metoderna för mätning av primärproduktion varierar beroende på om brutto vs nettoproduktion är den önskade åtgärden, och om mark-eller vattensystem är fokus. Bruttoproduktionen är nästan alltid svårare att mäta än netto, på grund av andning, vilket är en kontinuerlig och pågående process som förbrukar några av primärproduktionsprodukterna (dvs. sockerarter) innan de kan mätas noggrant., Dessutom är de terrestra ekosystemen i allmänhet svårare eftersom en betydande del av den totala produktiviteten skiftar till organ och vävnader under markytan, där det är logistiskt svårt att mäta. Grunt vatten vatten vattensystem kan också möta detta problem.
skala påverkar också mätteknikerna kraftigt. Graden av koldioxidassimilering i växtvävnader, organ, hela växter eller planktonprover kan kvantifieras med biokemiskt baserade tekniker, men dessa tekniker är bestämt olämpliga för storskaliga markbundna fältsituationer., Där är den primära nettoproduktionen nästan alltid den önskade variabeln, och uppskattningstekniker innefattar olika metoder för att uppskatta biomassaförändringar med torrvikt över tiden. Uppskattningar av biomassa omvandlas ofta till ett energimått, t.ex. kilokalorier, med en empiriskt bestämd omvandlingsfaktor.
TerrestrialEdit
en ek; en typisk modern, terrestrial autotroph
i terrestra ekosystem mäter forskare i allmänhet netto primärproduktion (NPP)., Även om definitionen är enkel, fältmätningar som används för att uppskatta produktiviteten varierar beroende på utredare och biome. Fältuppskattningar står sällan för lägre markproduktivitet, växtätning, omsättning, förkolning, flyktiga organiska föreningar, rotusudater och tilldelning till symbiotiska mikroorganismer. Uppskattningar av biomassabaserade NPP resulterar i underskattning av NPP på grund av ofullständig redovisning av dessa komponenter. Men många fältmätningar korrelerar väl med NPP. Det finns ett antal omfattande recensioner av de fältmetoder som används för att uppskatta NPP., Uppskattningar av ekosystemens andning, den totala koldioxid som produceras av ekosystemet, kan också göras med gasflödesmätningar.
den största oredovisade poolen är enjordproduktivitet, särskilt produktion och omsättning av rötter. Belowground komponenter i NPP är svåra att mäta. BNP (NPP under marken) beräknas ofta utifrån ett förhållande mellan ANPP:BNP (NPP över markytan: NPP under markytan) snarare än direkta mätningar.
den primära bruttoproduktionen kan beräknas utifrån mätningar av nettoutbytet av ekosystem (NEE) av koldioxid som görs med eddy covariance-tekniken., Under natten mäter denna teknik alla komponenter i ekosystemets andning. Denna andning skalas till dagtidsvärden och subtraheras ytterligare från NEE.
GrasslandsEdit
Konza tallgrass prairie i Flint Hills i nordöstra Kansas
oftast antas peak standing biomassa mäta NPP. I system med ihållande stående skräp rapporteras levande biomassa ofta. Åtgärder för toppbiomassa är mer tillförlitliga om systemet är övervägande ettåriga., Fleråriga mätningar kan dock vara tillförlitliga om det fanns en synkron fenologi som drivs av ett starkt säsongsklimat. Dessa metoder kan underskatta ANPP i gräsmarker med så mycket som 2 (tempererade) till 4 (tropiska) veck. Upprepade åtgärder av levande och död biomassa ger mer exakta uppskattningar av alla gräsmarker, särskilt de med stor omsättning, snabb sönderdelning och interspecifik variation i tidpunkten för toppbiomassa. Våtmarksproduktiviteten (kärr och kärr) mäts på samma sätt. I Europa gör den årliga klippningen den årliga biomassaökningen av våtmarker tydlig.,
ForestsEdit
metoder som används för att mäta skogsproduktiviteten är mer olika än gräsmarker. Ökning av biomassa baserat på stativspecifik allometri plus förskräp anses vara en lämplig men ofullständig redovisning av primärproduktion över markytan (ANPP). Fältmätningar som används som proxy för ANPP inkluderar årlig ökning av förkolning, diameter eller basalområde (DBH eller BAI) och volymökning.,:
- variationer i syrekoncentration i en förseglad flaska (utvecklad av Gaarder och Gran 1927)
- införlivande av oorganiskt kol-14 (14C i form av natriumbikarbonat) i organiskt material
- stabila isotoper av syre (16O, 18O och 17O)
- fluorescenskinetik (teknik som fortfarande är ett forskningsämne)
- stabila isotoper av kol (12C och 13C)
- oxygen/Argon ratios
den teknik som utvecklats av Gaarder och Gran använder variationer i koncentrationen av syre under olika experimentella förhållanden för att dra slutsatsen grov primärproduktion., Typiskt fylls tre identiska transparenta kärl med provvatten och stoppas. Den första analyseras omedelbart och används för att bestämma den ursprungliga syrekoncentrationen; vanligtvis görs detta genom att utföra en Winkler-titrering. De andra två fartygen inkuberas, en var i under ljus och förmörkas. Efter en bestämd tidsperiod slutar experimentet och syrekoncentrationen i båda kärlen mäts. Eftersom fotosyntes inte har ägt rum i det mörka kärlet, ger det ett mått på ekosystemets andning., Ljuskärlet tillåter både fotosyntes och andning, så ger ett mått på nettofotsyntes (dvs syreproduktion via fotosyntes subtraherar syreförbrukning genom andning). Bruttoprimär produktion erhålls sedan genom att syreförbrukningen i det mörka kärlet tillsätts till nettosyreproduktionen i det lätta kärlet.
tekniken att använda 14C-inkorporering (tillagd som märkt Na2CO3) för att härleda primärproduktion används oftast idag eftersom den är känslig och kan användas i alla havsmiljöer., Eftersom 14C är radioaktivt (via beta-sönderfall) är det relativt enkelt att mäta dess införlivande i organiskt material med hjälp av anordningar som scintillationsräknare.
beroende på den inkubationstid som valts kan netto-eller bruttoprimär produktion uppskattas. Den primära bruttoproduktionen uppskattas bäst med relativt korta inkubationstider (1 timme eller mindre), eftersom förlusten av införlivad 14C (genom andning och utsöndring / utsöndring av organiskt material) kommer att vara mer begränsad., Den primära nettoproduktionen är den andel av bruttoproduktionen som återstår efter att dessa förlustprocesser har förbrukat en del av det fasta kolet.
Förlustprocesser kan variera mellan 10-60% av införlivad 14C enligt inkubationsperioden, omgivningsmiljöförhållanden (särskilt temperatur) och de experimentella arter som används. Bortsett från de som orsakas av fysiologin hos det experimentella ämnet själv, måste potentiella förluster på grund av konsumenternas aktivitet också övervägas., Detta gäller särskilt i experiment som använder naturliga sammansättningar av mikroskopiska autotrofer, där det inte är möjligt att isolera dem från sina konsumenter.
metoderna baserade på stabila isotoper och O2 / Ar-förhållanden har fördelen att ge uppskattningar av andningsfrekvensen i ljuset utan behov av inkubationer i mörkret., Bland dem har metoden för trippelsyreisotoper och O2 / Ar den ytterligare fördelen av att inte behöva inkubationer i slutna behållare och O2/Ar kan till och med mätas kontinuerligt till sjöss med hjälp av masspektrometri för jämviktsinloppsmassa (EIMS) eller en masspektrometri för membraninloppsmassa (MIMS). Om resultat som är relevanta för kolcykeln önskas är det dock förmodligen bättre att förlita sig på metoder baserade på kol (och inte syre) isotoper., Det är viktigt att märka att metoden baserad på kolstabila isotoper inte bara är en anpassning av den klassiska 14C-metoden, utan en helt annan metod som inte lider av problemet med bristande hänsyn till kolåtervinning under fotosyntesen.
GlobalEdit
eftersom primärproduktion i biosfären är en viktig del av kolcykeln, är det viktigt att uppskatta den på global skala i Earth system science., Det är dock svårt att kvantifiera primärproduktionen i denna skala på grund av olika livsmiljöer på jorden, och på grund av effekterna av väderhändelser (tillgång till solljus, vatten) på dess variabilitet. Med hjälp av satellitbaserade uppskattningar av Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) för marklivsmiljöer och havsyta klorofyll för Haven uppskattas att den totala (fotoautotrofa) primära produktionen för jorden var 104,9 petagram kol per år (Pg C yr-1; motsvarande den icke−SI Gt C yr-1). Detta 56.4 Pg C yr−1 (53.,8%), var produkten av marklevande organismer, medan de återstående 48,5 Pg C yr−1, stod för av oceanisk produktion.,
Skalning ekosystem-nivå för MILJÖANPASSAD offentlig upphandling uppskattningar baserade på eddy covariance mätningar av net ekosystem exchange (se ovan) att regionala och globala värden med hjälp av geografisk information av olika prediktor variabler, såsom klimat variabler och fjärranalysdata fAPAR eller LAI ledde till en markbunden brutto primär produktion av 123±8 Gt kol (INTE koldioxid) per år under 1998-2005
I areal villkor, det var beräknat att landa produktionen var cirka 426 g C m−2 år−1 (med undantag av områden med permanent istäcke), medan det för oceanerna var 140 g C m−2 år−1., En annan signifikant skillnad mellan marken och oceanerna ligger i deras stående lager – medan de står för nästan hälften av den totala produktionen, står oceaniska autotrofer bara för cirka 0,2% av den totala biomassan.
EstimatesEdit
primär produktivitet kan uppskattas av en mängd olika fullmakter. En som har särskild betydelse för den geologiska posten är Barium, vars koncentration i marina sediment stiger i linje med primär produktivitet vid ytan.
