥有機物のグラム数、またはエネルギー単位（カロリーまたはジュールに相当する数）で表されます。

生物学的生産性は、季節ごと、年ごと、数年ごと、またはその他の時間単位ごとの生産量で表すことができます。

陸上生物および底生生物の場合、生物学的生産性は単位面積あたりのバイオマスの量によって決まり、浮遊生物および土壌生物の場合は単位体積あたりのバイオマスの量によって決まります。

生産性という概念のキーワードは、 スピード。 ただし、「生産性」という用語の代わりに「生産」という用語がよく使用されますが、それでも時間要素が考慮されます。

生物生産性をバイオマスと混合することはできません。

バイオマスは、調査地域または調査容積内に生息する特定の生物の質量 (重量) またはエネルギーの単位で表される生物物質の量です。

例えば：

浮遊藻類は、生産性の高い森林と年間単位面積あたり同量の有機物を合成しますが、後者のバイオマスは数十万倍も大きくなります。

人口 小型哺乳類大型のものと比較して、成長率と再生産率が高いため、同等のバイオマスでも生産性が高くなります。

区別する 生態系の一次および二次生産性。

生態系の一次生産性は、独立栄養生物（生産者）が光合成中に太陽エネルギーを結合し、それを有機物質の化学結合の形で貯蔵する速度です。 独立栄養生物（生産者）による有機物のバイオマスの形成速度。

一次生産性は次のように分けられます。 総生産性と純生産性。

一次総生産性は、呼吸コストを含む、生産者による有機物の蓄積率です。（つまり、植物の生命過程で消費される部分を含みます）。

たとえば、熱帯林と温帯の成熟した森林では、呼吸コストは 40 ～ 70% であり、浮遊藻類とほとんどの農作物では 40% です。

純一次生産性は、植物組織内の有機物の蓄積率から、植物の呼吸に使用された部分を差し引いたものです。

したがって、植物バイオマスの形で蓄積される純一次生産量は、光合成の過程で植物バイオマスによって生み出される総一次生産量よりも常に少なくなります。

独立栄養生物（生産者）の純一次生産性は、従属栄養生物の栄養源として機能し、それに基づいてバイオマスを形成します。

二次生産性は、従属栄養生物 (消費者) によるバイオマス形成の速度です。

従属栄養生物は以前に作られた一次産物を犠牲にして質量を増加させるため、二次生産性はもはや総生産性と正味生産性に分割されません。

各栄養段階でのバイオマスの増加は前のレベルからのエネルギーによって発生するため、二次生産性は栄養段階ごとに個別に計算されます。

消費者のある栄養段階から別の栄養段階への移行中に、エネルギーのかなりの部分が重要なプロセスに費やされるため、後続の各栄養段階の二次生産は、前の栄養段階の生産よりも少なくなるということを考慮する必要があります。 1つ。

生態系において、純一次生産物の形成速度が消費者による加工速度よりも高い場合、これは生産者のバイオマスの増加につながります。

分解者による分解連鎖においてリター生成物の利用が不十分な場合、死んだ有機物の蓄積が発生します（ 石炭、オイルシェール、乾燥葉など）。

安定した生態系では、ほぼすべての作成された製品が食物連鎖の中でさまざまな消費者や分解者によって消費されるため、バイオマスは一定のままです。 自然はその総生産物をすべて利用しようと努めます。

しかし、所得と産出量が等しいという現象はむしろまれであり、熱帯地域などの最も安定した地域社会で観察されます。 しかし、これはそこでの農業の発展にとって客観的な困難を生み出します。

人は緑豊かな熱帯林を焼き払うことで、空いた土地で高い収量を得ることを望んでいます。 しかし、この地域の土壌は完全に不毛であることがすぐに判明しました。この場所で育つ森林の年間生産量はすべて、さまざまな消費者や分解者によって消費され、土壌には何も沈着しませんでした。

バイオジオセノースの一次および二次生産に加えて、 中間製品と最終製品。

中間生成物 - これらは、生物地球圏のメンバーによって消費された後、再びこのシステムの物質の循環に戻る製品です。

最終製品 - これらは、特定の生態系の境界の外に持ち出された製品です。

例えば、作物の栽培、家畜の飼育、狩猟、漁業などの過程で人間が得た産物です。

異なる生態系の生産性は同じではなく、多くの環境要因、主に気候 (熱、湿気など) に依存します。

さらに、生物が豊富な生態系における有機物の一次生産量は、比較的貧弱な生態系の生産量を 50 倍以上上回る場合があります。

最も生産的な生態系は河口とサンゴ礁です（平均生産性は 20 g/m に達します） 2 1日あたり）、濡れた状態 熱帯林沼地（平均生産性は10 g/m2） 2 1日あたり）。

生産性の高い生態系は、気候条件が良好な場所、特に外部から生態系に追加のエネルギーが供給されている場所で見られます。

非生物成分からのエネルギーの供給により、生物が自らの重要な機能を維持するためのコストが削減されます。 彼らは呼吸コストを補います。

たとえば、潮汐エネルギーは、呼吸によって失われたエネルギーを補うことにより、自然の沿岸生態系の生産性を高めます。

生産性が低い (0.1 ～ 0.5 g/m2) 2 1日当たり）は、水分と熱の欠乏により下位栄養段階の発達が制限される砂漠とツンドラの生態系と、水が過剰になると水の量が減少する海と海洋の外洋の生態系によって特徴付けられます。有機物は比較的少ないです。

地球の大部分は生産性の低い海と砂漠で覆われているが、生産性が高いのは地球の比較的狭い地域（河口、サンゴ礁、沼地、熱帯雨林）に典型的であることに留意すべきである。

北から南への生態系の一次生産性の変化は、次の順序で発生します。

陸上の北極生物地殻変動では生産性が低く、北極海と南極海は生産性が高い。

熱帯地方では、土地の大部分が非生産的な砂漠で占められており、この地域の海も貧弱です。

V 赤道帯サンゴ礁、河口、湿地、そして特に熱帯雨林の最も生産性の高い生物地殻変動が見られる場所にあります。

北から南に移動するにつれて、地球の表面単位に降り注ぐ太陽エネルギーの比量が増加し、これにより種の数が増加し、より重要な生物量が蓄積され、陸上生態系の生産性が向上します。

海洋生態系では、陸上とは状況が異なります。

高い生産性 北の海、酸素と栄養素が豊富な冷たい水が深さから来る極南緯度の海だけでなく。 温水では酸素の溶解度が低く、栄養素もほとんどありません（熱帯地方には種が豊富ですが、生産性は比較的低いです）。

地球上の純一次生産性の合計は年間 1,700 億トンで、そのうち 1,150 億トンは陸上生態系から、550 億トンは海の生態系から得られます。

二次生産（従属栄養生物のバイオマス、主に動物 - ズーマス）は、一次生産（植物バイオマス - ファイトマス）よりも何倍も少ないです。

さまざまな生態系では、ズーマスがバイオマスに占める割合は小さい（バイオマス全体の 0.05% ～ 5%）が、陸上動物は個々の生態系や生物圏全体で起こるプロセスの調節に大きな役割を果たしています。

人々の生活とその生産活動が、主要な生物地殻変動の生産性、一次生産とその世界的分布に依存していることは明らかです。

人間の栄養は主に農作物によって提供されており、農作物は国土の約10％を占め、年間約91億トンの有機物を供給しており、これが世界資源のかなりの部分を占めています。

さらに、人類は膨大な量の一次製品を産業や日常生活の技術原料（燃料、綿花、亜麻、精油作物など）として使用しており、約50％が廃棄物として失われています。

しかし、人は一次産品だけを消費するわけではありません。 これにより、動物性食品の形で大量の二次製品が生物圏から除去されますが、そのコストを計算するのは非常に困難です。

したがって、生態系の生産性と一次生産物の地球規模の分布に関する既存の考えにより、地球上で進行している状況をうまく乗り切り、厳密に科学的根拠に基づいて対策を開発することが可能になります。 合理的な使用天然資源。

生態系の生産性は、特定の生態系を通過するエネルギーの流れと密接に関係しています。 各生態系では、栄養ネットワークに流入するエネルギーの一部が有機化合物の形で蓄積されます。 バイオマス (生物) のノンストップ生産は、生物圏の基本的なプロセスの 1 つです。 生産者が光合成や化学合成の際に作り出す有機物を有機物といいます。 生態系の一次生産 s(コミュニティ)。 それは、植物の湿潤質量または乾燥質量、またはエネルギー単位 (カロリーまたはジュールに相当する数) で定量的に表されます。 一次生産は、生態系の生物要素を通るエネルギーの総流れを決定し、したがって生態系に存在できる生物のバイオマスを決定します。

理論的に可能な一次生物産物の生成速度は、植物の光合成装置の能力によって決まります。 そしてご存知のとおり、植物が利用できるのは緑の表面が受け取った光エネルギーの一部だけです。 太陽からの短波放射のうち、光合成活性放射 (PAR)、つまり光合成に適した波長の光は 44% のみです。 一般に、世界中で、植物による太陽エネルギーの吸収は0.1%を超えません。これは、熱や湿気の不足、不利な物理的環境など、多くの要因によって植物の光合成活動が制限されているためです。 化学的特性植物が化学エネルギーを蓄積する速度は、土壌などと呼ばれます。 一次総生産性 （滑走路）。 このエネルギーの約 20% は植物によって呼吸と光呼吸に費やされます。 有機物の蓄積率からこの消費量を差し引いたものを、 純一次生産性 (NWP)。 これは、次の栄養段階の生物が使用できるエネルギーです。 従属栄養生物が蓄積する有機物の量は、 二次製品 。 各栄養段階での質量の増加は、前の栄養段階からのエネルギーによって発生するため、二次生産は各栄養段階ごとに個別に計算されます。 従属栄養生物は食物連鎖に組み込まれており、最終的には群集の純一次生産物を食べて生きています。 その消費の完全性は、生態系によって異なります。 食物連鎖における一次産物の除去速度が植物の成長速度よりも遅れる場合、生産者の総バイオマスの徐々に増加が観察されます。

一次生物学的製品の世界的な分布は非常に不均一です。 純生産量は年間 3000 g/m2 から、植物のない超乾燥地帯や南極大陸の環境ではゼロまで変化します。 永遠の氷地表のバイオマス埋蔵量はそれぞれ 60 kg/m2 からゼロです。 R. Whittaker (1980) は、生産性に基づいてすべてのコミュニティを 4 つのクラスに分類しています。

1. 生産性が最も高いコミュニティ、3000 ～ 2000 g/m2/年。 これも 熱帯雨林、米とサトウキビ作物。

2. 2000 ～ 1000 g/m2/年の高生産性のコミュニティ。 このクラスには、温帯の落葉樹林、肥料が使用される牧草地、およびトウモロコシ作物が含まれます。 最大バイオマスは第 1 種バイオマスに近づきます。 これに応じて、最小バイオマスは一年生作物の純生物学的生産量に等しくなります。

3. 中程度の生産性、1000 ～ 250 g/m2/年のコミュニティ。 このクラスには、栽培作物の大部分と草原の作物が含まれます。

4. 生産性が低く、年間250 g/m2未満のコミュニティ - 砂漠、半砂漠（ロシアの文献では、砂漠の草原と呼ばれることが多い）、ツンドラ。

地球上の乾燥有機物の年間総生産量は 1,500 ～ 2,000 億トンです。 その3分の2は陸上で形成され、残りの3分の1は海洋で形成されます。

地球の純一次生産物のほぼすべては、すべての従属栄養生物の生命を支えるのに役立ちます。 消費者によって十分に活用されていないエネルギーは、消費者の体内、土壌腐植質、水域の有機堆積物に蓄えられています。