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27.3: 一次生産
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Primary Production
 
書き起こし

27.3: 一次生産

生態系の中で一次生産者が獲得したエネルギーの総量を総一次生産(GPP)といいます。しかし、このエネルギーのうち、生産者は一部を代謝プロセスに利用し、一部は熱として失われ、次の階層が利用できるエネルギー量は減少します。残りの利用可能なエネルギー量を純一次生産性(NPP)といいます。陸上生態系では、NPPは気候によって左右され、水生生態系では、光の透過性と栄養の利用可能性がNPPを左右します。

総一次生産

生物がエネルギーを得るには、光合成、化学合成、他の生物の消費の3つの方法があります。自家栄養生物(生産者)は、自分で食物を合成します。化学独立栄養生物は、太陽光が得られない生態系において、深海の熱水噴出孔からの硫化水素などの化学物質をエネルギー源として利用し、光独立栄養生物は、太陽光からのエネルギーを他の生物が利用できるエネルギーに変換します。これらの生産者がエネルギーを得て変換する速度は、生態系の総一次生産(GPP)として知られており、生態系内の一次生産者が蓄積したエネルギーの総量を示す指標でもあります。

純一次生産

しかし、生産者が得たエネルギーのすべてが、生態系内の他の生物に利用されるわけではないです。化学合成でも光合成でも、エネルギーは一次生産者の細胞呼吸の燃料として使われ、一部は代謝過程の副産物として熱として失われます。一次生産者による呼吸と代謝の後に残ったエネルギーは純一次生産量(NPP)と呼ばれ、次の階層の一次消費者が利用できるようになります。

生態系のNPP

NPPが最も高い生態系は、熱帯の湿潤熱帯雨林や河口であり、これは気温が高く、湿度が高く、栄養分が流入していることが影響しています。生産性の低い生態系としては、砂漠や北極などが挙げられます。これらは乾燥していて、暑すぎたり寒すぎたりするため、植物の成長は速くないです。

水生生態系では、光と栄養の量が一次生産を左右します。沿岸の浅瀬や深海・湖沼の表層では、光の透過性によって高い一次生産性が得られます。深海や湖の表層では、地球上の酸素の約40%を生産する植物プランクトンが繁茂し、浅い海では、多種多様なサンゴ礁や水生植物が繁茂しています。

栄養素が流入する地域では、一次生産量が例外的に高くなります。例えば、窒素を多く含む淡水と海水が混ざり合う河口や、深海の有機物が海面に循環する海洋湧昇部などです。リンや窒素などの多量栄養素が流入すると、光合成を行う生物の成長を制限する要因となるため、一次生産量が増加します。しかし、農作物の流出によってこれらの栄養素が過剰に流入すると、藻類や植物プランクトンの数が急激に増加し、水中の酸素が失われ、水生生物に悪影響を及ぼすことがあります(富栄養化)。


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Primary Productivity Autotrophs Carbon Dioxide Organic Material Photosynthesis Gross Primary Production (GPP) Cellular Respiration Heterotrophs Net Primary Productivity (NPP) Marine Ecosystems Algae Sunlight Nutrients Terrestrial Ecosystems Vascular Plants Temperature Moisture Tropical Rainforests Desert Ecosystems Energy Acquisition Trophic Level

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