Біологічна продуктивність

Біологі́чна продукти́вність — властивість живих організмів утворювати, перетворювати й нагромаджувати органічну речовину (живу речовину) в екосистемах.

Характеристика

Біологічну продуктивність описують також як здатність природних угруповань, їхніх компонентів або окремих живих організмів у складі підтримувати певну швидкість самовідтворення.

Мірою біологічної продуктивності є величина продукції, що утворюється за одиницю часу (див. Продукція в екологічних системах). Біологічна продуктивність характеризує темп відтворення біомаси. Результат її реалізації — органічна продукція. Валову первинну продукцію утворюють автотрофи — продуценти (рослини та деякі бактерії) в процесі фотосинтезу або хемосинтезу; при цьому енергія сонячна нагромаджується у формі органічних речовин. Чисту первинну продукцію вираховують, віднімаючи кількість енергії використану продуцентами для дихання від валової первинної продукції.

Гетеротрофи угруповань — консументи (тварини і бактерії) перетворюють частину органічної речовини чистої первинної продукції на вторинну продукцію — біомасу свого тіла, а частину її використовують для дихання. Вивільнена при цьому енергія теплова розсіюється. Чиста продукція угруповань — це її частка, яка залишається після споживання гетеротрофами.

Унаслідок відмирання організмів та частково в процесі їхньої діяльності органічні речовини в розчиненому стані виділяються в навколишнє середовище (ґрунт, воду), де руйнуються бактеріями-редуцентами до мінеральних речовин, які знову включаються у колообіг речовин.

Біологічна продуктивність є найважливішим проявом біотичного колообігу речовин. У природних угрупованнях колообіг речовин відбувається завдяки наявності в їхньому складі організмів із різним типом живлення, які утворюють трофічні ланцюги. Первинну продукцію (фітомасу) споживають рослиноїдні тварини, якими харчуються тварини наступного трофічного рівня. Після відмирання вона є джерелом енергії для тварин-сапрофагів, сапрофітних (див. Сапрофіти) бактерій і грибів (деструкторів або редуцентів).

Біологічну продуктивність природних екосистем регулюють екологічні фактори, генетичні, ценотичні й кліматичні чинники. У деяких випадках показники біологічної продуктивності природних екосистем чи їхніх компонентів узалежнені також і від впливу антропогенних чинників. Для біологічної продуктивності агроекосистем і агроценозів визначальною є людська діяльність, натомість вплив природних чинників на її показники здебільшого є другорядним.

Особливості обрахування

Біологічну продуктивність екосистем визначають за характерними для них розмірами первинної продукції. Чим довший трофічний ланцюг, тим меншою є продукція його кінцевого рівня. Продукція кожного наступного трофічного рівня зазвичай у 5–10 разів менша в порівнянні з попереднім. На відміну від речовин, які необмежену кількість разів можуть вивільнятися в неорганічне середовище і знову потрапляти в живі організми, енергія лише раз може використовуватися для роботи. Тому кількість енергії в ряду послідовних трофічних рівнів знижується. У кожній ланці трофічного ланцюга деяка частина поглинутої їжі не засвоюється, із засвоєної їжі зазвичай менша частка йде на приріст або продукцію а решта — на енергетичний обмін.

У наземних екосистемах з кожним наступним рівнем трофічного ланцюга зменшується не лише продукція, але й біомаса. Сумарну первинну продукцію суходолу Землі за рік оцінюють у 179,5 млрд т сухої органічної речовини, що становить близько 70 ∙ 1016 ккал.

Використання

Показники біологічної продуктивності використовують для порівняльної оцінки екосистем та їхньої класифікації.

За біологічною продуктивністю виділяють 4 класи екосистем.

• 1. Екосистеми з дуже високою біологічною продуктивністю (понад 2 кг/м² на рік; наприклад, ліс тропічний, коралові рифи, глибоководні оази рифтових зон Світового океану).
• 2. Екосистеми з високою біологічною продуктивністю (1–2 кг/м² на рік; наприклад, листяні ліси липово-дубові, прибережні зарості рогозу або очерету на озері, посіви кукурудзи звичайної і трав’яних багаторічників на зрошуваних і підживлених високими дозами добрив мінеральних оброблюваних землях).
• 3. Екосистеми помірної біологічної продуктивності (0,25–1,0 кг/м² на рік; наприклад, багато посівів, соснові ліси і березові ліси, сінокісні луки й степи, озера із заростями водних рослин, «морські луки» з водоростей тощо).
• 4. Екосистеми низької біологічної продуктивності (менше 0,25 кг/м² на рік, наприклад, арктичні пустелі островів Північного Льодовитого океану, тундри, напівпустелі, витоптувані худобою степові пасовища з низьким і зрідженим травостоєм, гірські степи на тонкому шарі ґрунту тощо, а також більшість морських екосистем).

Оскільки на Землі переважають малопродуктивні екосистеми пустель і океанів, середні показники біологічної продуктивності екосистем загалом не перевищують 0,3 кг/м² на рік.

Значення

Вивчення біологічної продуктивності природних систем різного обсягу — необхідна умова раціонального використання, охорони та забезпечення відновлення природних ресурсів. Обрахування біологічної продуктивності оброблюваних земель має важливе економічне значення для прогнозування врожайності.

Література

1. Chase J. M., Leibold M. A. Spatial Scale Dictates the Productivity–Biodiversity Relationship // Nature. 2002. № 416. P. 427–430.
2. Злобін Ю. А., Кочубей Н. В. Загальна екологія. 2-ге вид., стер. Суми : ВТД «Університетська книга», 2005. 416 с.
3. Кучерявий В. П. Загальна екологія. Львів : Світ, 2010. 520 с.
4. Лакида П. І., Блищик В. І., Блищик І. В. Біопродуктивність вільхових насаджень Українського Полісся // Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України. Серія: Лісівництво та декоративне садівництво. 2015. № 216 (1). С. 7–14.
5. Nævdal E. Biological Productivity and Optimal Harvesting of a Biological Resource — An Uncomplicated Exercise in Comparative Dynamics // Economics Letters. 2023. № 226. P. 1–3. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165176523001234?ssrnid=4380794&dgcid=SSRN_redirect_SD
6. Ellison E., Mazloff M., Mashayek A. The Rapid Response of Southern Ocean Biological Productivity to Changes in Background Small Scale Turbulence // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2024. № 129 (10). P. 1–22. URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029%2F2024JC021158

Автор

Редакція ВУЕ

Покликання на цю статтю: Біологічна продуктивність // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Біологічна продуктивність (дата звернення: 11.10.2026).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 26.02.2025