Өнімділік дегеніміз тірі организмдердің органикалық заттарды жасау, консервілеу және өзгерту қабілеттілігі. Органикалық заттардың жасалуы және өзгеруі, жиынтығын, энергияның сіңіріліп және әртүрлі дәрежеде ұйымдастырылған био және экосистемалардан өтуін өнім процессі деп атайды. Биологиялық өнім дегеніміз фотосинтез және хемосинтез процессі кезінде организмдердің продуценттердің күн сәулесі энергиясын сіңіріп органикалық затты жинау қарқындылығы. Ол органикалық заттарды сосын қоректік зат зат есебінде консументтер немесе редуценттер пайдаланады. Өнімділіктің екі түрін ажыратады : бірінші – органикалық заттарды автотрофтар жасайды, екінші – органикалық заттарды гетеротрофтар жасайды.
Органикалық затты өндіруді төрт сатыға бөледі :
- жалпы бірінші өнім – фотосинтез процесінде құралған органикалық зат мөлшері
- таза бірінші өнім -өсімдіктердің тыныс алуына жұмсалғанынан қалған органикалық зат мөлшері
- шын таза бірінші өнім
- екінші өнім (органикалық заттың гетеротрофты организмдердегі жасалуы)
Биологиялық өнім белгілі – бір аудан мөлшерінде, белгілі – бір уақытта синтезделген органикалық заттың мөлшерімен көрсетіледі. Жалпы бірінші өнім (Өж) — өсімдіктер қауымының белгілі – бір аудандағы (гектар м2) белгілі – бір уақытта (жыл, вегетациялық маусым, тәулік) құралған таза бірінші өнімге (Өт) өсімдіктердің демалуына жұмсалған (өд) үзіліп түскен бөлшектерін (опад -о) және гетеротрофтар пайдаланып (өг) қосқандағы фитомассаның көбеюі.
Жоғарыда айтылған өнімділік көрсеткіштерін Өж=Өт+Өд+Өо+Ог формуласымен көрсетуге болады.
Фитоценоздардың өнімділігін анықтау үшін фитомасса құрамындағы өсімдіктердің тірі және өлі мүшелері анықталады. Биологиялық өнімділікті зерттегенде тірі өсімдіктердің массасын анықтап қоймастан, олардың өлген мүшелерінің де массасын анықтау керек. Ол үшін тірі өсімдіктермен байланысын үзген мүшелерінің ағаш пен бұталардың өлген діндерін және өлген жер асты мүшелерін есептеу қажет. Фотосинтез процесі нәтижесінде ценоэкосистемаға ендірілген органикалық заттардың жалпы мөлшері бірінші өнім деп аталады.
Осы өнімге, оның энергетикалық дәрежесіне фитоценоздардың бар өмірі тәуелді. Өйткені энергия көптеген тіршіліктің қызметтері үшін жұмсалады. Осы жұмсаудан кейінгі сақталған бірінші және екінші өнім қоры таза өнім деп аталады. Фотосинтез процесіне қатысатын және қатыспайтын мүшелерінің массасының ара – қатынасы әртүрлі болғандықтан өсімдіктердің жеке түрлерінің тыныс алуына жұмсалатын энергия бірдей емес. Балдырлардың жалпы биомассасының көп бөлігі фотосинтез процесіне қатысады, ағаштардың тек 1-2%, қылқан жапырақтылардың 4-5% қатыса алады. Шөптесін өсімдіктердің фотосинтезге қабілеті жер үстіндегі мүшелерімен және фотосинтезге қабілетсіз жер асты мүшелерінің ара – қатынасы вегетациялық маусым ішінде фитоценоздардан фитоценозға және жылдан – жылға өзгеріп отырады.
Температура жоғарылаған сайын дамуға жұмсалатын органикалық зат мөлшері өсе береді. Планктон балдырлары қауымында жалпы өнімінің 30-40% тыныс алуға жұмсалатын болса, тропикалық жаңбыры көп ормандарда ол 70-80% дейін жетеді, ал қоңыржай жағдайындағы ормандарда демалуға жалпы өнімнің 50-60% жұмсалады.
Таза бірінші өнім фотосинтездің нәтижелілігімен анықталады. Фотосинтездің нәтижелілігі фотосинтезге қабілетті мүшелердің көлеміне тәуелді. Фотосинтездің әрбір типіне тән фотосинтездің нәтижелілігіне оптимальды мөлшерден кем болса жарық толық пайдаланылмайды, ал артық болса жапырақтар бір – біріне көлеңке түсіріп олардың фотосинтездік өнімділігін төмендетеді. Жапырақ бетінің оптимальды индексі, яғни өсімдіктің жапырақтарының көлемінің жер беті көлеміне қатысы Солтүстіктен Оңтүстікке қарай жылжыған сайын өзгеріп отырады. Қоңыржай климатты аймақтарда ол индекс 4-5-ке тең. Көлеңкеде орналасқан жапырақтар күнде орналасқан жапырақтарға қарағанда тыныс алуға органикалық затты аз жұмсайды.
Егіс даласы жағдайында таза бірінші өнім толық есептелмейді, өйткені олардың біразын биотрофтар пайдаланады, кейбір мүшелері үзіліп жерге түседі. Оларға қосымша өсімдіктер әртүрлі органикалық қосындыларды бөліп шығарып, оларды жаңбыр жауып кету арқылы да барлық затын жоғалтады. Жануарлар жеп пайдаланатын өнімнің мөлшері ценоздан ценозға және жыл сайын өзгеріп отырады. Көбінесе фитофагтар көбейген уақытта табиғи фитоценоздар жағдайында жануарлар жейтін өкімнің мөлшері 10% — тен аспайды. Жайылым ретінде пайдаланатын фитоценоздарды малдар өсімдіктердің жер үстіндегі мүшелерін көбірек пайдаланады.
Сонымен биотрофтың пайдаланған өніміне өсімдіктердің үзіліп түскен мүшелерін және фитомасса өнімін қосып есептесе таза бірінші өнім шығады. Экосистемалар биогеоценоздар дәрежесінде таза өнімді ажыратуға болады. Оны жалпы өнімді және оның фотопрофтарымен гетеротрофтардың тыныс алуына жұмсалғанын есептеу арқылы анықтайды. Биогеоценоздардың таза өнімі өте аз тіпті нольге тең болуы мүмкін, өйткені фототрофтардың түзген заттарының бәрі биоценоз құрамына кіретін организмдердің тыныс алуына жұмсалады.
Біздің ТМД территориясында арктикадағы шөлейттен жалпақ жапырақты ормандарға дейін өнімі дейін өнімі де, биомассаның жалпы қоры да өседі. Оңтүстік – шығысқа қарай Солтүстік, нағыз шөлейт және шөл зоналарына жылжығанда бірте – бірте шөптесін және бұташық өсімдіктер басым бола бастайды да жалпы биомасса және өнім азая бастайды.
Өсімдіктер өнімі және олардың жалпы биомассасы қорының мөлшері негізінен өсімдіктердің сумен қоректік минералдық элементтермен қамтамасыз етілуіне және температуралық жағдайға байланысты.
Фитоценоздардың құрамына кіретін жеке түрлердің және түр топтарының фитоценоздардың өнімділігін, фитомассасын құруға қатысы әртүрлі болады. Ормандағы фитоценоздарда фитомассаның негізгі бөлігін ағаш өсімдіктерінің жер үстіндегі мүшелері береді. Шөптесін фитоценоздарда, ерекше шалғындықтарда, өсімдіктердің жер астындағы мүшелерінің массасы жер үстіндегілерден бірнеше есе көп болады. Әртүрлі өсімдіктер қауымдарының биологиялық өнімділіктері олардың жер үстіндегі және жер астындағы мүшелерінің массаларының ара- қатынастары әртүрлі болады.
Өсімдіктердің балауса көк – жасыл масса бөлігі, көпжылдық жер үсті және жер асты бөліктерінің ара қатынасы бойынша өсімдіктер қауымдары бір – бірінен ажыратылады. Өніммен биомассаның ара – қатынасы өзгеріп отырады. Мысалы орманда өнімнің биомассаға қатынасы
11болса, далада,шөлдерде 14-ке жақын
503023
Өнімді оның ішіндегі энергия мөлшерімен де сипаттауға болады мысалы : Ертіс бойындағы жас қарағайлы орман жыл сайын 7,7/га бірінші өнім береді. Бұл биомассада 31млд ккал энергия бар. Өнімнің ішінен өсімдіктің өліп жерге түскен мүшелерінің және өліп бірақ өсімдіктің тірі бөліктерінен ажырамаған үлесіне 1,3т биомасса келеді. Сонымен қарағайлы орманның таза бірінші өнімі 6,4т/га, энергия 25,6 млрд.ккал.
Фитоценоздардың биологиялық өнімімен қатар оның пайдалы өнімі ажыралады. Пайдалы өнім деген фитоценоздағы фитомассаның қанша жылда жиналғанына қарамастан пайдалы қорын айтады. Оған жататындар ағаш массасының тоз қабықтарының, ормандардағы тері илеуге пайдаланатын ағаштың қабықтары, шөлдегі фитоценоздардың құрамында танині, тамырлары т.б. Пайдалы өнімнің өлшеуі бірлігі болып бір га/ң немесе текшеметр болып табылады.
Шабындықтардағы және жайылымдардағы азықтың пайдалы қорын сынақ аудандар әдісімен анықтайды. Ол үшін далада 1мм (кейде 0,25м2) аудандар пайдаланылады. Фитомассаны + 10% дәлдікпен анықтау үшін 1м2 – ден 10 сынақ ауданнан алған жеткілікті егерде 4м-ден алынатын 1м2 – ден 10 сынақ ауданнан алған жеткілікті.
Шөптілікті (травостой) тек жер бетінің деңгейінен 1-3см биіктікте кесіп алады. Сынақ аудандарынан орып алынған фитомассаны таразыға тартады. Әдетте фитомассаны өлшегенде өсімдіктердің әр түрін жеке жеке немесе басым түрлерді және мал жемейтін шөптерді улы шөптерді жеке өлшейді.
Пішенді (укос) үлпілдеген – құрғақ жағдайында таразыға өлшеп 1м2 тиісті сосын 1гектарға тиісті азықтық массаның орташа санын есептеп шығарады. Пайдалы өнім қорын жайылымдықтарда, шөлдерде үлгілік өсімдіктер әдісімен анықтауға болады. Ол үшін ені 1м трансект салынады. Соң трансектегі кездесетін фитоценоздың тасым өсімдік түрінің особьтарын санап оларды өлшеу жұмыстары жүргізіледі.
Міндетті түрде 50-100 особьтар өлшенуі қажет. Бұл мәліметтерді алғаннан соң трансектідегі өсімдіктің санына байланысты 1 гектардағы пайдалы өнім қоры анықталады.
Геоботаниктің жайылымдар және шабындықтар туралы алған мәліметтері шаруашылық жұмыстарына байланысты есептеу жұмыстарын жүргізуге мүмкіншілік береді. Олар мемлекеттік, жеке шаруашылықтың табиғи азықпен қаншалықты қамтамасыз етілгенін және жайылымдықтардың сиымдылығын бөлуге болады.
Жайылымдықтардың сиымдылығы деп белгілі – бір түрлерінің қаншасын жеткілікті қоректендіріп ұстауға болатындығын айтамыз.
Бұл жағдайда жайылымдықты пайдаланатын маусымда ондағы азықтық қоры және жануарлардың әртүрінің бір тәулікте қанша азық керек ететіндігі есептелінеді. Мысалы бір ірі қарамалды ұстау үшін шөлді – далада – 4,0-5,0 га, ал шөлдегі жайылымдықтарда 6-8га жер керек. Бір қойға көрсетілген аудандардан төрт есе кем керек.