Биологическая продуктивность основных зональных типов

растительности,т/км² (по П.Е. Родину, Н.И.Базилевич, 1965)

Величина биомассы не дает представления о продуктивности типов растительности. Для этого необходимы показатели годового прироста, ежегодной продукции растительности. Прямой пpoпopциональности между фитомассой и годовым приростом нет. Третий показатель — опад, т. е. величина ежегодно отмирающего растительного материала. Количества органического вещества, заключенные в спаде и годовом приросте, очень близки. Эти показатели характеризуют синтез и деструкцию органического вещества на протяжении года.

Отношение спада к фитомассе показывает, насколько прочно данный тип растительности удерживает синтезированное органическое вещество. Очевидно, что в наибольшей мере оно удерживается в лесах умеренного климата. В таежных еловых лесах на опад расходуется от 2 до 4 % органического вещества фитомассы, в дубравах — около 1,5 %. Во влажных тропических лесах в опад уходит значительно больше — 5 %, в растительности степей ежегодно отмирает почти все органическое вещество фитомассы.

Дальнейшая эволюция отмершего растительного материала в разных биоценозах неодинакова. Опад в тропических лесах быстро разрушается, а в лесах умеренного климата не успевает полностью перерабатываться. Поэтому под покровом умеренных лесов на почве лежит значительное количество (3000-—3500 т/км²) мертвого органического вещества, так называемая лесная подстилка. В тропиках это количество в десятки раз меньше. В степях количество мертвого органического вещества незначительное и уменьшается с увеличением аридности климата.

Круговорот углекислого газа и степень выведения углерода из этого цикла в различных растительных формациях мира можно характеризовать коэффициентом аккумуляции углерода, который равен отношению углерода, связанного на единице площади в процессе годового фотосинтеза, к количеству углерода, выделившегося в составе СО₂ за год из почвы в атмосферу за счет разрушения мертвого органического вещества. Ориентировочно можно считать, что крайние значения этого коэффициента относятся к влажным тропическим лесам и пустыням (1), с одной стороны, и к тундрам (около 4 — 5) — с другой. Остальным формациям отвечают промежуточные значения.

Некоторое представление о соотношении углекислого газа, связанного в процессе фотосинтеза в растительности и выделенного из почвы, дает коэффициент аккумуляции органического вещества К₀, который численно равен отношению массы мертвого органического вещества к массе опада. Чем энергичнее протекает процесс разрушения органического вещества и выделения СО₂, тем меньше значение этого коэффициента:

Природная зона К₀

Северная тайга и тундра ................................................... > 10

Южная тайга......................................................................5—10

Широколиственные леса умеренного пояса.................. 2 — 5

Степи умеренного пояса.................................................. 1 — 2

Пустыни, влажные тропические леса................................ < 1

В процессе синтеза органического вещества растения выделяют кислород. Наибольшая продукция кислорода соответствует тропическим и субтропическим лесам, наименьшая — пустынной и арктической растительности. Абсолютная величина продуцирования кислорода не дает истинного представления о вкладе той или иной растительной формации в обогащение атмосферы кислородом. Если в течение года вся масса опада разлагается, то соответственно расходуется весь выделенный при фотосинтезе прирост кислорода, который сохраняется в атмосфере только при условии систематического накопления в педосфере мертвого органического вещества. Следовательно, атмосфера обеспечивается кислородом не за счет деятельности самых продуктивных формаций типа тропических лесов. Основные «поставщики» свободного кислорода на суше — ландшафты умеренного и бореального поясов, где вследствие подавленности микробиологических процессов происходит накопление мертвого органического вещества.

Вовлечение масс химических элементов в биологический круговорот из почвы в разных ландшафтах столь же неодинаково, как и массообмен газов. Так, например, в луговых черноземных степях до вмешательства человека в биологическом круговороте участвовало более 2 ц/га зольных элементов ежегодно, а в южнотаежных лесах — в 5 раз меньше.