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27.3: Primärproduktion
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PROTOKOLLE

27.3: Primärproduktion

Die Gesamtmenge an Energie, die von den Primärproduzenten in einem Ökosystem erworben wird, wird als Brutto-Primärproduktion (BPP) bezeichnet. Von dieser Energie verwenden die Produzenten jedoch einen Teil für Stoffwechselprozesse, während ein Teil als Wärme verloren geht. Dadurch sinkt die verfügbare Energiemenge auf die nächste Trophieebene. Die verbleibende nutzbare Energiemenge wird als Netto-Primärproduktion (NPP) bezeichnet. In terrestrischen Ökosystemen wird die KKW durch das Klima angetrieben, während in aquatischen Ökosystemen die Lichtdurchdringung und die Nährstoffverfügbarkeit die KKW antreiben.

Brutto-Primärproduktion

Energie kann von Organismen auf drei Arten erworben werden: Fotosynthese, Chemosynthese und durch den Verbrauch anderer Organismen. Autotrophe oder Produzenten synthetisieren ihre Nahrung. Chemoautotrophe treten in Ökosystemen auf, in denen Sonnenlicht nicht verfügbar ist. Sie nutzen Chemikalien als Energiequelle, wie z.B. Schwefelwasserstoff H2S, aus hydrothermalen Quellen in der Tiefsee, während Fotoautotrophe die Energie des Sonnenlichts in nutzbare Energie für den Rest der Organismen in einem Ökosystem umwandeln. Die Geschwindigkeit, mit der diese Produzenten diese Energie gewinnen und umwandeln, wird als die Brutto-Primärproduktion (BPP) des Ökosystems bezeichnet, die auch ein Maß für die Gesamtmenge der von den Primärproduzenten in einem Ökosystem akkumulierten Energie ist.

Netto-Primärproduktion

Die von den Produzenten gewonnene Energie steht jedoch nicht vollständig für die Nutzung durch andere Organismen im Ökosystem bereit. Sowohl bei der Chemosynthese als auch bei der Fotosynthese wird die Energie von den Primärproduzenten für ihre Zellatmung verwendet, während ein Teil als Nebenprodukt von Stoffwechselprozessen als Wärme verloren geht. Die Energie, die nach der Atmung und dem Stoffwechsel durch die Primärproduzenten übrig bleibt, wird als Netto-Primärproduktion (NPP) bezeichnet, die dann den Primärkonsumenten auf der nächsten trophischen Ebene zur Verfügung steht.

NPP der Ökosysteme

Die Ökosysteme mit dem höchsten NPP sind tropische Feuchtregenwälder und Flussmündungen, die durch warme Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit und einen Nährstoffeintrag beeinflusst werden. Zu den Ökosystemen mit geringer Produktivität zählen Wüsten und die Arktis, die trocken und entweder zu heiß oder zu kalt für hohe Pflanzenwachstumsraten sind.

In aquatischen Ökosystemen steuern sowohl die Licht-als auch die Nährstoffmengen die Primärproduktion. Die Eindringtiefe des Lichts treibt eine hohe Primärproduktion sowohl in flachen Küstengewässern als auch an der Oberfläche von Tiefsee und Seen an. Das Phytoplankton, das fast 40% des Sauerstoffs der Erde produziert, gedeiht an der Oberfläche von Tiefsee -und Süßwasser, während in seichten Gewässern die unterschiedlichsten Korallenriffe und Wasserpflanzen gedeihen.

Flächen mit Nährstoffzufluss haben ein außergewöhnlich hohes Niveau der Primärproduktion. Beispiele dafür sind Ästuare, in denen sich stickstoffreiches Süßwasser mit Salzwasser vermischt, oder Ozeanauftriebsgebiete, in denen die organische Substanz des tiefen Ozeans an die Oberfläche zirkulieren. Der Zufluss von Makronährstoffen wie Phosphor und Stickstoff erhöht die Primärproduktion, da diese sonst das Wachstum der fotosynthetisierenden Organismen einschränken. Ein übermäßiger Zufluss dieser Nährstoffe aus dem landwirtschaftlichen Abfluss kann ein exponentielles Wachstum der Algen -und Phytoplanktonpopulationen verursachen, wodurch das Wasser an Sauerstoff verarmt und die Wasserflora und-fauna negativ beeinflusst wird—ein Prozess, der als Eutrophierung bekannt ist.


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