Необходимо остановиться на глобальном характере распространения первичной продуктивности, от которой зависят экосистемы.
По крайней мере 90% валовой продукции достается на долю гетеротрофов, но нужно помнить, что человек или какой-нибудь другой вид в одиночку не в состоянии использовать всю энергию, накопленную растениями. Так, например, кукурузные стебли, пшеничная солома и корни включаются в общую продукцию этих культур, но, как правило, человек использует лишь зерно. Имеется около трех порядков величин потенциальной биологической продуктивности в мире: 1) в некоторых частях открытых океанов и в пустынях на суше плодородие примерно равно 0,1 г на 1 м2 в день или меньше; 2) полузасушливые степи, прибрежные морские пространства, мелкие озера и обычные сельскохозяйственные угодья дают цифры от 1 до 10; 3) некоторые мелководья, как, например, эстуарии, коралловые рифы, минеральные источники, наряду с влажными лесами, районами интенсивного полеводства (круглогодичная культура сахарного тростника или поливное земледелие в пустынях) и природные сообщества на аллювиальных почвах дают показатели, варьирующие от 10 до 20 а на 1 м2 в день. Продуктивность выше чем 20 г наблюдалась в экспериментальных посевах, загрязненных водоемах и некоторых природных сообществах, но эти данные основаны на кратковременных измерениях; значения выше 20 г не наблюдались в районах интенсивного использования земли в течение длительного времени.
Данные, имеющиеся в настоящее время, позволяют сделать два предварительных обобщения. Основная первичная продуктивность, во-первых, не обязательно является функцией вида продуцента или особой среды (воздушной, пресноводной или морской), но управляется местным запасом ресурсов, солнечной энергией и особенностями местных сообществ в целом (включая человека) в смысле использования и восстановления веществ для непрерывного перепотребления. Наземные системы по своей природе не отличаются от водных, если условия освещения, снабжения водой и источниками питания одинаковы. Однако большие массы воды обладают тем недостатком, что значительная часть световой энергии поглощается водой, прежде чем дойдет до местоположения максимального минерального запаса. Во-вторых, значительная часть поверхности земли занята открытым океаном, засушливыми или полузасушливыми пространствами и относится, таким образом, к категории низкой продуктивности, ввиду отсутствия питательных веществ у одной части и воды у другой. Многие пустынные районы с успехом могут быть обводнены; теоретически возможно и, вероятно, выполнимо в будущем поднять неиспользуемые питательные вещества со дна моря и, таким образом, сильно увеличить продуктивность морских биоценозов. Такое поднятие минеральных запасов наверх (вертикальная циркуляция) встречается в природе в некоторых прибрежных районах, где продуктивность во много раз превышает среднюю продуктивность океана. Знаменитым примером влияния вертикальной циркуляции на продуктивность является побережье Перу. Течения здесь таковы, что придонные, богатые питательными веществами воды непрерывно выносятся на поверхность, в результате чего фитопланктон не страдает от обычных для моря нехваток питательных веществ. Этот район характеризуется богатым рыбным населением и обилием птиц, питающихся рыбой. Огромное количество гуано производится птицами на прибрежных гнездовьях, что дает возможность человеку добывать удобрения на базе непрерывного восстановления запасов.
Теперь ясно, что существует довольно определенная верхняя граница эффективности, с какой световая энергия может быть использована в широком масштабе для синтеза органического вещества. Этот предел уже достигнут некоторыми природными высокоприспособленными сообществами (например, коралловые рифы), а также высокоразвитым земледелием. В первых сообществах продуцированное вещество потребляется большим количеством организмов, тогда как в последнем большая часть чистой продукции идет во временный запас и затем пожинается человеком. Земледелие со средней продуктивностью лежит гораздо ниже максимума (мировая средняя продукция зерна, например, дает лишь 2 г на м2 в день). Таким образом, наилучшим непосредственным путем повышения производства пищи для человека надо считать меры, которые уменьшают физические ограничивающие факторы и удлиняют вегетационный период для того, чтобы солнечный свет использовался в течение большей части годового цикла.