Потенциальная первичная продуктивность экосистем суши

Под биологической продуктивностью, или биопродуктивностью, понимается способность экосистемы (биогеоценоза, ландшафта) к воспроизводству органического вещества на основе использования вещества и энергии. Различают:

• первичную биопродуктивность, относящуюся к организмам-продуцентам, производящим органическое вещество за счет солнечной энергии, — фототрофам, а также за счет химической энергии — хемотрофам;
• вторичную биопродуктивность относящуюся к организмам-консументам, питающимся продуцентами.

Первичная продуктивность резко преобладает над вторичной, поэтому биопродуктивность оценивается через биологическую нетто-продукцию (первичную чистую, то есть через все органическое вещество, произведенное растениями, за вычетом количества, которое потратилось на дыхание) и брутто-продукцию (первичную общую), которые выражаются в единицах массы на единицу площади в единицу времени (обычно за год). Иногда биопродуктивность оценивается по скорости, с которой энергия усваивается организмом (ккал/г живого вещества в год).

На практике для оценки биопродуктивности используют величины годичного прироста фитомассы растительных сообществ, полученные в ходе полевых исследований. Однако таких экспериментальных данных, особенно выполненных сравнимыми методами, не очень много. Значительно больше климатических характеристик местности, которые признаются в качестве главных факторов, определяющих годичную продукцию растений в естественных экосистемах суши. Как наиболее информативные и причинно-обусловленные факторы следует выделить режимы: температурный, световой и увлажнения растений.

Количественное определение зависимости годичной продукции от факторов климата получено как функция среднегодовой температуры воздуха и годичной суммы осадков в данной местности, для чего были использованы данные измерений годичной продукции в разных климатических зонах Земли. На основании имеющихся данных получено уравнение регрессии и затем определены значения годичной продукции при разных температурах и годичной суммы осадков.

Полученные таким образом результаты дают представление о потенциальной годичной продукции при условии, что, кроме климатических, нет никаких других факторов, влияющих на продуктивность.

Карты, построенные на основе этих зависимостей, не могут, например, воспроизвести антропогенные воздействия. Такой подход удобен для сравнения различных способов задания зависимостей годичной продукции. Влияния человеческой деятельности можно учитывать в других, динамических моделях, в которых эти зависимости взяты за основу. Ими, как правило, являются модели глобального цикла углерода.

Полученная зависимость использовалась в пространственной математической модели глобального цикла углерода в биосфере с пространственным разрешением сначала 4°· 5° географической системы координат, а затем 0,5°· 0,5°. В последнем случае размер элементарной ячейки составляет около 50 · 50 км. На компьютерной карте мира на одной широте находится 720 указанных ячеек.

Данная зависимость легла в основу карты России, из которой видно, что минимум годичной продукции проявляется на севере и северо-востоке России,а к югу и западу годичная продукция увеличивается.