отходы продуцентов и консументов, представляют собой класс редуцентов.
Таким образом, редуценты замыкают цикл преобразования энергии и материи в биосфере (рисунок 8).
Рис. 8. Преобразование энергии в биосфере
В каждом из звеньев трофической цепи происходит накопление и рассеяние энергии.
Мощность потока солнечной энергии, достигающий поверхности Земли, равен 1000 Вт/м2. Эта энергия, как показано в таблице, распределяется между многими видами движения органической и неорганической материи.
Таблица 6
Глобальные потоки энергии
Эти данные представляют большой интерес тем, что показывают распределение энергии в разных частях биосферы и дают возможность оценить энергоресурсы, которые могут быть использованы человечеством.
Распределение энергии по звеньям трофической цепи можно оценить, пользуясь уравнением фотосинтеза:
6СО2 + 6Н20 + 8 фотонов C6H12O6 +6О2.
Академик К. А. Тимирязев в 1875 году определил количество фотосинтетической энергии радиации Солнца (8 молей фотонов на частоте красной и сине-зеленой области спектра) равно 16,8 106 Дж. Эта энергия необходима для связывания одного моля СО2 и преобразования его в органику, количество которой эквивалентно 4,8 105 Дж. Отсюда максимальный теоретический КПД фотосинтеза равен 0,3. Эта величина не учитывает расход энергии на образование меж молекулярных связей, на образование более сложных структур, например клеток, на дыхание, испарение и т. п.
С другой стороны, эффективность преобразования солнечной энергии в биомассу можно получить, если рассматривать ее как отношение чистой первичной продукции (реальный прирост массы растений – Р1) к энергии фотосинтетической радиации – Wф. При таком расчете получается, что эффективность:
ηф = Р1/Wф ≤ 0,05
Это очень важная величина, показывающая принципиальное ограничение повышения урожайности. Однако, тот факт, что для многих видов сельскохозяйственного производства у нас этот коэффициент на порядок ниже, дает уверенность в возможности решения продовольственной программы без увеличения площадей.
Как видно из сказанного, энергетика фотосинтеза довольно проста. Однако ситуация чрезвычайно усложняется при переходе к анализу энергетики экосистем, состоящих из трофических цепей разной сложности.
Трудность состоит в том, что первичная энергия на входе в биосистему идет не только на производство биомассы. Часть ее расходуется на дополнительные процессы, такие, как дыхание, транспирация (испарение при дыхании), экскреция. На дыхание уходит 1/3 первичной энергии Wф. Для анализа энергетики трофических цепей вводят две величины продуктивность (валовая продукция) и продукция (чистая продукция – биомасса). Можно бы упростить задачу, отбросив дополнительные
