27.3: Primaire productie
De totale hoeveelheid energie die door primaire producenten in een ecosysteem wordt verworven, wordt bruto primaire productie (BPP) genoemd. Van deze energie gebruiken producenten echter een deel voor metabolische processen, en een deel gaat verloren als warmte, waardoor de hoeveelheid beschikbare energie afneemt voor het volgende trofische niveau. De resterende bruikbare hoeveelheid energie wordt de netto primaire productiviteit (NPP) genoemd. In terrestrische ecosystemen wordt NPP gestuurd door het klimaat, terwijl lichtpenetratie en beschikbaarheid van voedingsstoffen de NPP in aquatische ecosystemen stimuleren.
Bruto primaire productie
Energie kan op drie manieren door organismen worden verkregen: fotosynthese, chemosynthese en door de consumptie van andere organismen. Autotrofen, of producenten, synthetiseren hun voedsel. Chemoautotrofen komen voor in ecosystemen waar zonlicht niet beschikbaar is en gebruiken chemicaliën als energiebron - zoals waterstofsulfide, H 2 S, uit hydrothermale openingen in de diepe zee - terwijl fotoautotrofen energie uit zonlicht omzetten in bruikbare energie voor de rest van de organismen in een ecosysteem. De snelheid waarmee deze producenten deze energie verkrijgen en omzetten, staat bekend als de bruto primaire productie (BPP) van het ecosysteem, wat ook een maat is voor de totale hoeveelheid energie die primaire producenten in een ecosysteem verzamelen.
Netto primaire productie
Niet alle energie die door producenten wordt verkregen, is echter beschikbaar voor gebruik door andere organismen in het ecosysteem. Tijdens zowel chemosynthese als fotosynthese wordt energie door primaire producenten gebruikt om hun cellulaire ademhaling van brandstof te voorzien, en een deel gaat verloren als warmte als bijproduct van metabolische processen. De energie die overblijft na ademhaling en metabolisme door primaire producenten staat bekend als netto primaire productie (NPP), die dan beschikbaar is voor primaire consumenten op het volgende trofische niveau.
NPP van ecosystemen
Ecosystemen met de hoogste NPP zijn tropische, natte regenwouden en estuaria die worden beïnvloed door warme temperaturen, hoge luchtvochtigheid en een instroom van voedingsstoffen. Ecosystemen met lage productiviteit omvatten woestijnen en het noordpoolgebied, die droog en te warm of te koud zijn voor een hoge plantengroei.
In aquatische ecosystemen bepalen hoeveelheden licht en nutriënten de primaire productie. De diepte van lichtpenetratie zorgt voor een hoge primaire productiviteit in zowel ondiepe kustwateren als aan het oppervlak van diepe oceanen en meren. Fytoplankton, dat bijna 40% van de zuurstof op aarde produceert, gedijt op het oppervlak van diep zout en zoet water, terwijl in ondiep water enorm diverse koraalriffen en waterplanten gedijen.
Gebieden met een instroom van voedingsstoffen hebben een uitzonderlijk hoge primaire productie. Voorbeelden hiervan zijn estuaria waar stikstofrijk zoet water zich vermengt met zout water, of oceaanopwellingen waar de organische stof van de diepe oceaan naar de oppervlakte circuleert. De instroom van macronutriënten, zoals fosfor en stikstof, verhoogt de primaire productie, omdat deze anders beperkende factoren zijn voor de groei van fotosynthetiserende organismen. Een buitensporige uitstroom van deze voedingsstoffen uit landbouwafvoer kan een exponentiële groei van algen- en fytoplanktonpopulaties veroorzaken, waardoor de zuurstof in het water wordt uitgeput en de aquatische flora en fauna negatief worden beïnvloed - een proces dat bekend staat als eutrofiëring.
