Книга -

Кузнецов A. E. Научные основы экобиотехнологии . Страница 31

Первичная продуктивность океана составляет около 55 г углерода на 1 м², что соответствует 120-150 г сухого органического вещества на 1 м² за 1 год. Особенность структуры биоты океана состоит в том, что масса кон- сументов превышает массу продуцентов - фотосинтезирующих организмов фитопланктона. Вследствие быстрого развития планктонных организмов оборот вещества фитопланктона происходит в течение суток, поэтому несмотря на небольшую фитомассу (по сравнению с сушей), в результате быстрой воспроизводимости планктона годовая продукция фотосинтеза Мирового океана близка к продукции фитомассы суши.

Скорость фиксации CO₂ наиболее урожайных сельскохозяйственных культур достигает 6-10 кг/м² в год. Однако чистая продукция большинства сельскохозяйственных культур и лесов составляет всего 1-3 кг. Продукция пресноводных прудов составляет 1-2 кг/м² в год, очистных биопрудов - 5-10 кг/м² в год.

В сооружениях биологической очистки в год образуется до 10000 кг/м³ избыточной биомассы. В наиболее интенсивных биотехнологических системах культивирования микроорганизмов продуктивность достигает 50000 кг сухой массы микроорганизмов на 1 м³ биореактора в год при среднем содержании биомассы 20 кг/м³.

Большое экологическое значение имеет отношение продуктивности к биомассе П/Б и дыхания к биомассе Д/Б, которые в экосистеме широко варьируют. Отношение Д/Б можно расматривать как отношение затрат энергии на поддержание жизнедеятельности биоты к энергии, заключенной в структуре, т.е. как меру термодинамической неупорядоченности. Если в закрытой системе без притока энергии резко увеличивается биомасса Б и при этом затраты энергии на дыхание Д не компенсируют энергию, необходимую для поддержания упорядоченности системы, то такая система постепенно разрушается и погибает. Важным показателем функциональной зрелости экосистем является также соотношение между долями ассимилированной энергии, расходуемой на продукцию и дыхание П/Д, и коэффициент ассимиляции общего потока энергии, потенциально доступной на трофическом уровне А/Э. В идеальном случае Э = А, Э = Π + Д. Конкретные соотношения П/Д зависят от количества биомассы, стадии развития популяции и физиологического состояния организмов. Наибольшее количество энергии расходуется на дыхание, т.е. на поддержание структуры биомассы в популяциях крупных организмов и в сообществах с большой биомассой. Максимальная продукция характерна для активных популяций мелких организмов (бактерий, водорослей), для молодых, быстро растущих сообществ и для систем, получающих энергетические субсидии. У молодых особей затраты энергии на рост могут быть значительными; взрослые особи используют энергию пищи почти исключительно на дыхание. Интенсивность образования продукции снижается с возрастом. При стрессовых воздействиях на систему затраты на дыхание возрастают.