4. Наряду с различными видами продуктивностей, рассмотренными выше, в экологии рассматривается понятия «урожая на корню».

«Урожай на корню» это общая суммарная биомасса всех живых организмов экосистемы или трофического уровня в данный момент времени.

«Урожай на корню» может измеряться в живом весе, сухом весе и энергетическом эквиваленте. Живой вес это вес (масса) живых организмов, выраженный в тоннах, килограммах и т.п.. Так как живой организм примерно на 2/3 состоит из воды, то иногда биомассу организмов выражают в массе обезвоженных (высушенных) организмов. Это так называемый сухой вес, он также выражается в тоннах, килограммах и т.п.. «Урожай на корню» может быть также выражен в количестве энергии, запасенной в биомассе живых организмов. В этом случае урожай на корню будет выражаться в единицах энергии, то-есть в калориях, килокалориях, джоулях и т.п.. В этом принципиальное отличие «урожая на корню» от различного вида продуктивностей. Продуктивности это количество энергии, отнесенное к единице времени, а также часто к единице площади или объёма, то-есть это поток энергии. «Урожай на корню» это количество энергии в данный фиксированный момент времени (отнесенной к единице площади или объёма). То-есть продуктивности являются производными по времени от соответствующего «урожая на корню». Путаница в этих понятиях часто объясняется также тем, что в обыденной речи под урожаем, как правило, понимается продуктивность, а не «урожай на корню». Так, например, когда говорят, что урожай картофеля 200 ц/га, понимают, что это накопленная биомасса за год. А говоря об урожае редиса, который в наших краях может приносить урожай два раза в год, обязательно уточняют, это количество собрано за год или за полгода. Кроме того, в отличие от обычного употребления слова урожай, в экологии под «урожаем на корню» понимают не только биомассу, используемую человеком, но всю выросшую биомассу различных видов организмов (и клубни, и ботву, в случае картофеля, биомассу не только растительных организмов, но и всех животных, грибов и микроорганизмов).

5. Используя (5), в других обозначениях можно записать

I=N+A=N+R+P (8)

Здесь I – поток энергии, поступающий на трофический уровень;

N - поток энергии, не усвоенный организмами данного трофического уровня;

A - поток энергии, ассимилированный организмами;

R - затраты на дыхания организмов;

P - затраты энергии на синтез биомассы.

Данная схема распределения потока энергии по трем указанным направлениям – на неусваеваемую, затраты на дыхание и формирование новой биомассы - является универсальной и может быть применена не только к трофическому уровню, но и к любому живому компоненту экосистемы: растению, животному, микроорганизму, популяции, трофической группе, экосистеме /2 стр.149/. Соотношение между N, R и P зависит от рассматриваемой живой системы. Так, в отличие от трофического уровня, где доля неусвояемой энергии для уровней выше первого мала и отношение N/I близко к нулю, для отдельной особи это отношение может меняться в широких пределах в зависимости от того, какой пищей организм питается. Например, для травоядных, питающихся плодами, для хищников, питающихся мясом крупных животных, отношение N/I может быть меньше 5%. Для травоядных организмов, питающихся плохо усваиваемой пищей, ветками, корой, это отношение может превышать 80%. Для хищников, питающихся насекомыми с плохо перевариваемым хитиновым покровом, например, для муравьеда, это отношение также может превышать 90%. Энергия пищи, неусвоенная организмом, может быть использована другим организмом на том же трофическом уровне, на котором находится данный организм. Например, если непереваренные лошадью зерна овса, выходящие с её фекалиями, съест воробей, то он при этом получит энергию с того же трофического уровня, что и лошадь.

В рассматриваемой схеме распределения энергии ключевой особенностью является разделение ассимилированной энергии на R и P. Для трофического уровня в соответствии с правилом 10% P/R~1/9. Отношение P/R для отдельного организма может варьировать в широких пределах. У молодого организма, когда он растет, отношение P/R существенно выше, чем у старого, когда практически вся поступающая энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности, а прирост биомассы отсутствует.

Обозначим через В биомассу живой системы, через которую протекает поток энергии, определяемый соотношением (8). Когда соотношение (8) относится к трофическому уровню, В, будет обозначать урожай на корню этого уровня. Рассмотрим отношение затрат на дыхание к биомассе

. (9)

Так как затраты на дыхание, это затраты энергии на поддержание необходимого метаболизма организмов, то отношение (8) не что иное, как рассмотренная в лекции /1/ величина удельного метаболизма организмов.

Отношения составляющих суммы (8), R/P, R/A и другие, являются безразмерными величинами. Отношение (9) является размерной величиной. В /1/ использовалась размерность [E]=вт/кг. Однако, если поток энергии выразить кал/с, а биомассу в запасенной в ней энергии, то-есть в кал, тогда удельный метаболизм будет иметь размерность обратную времени, 1/с. Запишем

сек. (10)

Что это за время Т? Что оно обозначает? В /2, стр74/ это время названо «временем оборота». Метаболизм это совокупность реакций разложения и синтеза, непрерывно протекающих в живом организме, это процесс, в результате которого происходит обновление органических молекул, из которых построен организм. Время оборота Т показывает за какой период времени в среднем все органические молекулы организма заменяются на новые.