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27.3: 初级生产
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初级生产
 

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27.3: 初级生产

生态系统中初级生产者获得的能源总量称为初级生产总值(GPP)。然而,在这种能量中,生产者使用一些来代谢过程,一些人作为热量流失,减少了可用于下一个营养级别的能量。剩余的可用能量称为净初级生产力(NPP)。在陆地生态系统中,NPP受气候驱动,而光穿透和养分可用性则推动水生生态系统中的NPP。

初级生产总值

生物体可以通过三种方式获得能量:光合作用、化学合成和其他生物体的消耗。自养生物或生产者合成他们的食物。化学自养生物出现在无法获得阳光的生态系统中,并利用来自深海热液喷口的化学物质作为能源,如硫化氢,H2S,而光自养生物则将来自阳光的能量转化为生态系统中其他生物的可用能量。这些生产者获得和转化这种能源的速度称为生态系统的初级生产总值(GPP),这也是衡量初级生产者在生态系统中积累的能源总量的一个指标。

净初级生产

然而,并非所有生产者获得的能源都可供生态系统中的其他生物使用。在化学合成和光合作用过程中,能量被初级生产者用来为他们的细胞呼吸提供燃料,有些能量作为代谢过程的副产品作为热量损失。初级生产者在呼吸和新陈代谢后剩余的能量称为净初级生产(NPP),然后在下一个营养水平上可供初级消费者使用。

生态系统NPP

NPP最高的生态系统是热带雨林和河口,它们受到温暖的温度、高湿度和大量营养物质的影响。生产力低下的生态系统包括沙漠和北极地区,这些地区干旱、太热或太冷,植物生长率很高。

在水生生态系统中,光和营养物质的数量控制着初级生产力。光的穿透深度在浅水沿岸水域以及深海和湖泊表面都能驱动高初级生产力。浮游植物几乎产生了地球40%的氧气,在深海和淡水表面生长旺盛,而在浅水区,种类繁多的珊瑚礁和水生植物繁衍生息。

营养物质流入地区的初级生产水平特别高。例如富氮淡水与咸水混合的河口,或深海有机物循环到地表的海洋上升流。大量营养物质的流入,如磷和氮,增加了初级生产力,因为这些是光合作用生物生长的限制因素。农业径流中这些营养物质的过量流入会导致藻类和浮游植物种群呈指数增长,耗尽水中的氧气,并对水生动植物群产生负面影响,这一过程称为富营养化。


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