นักชีววิทยาใช้ผลผลิตขั้นต้นหรือการผลิตขั้นต้น เพื่อกำหนดว่าพืชแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด พลังงานน้ำและแสงเป็นน้ำตาลกลูโคสและออกซิเจนผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงตามข้อมูลของป่าแคนาดา บริการ. ตรงกันข้ามกับการสังเคราะห์ด้วยแสงคือการหายใจ ในระหว่างที่พืชใช้ออกซิเจนและปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ผลกระทบสุทธิคือผลผลิตหลักสุทธิ (NPP) การตรวจสอบตัวเลขนี้เมื่อเวลาผ่านไปแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของสภาพอากาศและการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ที่มีต่อสิ่งแวดล้อม
วัดอัตราการสังเคราะห์แสงและการหายใจ สร้างระบบปิด เช่น ขวดแก้วใสที่มีฝาปิดบรรจุน้ำทะเล วัดการเพิ่มขึ้นของออกซิเจนในช่วงเวลาที่กำหนด ตัวอย่างเช่น น้ำในขวดมีออกซิเจน 8 มก. ต่อลิตรเมื่อเริ่มการทดลอง และออกซิเจน 10 มก. ต่อลิตรเมื่อสิ้นสุดการทดลอง หนึ่งชั่วโมงต่อมา ทั้งการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจเกิดขึ้น และ NPP ซึ่งวัดผลสุทธิของทั้งคู่ จึงเป็น 10 - 8 หรือ 2 มก. ต่อลิตรต่อชั่วโมง
ยืนยันผลลัพธ์ของคุณ วัดอัตราการหายใจโดยทำการทดลองเดียวกันในขวดแก้วสีเข้มในช่วงเวลาเดียวกัน เนื่องจากการสังเคราะห์ด้วยแสงจะเกิดขึ้นในช่วงที่มีแสงเท่านั้น จึงไม่เกิดขึ้นในขวดนี้ ดังนั้นปริมาณออกซิเจนจะลดลง ตัวอย่างเช่น น้ำในขวดมีออกซิเจน 8 มก. ต่อลิตร ในช่วงเริ่มต้นของการทดลองดังขั้นตอนที่ 1 ประกอบด้วยออกซิเจน 5 มก. ต่อลิตรเมื่อสิ้นสุดการทดลองนี้ อัตราการหายใจจึงอยู่ที่ 8 - 5 หรือ 3 มก. ต่อลิตรต่อชั่วโมง
คำนวณอัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยเปรียบเทียบปริมาณออกซิเจนในสองขวดเมื่อสิ้นสุดการทดลอง การหายใจเกิดขึ้นในขั้นตอนที่ 2 เท่านั้น ทั้งการสังเคราะห์แสงและการหายใจเกิดขึ้นในขั้นตอนที่ 1 ดังนั้นความแตกต่างของออกซิเจนระหว่างพวกมันจึงเกิดจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ขวดใสในขั้นตอนที่ 1 มีออกซิเจน 10 มก. ต่อลิตร ขวดสีเข้มในขั้นตอนที่ 2 มีออกซิเจน 5 มก. ต่อลิตรเมื่อสิ้นสุดชั่วโมง อัตราการสังเคราะห์ด้วยแสงหรือการผลิตขั้นต้นคือ 10 - 5 หรือ 5 มก. ต่อลิตรต่อชั่วโมง การสังเคราะห์ด้วยแสงลบการหายใจเท่ากับ NPP ดังนั้น NPP คือ 5 - 3 หรือ 2 มก. ต่อลิตรต่อชั่วโมง ซึ่งเท่ากับอัตรา NPP ที่วัดในขั้นตอนที่ 1