Elsődleges termelés – az ökológiában olyan érték, amely az autotróf organizmusok (például zöld növények vagy cianobaktériumok ) által meghatározott idő alatt egyszerű szervetlen komponensekből képzett szerves anyag mennyiségének növekedését jellemzi . Mivel az autotróf szervezetek szénforrása általában a szén-dioxid CO 2 ( szén-dioxid ), az elsődleges termelést jelenleg leggyakrabban a szárazföldi növényzet vagy az óceáni (tó) fitoplankton által meghatározott ideig megkötött szénmennyiség alapján becsülik. egységnyi területen. A fitoplankton esetében, amelyre jellemző a biomassza egységre vetített magas szervesanyag-képződési arány , az elsődleges termelést rövid időre, leggyakrabban egy napra becsülik. Ha szárazföldi növényzetről beszélünk, amelyben a szervesanyag-képződés mértéke biomassza egységenként lényegesen alacsonyabb, akkor az elsődleges termelést évre vagy tenyészidőszakra becsüljük.
Az elsődleges termelés fogalma nemcsak a fotoautotróf szervezetekre vonatkozik (vagyis azokra, amelyek energiaforrásként használják a fényt ), hanem a kemoautotrófokra is (vagyis olyan szervezetekre, amelyek szintén termelnek szerves anyagokat , de a vezetés során kapott energiájuk miatt). redox reakciók egyszerű anyagokkal, például az ammónium oxidációja nitritté vagy a szulfidok szulfáttá oxidálása ). Csak néhány prokarióta ( a szó tág értelmében vett baktériumok ) képes erre az energiaszerzési módszerre. A modern bioszférában a kemoautotrófok szerepe jelentéktelen. A leghíresebb példa az, hogy szerves anyagokat hoztak létre (amit aztán minden élőlény felhasznál) a mélytengeri hidrotermikus ökoszisztémákban - az élet oázisaiban, amelyek az óceán fenekének egyes részein nagy mélységben léteznek, ahol redukált vegyületekben gazdag forró vizek bukkannak fel. a kéreg repedésein keresztül.
A kutatók szinte az elsődleges termelés vizsgálatának kezdete óta különbséget tettek a „bruttó elsődleges termelés” (GPP) és a „nettó elsődleges termelés” (NPP) között. A bruttó termelés a termelő szervezet által képződött szerves anyag teljes mennyisége, a nettó termelés pedig a bruttó termelés mínusz a termelő légzési költségei . Más szóval: Atomerőmű = GPP - R, ahol R a légzés költsége. A termelők tömegének valódi növekedése a nettó őstermelés. Ezt az anyagot használhatják a fogyasztók, ő teremti meg az alapot a teljes élelmiszerlánc támogatásához .
Az elsődleges termelés első méréseit G. G. Vinberg végezte 1932-ben a tavon. Fehér (Moszkva melletti Kosinóban). Ehhez javasolta a "sötét és világos palackok" módszerét, melynek lényege, hogy a fotoszintézis során keletkező szerves anyagok mennyiségét a felszabaduló oxigén mennyisége alapján ítélik meg. A munka azzal kezdődik, hogy egy bizonyos mélységből vízmintát veszünk (a benne lévő planktonnal együtt), amelyet három, őrölt dugóval ellátott palackba (lombikba) töltünk. Az egyik palackban kémiai módszerrel azonnal meghatározzák az oldott oxigén tartalmát, majd a másik kettőt (amelyek közül az egyik „sötét”, fénytől védett, a másik „világos”, átlátszó a fényre) helyezzük. egy napig egy tóban, addig a mélységig, ahonnan az eredeti mintát vették. Egy nappal később a fiolákat a felszínre emelik, és meghatározzák bennük az oxigéntartalmat. Nyilvánvalóan a világos lombikban a fotoszintézis és a légzés is végbement, míg a fénytől elszigetelt sötét lombikban csak a légzés. A képződött szerves anyag mennyiségét a világos és sötét fiolákban lévő oxigén mennyiségének különbségéből számítják ki. Vinberg ezeket a hasonló termelésmeghatározásokat egyszerre végezte el egy sor különböző mélységből vett minta esetében, és ezt a tenyészidőszak során többször is megtette. Ennek eredményeként meg tudta becsülni a teljes tározó elsődleges termelését. Három évvel Vinberg munkája után hasonló módszert alkalmaztak az elsődleges termelés meghatározására az USA -ban a Lake-en. Linsley Pond (pc. Connecticut ) G. Riley (G. Riley), aki J. E. Hutchinson irányítása alatt dolgozott . Amerikai kutatók nem tudtak Vinberg munkásságáról, azonban később Hutchinson felismerte Vinberg prioritását.
Később kiderült, hogy a Vinberg által javasolt sötét és világos palackok módszerének „oxigén” változata nem elég érzékeny, amikor megpróbálják megbecsülni a fitoplankton termelést az óceánban, ahol az általában lényegesen alacsonyabb, mint a tavakban. a mérsékelt égövi övezetből. Az 1950-es évek elején E. Stiman-Nielsen dán kutató a Galatea kutatóhajón egy expedíción az úgynevezett "radiokarbon" módszert alkalmazta. Jelentése abban rejlik, hogy a 14 C-os szén radioaktív izotóppal jelölt CO 2 -t a tartalmazó vízmintákat tartalmazó fiolákbaplanktont
Az 1960-as években az óceán elsődleges termelésének felmérésére irányuló munka széles fronton fejlődött. Ezekben a Szovjetunió kutatói is aktívan részt vettek . Az elvégzett munka, beleértve a Tudományos Akadémia kutatóhajóit is, lehetővé tette az elsődleges termelési értékek megoszlásának feltérképezését a Világóceán teljes vízterületén . Egészen a közelmúltig, amikor az óceán felszíni vizeiben lévő klorofill mennyiségének becslésére távoli ( űrhajóktól származó ) módszereket kezdtek alkalmazni, ez a térkép maradt az egyetlen.
Már ekkor világossá vált (és ezt követően távoli módszerekkel is megerősítették), hogy minden óceán középső részén hatalmas területek találhatók, ahol az elsődleges termelés értéke rendkívül alacsony. Ennek az az oka, hogy a fitoplankton fejlődését ott korlátozza a biogén elemek, elsősorban a nitrogén és a foszfor hiánya a fitoplankton számára elérhető ásványi formában. Az elsődleges termelés nagy intenzitású területei kis területet foglalnak el - ezek az Atlanti -óceán északi része, a Csendes-óceán északi részének egyes területei, a Déli-óceán egyes területei (az Antarktisz körül) és a mélyvízi emelkedés ( feláramlás ) övezetei.
A jelenlegi adatok szerint a teljes óceán teljes nettó elsődleges termelése körülbelül 60 milliárd tonna szén évente, bár a különböző szerzők által adott becslések tartománya igen széles - 35-100 milliárd tonna. A teljes földterületre vonatkozóan az évi nettó őstermelést hasonló értékre – 57 milliárd tonnára – becsülik (a különböző szerzők becslései szerint 48-65 milliárd tonna). Így egységnyi területre vetítve a föld elsődleges termelése lényegesen magasabb, mint az óceáné. Az elsődleges földtermelést korlátozó fő tényezők a nedvesség hiánya (a kontinensek középső részein sivatagok) és az alacsony hőmérséklet (a felföldeken és a magas szélességi körökön). Alapvetően más a szárazföld és az óceán, mint egy egységnyi biomassza termelékenysége. A nettó elsődleges termelés megközelítőleg azonos összértéke mellett maguk a termelők átlagos biomasszája a szárazföldön körülbelül 800 milliárd tonna szén, az óceánban pedig csak körülbelül 2 milliárd tonna. Így az egységenkénti új anyag képződési sebessége Az óceánok biomassza mennyisége több százszor nagyobb, mint a szárazföldön.