Первинна продукція: поняття, особливості, дослідження.

Первинна продукція - це певна величина в екології. Метод для її вимірювання був винайдений радянським гидробиологом Георгієм Георгійовичем Винбергом в першій половині XX століття. Здійснення першого експерименту було проведено недалеко від Москви.

Поняття

У своїй концепції А. Н. Леонтьєв вводить термін "первинна продукція". Він позначає певну величину в екології, яка визначає приріст кількості органічної речовини, утвореного за певний час автотрофними організмами з простих неорганічних компонентів. Розрахунок первинної продукції відбувається за встановлений проміжок часу, протяжність якого визначається біологами.

Автотрофные організми

Це організми, які здатні використовувати неорганічні речовини для вироблення органічних. Автотрофы знаходяться на першому ярусі харчової піраміди, так як вони є первинними продуцентами органічної речовини в біосфері. Завдяки цим організмам гетеротрофи (ті організми, які не можуть отримувати органічні елементи з неорганічних за допомогою фотосинтезу або хемосинтезу) забезпечені їжею.


Існують організми, які належать одночасно до двох видів: водорість эвглена зелена вночі відноситься до гетеротрофам, а вдень - до автотрофам. Такі організми носять назву "миксотрофы".

Як оцінюють цю величину?

Для розрахунку цієї величини слід виміряти кількість вуглецю, який за певний час був пов'язаний рослинами, що ростуть на землі, і фітопланктоном, що живе в океані. Все це вираховується в розрахунку на одиницю площі. Іноді, як у випадку з фітопланктоном, первинну продукцію оцінюють у рамках невеликих тимчасових проміжків, найчастіше це добу. Так відбувається тому, що у цього організму висока швидкість утворення органічної речовини, яка обчислюється з розрахунку на одиницю біомаси (сукупність рослин і тварин, які входять до складу біогеоценозу будь-якого розміру і рівня).


Якщо розглядати час, за який вимірюють первинну продукцію наземних рослин, то це буде один рік або вегетаційний сезон (в період році, під час якого певні живі рослинні організми схильні до розвитку). Така тривалість оцінювання пояснюється тим, що швидкість перетворення неорганічних речовин органічні у даного виду організмів значно повільніше, ніж у планктону.

Для кого застосовується поняття первинна продукція?

Дана величина розраховується у фотоавтотрофных і хемоавтотрофных організмів. Для перших джерелом енергії є сонячне світло, а другі виробляють органічні речовини з неорганічних за допомогою окисно-відновних реакцій з нескладними речовинами, які вони самі і створюють. До другого способу добування енергії здатні деякі організми, до них відносяться бактерії, деякі прокаріоти (одноклітинні, які мають ядром і мембранами в клітці). У сучасному світі роль хемоавтотрофов мала. Найбільше значення вони мають в гідротермальних екосистемах (оазиси життя, які знаходяться на значній глибині в океані, де є тріщини кори з виходять з них гарячими водами, багатими відновленими сполуками), первинна продукція там хоч і оцінюється не в дуже великих кількостях, але важливість її велика.

Валова величина

Дослідники ділять первинну продукцію екосистем на валову і чисту. Перший термін означає величину загальної сукупності органічних речовин, вироблюваних продуцентом. До чистої первинної величиною належать отримані органічні речовини з урахуванням вирахування витрат, які потрібні організму-продуценту для здійснення діяльності дихання. Саме даний вид величини і є тим речовиною, яку споживачі можуть використовувати для своїх потреб, іншими словами, чиста первинна продукція є основою для підтримки трофічного ланцюга (ряду взаємовідносин між різними організмами, з допомогою яких відбувається перенесення різних видів енергії і речовини шляхом поїдання одних особин іншими).

Дослідження

Спочатку здійснював облік первинної продукції Р. Р. Вінберг на озері з допомогою методу "темних і світлих склянок". Він полягав у порівнянні кількості отриманих органічних речовин і виділився кисню в процесі фотосинтезу. Пізніше дослідниками було з'ясовано, що даний спосіб оцінювання первинної продукції є недостовірним, так як він має знижену чутливість. Тому вчений-біолог Е. Стеман-Нільсен запропонував альтернативний "радіовуглецевий метод". При цьому способі в проби води, що містить планктон, додавали вуглекислий газ і радіоактивний ізотоп вуглецю. Пізніше величину органічної речовини вираховували на основі пов'язаного з ним радіоактивного вуглецю. Дослідження в даній області, починаючи з 60-х років XX століття, проводилися по всьому світу, і вони не припиняються досі, радуючи вчених новими відкриттями.