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¿Qué representa la diferencia entre GPP - NPP?

¿Qué representa la diferencia entre GPP - NPP?


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Visión general

Los investigadores han estado estudiando un ecosistema de pastizales templados con el fin de comprender su estado actual con respecto a las entradas y salidas de carbono e identificar si el pastizal es actualmente un sumidero o una fuente de carbono.

El objetivo de este autoestudio es familiarizarse con los diferentes flujos de energía dentro de los ecosistemas de carbono terrestre.

La idea es calcular los flujos de energía en varios escenarios, y me siento un poco confundido acerca de la teoría científica de la productividad primaria bruta (GPP), la productividad primaria neta (NPP), la producción neta del ecosistema (NEP), el intercambio neto del ecosistema (NEE) , RT = respiración total, RA = respiración animal y RS = respiración del suelo,

Si alguien puede ayudar, se lo agradecería profundamente.

La relación entre los flujos de producción y otros flujos resumidos por estas ecuaciones clave:

  1. NPP = GPP - (respiración de la planta)

  2. NEE = NPP - (respiración heterotrófica)

  3. NEP = NEE - (pérdidas de carbono por lixiviación, perturbación y otras entradas y salidas)

Tabla de valores de flujo

Preguntas:

¿Qué representa la diferencia entre GPP - NPP? En otras palabras, ¿a qué equivale GPP-NPP (consulte la tabla de valores)? ¿Es el valor de 800 igual a la respiración?

GPP - NPP = R

1400 - 600 = 800

Entiendo que GPP es la tasa general de producción de biomasa por parte de los productores a la tasa a la que se captura la energía solar como moléculas de carbohidratos durante la fotosíntesis y NPP (energía capturada por unidad de error por unidad de tiempo). Productores como las plantas utilizan esta energía de respiración y crecimiento.

También entiendo que NPP es la tasa de energía perdida por metabolismo o mantenimiento o la energía almacenada como biomasa por plantas o productores primarios en el ecosistema.

Supongo que este valor de 800 está asociado con la respiración de las plantas; aunque todavía estoy confundido con lo que representa este valor. Desde mi forma de pensar, la diferencia entre GPP-NPP es igual a la extensión de CO2 perdida por la respiración de las plantas dentro del ecosistema. Dado que el valor de GPP (1400) es mayor que el valor de NPP (600), se ha utilizado más energía durante la ingesta de carbono durante la fotosíntesis en lugar de las plantas que utilizan glucosa o la energía almacenada en el sistema para realizar la fotosíntesis para la emisión de CO.2.

Por lo tanto, este valor representa la cantidad de CO2 que se pierde por la respiración de las plantas o por la actividad metabólica.

¿Estoy en el camino correcto? ¿Tengo las ideas correctas sobre los flujos de energía?

Diagrama


¿Qué representa la diferencia entre GPP - NPP?

La respuesta está en su descripción general: es la respiración de las plantas.

¿Es el valor de 800 igual a la respiración?

Esa es la consecuencia inevitable de la ecuación que presentó y los números que ingresó, sí.

Entiendo que GPP es la tasa general de producción de biomasa por los productores a la tasa a la que se captura la energía solar como moléculas de carbohidratos durante la fotosíntesis y NPP (energía capturada por unidad de error por unidad de tiempo).

Esa frase estuvo bien hasta "y NPP". ¿Qué está haciendo ahí? ¿Citaste mal algo o estás pensando que la NPP es un proceso como la fotosíntesis?

Los productores como las plantas utilizan esta energía de respiración y crecimiento.

Si.

También entiendo que NPP es la tasa de energía perdida por metabolismo o mantenimiento o la energía almacenada como biomasa por plantas o productores primarios en el ecosistema.

No. NPP es la energía almacenada como biomasa por plantas o productores primarios en el ecosistema (o más bien la tasa a la que se almacena dicha energía, si es productividad estás hablando y está en gC / m-2 / yr-1). La respiración es la energía perdida por el metabolismo o el mantenimiento. GPP es lo que parece estar describiendo esa oración, ya que es el carbono total capturado por las plantas, es decir, si se usa para acumular la biomasa de la planta o si lo usa la planta en su metabolismo (es decir, si respira).

Supongo que este valor de 800 está asociado con la respiración de las plantas;

Correcto.

aunque todavía estoy confundido con lo que representa este valor.

Tal vez debería estudiar los procesos metabólicos de las plantas y la vida en general para comprender mejor esto. Toda la vida consiste en reacciones químicas que forman estructuras; para construirlos se necesita energía (debido a la segunda ley de la termodinámica), y todos los seres vivos crean esa energía al descomponer moléculas complejas en otras más simples. (como tal, sería más exacto decir que toda la vida consiste en reacciones químicas que acumulan y descomponen varias estructuras). Quizás se esté preguntando "pero ¿qué pasa con la diferencia entre autótrofos y heterótrofos de los que he oído hablar?"; la diferencia entre ellos es de dónde obtienen las moléculas complejas en primer lugar. Los autótrofos utilizan una fuente de energía diferente para acumularlos, mientras que los heterótrofos los obtienen de su entorno. Como tal, puede pensar que cada ser vivo está compuesto por dos tipos de moléculas: las que realmente forman su estructura (en los humanos, las moléculas que forman las membranas celulares, huesos, músculos, etc.) y las que se almacenan en orden. que se descomponga para alimentar todo el sistema (en los humanos, eso es grasa, glucógeno, glucosa, etc.). Por supuesto, una molécula puede hacer ambas cosas; si se está muriendo de hambre, su cuerpo puede comenzar a descomponer las moléculas estructurales para obtener energía. Hay muchas formas diferentes de descomponer esas grandes moléculas para obtener energía; el más eficiente, que comienza con una gran cadena de átomos de carbono y lo corta en CO individual2 moléculas que usan O2 moléculas, se llama respiración aeróbica (es decir, respiración que usa oxígeno).

Debido a que esas moléculas complejas son necesarias para alimentar toda la vida, los autótrofos (los organismos que realmente los producen) son muy importantes, y los procesos que utilizan para producirlos también lo son. El proceso que produce casi todas las moléculas que alimentan a casi toda la vida en la tierra es fotosíntesis, que utiliza la energía del sol para impulsar una reacción que convierte el CO2 de la atmósfera a grandes moléculas basadas en carbono que llamaremos carbohidratos. A esto se le llama "carbono fijador", ya que el átomo de carbono es el más importante; medir cuánta fotosíntesis está sucediendo es otra forma de medir cuántos átomos de carbono se mueven de ser parte de un CO2 molécula a ser parte de una planta.

GPP es la medida de ese proceso exacto: cuántos gramos de carbono por metro cuadrado por segundo (o año en su gráfico) se mueven de estar en un CO2 molécula a formar parte de una planta a través del proceso de fotosíntesis.

Podría pensar que esto también es una medida de cuánto crece la planta, pero ignora el hecho de que, como dije, todos los seres vivos contienen moléculas que los componen y moléculas que descomponen para obtener energía; obviamente, el crecimiento de la planta involucrará al primero, y el segundo simplemente vuelve a ser CO2 a través del proceso de respiración. Otra forma de decirlo es que en el flujo de carbono hay un gran flujo de CO2 a las moléculas de la planta a través de la fotosíntesis (GPP), pero una gran proporción de ese flujo se remonta al otro lado (las moléculas de la planta se descomponen en CO2 a través de la respiración de la planta); el flujo restante que en realidad todavía está en las moléculas de las plantas en un momento dado es NPP.

NPP es el sustituto del crecimiento de las plantas; es básicamente la cantidad de carbono que la planta fijó a través de la fotosíntesis que realmente contiene en su cuerpo, mientras que R (respiración) es la cantidad de carbono que fijó y descompuso para obtener energía, liberándolo como CO2 en la atmósfera. Por lo tanto, GPP = NPP + R y GPP - NPP = R.

Desde mi forma de pensar, la diferencia entre GPP-NPP es igual a la extensión de CO2 perdida por la respiración de las plantas dentro del ecosistema.

En efecto.

Dado que el valor de GPP (1400) es mayor que el valor de NPP (600), se ha utilizado más energía durante la ingesta de carbono durante la fotosíntesis en lugar de las plantas que utilizan glucosa o la energía almacenada en el sistema para realizar la fotosíntesis para la emisión de CO.2.

No entiendo esta frase en absoluto. El hecho de que GPP sea más grande que NPP muestra que las plantas no retienen todo el carbono que convierten de la atmósfera para formar su estructura física; También usan mucho de este carbono para impulsar su metabolismo a través del proceso de respiración, lo que hace que dicho carbono se convierta de nuevo en CO.2 y ser liberado nuevamente a la atmósfera (en lugar de permanecer en forma de madera, hojas, almidón, etc.).

Por lo tanto, este valor representa la cantidad de CO2 que se pierde por la respiración de las plantas o por la actividad metabólica.

Eso es correcto, con las dos advertencias de que es la cantidad de carbono fijado en moléculas orgánicas que esta perdido al ser liberado a la atmósfera en forma de CO2, y que no hay "o" - todo el metabolismo de las plantas es impulsado por la respiración, y la única actividad metabólica que libera CO2 es la respiración.


Diferencia entre productividad bruta y neta

El estudio de la ecología implica aprender sobre las relaciones entre los organismos vivos y su entorno. Examina cómo surgieron y cómo se afectan y se ayudan mutuamente a crecer en sus respectivos entornos.

En ecología, la productividad se refiere a la tasa de generación de biomasa en un ecosistema. Es la proporción de unidades de masa por unidad de volumen o superficie por unidades de tiempo. En las plantas, la productividad se determina mediante la síntesis de materiales orgánicos a partir de moléculas inorgánicas en compuestos orgánicos más simples. Este proceso también se denomina "producción primaria" y es el proceso del que dependen todos los organismos vivos. Los productores primarios o autótrofos forman la base de la cadena alimentaria y producen alimento para otros organismos.

Los productores primarios incluyen algas marinas, plantas terrestres y bacterias. Están involucrados en los procesos de fotosíntesis y quimiosíntesis. La producción primaria puede ser Productividad primaria bruta o Productividad primaria neta.

La Productividad Primaria Bruta (GPP) es la tasa de cómo los productores o autótrofos de un ecosistema recolectan y ahorran una cierta cantidad de energía química conocida como biomasa en un momento específico. La energía de biomasa se puede utilizar para la conversión química, térmica y bioquímica. Los productores primarios utilizan parte de esta energía para la conversión en nutrientes y trifosfato de adenosina (ATP) y la liberación de productos de desecho, lo que se conoce como respiración celular.

El exceso o la pérdida generada por este proceso es la Productividad Primaria Neta (NPP). Es la diferencia entre la cantidad de energía química útil que producen las plantas en el ecosistema en relación con la forma en que una parte de esa energía se utiliza para la respiración celular. La NPP se utiliza para evaluar la función del ecosistema y los efectos del cambio climático en él, para monitorear la salud de las plantas y los cambios en la productividad a lo largo del tiempo, y para estimar el rendimiento de un cultivo.

Mientras la tasa de producción de biomasa supere la necesaria para la respiración celular, las plantas crecerán y se propagarán. Varios factores pueden afectar la GPP y la NPP, como el clima, el tipo de suelo y la disponibilidad de agua y nutrientes en el área donde se cultivan.

En la actualidad, la carga humana sobre el ecosistema ha planteado preguntas sobre cómo puede sustentar la vida en el futuro. En varias áreas del mundo, la tierra está tan seca que ninguna planta puede sobrevivir, y el clima de la Tierra se ha visto muy afectado por el cambio climático y por el calentamiento global, en parte causado por el hombre.

1. "GPP" significa "Productividad primaria bruta", mientras que "NPP" significa "Productividad primaria neta".
2.GPP es la tasa que los productores primarios de un ecosistema recolectan y ahorran biomasa en un tiempo específico para la conversión química, térmica y bioquímica, mientras que NPP es la tasa de pérdida o exceso que genera el proceso.
3. La biomasa generada se utiliza para la respiración celular de las plantas que convierte en nutrientes y ATP necesarios para la producción celular. La GPP se usa para la producción de células, mientras que la NPP es la diferencia entre la GPP y la respiración celular.
La configuración ideal es que la producción de biomasa siempre sea mayor de lo que se necesita para la respiración celular para que las plantas crezcan.


Mr G & # 8217s Sistemas ambientales

Los organismos que utilizan fuentes de energía inorgánicas, y en particular las plantas, son la unidad base de la energía almacenada en cualquier ecosistema. La energía luminosa se convierte en energía química mediante la fotosíntesis dentro de las células de las plantas.

Debido a que toda la energía fijada por las plantas se convierte en azúcares, en teoría es posible calcular la absorción de energía de una planta midiendo la cantidad de azúcar producida. Esta es la Producción Primaria Bruta (GPP), porque se da en los productores primarios, un resumen difícil de medir. Más útil es la medida de la producción primaria neta (NPP).

Una NPP de los ecosistemas es la tasa a la que las plantas acumulan masa seca, generalmente medida en kg, m -2, año -1, o como el valor energético ganado por unidad de tiempo kJ, m -2, año -1. Esta reserva de energía es un alimento potencial para los consumidores dentro del ecosistema.

NPP representa la diferencia entre la velocidad a la que las plantas realizan la fotosíntesis (GPP) y la velocidad a la que respiran (R). Esto se debe a que la glucosa producida en la fotosíntesis tiene dos destinos principales. Algunos prevén el crecimiento, el mantenimiento y la reproducción y la energía se pierde en forma de calor durante procesos como la respiración. El resto se deposita dentro y alrededor de las células y representa la masa seca almacenada (NPP = GPP-R).

La acumulación de masa seca se suele denominar biomasa y proporciona una medida útil de la producción y el uso de los recursos.

La producción primaria es la base de todos los procesos metabólicos en un ecosistema, y ​​la distribución de la producción tiene un papel clave en la determinación de la estructura de un ecosistema. Las comunidades biológicas incluyen más que solo plantas, también incluyen herbívoros, carnívoros y detritívoros.

La producción también ocurre en animales como Producción Secundaria. Es importante destacar que los animales no utilizan toda la biomasa que consumen. Algunos pasan para convertirse en heces. La producción bruta en animales equivale a la cantidad de biomasa o energía asimilada o biomasa consumida menos heces.

Al igual que con las plantas, parte de la energía asimilada por los animales se utiliza para impulsar los procesos celulares a través de la respiración, el resto está disponible para depositarse como nueva biomasa. Esta es la producción secundaria neta. Productividad secundaria neta (NSP) = alimento ingerido - heces - energía respiratoria


Mecanismos de los cambios relacionados con la edad en la producción forestal: la influencia de los cambios fisiológicos y sucesionales

Producción primaria neta (CN) disminuye a medida que los bosques envejecen, pero el papel causal de la disminución de la producción primaria bruta (GPP), o aumento de la respiración autótrofa (Ra) sigue siendo objeto de debate. Esta incertidumbre complica las respuestas pronosticadas al clima futuro, ya que el dióxido de carbono atmosférico (CO2) Las concentraciones pueden amplificar el sumidero de carbono (C) en los bosques templados si GPP controla el declive en CN, pero el aumento de temperatura puede disminuir este C-sumidero si Ra controla el CN disminución. Nosotros cuantificamos CN en bosques dominados por pinos loblollyPinus taeda) en Carolina del Norte, EE. UU., que varió de 14 a 115 años. Usamos un enfoque de flujo de savia para cuantificar la fotosíntesis del dosel de verano por pinos y árboles de madera dura de sucesión posterior, y medimos el CO de madera2 eflujo para investigar los cambios relacionados con la edad en el pino Ra. A pesar del aumento de la producción de maderas duras de sucesión tardía, una disminución del 80% en el pino CN ecosistema causado CN disminuir con la edad en un 40%. El declive del pino CN se explica por la reducción de la conductancia estomática y la fotosíntesis, lo que respalda la hipótesis de que el aumento de la limitación hidráulica y la disminución GPP impulsó el declive relacionado con la edad de CN en esta especie. La diferencia entre GPP y CN indicó que pino Ra también disminuyó con la edad, esto fue corroborado por mediciones de reducción de CO del tallo2 eflujo con el aumento de la edad. Estos resultados indican que el ciclo de C en estos bosques templados sucesionales está controlado por la entrada de C de GPPy elementos del cambio global que aumentan GPP puede aumentar el sumidero de C en bosques de pinos envejecidos de clima cálido-templado.

Cuadro S1. Características de doce bosques dominados por pino piñonero (Pinus taeda) en el centro-este de Carolina del Norte que difieren en edad. BA es el área basal, Pino se refiere a Pinus taeda, HW se refiere a una colección de especies de madera dura de sucesión media y tardía, el dap es el diámetro a la altura del pecho (1,4 m) y el LAI es el índice de área foliar. Max LAI se refiere a los valores máximos observados en el verano, típicamente en agosto, y min LAI se refiere a los valores mínimos observados en el invierno, típicamente en enero.

Figura S1. Relación alométrica utilizada para predecir la producción de madera de los árboles de frondosas en función del diámetro a la altura del pecho. No hubo diferencia en la pendiente o intersección de esta relación entre especies (ANCOVA, PAG& gt0.05). La leyenda da el género o la abreviatura de género-especie de cuatro letras. Acru se refiere a Acer rubrum (Arce rojo) Cayra se refiere a todas las especies de nogal del género Lista se refiere a Liquidambar styraciflua (Liquidámbar) Litu se refiere a Liriodendron tulipifera (Álamo tulipán) y Qual se refiere a Quercus alba (Roble blanco). La línea es la que mejor se adapta a todas las especies: y=1.997X-2.074 r 2 =0.70 PAG& lt0.01.

Figura S2. Trayectoria constante de la producción de madera de pino a través de parcelas de cronosecuencia. Incrementos promedio del diámetro del tallo de 20 dominantes y 20 suprimidos Pinus taeda Los árboles de los últimos 30 años derivados de núcleos de árboles como en los Métodos se escalaron alométricamente a la producción de madera y se multiplicaron por la densidad de tallos observada. Cada trama se muestra como un símbolo único. Los valores de producción de madera utilizados en el texto principal se muestran como grandes círculos grises y representan el promedio de los últimos 5 años de incremento leñoso.

Figura S3. Sensibilidad de GPP estimaciones a saturado de luz CI/Ca. La estimación derivada de la madera δ 13 C se comparó con valores constantes de 0,55, 0,66 y 0,75, ya que 0,66 refleja la media general, mientras que 0,55 y 0,75 reflejan el rango de Pinus taeda observaciones de intercambio de gases a nivel de hoja (Katul et al., 2000). Mientras que la magnitud absoluta de la GPP la estimación dependía de CI/Ca, la inferencia de una disminución relacionada con la edad en GPP era insensible a CI/Ca y fue impulsado por una gran disminución en la conductancia del dosel con el aumento de la edad.

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Diferencia entre la productividad primaria bruta y la productividad primaria neta

¿Alguna vez te has preguntado cómo llegaría la comida a nuestras manos? Los animales y otros organismos consumidores no pueden comer ni consumir energía solar, pero las plantas fotosintéticas y las algas son muy capaces de hacerlo. Parece sensato que la producción de alimentos se lleve a cabo en las plantas mediante el uso de energía solar a través de la fotosíntesis, que es la producción primaria. Por tanto, la producción primaria debe tener lugar para iniciar la producción de alimentos o, en otras palabras, para almacenar energía consumible para los seres vivos. Cuando los dos adjetivos Bruto y Neto se colocan antes del término productividad primaria, los significados se vuelven diferentes entre sí.

¿Qué es la productividad primaria?

La productividad primaria es la producción de compuestos orgánicos, a menudo llamados alimentos, utilizando dióxido de carbono como materia prima y luz solar como fuente de energía. Sin embargo, la quimiosíntesis también tiene lugar y contribuye a la productividad primaria. La producción primaria tiene lugar en casi todas partes de la Tierra a través de la fotosíntesis y la quimiosíntesis. Como significa la palabra Primaria, es la primera vez que se produce la producción de alimentos. Es importante destacar que podría tener lugar en cualquier lugar y en cualquier momento si hay energía disponible. La mayor proporción de producción primaria proviene de la fotosíntesis durante el día en lugares abiertos, mientras que los organismos quimiosintéticos transforman la energía química de los compuestos en alimentos consumibles en cualquier lugar y en cualquier momento. Tanto los ecosistemas terrestres como los acuáticos contribuyen a la producción primaria. Los carbohidratos simples son las primeras moléculas producidas en la producción primaria, pero luego se modifican en carbohidratos complejos de cadena larga, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. La productividad primaria es la principal fuerza impulsora que sustenta la vida.

¿Qué es la productividad primaria bruta?

La Productividad Primaria Bruta a menudo se abrevia como GPP, y es simplemente la cantidad total de alimentos generados. Cabe señalar que esta es la velocidad a la que los autótrofos o los productores primarios de un ecosistema producen alimentos en un período definido. El GPP se expresa en masa de alimentos en un área determinada (terrestre) o volumen (acuático) durante un tiempo definido (por ejemplo, gramos por metro cuadrado por año).

¿Qué es la productividad primaria neta?

Es interesante notar que los alimentos generados se utilizan para producir energía en forma de trifosfato de adenosina (ATP) para todos los seres vivos, incluidas las plantas, a través de la respiración. Eso significa que los propios productores primarios utilizan una cantidad considerable de alimentos para respirar. Por lo tanto, la cantidad de alimentos disponible para los consumidores en un ecosistema difiere del GPP. La productividad primaria neta (NPP) se define como la cantidad restante de alimentos. En otras palabras, NPP es la diferencia entre GPP y la cantidad de alimento utilizada para la respiración por los productores en un tiempo y área definidos. Eso significa que la NPP es la fuerza impulsora básica de la vida, en términos de alimentos.

¿Cuál es la diferencia entre la productividad primaria bruta y la productividad primaria neta?

Simplemente, es como la diferencia entre los salarios brutos y netos, pero la diferencia creada es interesante de conocer en comparación con el hecho de que la deducción de la nómina de salario no es nada divertido.

• GPP es la cantidad total de alimentos producidos por los productores, mientras que NPP es la cantidad restante de alimentos cuando la cantidad perdida por la respiración de los productores se resta del GPP.

• GPP podría afectar NPP pero no al revés.

• NPP es lo que importa directamente a los consumidores, mientras que GPP importa directamente a los productores.


Medición de la función del ecosistema, comunidades terrestres

II.B. Producción de biomasa

La producción primaria neta (NPP) se define estrictamente como la diferencia entre la energía fijada por los autótrofos y su respiración, y se equipara más comúnmente a incrementos de biomasa por unidad de superficie terrestre y tiempo. Debido a que el incremento de la biomasa durante un tiempo determinado depende de la velocidad a la que se produce nueva biomasa y también de la cantidad inicial de tejido fotosintético que asimila carbono, los rodales con una gran biomasa en pie a menudo muestran mayor NPP que los rodales con menor biomasa. Por lo tanto, otro concepto útil es el de la tasa de productividad relativa, o el tiempo que necesita un rodal vegetal para producir su biomasa en pie. Por ejemplo, la tasa de productividad relativa estimada para un bosque tropical seco puede ser de muchos años, mientras que en un pastizal anual es de menos de 1 año.

El destino del carbono asimilado, es decir, si se asigna para aumentar los depósitos de biomasa aérea o subterránea, exudados de raíces, basura, materia orgánica del suelo, herbívoros, simbiontes o parásitos, varía mucho entre ecosistemas, según las condiciones climáticas predominantes. regímenes de perturbación y patrones de asignación de tipos funcionales de plantas dominantes (Fig. 4).

Figura 4 . Reservas de carbono en los principales tipos de ecosistemas. Las existencias de suelo incluyen biomasa, masa orgánica del suelo y hojarasca. Los diagramas circulares indican el porcentaje de carbono del suelo en la biomasa subterránea (gris) y en la masa orgánica del suelo (blanco) [modificado de Anderson (1991) Physiological Plant Pathology y Larcher, Fig. 2.81 (1995) © Springer-Verlag, con autorización.] .

A escala regional, la producción primaria neta puede explicarse en gran medida por factores climáticos. Por ejemplo, la precipitación, la evapotranspiración potencial y la radiación son suficientes para explicar la producción primaria neta aérea (ANPP) de los bosques, desiertos y pastizales de América del Norte. En las regiones de los Estados Unidos con hasta 1400 mm de precipitación anual, la precipitación anual es suficiente para representar el 90% de la variabilidad en el ANPP de los pastizales (Fig. 5a). A mayor precipitación, el ANPP depende más de otros factores, y las ecuaciones basadas en la precipitación anual pierden parte de su poder predictivo. A nivel de sitio, la variabilidad en la producción parece deberse a la precipitación anual y la capacidad de retención de agua del suelo (con la Fig. 5b). Suelo que puede tener un efecto positivo o negativo dependiendo del valor de precipitación. En las regiones secas, las pérdidas importantes de agua del suelo se producen a través de la evaporación del suelo desnudo. Sin embargo, donde se encuentran los suelos arenosos, la evaporación del suelo desnudo es menor que en los suelos arcillosos porque el agua penetra más profundamente en el suelo. Por la misma razón, la escorrentía superficial también es menor en suelos arenosos que en suelos arcillosos. En regiones más húmedas, se producen pérdidas sustanciales de agua a través de la percolación profunda, que se reduce en suelos con alto whc. Esto se conoce como la hipótesis de la textura inversa, propuesta por I. Noy-Meir en 1973.

Figura 5 . Controles a nivel regional y de sitio sobre la producción primaria neta aérea (ANPP) de los pastizales de EE. UU., (A) La precipitación anual (APPT) es el factor principal a nivel regional, con ANPP = 0.6 (APPT - 56) (r 2 = 0,90), donde 0,6 representa la eficiencia promedio en el uso del agua de la comunidad y 56 mm / año es la “precipitación ineficaz” (volumen de precipitación que no es suficiente para generar producción). La adición de temperatura y evapotranspiración potencial no mejoró el modelo, (b) La precipitación anual y la capacidad de retención de agua del suelo (whc) son los factores principales a nivel del sitio, con ANPP = 32 + 0.45 APPT - 352 whc + 0.95 whc APPT r 2 = 0,67) (reproducido con permiso de Sala et al., 1988 ).

En escalas de análisis más finas (por ejemplo, potreros y parches de vegetación), se necesitan más variables para dar cuenta del ANPP. La composición de especies y el régimen de uso de la tierra se convierten en factores importantes, aunque los impulsores a una escala más gruesa todavía están en funcionamiento y limitan las respuestas (por ejemplo, independientemente de la gestión o la composición de especies, la precipitación anual establecerá un límite superior para el ANPP). Por ejemplo, en los pastizales naturales montanos y pampeanos argentinos, la ANPP disminuyó entre un 50% y más de un 300% cuando se sometió a un pastoreo de moderado a intenso. La composición de especies es crucial en este nivel, por ejemplo, el ANPP tiende a ser más alto en los pastos dominados por leguminosas que en los dominados por pastos porque el crecimiento de las leguminosas está mucho menos limitado por la disponibilidad de nitrógeno del suelo debido a su capacidad de fijación simbiótica de nitrógeno.

La producción de biomasa desde la escala local hasta la global también se puede estimar mediante teledetección. El índice de vegetación de diferencia normalizada, derivado de la reflectancia en las bandas roja e infrarroja medida por los satélites meteorológicos NOAA / AVHRR (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica / Radiómetro Avanzado de Muy Alta Resolución), muestra una fuerte correlación con los procesos de la vegetación como la fotosíntesis y la productividad primaria. y se ha utilizado ampliamente para evaluar la producción primaria (Fig. 6).

Figura 6. Uso del índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) en la estimación de patrones anuales y estacionales de producción primaria, (a) Relación entre la producción primaria neta y el NDVI de diferentes tipos de vegetación: 1, tundra 2, tundra-taiga ecotono 3, coníferas boreales cinturón 4, bosque de coníferas templado húmedo 5, transición de bosques de coníferas a bosques latifoliados caducifolios 6, bosques caducifolios 7, bosques mixtos de roble y pino 8, bosques de pinos 9, pastizales 10, tierras agrícolas 11, matorrales 12, desierto (reproducido con permiso de Physiological Plant Pathology, Larcher, Fig. 2.77, 1995, © Springer-Verlag). (b) Cambios estacionales en el NDVI para un pastizal nativo, un campo de trigo y doble cultivo de trigo y soja en la Pampa Argentina (reproducido con permiso de Sala y Paruelo, 1997).


¿Es la producción neta del ecosistema igual a la acumulación de carbono del ecosistema?

La producción neta del ecosistema (NEP), definida como la diferencia entre la producción primaria bruta y la respiración total del ecosistema, representa la cantidad total de carbono orgánico en un ecosistema disponible para almacenamiento, exportación como carbono orgánico u oxidación no biológica a dióxido de carbono a través del fuego u oxidación ultravioleta. . En parte de la literatura reciente, especialmente en ecosistemas terrestres, la NEP se ha redefinido como la tasa de acumulación de carbono orgánico en el sistema. Aquí sostenemos que retener la definición original mantiene la coherencia conceptual entre NEP y producción primaria neta y que es congruente con las definiciones ampliamente aceptadas de autotrofia y heterotrofia de ecosistemas. La evaluación cuidadosa de NEP destaca los diversos destinos potenciales del carbono no respirado en un ecosistema.

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  • CN = GPP - Respiración
  • NPP representa la biomasa ganada por la planta.
  • NPP es la energía que queda para el crecimiento de las plantas y para el consumo de detritívoros y herbívoros.
  • NPP representa la entrada de carbono en los ecosistemas. Las plantas pueden responder a las condiciones ambientales asignando carbono al crecimiento de diferentes tejidos.

  • La asignación de NPP a productos de almacenamiento (por ejemplo, almidón) proporciona un seguro contra la pérdida de tejidos por herbívoros, perturbaciones como incendios y eventos climáticos como heladas.
  • Pueden asignarse cantidades sustanciales de NPP (hasta un 20%) a compuestos secundarios defensivos.
  • NPP es la principal fuente de energía para todos los organismos de un ecosistema.
  • La variación en la NPP es una indicación de la salud del ecosistema.
  • La NPP está asociada con el ciclo global del carbono.

En los ecosistemas terrestres, la NPP se estima midiendo el aumento de la biomasa vegetal en parcelas experimentales y escalando a todo el ecosistema.

Técnicas de cosecha: Mida la biomasa antes y después de la temporada de crecimiento. Ésta es una estimación razonable de la PNP aérea si se hacen correcciones por herbivoría y mortalidad.

Las cosechas deben ser más frecuentes y se necesitan factores de corrección adicionales.

Minirhizotrones son tubos de visualización subterráneos equipados con cámaras de video.

Permiten a los investigadores observar directamente el crecimiento y la muerte de las raíces.

Han dado lugar a avances significativos en la comprensión de los procesos de producción subterráneos.

Las técnicas de cosecha son poco práctico para ecosistemas grandes o biológicamente diversos.

Las concentraciones de clorofila pueden ser un sustituto de GPP y NPP. Pueden estimarse utilizando métodos de teledetección que se basan en la reflexión de la radiación solar.

La clorofila absorbe las longitudes de onda azul y roja y tiene una característica firma espectral.

  • La NPP también se puede estimar a partir de la GPP y las mediciones de la respiración.
  • Cambio de CO2 la concentración se mide en una cámara cerrada.
  • A veces, rodales enteros de plantas se encierran en una cámara o tienda para estudiar CO2 intercambio.
  • El cambio neto en CO2 es GPP menos respiración total: Producción neta del ecosistema o intercambio (DE SOLTERA).Fregadero neto: Más de un año más carbono neto muestra una ingesta de CO2 Fuente neta: Más de un año, más carbono neto muestra una producción de CO2 (según la temporada, el ecosistema puede moverse entre los dos) o incluso la hora del día (luz del sol- lavabo oscuro& # 8211 fuente)
  • La fotosíntesis y la respiración se miden en muestras de agua recolectadas e incubadas in situ con luz (para la fotosíntesis) y sin luz (para la respiración). La diferencia en las tasas es igual a NPP.


¿Qué representa la diferencia entre GPP - NPP? - biología

1a. ¿Qué es la fotosíntesis y por qué es importante?

1b. ¿Qué longitudes de onda de radiación solar se utilizan para la fotosíntesis?

1c. ¿Por qué las hojas parecen verdes para el ojo humano?

2a. What is respiration and what is its role in living organisms?

2b. Is light required for respiration to take place?

2c. Describe how energy "moves" through the food chain.

3a. Why are plants called "primary producers"?

3b. What is the difference between gross primary production and net primary production?

3c. Are NPP rates fairly constant around the globe? Explicar.

4a. What is the role of vegetation in the hydrologic cycle?

4b. How does the elimination of vegetation affect the hydrologic cycle?

5a. What is the role of vegetation in the carbon cycle?

5b. What is the role of soil in the carbon cycle?

6a. Do human interactions alter natural energy flow and biogeochemical cycles?

6b. Contrast agricultural systems with natural ecosystems.

6c. What effect does deforestation and biomass burning have on the biosphere?

6d. Do humans use a disproportionate amount of net primary productivity? Explicar.

1a. Photosynthesis is the process in which plants use solar energy to convert carbon dioxide and water into carbohydrates. Photosynthesis is important because it creates food and oxygen, necessary resources for the continuation of life on Earth. See Section 1.1.

1b. Light in the visible wavelengths, from about 0.4-0.7 µm, is the solar radiation used for photosynthesis and is termed photosynthetically active radiation or PAR. See Section 1.1.

1c. Leaves appear green to the human eye because leaf surfaces reflect more green light than other visible wavelengths. See Section 1.1.

2a. Respiration is the reverse of photosynthesis. During respiration, stored energy is converted into available energy necessary for the maintenance and formation of cell material. This is necessary for all metabolic processes. See Sections 1.1 and 2.3.1.

2b. No, respiration can occur with or without light.

2c. Food produced by photosynthesis forms the base of most ecosystem food chains. Herbivores eat plant material and carnivores eat herbivores, gaining some energy from the foods they consume. Only a fraction of the energy consumed at a lower level is carried to the next level. See Section 2.1 and Figure 3.01.

3a. Plants are called primary producers because they produce the material and store the energy at the bottom of the food chain. In other words, all animals are dependent, either directly or indirectly on the food materials stored in plants. See Section 2.1 and Figure 3.01.

3b. Gross primary production (GPP) is the total rate at which material is produced and net primary production (NPP) is the rate at which material is accumulated in excess of respiration. In other words, NPP is GPP minus respiration. See Section 1.2.

3c. No. Net primary production is directly related to ecosystem conditions. Ecosystems where the environment most favors plant growth and lower respiration rates will have the highest rates of NPP . See Section 1.2.

4a. Plants are important components of the hydrologic cycle. They act as physical buffers by slowing down the flow and impact of hard rain, while their roots help to bind soil. This helps the soil to absorb more water and inhibits erosion. Vegetation uptakes, stores, and eventually releases water back into the atmosphere by the process of transpiration (also known as evapotranspiration). See Section 2.2 and Figure 3.02.

4b. As vegetation is removed, the rate of runoff tends to increase. Less water is absorbed and retained in the ecosystem, and soil erosion is accelerated. See Section 2.2 and Figure 3.02.

5a. Carbon is the most abundant element in the nonwater portions of plants (about 50%). As vegetation grows, carbon is taken from the atmosphere and stored in plants. When a plant decays or is burned, this carbon is released back to the atmosphere and the soil. See Section 2.3.1 and Figure 3.03.

5b. Soil is a large sink for carbon. Organisms in the soil transform dead organic material into carbon-rich humus. Carbon may remain in soils for long periods of time. See Section 2.3.1 and Figure 3.03.

6a. Si. Human activities can significantly modify the natural pathways of energy flow and biogeochemical cycles. This includes changing amounts of elements stored and released to various Earth realms, alteration of nutrient and energy flow pathways, depletion and removal of soils, disruption and destruction of habitats, and decreased diversity in plant and animal communities. See Section 3.1.

6b. Production is maximized in agricultural systems, but requires more energy and water input than natural ecosystems to sustain yields. Monocultural crops are generally more susceptible to disease and insect attack than natural ecosystems. See Section 3.2.

6c. Deforestation reduces biological diversity and increases water runoff and soil erosion. Deforestation also changes local and sometimes regional climate patterns by altering surface albedos, wind speeds, and latent heat cooling. Biomass burning releases carbon dioxide, trace gases and particulates into the atmosphere. See Section 3.3

6d. Si. When indirect usage of NPP is considered, the total of global terrestrial NPP coopted by humans and domestic animals ranges from roughly 40-58%. This indirect appropriation of NPP by humans is substantially disproportionate to direct use (3% of global NPP) by humans. The more NPP humans coopt, the less available for natural ecosystems. See Section 3.1.


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