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Les méthodes de mesure de la production primaire varient selon que la production brute par rapport à la production nette est la mesure souhaitée, et si les systèmes terrestres ou aquatiques sont au centre. La production brute est presque toujours plus difficile à mesurer que la production nette, en raison de la respiration, qui est un processus continu et continu qui consomme certains des produits de la production primaire (c.-à-d. les sucres) avant qu’ils ne puissent être mesurés avec précision., En outre, les écosystèmes terrestres sont généralement plus difficiles parce qu’une proportion importante de la productivité totale est transférée aux organes et tissus souterrains, où il est logistiquement difficile de mesurer. Les systèmes aquatiques en eau peu profonde peuvent également faire face à ce problème.

L’échelle affecte également grandement les techniques de mesure. Le taux d’assimilation du carbone dans les tissus végétaux, les organes, les plantes entières ou les échantillons de plancton peut être quantifié par des techniques biochimiques, mais ces techniques sont décidément inappropriées pour les situations de terrain terrestre à grande échelle., Là, la production primaire nette est presque toujours la variable souhaitée, et les techniques d’estimation impliquent diverses méthodes d’estimation des variations de la biomasse en poids sec au fil du temps. Les estimations de la biomasse sont souvent converties en mesure énergétique, comme les kilocalories, par un facteur de conversion déterminé empiriquement.

TerrestrialEdit

Dans les écosystèmes terrestres, les chercheurs sont généralement mesurer la production primaire nette (PPN)., Bien que sa définition soit simple, les mesures de terrain utilisées pour estimer la productivité varient selon les chercheurs et les biomes. Les estimations sur le terrain tiennent rarement compte de la productivité souterraine, de l’herbivorie, du renouvellement, de la chute des déchets, des composés organiques volatils, des exsudats racinaires et de l’allocation aux microorganismes symbiotiques. Les estimations des centrales nucléaires fondées sur la biomasse entraînent une sous-estimation des centrales nucléaires en raison de la comptabilisation incomplète de ces composantes. Cependant, de nombreuses mesures sur le terrain sont bien corrélées avec les centrales nucléaires. Il existe un certain nombre d’examens complets des méthodes de terrain utilisées pour estimer les centrales nucléaires., Les estimations de la respiration de l’écosystème, le dioxyde de carbone total produit par l’écosystème, peuvent également être faites avec des mesures de flux de gaz.

le principal Bassin non comptabilisé est la productivité souterraine, en particulier la production et le renouvellement des racines. Les composantes souterraines de la centrale nucléaire sont difficiles à mesurer. La BNPP (centrale souterraine) est souvent estimée sur la base d’un rapport ANPP:BNPP (centrale aérienne:centrale souterraine) plutôt que de mesures directes.

la production primaire brute peut être estimée à partir de mesures de l’échange net par écosystème (NEE) de dioxyde de carbone effectuées par la technique de la covariance de Foucault., Pendant la nuit, cette technique Mesure toutes les composantes de la respiration de l’écosystème. Cette respiration est mise à l’échelle des valeurs diurnes et soustraite de NEE.

GrasslandsEdit

Le plus souvent, la biomasse de pointe est supposée mesurer la centrale nucléaire. Dans les systèmes à litière permanente persistante, la biomasse vivante est couramment signalée. Les mesures de la biomasse maximale sont plus fiables si le système est principalement annuel., Cependant, les mesures pérennes pourraient être fiables s’il y avait une phénologie synchrone entraînée par un climat saisonnier fort. Ces méthodes peuvent sous-estimer L’ANPP dans les prairies jusqu’à 2 (tempéré) à 4 (tropical) pli. Des mesures répétées de la biomasse vivante et morte sur pied fournissent des estimations plus précises de toutes les prairies, en particulier celles qui présentent un renouvellement important, une décomposition rapide et une variation interspécifique du moment de la biomasse maximale. La productivité des zones humides (marais et Fagnes) est également mesurée. En Europe, la tonte annuelle rend évidente l’augmentation annuelle de la biomasse des zones humides.,

ForestsEdit

Les méthodes utilisées pour mesurer la productivité forestière sont plus diverses que celles des prairies. L’accroissement de la biomasse basé sur l’allométrie spécifique du peuplement et la chute de la litière est considéré comme une comptabilisation appropriée, bien qu’incomplète, de la production primaire nette hors sol (PNA). Les mesures de terrain utilisées comme approximation pour L’ANPP comprennent la chute annuelle de la litière, l’augmentation du diamètre ou de la surface terrière (DHP ou BAI) et l’augmentation du volume.,:

1. variations de la concentration d’oxygène dans une bouteille scellée (mise au point par Gaarder et Gran en 1927)
2. incorporation du carbone inorganique-14 (14C sous forme de bicarbonate de sodium) dans la matière organique
3. isotopes stables de L’oxygène (16o, 18O et 17O)
4. cinétique de fluorescence (technique encore un sujet de recherche)
5. isotopes stables du carbone (12c et 13C)
6. rapports oxygène/argon

la technique développée par Gaarder et Gran utilise des variations de la concentration d’oxygène dans différentes conditions expérimentales pour déduire la production primaire brute., En règle générale, trois récipients transparents identiques sont remplis d’eau d’échantillon et bouchés. Le premier est analysé immédiatement et utilisé pour déterminer la concentration initiale en oxygène; Généralement, cela se fait en effectuant un titrage Winkler. Les deux autres vaisseaux sont incubés, chacun dans la lumière et assombri. Après une période de temps fixe, l’expérience se termine et la concentration d’oxygène dans les deux vaisseaux est mesurée. Comme la photosynthèse n’a pas eu lieu dans le vaisseau sombre, elle fournit une mesure de la respiration de l’écosystème., Le vaisseau lumineux permet à la fois la photosynthèse et la respiration, fournissant ainsi une mesure de la photosynthèse nette (c’est-à-dire que la production d’oxygène via la photosynthèse soustrait la consommation d’oxygène par la respiration). La production primaire brute est ensuite obtenue en ajoutant la consommation d’oxygène dans le vaisseau sombre à la production nette d’oxygène dans le vaisseau léger.

la technique d’incorporation du 14C (ajouté sous le nom de Na2CO3) pour déduire la production primaire est la plus couramment utilisée aujourd’hui car elle est sensible et peut être utilisée dans tous les environnements océaniques., Comme le 14C est radioactif (par désintégration bêta), il est relativement simple de mesurer son incorporation dans la matière organique à l’aide de dispositifs tels que des compteurs de scintillation.

selon le temps d’incubation choisi, la production primaire nette ou brute peut être estimée. Il est préférable d’estimer la production primaire brute en utilisant des temps d’incubation relativement courts (1 heure ou moins), car la perte de 14C incorporé (par la respiration et l’excrétion / exsudation de matières organiques) sera plus limitée., La production primaire nette est la fraction de la production brute restante après que ces processus de perte ont consommé une partie du carbone fixe.

les processus de perte peuvent varier entre 10 et 60% du 14C incorporé selon la période d’incubation, les conditions environnementales ambiantes (en particulier la température) et les espèces expérimentales utilisées. Outre celles causées par la physiologie du sujet expérimental lui-même, les pertes potentielles dues à l’activité des consommateurs doivent également être prises en compte., Cela est particulièrement vrai dans les expériences utilisant des assemblages naturels d’autotrophes microscopiques, où il n’est pas possible de les isoler de leurs consommateurs.

Les méthodes basées sur les isotopes stables et les rapports O2 / Ar ont l’avantage de fournir des estimations des taux de respiration à la lumière sans avoir besoin d’incubations dans l’obscurité., Parmi eux, la méthode des isotopes triples de l’oxygène et de L’O2/Ar présente l’avantage supplémentaire de ne pas avoir besoin d’incubations dans des conteneurs fermés et L’O2/Ar peut même être mesuré en continu en mer à l’aide de la spectrométrie de masse d’entrée d’équilibrateur (EIMS) ou d’une spectrométrie de masse Cependant, si des résultats pertinents pour le cycle du carbone sont souhaités, il est probablement préférable de s’appuyer sur des méthodes basées sur les isotopes du carbone (et non de l’oxygène)., Il est important de noter que la méthode basée sur les isotopes stables du carbone n’est pas simplement une adaptation de la méthode classique du 14C, mais une approche entièrement différente qui ne souffre pas du problème du manque de prise en compte du recyclage du carbone lors de la photosynthèse.

GlobalEdit

Comme la production primaire dans la biosphère est une partie importante du cycle du carbone, de l’estimation à l’échelle mondiale est importante dans la science du système terrestre., Cependant, il est difficile de quantifier la production primaire à cette échelle en raison de la diversité des habitats sur Terre et de l’impact des événements météorologiques (disponibilité de la lumière du soleil, de l’eau) sur sa variabilité. En utilisant des estimations satellitaires de L’indice de végétation différentielle normalisée (NDVI) pour les habitats terrestres et de la chlorophylle de surface marine pour les océans, on estime que la production primaire totale (photoautotrophe) pour la Terre a été de 104,9 pétagrammes de carbone par an (Pg c yr-1; équivalent à la production non−SI Gt C yr-1). De ce nombre, 56,4 Pg C an−1 (53.,8%), était le produit d’organismes terrestres, tandis que les 48,5 Pg C an−1 restants étaient imputables à la production océanique.,

la mise à L’échelle des estimations des PGP au niveau de l’écosystème fondées sur les mesures de la covariance de Foucault de l’échange net d’écosystèmes (voir ci-dessus) aux valeurs régionales et mondiales à l’aide de détails spatiaux de différentes variables prédictives, telles que les variables climatiques et le fAPAR ou le LAI téléguidés, a conduit à une production primaire brute terrestre de 123±8 Gt de carbone (et non de dioxyde de carbone) par an au cours de la période 1998-2005

en termes de superficie, on a estimé que la production terrestre était d’environ 426 G C m−2 an−1 (à l’exclusion des zones avec couverture de glace permanente), alors que celle pour les océans était de 140 G C M−2 an−1., Une autre différence significative entre les terres et les océans réside dans leurs stocks permanents – bien que représentant près de la moitié de la production totale, les autotrophes océaniques ne représentent qu’environ 0,2% de la biomasse totale.

EstimatesEdit

la productivité Primaire peut être estimée par une variété de procurations. Le baryum, dont la concentration dans les sédiments marins augmente en fonction de la productivité primaire à la surface, est particulièrement pertinent pour les données géologiques.