Siirry sisältöön

Perustuotanto (biologia)

Wikipediasta
Tämä artikkeli käsittelee termin merkitystä biologiassa. Taloustieteen käsitteestä kerrotaan artikkelissa alkutuotanto.

Perustuotanto eli biomin primaarituotanto on vihreiden kasvien tuottama eloperäisen aineksen määrä ekosysteemissä tietyn aikayksikön aikana. Tärkein perustuotannon muoto on vihreiden kasvien yhteyttäminen.[1][2]

Energian yksikkö on joule, ja perustuotannon määrää kuvataan energian määränä aika- ja pinta-alayksikköä kohti, esimerkiksi joulea neliömetriä kohti päivässä. Orgaanisiin yhdisteisiin varastoitunut kemiallinen energia, jonka ekosysteemin organismit voivat myöhemmin käyttää hyödykseen, on verrannollinen sitoutuneen hiilen määrään. Niinpä bruttoperustuotanto voidaan ilmaista myös sitoutuneen orgaanisen hiilen määränä, esimerkiksi grammoina neliömetriä kohti vuodessa (g(C)/m2/yr).[1]

Ekosysteemin nettoperustuotanto (NPP) edustaa hiiltä, joka on käytettävissä muihin kasviprosesseihin, erityisesti rakenteellisen biomassan, kuten lehtien, hedelmien, oksien ja runkopuun, hienojen ja karkeiden juurien, sekä ei-rakenteellisen biomassan, kuten haihtuvien orgaanisten yhdisteiden, eritteiden ja symbiontteihin siirtymisen, tuotantoon. NPP on keskeinen ekosysteemipalvelu, pääasiassa elintarvikkeiden, kuitujen, polttoaineen ja rakennusmateriaalien tarjoamisen ansiosta, mutta myös tärkeänä osana hiilen kiertokulkua, joka vaikuttaa maapallon ilmastoon.[3][4]

Keskeisiä käsitteitä

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Maa-alueiden nettoperustuotanto kuukausittain vuosina 2000–2013. Arvot vaihtelevat lähes 0 grammasta hiiltä neliömetriä kohden päivässä (ruskea) 6,5 grammaan neliömetriä kohden päivässä (tummanvihreä). Negatiivinen arvo tarkoittaa, että hajoaminen tai hengitys on kyseisenä kuukautena vapauttanut ilmakehään enemmän hiiltä kuin kasvit sitoivat sitä. Vuodenaikavaihtelu näkyy selvästi, NPP on huipussaan kesällä. Data NASAn Terra-satelliitin MODIS-spektroradiometristä (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer).

Bruttoperustuotanto tai kokonaisperustuotanto (engl GPP, Gross primary production) on biomin kaikkien tuottajien eli kasvien ja muiden autotrofien yhteyttämisessä sitoma energia.

Nettoperustuotanto (engl NPP, net primary production) saadaan, kun bruttoperustuotannosta vähennetään yhteyttäjien omiin elintoimintoihin kuluva energia.[5]

Ekosysteemin nettotuotanto (engl. NEP, net ecosystem production) saadaan, kun bruttoperustuotannosta vähennetään ekosysteemien kaikkien eliöiden, myös eläinten ja mikrobien, elintoimintoihin kuluva energia.[5]

Perustuotannon arviointi

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

NPP:n mittaaminen kuivan maan biomeissa on vaikeaa, ja siitä puuttuu standardoitu mittausprotokolla. Sitä yritetään usein arvioida regressiomalleilla, jotka liittävät NPP:n helposti mitattaviin suureisiin kuten lämpötila ja sademäärä, tai satelliittimittauksiin. Näiden menetelmien kehitykseen ja validointiin tarvitaan kuitnekin hyvälaatuisia mittausaineistoja. Erityisen haastavaa on saada tietoa maan alle varastoituvan hiilen määrästä, jonka arvioidaan olevan 30% maailman NPP:stä, kuivissa oloissa enemmänkin.[4]

Ekosysteemin nettotuotantoa (NEP), käytännössä hiilidioksidin vuota ilmakehän ja ekosysteeemin välillä, voidaan mitata kovarianssimenetelmällä. Se voidaan epäsuorasti jakaa GPP:hen ja soluhengitykseen, mutta tähän osittamiseen liittyy epävarmuutta. Sitä voidaan verrata biometrisiin menetelmiin, kuten kaasukammiomittauksiin, kasvien kasvun mittaamiseen ja hiilivarastojen arviointiin näytteistä.[6]

Useat sattelliitista mitattavat suureet, kuten klorofyllin fluoresenssi ja absorboituneen yhteyttämisessä aktiivisen säteilyn osuus ovat läheisesti sidoksissa fotosynteettiseen aktiivisuuteen, jolloin niideen avulla voidaan arvioida GPP:tä käyttäen skaalauskertoimia, jotka vaihtelevat kasvillisuuden tyypin ja ympäristöolosuhteiden mukaan.[7][8]

Energia ja massa

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Biomin nettotuotanto voidaan ilmoittaa esim. märkäpainon, kuivapainon, hiilen painon mukaan ja biomassan ravintoarvon mukaisena energiana. Kasveille keskimäärin kuivapaino 0n 1/4 märkäpainosta, ja hiilen paino 45% kuivapainosta. Tällöin kasvinhiilen paino on noin 11% märkäpainosta[9]. Niinpä 1 kg kuivaa orgaanista ainetta vastaa 450 g hiiltä ja 4200 kcal energiaa. Tällöin 1g vastaa noin 4 kcal. Alkuaineiden mukaan painona C:H:O= 1:(1.3-1.8):(0.5-0.6)[10] ja alkuaineiden runsaus maakasveissa H:O:C:N:P:S = 1600:800:800:9:5:1, mutta kaikelle maaelämälle H:O:C:N:P:S = 2960:1480:1480:16:1.8:1[11][9]. Maapallon maa-alueen kokonaiskuivabiomassa on 1840 gigatonnia, ja nettovuosituotanto 107 gigatonnia/v, tämä on 4.0E15 hiilimoolia/v , 6.3E14 wattia/v ja 4.8E17 kcal/W[9]. Kun lämpötila kasvaa tietyllä otollisella lämpötila-alueella 12 C, kasvien tuotanto kasvaa 100%[9].

Nettotuotanto eri biomeissa

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Metsien biomassasta noin 74 % on monivuotisissa ilmaversoissa eli rungossa ja oksissa. Tundralla taas noin 76% biomassasta on juurissa. Aavikolla 48% on juurissa ja 43% karikkeessa[12].

Biomi Nettotuotanto energiana kaloria/m²/v[13][14]
Trooppinen sademetsä [15] 9000
Suot, marskimaa 9000
Savanni 3000
Lauhkea lehtimetsä 6000
Pohjoinen havumetsä 3500
Lauhkea ruohosto (aro) 2000
Napatundra 600
Aavikko <200

Katso myös

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  • Lahti, Kimmo & Rönkä, Antti: Biologia: Ympäristöekologia. Helsinki: WSOY oppimateriaalit, 2006. ISBN 951-0-29702-X

Viitteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ a b Kasvitiede:primaarituotanto - perustuotanto Tieteen termipankki. Viitattu 7.11.2025.
  2. ↑ Rauno Tirri, Juhani Lehtonen, Risto Lemmetyinen, Seppo Pihakaski ja Petter Portin: Biologian sanakirja. Otava, 2001.
  3. ↑ Arthur Endsley ja Álvaro Moreno: GPP and NPP Definitions lpvs.gsfc.nasa.gov. Viitattu 8.11.2025.
  4. ↑ a b Marie Rodal, Sebastiaan Luyssaert, Manuela Balzarolo & Matteo Campioli: A global database of net primary production of terrestrial ecosystems. Sci Data, 2025, 12. vsk. doi:10.1038/s41597-025-05773-4
  5. ↑ a b Net primary production is the basis of all ecosystem services WAD - World Atlas of Desertification. 2019. Viitattu 8.11.2025.
  6. ↑ M. Campioli, Y. Malhi, S. Vicca, S. Luyssaert, D. Papale, J. Peñuelas, M. Reichstein, M. Migliavacca, M. A. Arain & I. A. Janssens: Evaluating the convergence between eddy-covariance and biometric methods for assessing carbon budgets of forests. Nature Communications volume, 2016, 7. vsk. doi:10.1038/ncomms13717
  7. ↑ Fazila Patel: Solar induced fluorescence (SIF) – Observing the subtle glow of plants from space to better understand the carbon cycle National Centre for Earth Observation. Viitattu 13.11.2025.
  8. ↑ Thum, T., Zaehle, S., Köhler, P., Aalto, T., Aurela, M., Guanter, L., Kolari, P., Laurila, T., Lohila, A., Magnani, F., Van Der Tol, C., and Markkanen, T.: Modelling sun-induced fluorescence and photosynthesis with a land surface model at local and regional scales in northern Europe Biogeosciences. 2017. Viitattu 13.11.2025.
  9. ↑ a b c d Units, constants and conversions (Arkistoitu – Internet Archive) By Dr J Floor Anthoni (2001-?) www.seafriends.org.nz/books/units.htm
  10. ↑ McDermitt&Loomis 1981
  11. ↑ (E S Deevey Jr)
  12. ↑ Aartolahti 1978, s 70
  13. ↑ Viau, Elizabeth Anne & Pidwirny, Michael: Primary Productivity Table] Units Nine and Ten --- Land Ecologies. World Builders. Arkistoitu 3.5.2013. (englanniksi)
  14. ↑ Pidwirny, M.: Primary Productivity of Plants PhysicalGeography.net. 7.5.2009. Viitattu ´. (englanniksi)
  15. ↑ Ekologian perusteet, Heikki Sisula, WSOY 1980, s 134

Aiheesta muualla

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Perustuotanto_(biologia)&oldid=23676927”