الانتاجية البيئية

عند متابعة سريان الطاقة داخل النظام البيئي يلاحظ انها تستخدم في تحويل العناصر الى مركبات وجزيئات معقدة وحالما تتشتت الطاقة تتحرر العناصر مرة اخرى . ونتيجة لهذه العملية تتكون مركبات عضوية مختلفة تعمل كمخزن للطاقة والعناصر داخل النظام البيئي ويسمى هذا الانتاج بالانتاج الحيوي (Biological productivity) ، يتميز الانتاج الحيوي عن الانتاج الكيمياوي او الصناعي بكون الاول عملية مستمرة بينما الاخر هي دالة نهاية التفاعل .

ينقسم الانتاج الحيوي الى
(1) (Primary productivity) الانتاجية النباتية او الانتاجية الاولية وفيها تتحول الطاقة الشمسية الى طاقة كيمياوية فضلا عن الطاقة الحرارية .
(2) (Secondary productivity) وفيها تتحول الطاقة الكيمياوية الى طاقة كيمياوية اخرى كطاقة متمثلة او كفضلات . في الحالة الاولى تتحول الطاقة الكيمياوية الى طاقة كيمياوية اخرى (النمو) او طاقة حرارية (التنفس) .

ويتبين من هذه الحقائق ان كتلة المنتج يجب ان تزيد دائما عن كتلة المستهلك الاولي والتي تزيد كتلتها عن المستهلك الثانوي اخذين بنظر الاعتبار ان الكتلة هي احدى الوسائل للتعبير عن الطاقة التي ينطبق عليها قانون نيوتن الثاني .
ان من اهم عمليات البناء الكيمياوي في البيئة هي مايتبين ادناه بصورة مبسطة :



C6H12O6 +O2 الكلوروفيل+ طاقة ضوئية+ CO2+H2O



وهذه هي معادلة البناء الضوئي والتي هي النبع الرئيس للحياة من حيث تمثل العملية القدرة الانتاجية الاساسية لجميع النظم البيئية المحتوية على النباتات الخضر كما هي الوسيلة التي بواسطتها تتحول الطاقة الضوئية الى الطاقة الكيمياوية للمركبات المختلفة .

تتطلب عملية البناء الضوئي وجود النباتات الحوية على الكلوروفيل والطاقة الضوئية المرئية في حدود طول موجي (400- 700) نانومتر او تحت الحمراء في طول الموجة (800- 850) نانومتر فضلا عن الماء وثنائي اوكسيد الكاربون والايونات المؤكسدة مثل الحديد او المغنيسيوم والفسفور في صورة املاح فوسفات ، وحيث ان للنباتات القدرة على بناء مركبات عضوية اخرى تشمل السكريات الثنائية ومركبات نشوية ودهون و بروتينات وفيتامينات والتي بدورها تتطلب وجود عناصر اخرى مثل النتروجين والكبريت .

وقد تقوم البكتريا بخلق مواد عضوية من مواد غير عضوية بفعل البناء الكيمياوي على الرغم من فعل البكتريا في معظم النظم البيئية ضئيل في الانتاجية فهي بالدرجة الاولى كائنات محللة علما بان بكتريا البناء الكيمياوي (Chemosynthetic bacteria) لاتتطلب الطاقة من ضوء الشمس بل تتمكن الحصول على الطاقة من الاكسدة الكيمياوية للمركبات غير العضوية وعلى سبيل المثال اكسدة البريتيدات الى الكبريت وايونات الجديدوز الى حديديك والامونيا الى النترات والنتريت الى نترات كلها عمليات تأكسدية تحرر الطاقة الممكن استخدامها في البناء الضوئي .

اما البكتريا التي تقوم بعملية التركيب الضوئي وهي قليلة جدا فانها اساسا عن عملية البناء الضوئي في النباتات حيث ان الناتج الثانوي ليس الاوكسجين في حالة البكتريا حيث ان هذه الانواع من البكتريا مثل البكتريا الارجوانية (Rhodospirillum spp.) تنمو لاهوائيا .