Наземные сообщества неэффективно используют солнечную радиацию.— Продуктивность иногда лимитируется недостатком ФАР.— Решающую роль часто играет недостаток воды.— Температура бывает слишком низкой для быстрого образования сухого вещества.— Взаимодействие температуры и осадков.— Продуктивность и структура полога.— ЧПП возрастает с увеличением вегетационного периода.— ЧПП бывает низкой из-за недостатка необходимого минерального ресурса.[ ...]
Солнечный свет, двуокись углерода, вода и минеральные соли — ресурсы, требующиеся для создания первичной продукции на суше. В то же время на скорость фотосинтеза большое влияние оказывает температура. Обычно в атмосфере содержится около 0,03% СОг. Хотя вблизи растений эта концентрация меняется, она обычно не играет заметной роли в лимитировании продуктивности на суше. С другой стороны, качество и количество света, наличие воды и биогенных элементов, а также температура— сильно изменчивые факторы, способные лимитировать первичную продукцию. Рассмотрим каждый из них подробнее.[ ...]
В зависимости от местности на каждый .квадратный метр земной поверхности ежеминутно падает от 0 до 5 Дж солнечной энергии. Если бы вся она фотосинтетически превращалась в биомассу (т. е. если бы к. п. д. фотосинтеза составлял 100%), растительного материала создавалось бы на порядок или два выше, чем в настоящее время. Однако значительная доля этой солнечной энергии растениям недоступна. В частности, по спектральному составу только около 44% падающего коротковолнового свега пригодно для фотосинтеза. Однако даже с учетом этого продукция будет гораздо ниже возможного максимума (см. также гл. 3). На рис. 17.7 в логарифмической шкале -представлена чистая эффективность фотосинтеза (процент перехода падающей фотосинтетически активной радиации, ФАР, в чистую первичную продукцию надземных частей растений). Эти данные получены в рамках МБП в США для семи хвойных, семи листопадных лесов и восьми сообществ пустыни. Наиболее высокая эффективность отмечена в хвойных лесах, но и там она составила только 1—3%. Листопадные леса способны превращать в биомассу 0,5—1 % ФАР, а пустыни, несмотря на более высокую освещенность,— лишь 0,01—0,02%. Максимальная эффективность фотосинтеза зерновых культур при идеальных условиях — 3—10% (табл. 17.2).[ ...]
Для ряда участков с рис. 17.7, а также для участка степи имеются данные по годовому количеству выпадающих осадков. Кроме того, была рассчитана потенциальная эвапотранспирация, показатель теоретически максимальной скорости отдачи воды в атмосферу при господствующих условиях освещенности, средних значениях дефицита упругости пара, скорости ветра и температуры. Разница между потенциальной эвапотранспирацией и количеством осадков позволяет грубо оценить для каждого участка, насколько потери воды на транспирацию активно растущих растений могли бы превысить ее количество, доступное для их роста. На рис. 17.10 представлена зависимость между этой разностью и надземной ЧПП. Ясно, что одна из характерных черт некоторых низкопродуктивных экосистем — засушливый климат.[ ...]
Недостаток воды оказывает прямое воздействие на рост растений и приводит к разреживанию их сообществ. Такая растительность улавливает меньше солнечной радиации (значительная ее часть попадает на голую землю). Именно ее потери, а не сниженная скорость фотосинтеза, видимо, основная причина низкой продуктивности фитоценозов многих аридных местообитаний. К этому выводу приводит сравнение продукции, приходящейся на единицу биомассы листьев, а не площади поверхности земли. Хвойный лес при таком расчете продуцирует ежегодно 1,64 г/г; листопадный — 2,22 г/г; степь—1,21 г/г, а пустыня — 2,33 г/г.[ ...]
ИЛП — не единственный структурный параметр, связанный с продукцией полога. Два других важных показателя — угол наклона листьев и распределение их густоты по объему кроны (см. гл. 3). Значение этих особенностей показано в табл. 17.3 для девяти гипотетических крон разного строения. При высокой освещенности продуктивность выше у кроны с большим наклоном верхушечных листьев. При этом меньшее поглощение света не снижает скорости фотосинтеза, в то время как листьям нижних ярусов света достается больше. Высокая продуктивность связана также с концентрацией листьев в верхней части кроны (за исключением случая горизонтального расположения верхушечных листьев).[ ...]
Из-за недостатка других элементов продукция сообщества также может быть гораздо ниже теоретически возможного уровня. Классический пример — дефицит фосфора и цинка в Южной Австралии, где рост эксплуатируемого леса сосны замечательной (Pinus radiata) стал возможным только при искусственном внесении в почву этих биогенов.[ ...]
Основной фактор, лимитирующий продукцию сообществ,— количество получаемой ими солнечной радиации. Без света фотосинтез не идет.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Схемы реакций растительности на температуру. А. Обобщенный график скорости роста в зависимости от температуры с тремя критическими участками |
 |
| Зависимость между чистой первичной продукцией листопадных лесов Северной Америки и длительностью вегетационного периода (Leith, 1975) |
 |