Good Mood

de methoden voor het meten van de primaire productie variëren afhankelijk van de vraag of de bruto-vs.nettoproductie de gewenste maatstaf is en of terrestrische of aquatische systemen de focus vormen. De brutoproductie is bijna altijd moeilijker te meten dan de netto, vanwege de ademhaling, een continu en continu proces waarbij sommige producten van de primaire productie (d.w.z. suikers) worden verbruikt voordat ze nauwkeurig kunnen worden gemeten., Ook terrestrische ecosystemen zijn over het algemeen moeilijker omdat een aanzienlijk deel van de totale productiviteit wordt weggesluisd naar ondergrondse organen en weefsels, waar het logistiek moeilijk te meten is. Ondiep water aquatische systemen kunnen ook worden geconfronteerd met dit probleem.

schaal heeft ook grote invloed op meettechnieken. De snelheid van koolstofassimilatie in plantenweefsels, organen, hele planten of planktonmonsters kan worden gekwantificeerd door biochemisch gebaseerde technieken, maar deze technieken zijn beslist ongeschikt voor grootschalige terrestrische veldsituaties., Daar is de netto primaire productie bijna altijd de gewenste variabele, en schattingstechnieken omvatten verschillende methoden voor het schatten van veranderingen in drooggewicht biomassa in de tijd. Biomassa schattingen worden vaak omgezet in een energiemaat, zoals kilocalorieën, door een empirisch bepaalde conversiefactor.

TerrestrialEdit

in terrestrische ecosystemen meten onderzoekers over het algemeen de netto primaire productie (NPP)., Hoewel de definitie eenvoudig is, variëren de veldmetingen die worden gebruikt om de productiviteit te schatten volgens onderzoeker en bioom. Veldschattingen houden zelden rekening met ondergrondse productiviteit, herbivorie, omzet, strooisel, vluchtige organische stoffen, wortelafscheiding en allocatie aan symbiotische micro-organismen. Op biomassa gebaseerde NPP-schattingen resulteren in onderschatting van NPP als gevolg van onvolledige boekhouding van deze componenten. Veel veldmetingen correleren echter goed met NPP. Er zijn een aantal uitgebreide beoordelingen van de veldmethoden die worden gebruikt om NPP te schatten., Schattingen van de ecosysteemademhaling, de totale kooldioxide die door het ecosysteem wordt geproduceerd, kunnen ook worden gemaakt met gasfluxmetingen.

de belangrijkste niet-aangegeven pool is de ondergrondproductiviteit, met name de productie en omzet van roots. Ondergrondcomponenten van NPP zijn moeilijk te meten. BNPP (ondergronds NPP) wordt vaak geschat op basis van een verhouding van ANPP:BNPP (bovengronds NPP:ondergronds NPP) in plaats van directe metingen.

De bruto primaire productie kan worden geschat aan de hand van metingen van de netto-ecosysteemuitwisseling (NEE) van kooldioxide met behulp van de eddy covariance-techniek., ‘S nachts meet deze techniek alle componenten van ecosysteemademhaling. Deze ademhaling wordt geschaald naar dag-tijd waarden en verder afgetrokken van NEE.

Graslandsedit

meestal wordt aangenomen dat de piek van de staande biomassa NPP meet. In systemen met persistent staand strooisel wordt vaak melding gemaakt van levende biomassa. Metingen van de piekbiomassa zijn betrouwbaarder als het systeem voornamelijk eenjarigen is., Permanente metingen zouden echter betrouwbaar kunnen zijn als er een synchrone fenologie zou zijn die wordt aangedreven door een sterk seizoensgebonden klimaat. Deze methoden kunnen anpp in graslanden met maar liefst 2 (gematigd) tot 4 (tropisch) vouwen onderschatten. Herhaalde metingen van staande levende en dode biomassa leveren nauwkeurigere schattingen op van alle graslanden, met name die met een grote omzet, snelle afbraak en interspecifieke variatie in timing van piekbiomassa. De productiviteit van wetlands (moerassen en vennen) wordt eveneens gemeten. In Europa maakt jaarlijks maaien de jaarlijkse toename van de biomassa van wetlands duidelijk.,

ForestsEdit

De methoden die worden gebruikt om de productiviteit van bossen te meten zijn diverser dan die van graslanden. De toename van biomassa op basis van standspecifieke allometrie plus strooisel wordt als een geschikte, zij het onvolledige boekhouding van de bovengrondse netto primaire productie (ANPP) beschouwd. Veldmetingen gebruikt als een proxy voor ANPP omvatten jaarlijkse strooisel, diameter of basale oppervlakte toename (DBH of BAI), en volume toename.,:

1. de variaties in de concentratie zuurstof in een afgesloten fles (ontwikkeld door Gaarder en Gran in 1927)
2. opname van anorganische koolstof-14 (14C in de vorm van natrium bicarbonaat) in organische stof
3. Stabiele isotopen van Zuurstof (16O, 18O en 17O)
4. fluorescentie kinetics (techniek nog steeds een onderwerp van studie)
5. Stabiele isotopen van Koolstof (12C en 13C)
6. Zuurstof/Argon-Ratio ‘ s

De techniek is ontwikkeld door Gaarder en Gran gebruikt variaties in de concentratie van de zuurstof onder verschillende experimentele omstandigheden af te leiden bruto primaire productie., Typisch, drie identieke transparante vaten worden gevuld met monsterwater en gestopt. De eerste wordt onmiddellijk geanalyseerd en gebruikt om de initiële zuurstofconcentratie te bepalen; meestal gebeurt dit door een Winkler-titratie uit te voeren. De andere twee vaten worden geïncubeerd, een elk onder licht en donker. Na een vaste periode eindigt het experiment en wordt de zuurstofconcentratie in beide vaten gemeten. Omdat fotosynthese niet heeft plaatsgevonden in het donkere vat, zorgt het voor een maat voor de ademhaling van het ecosysteem., Het lichtvat maakt zowel fotosynthese als ademhaling mogelijk, dus levert een maat voor de netto fotosynthese (dat wil zeggen zuurstofproductie via fotosynthese Aftrekken zuurstofverbruik door ademhaling). De bruto primaire productie wordt dan verkregen door het zuurstofverbruik in het donkere vat toe te voegen aan de netto zuurstofproductie in het lichte vat.

de techniek van het gebruik van 14C-incorporatie (toegevoegd als gelabeld Na2CO3) om primaire productie af te leiden wordt tegenwoordig het meest gebruikt omdat deze gevoelig is en in alle oceaanomgevingen kan worden gebruikt., Aangezien 14C radioactief is (via BÃ taverval), is het vrij eenvoudig om zijn integratie in organisch materiaal te meten gebruikend apparaten zoals scintillatietellers.

afhankelijk van de gekozen incubatietijd kan de netto-of bruto primaire productie worden geschat. De bruto primaire produktie kan het best worden geschat aan de hand van relatief korte incubatietijden (1 uur of minder), aangezien het verlies van geïncorporeerde 14C (door ademhaling en uitscheiding / exsudatie van organisch materiaal) beperkter zal zijn., De netto primaire productie is de fractie van de brutoproductie die overblijft nadat deze verliesprocessen een deel van de vaste koolstof hebben verbruikt.

Verliesprocessen kunnen variëren tussen 10-60% van de geïncorporeerde 14C afhankelijk van de incubatietijd, omgevingsomstandigheden (met name temperatuur) en de gebruikte experimentele soort. Afgezien van die veroorzaakt door de fysiologie van de proefpersoon zelf, moet ook rekening worden gehouden met potentiële verliezen als gevolg van de activiteit van de consument., Dit is met name het geval bij experimenten die gebruik maken van natuurlijke assemblages van microscopische autotrophs, waar het niet mogelijk is om ze te isoleren van hun consumenten.

de methoden die gebaseerd zijn op stabiele isotopen en O2/Ar-verhoudingen hebben het voordeel dat ze schattingen van de ademhalingssnelheden in het licht opleveren zonder dat incubaties in het donker nodig zijn., Onder hen hebben de methode van de drievoudige zuurstofisotopen en O2/Ar het extra voordeel dat incubaties in gesloten containers niet nodig zijn en O2/Ar kan zelfs continu worden gemeten op zee met behulp van equilibrator inlaat massaspectrometrie (EIMS) of een membraan inlaat massaspectrometrie (MIMS). Echter, als resultaten die relevant zijn voor de koolstofcyclus worden gewenst, is het waarschijnlijk beter om te vertrouwen op methoden gebaseerd op koolstof (en niet zuurstof) isotopen., Het is belangrijk om op te merken dat de methode op basis van koolstofstabiele isotopen niet alleen een aanpassing van de klassieke 14C-methode is, maar een heel andere aanpak die geen last heeft van het probleem van het gebrek aan rekening van koolstofrecycling tijdens fotosynthese.

GlobalEdit

aangezien primaire productie in de biosfeer een belangrijk onderdeel is van de koolstofcyclus, is het schatten op wereldschaal belangrijk in de wetenschap van het aardsysteem., Het kwantificeren van de primaire productie op deze schaal is echter moeilijk vanwege de verscheidenheid aan habitats op aarde en vanwege de invloed van weersomstandigheden (beschikbaarheid van zonlicht, water) op de variabiliteit ervan. Met behulp van satelliet-afgeleide schattingen van de genormaliseerde verschil vegetatie Index (NDVI) voor terrestrische habitats en zee−oppervlakte chlorofyl voor de oceanen, wordt geschat dat de totale (fotoautotrofe) primaire productie voor de aarde 104,9 petagrammen koolstof per jaar bedroeg (PG C yr-1; equivalent aan de niet−SI Gt C yr-1). Hiervan is 56,4 Pg c jaar−1 (53.,8%), was het product van terrestrische organismen, terwijl de resterende 48,5 Pg C yr−1, was goed voor oceanische productie.,

Schalen op het ecosysteem niveau GPP schattingen op basis van eddy covariantie metingen van de netto ecosysteem exchange (zie boven) regionale en mondiale waarden en het gebruik van ruimtelijke gegevens van verschillende predictor variabelen, zoals klimaat variabelen en rs fAPAR of LAI geleid tot een aardse bruto primaire productie van 123±8 Gt koolstof (GEEN koolzuur) per jaar gedurende 1998-2005

In areal voorwaarden, er werd geschat dat land de productie was ongeveer 426 g C m−2 jr−1 (met uitzondering van gebieden met permanente ijsbedekking), terwijl dat voor de oceanen was 140 g C m−2 jr−1., Een ander significant verschil tussen het land en de oceanen ligt in de stand van de bestanden – terwijl ze goed zijn voor bijna de helft van de totale productie, oceanische autotrophs goed voor slechts ongeveer 0,2% van de totale biomassa.

Schattingedit

primaire productiviteit kan worden geschat met een verscheidenheid van proxies. Een bijzonder relevant voor de geologische gegevens is Barium, waarvan de concentratie in mariene sedimenten stijgt in lijn met de primaire productiviteit aan de oppervlakte.