В высокоширотных районах биомасса по абсолютной величине обычно выше, чем вблизи экватора. В высоких широтах перемешивание и апвеллинг увеличивают поступление питательных веществ. Увеличение концентрации биогенных элементов и понижение температуры, что сокращает метаболические потребности, обусловливают более высокую биомассу вод в высоких широтах» Такая биомасса может поддерживаться в районах крупных апвеллингов, например у Перуанского побережья Тихого океана или у юго-западного побережья Африки, в районе Бенгельского течения.
При высокой температуре тропических районов рост и регенерация биогенных элементов происходят в ускоренном темпе. Однако стратификация в водном столбе более выражена, что ограничивает круговорот биогенных элементов.
К сожалению, измерение продуктивности дает только мгновенную величину органического вещества, произведенного в данной точке. Сообщество живых организмов в любом водоеме динамично и изменяется во времени. Рост фитопланктона в значительной степени зависит от наличия биогенных веществ и энергии. Как уже отмечалось, эти факторы меняются в зависимости от места и времени. Время года, географическая широта, течения, облачный покров, апвеллинги, запас биогенных элементов и скорость их круговорота определяют наличие питательных веществ и необходимой энергии в любой точке во времени и пространстве.
Продуктивность в отличие от биомассы определяется количеством связанного углерода в единичном объеме или под единичной площадью морской поверхности за определенный период. Обычно она выражается в миллиграммах связанного углерода в кубическом метре в день [в мг С/(см3·день)] (иногда кубические метры заменяют квадратными)1. Следует отметить, что эта величина не учитывает потерь на дыхание или в результате гибели организмов, а в основном оценивает ассимиляцию углерода из неорганических источников. Продуктивность различных районов приведена в табл. 6.10.
Продуктивность морской системы очень низка. Валовая океаническая продукция оценивается в (1,5÷20,8) 1010 т углерода в год (Nielsen, 1952, Riley, 1944). Аналогичная оценка для районов суши земного шара составляет приблизительно 1,19·1010 т связанного углерода в год. Эффективность такой системы оценивается как отношение энергии, связанной в химических соединениях, к энергии падающего излучения. Полная эффективность морской системы всегда ниже, чем эффективность фотосинтеза, поскольку часть падающей световой энергии отражается, а часть поглощается водой и другими частицами, не участвующими в процессе фотосинтеза. Эффективность продуцирования растений в проливе Лонг Айленд и на банке Джорджес составила 0,3%. По мере продвижения вверх по пищевой цепи эффективность резко снижается. По существующим оценкам травоядный зоопланктон утилизирует около 0,015% падающей световой энергии, а эффективность продуцирования у рыб составляет от 0,00005 до 0,0025%. В лучшем случае только 0,001% общей продукции растений трансформируется в популяцию промысловых рыб. В таких районах интенсивного рыболовства, как банка Джорджес, человек может использовать в пищу только 0,1% продукции, а продукция огромных районов океанов вовсе не используется. (Encyclopedia of Ocenography, 1966).
Данные, приведенные в табл. 6.11, свидетельствуют о неточности наших оценок продуктивности конкретной водной системы и об изменении продуктивности по годам. Оценка эффективности системы, основанная на определении величины падающей солнечной энергии и улова рыбы, дает значения от 0,000053 до 0,00026 %. Однако полученные таким образом оценки эффективности неточны по нескольким причинам. Не вся энергия падающего излучения может быть использована для фотосинтеза, поскольку излучение в определенном спектральном интервале в этом процессе не используется и, кроме того, значительная часть энергии идет на нагревание и испарение воды. Вместе с тем пойманная рыба составляет незначительную часть обитающей в водоеме рыбы. Несмотря на эти неточности, банка Джорджес — высокопродуктивный район; но даже в таком районе добывается мало рыбы для удовлетворения потребностей человека. Рыболовство является дешевым, но ограниченным источником белков. Кроме того, это очень неэффективная система производства пищевых продуктов для человечества. Количество получаемой продукции непостоянно и зависит от погодных условий. В продукции нет единообразия, невозможно создать ее надежный запас. Искусственные системы могут решить многие проблемы рыбного хозяйства. Во второй части книги рассмотрены вопросы создания искусственных систем для разведения рыбы.
Примечания
1. Если известна глубина эвфотического слоя, то умножают на нее величину продукции и получают продукцию под 1 м2, которая имеет размерность мг С/(м2·день).