In tegenstelling tot voedingsstoffen die fiets door ecosystemen, energie stroomt door hen. Dit betekent dat energie vanaf een beginpunt het ecosysteem moet binnenkomen en vervolgens van het ene organisme naar het andere gaat totdat het opgebruikt en volledig verloren gaat. Zonder die eerste stap die energie in het ecosysteem laat stromen, zou het leven op aarde ophouden te bestaan zoals wij het kennen.
Wat is er verantwoordelijk voor dat energie als eerste het ecosysteem binnenkomt? Die baan ligt bij producenten, ook gekend als autotrofen. Deze organismen zijn in staat om hun eigen chemische energie te creëren en doen dit meestal door middel van fotosynthese.
Deze fotosynthetische organismen zijn afhankelijk van zowel toegang tot zonlicht als voedingsstoffen om energie te produceren. Je kunt de productiviteit en efficiëntie van fotosynthetische organismen meten. Dit heet fotosynthetische productiviteit (of primaire productiviteit) en wordt direct beïnvloed door waar producenten op vertrouwen: zonlicht en voedingsstoffen.
Energiestroom in ecosysteem
Fotosynthetische organismen zoals planten, sommige bacteriën en algen staan bekend als de "toegangspoort" voor energie om ecosystemen binnen te gaan. Dit komt omdat ze omgevingskooldioxide, water en zonne-energie (ook wel zonlicht genoemd) gebruiken om te presteren fotosynthese, die die zonne-energie omzet in bruikbare chemische energie in de vorm van glucose.
Zonder deze stap zou er geen manier zijn waarop energie ecosystemen kan binnendringen waar de volgende trofische niveaus/organismen toegang toe hebben.
Wat is fotosynthetische productiviteit?
Fotosynthetische productiviteit, ook wel genoemd primaire productiviteit, is de snelheid waarmee energie wordt toegevoegd aan organismen als biomassa in producenten in een ecosysteem (hoeveelheid materie waaruit de lichamen van organismen bestaan).
Productiviteit kan worden gemeten voor elk type organisme en trofisch niveau, maar fotosynthetische productiviteit meet specifiek de snelheid waarmee energie wordt toegevoegd aan de biomassa van fotosynthetische producenten zoals planten, bacteriën en algen.
Twee factoren die van invloed zijn op fotosynthese en fotosynthetische productiviteit
De formule en chemische reactie voor fotosynthese ziet er als volgt uit:
6H2O (water) + 6CO2 (kooldioxide) + Zonlicht → C6H12O6 (glucose) + 6O2 (zuurstof)
Als we naar deze vereisten voor fotosynthese kijken, is het logisch dat: zonlicht en beschikbaarheid van voedingsstoffen zijn de factoren die de primaire productiviteit in ecosystemen beïnvloeden, aangezien dit de factoren zijn die nodig zijn om fotosynthese te laten plaatsvinden.
Eerste factor: zonlicht
Zonlicht, oftewel zonne energie, is wat de fotosynthese stimuleert. In gebieden waar weinig of geen direct zonlicht is, zal de algehele fotosynthetische productiviteit lager zijn omdat er minder energie is om die reactie aan te drijven.
Dit is de reden waarom het meeste fotosynthetische leven in aquatische ecosystemen zich alleen op de oppervlakteniveaus van het water bevindt (van het oppervlak tot 200 meter lager), aangezien licht niet echt dieper kan doordringen.
Dit is ook de reden waarom de fotosynthetische productiviteit hoger is in gebieden dichter bij de evenaar (waar het meeste direct zonlicht is) en het laagst in de poolgebieden. Dit is ook de reden waarom gebieden zonder licht een primaire productiviteit van nul hebben, aangezien er geen fotosynthese kan plaatsvinden.
Bijvoorbeeld, een tropisch regenwoud heeft een van de hoogste primaire productiviteitscijfers vanwege de nabijheid van de evenaar. EEN gematigd grasland in de VS zou een lagere productiviteit hebben dan het tropische regenwoud op de evenaar vanwege een lagere hoeveelheid beschikbaar zonlicht op die breedtegraad.
Tweede factor: voedingsstoffen
De beschikbaarheid van voedingsstoffen is de tweede factor die de fotosynthetische productiviteit van een regio beïnvloedt. Naast toegang tot water en koolstofdioxide hebben fotosynthetische organismen voedingsstoffen nodig om hun cellen en chloroplasten te laten functioneren en de metabolische reactie uit te voeren.
Wetenschappers hebben ontdekt dat magnesium, ijzer, zwavel, fosfor en stikstofverbindingen allemaal Beperkende factoren voor fotosynthetische productiviteit.
Dit betekent dat deze factoren en voedingsstoffen de productieve fotosynthese kunnen beperken, zelfs als er teveel zonlicht is. Bijvoorbeeld, open oceaan wateren krijgen grote hoeveelheden direct zonlicht. Maar omdat deze wateren zo weinig leven en toegang tot voedingsstoffen hebben, is de fotosynthetische productiviteit erg laag.
Nutriëntenniveaus worden beïnvloed door een aantal andere factoren, waaronder:
- Regenval
- Grondsoort
- Organismen in een ecosysteem
- Afbrekers
- Stikstofbindende bacteriën
- Natuurlijke gebeurtenissen (vulkaanuitbarsting, branden, natuurrampen, enz.)
- Oceaan- en/of windstromingen
- Klimaat
- Geografische locatie
