Первичная продукция

Первичная продукция — это продукция автотрофных организмов, в основном зелёных растений, а также хемосинтезирующих бактерий. Она представляет собой органическое вещество, созданное из неорганических соединений в процессе фотосинтеза или хемосинтеза.

Различают два основных показателя:

Валовая первичная продукция — это общее количество органического вещества, созданного автотрофами за определённый отрезок времени.
Чистая первичная продукция — это разница между валовой продукцией и той её частью, которая была израсходована самими организмами на процессы дыхания. Именно чистая продукция доступна для потребления гетеротрофами (травоядными животными).

На дыхание у разных групп растений расходуется разная доля валовой продукции:

У травянистых растений — 40–50%.
У деревьев — 70–80%.

Первичная продукция является фундаментальной характеристикой, определяющей исходный уровень биологической продуктивности и энергетическую базу любого природного сообщества (экосистемы).

Первичная продукция на суше

Величина первичной продукции на суше сильно варьирует в зависимости от климатической зоны:

Максимальные значения наблюдаются во влажных тропических лесах. Годовая чистая первичная продукция здесь составляет 25–35 т/га сухого вещества при фитомассе (общей массе растений) 500–700 т/га.
По мере удаления от экватора продуктивность снижается. Например, в тундре годовая чистая первичная продукция составляет всего 2–2,5 т/га при фитомассе около 28 т/га.

Первичная продукция в водных экосистемах

В океанах и пресных водоёмах первичную продукцию создаёт в основном фитопланктон (микроскопические водоросли, свободно парящие в толще воды).

В высокопродуктивных водах (например, в зонах апвеллинга или на мелководьях) фитопланктон, несмотря на крайне малую биомассу, обладает очень высокой скоростью роста и оборота. Благодаря этому первичная продукция в энергетическом выражении может достигать величин, сопоставимых с продуктивными наземными экосистемами.
Однако биомасса фитопланктона остаётся низкой, так как он быстро потребляется зоопланктоном и другими консументами.
Высокопродуктивные акватории занимают небольшую долю от общей площади Мирового океана. Поэтому средняя первичная продукция океана в целом значительно ниже, чем первичная продукция суши.

Современный контекст

Концепция первичной продукции остаётся краеугольным камнем экологии и биогеохимии. Современные исследования активно используют спутниковый мониторинг (например, с помощью данных о концентрации хлорофилла) для глобальной оценки и моделирования первичной продукции океанов. Это позволяет точнее оценивать углеродный цикл планеты и влияние на него климатических изменений. Также активно изучается вклад в первичную продукцию других групп, помимо фитопланктона и высших растений, — например, цианобактериальных матов, эндолитических водорослей в пустынях или симбиотических водорослей в кораллах (зооксантелл).