ייצור ראשוני

זהו מושג בסיסי בכלכלה בת-קיימא

הערכה של כמות הייצור הראשוני נטו - NPP - מסת הפחמן שנוצרת בכל שנה בצמחים לאחר שמנכים מהייצור הראשוני ברוטו את הפחמן שאובד בתהליכי נשימה של הצמח. חלק גדול מהייצור הראשוני מבוצע ביערות טרופיים באיזורי קו המשווה. הייצור הראשוני הימי הוא קטן ומתרכז בעיקר במדפי היבשת וסמוך לקטבים.

ייצור ראשוני (באנגלית: Primary production) הוא הייצור של תרכובות אורגניות מתוך פחמן דו-חמצני אן-אורגני שמקורו באטמוספירה או בים.
ייצור ראשוני מתרחש בעיקר על ידי ניצול אור השמש בתהליך הפוטוסינתזה; קיימים גם תהליכי כימוסינתזה אך הם מצומצמים בהרבה.

כל החיים בכדור הארץ נסמכים באופן ישיר או עקיף על הייצור הראשוני. היצורים האחראים לייצור הראשוני נקראים יצרנים ראשוניים או אוטוטרופים והם הבסיס של מארג המזון;
באזורים אקולוגיים יבשתיים, אלו הם בעיקר צמחים, ואילו במערכות אקולוגיות ימיות אלו בעיקר אצות.

הבחנת יסוד

ייצור ראשוני מחולק לשני תתי מרכיבים: ייצור ראשוני ברוטו (GPP), המבטא את סך האנרגיה כימית שהתקבלה בתהליך הפוטוסינתזה, וייצור ראשוני נטו (NPP), המבטא את האנרגיה הכימית שנוצלה לצורכי הגדלת ביומסה: תהליכי רבייה וגדילה. ההבדל בין שני המרכיבים הוא שייצור ראשוני ברוטו כולל בתוכו גם אנרגיה כימית שמנוצלת לתהליכי תחזוק האורגניזם, והוא תהליך הנשימה.

מדעני אקלים מבחינים בין ייצור ראשוני גולמי (ברוטו) (GPP) שהוא סך האנרגיה הכימית הכמות הכוללת של פחמן דו חמצני שמתקבלת מכלל הפוטוסינתזה והכימוסינתזה היוצרת אנרגיה כימית, לבין יצור ראשוני נטו (NPP) שהוא כמות הפחמן הדו חמצני שקובעה לאחר קיזוז הפסדי פחמן דו חמצני עקב שימוש באנרגיה הכימית לצורכי הגדלת ביומסה (למשל צריכת חמצן צמחית הגורמת לפליטה של פחמן דו חמצני חזרה לסביבה הלא אורגנית).

תיאור כימי

קיבוע פחמן ותגובות כימיות נוספות במסגרת המחזורים האקולוגיים השותפים לייצור ראשוני ומחזור האנרגיה ביצורים חיים.

ברמה הפיזיקלית, כמעט כל הייצור הראשוני הוא המרה של אנרגיה מהצורה של קרינה אלקטרומגנטית לצורה אגורה של אנרגיה כימית, שמתבצעת על ידי יצורים חיים. המקור העיקרי לאנרגיה זו הוא אנרגיית השמש. חלק זעיר מהייצור הראשוני נובע מחיידקים שמנצלים אנרגיה כימית שאצורה במולקולות כימיות אנ-אורגניות.

ללא קשר למקור שלה, אנרגיה זו משמשת כדי לסנתז מולקולות אורגניות מורכבות, ממולקולות אן-אורגניות פשוטות יותר כמו פחמן דו חמצני (CO₂) ומים (H₂O). שתי המשוואות הבאות הן ייצוג מופשט של פוטוסינתזה (משוואה ראשונה) ושל כימוסינתזה (משוואה שניה):

CO₂ + H₂O + light → CH₂O + O₂

CO₂ + O₂ + 4 H₂S → CH₂O + 4 S + 3 H₂O

בשני המקרים, התוצר הסופי הוא פחמימה (CH₂O), בדרך כלל גלוקוז או סוכרוז אחר. מולקולות פשוטות יחסית אלה יכולות לשמש בסינתזות כימיות אחרות לייצור מולקולות מורכבות יותר המשמשות את כל היצורים החיים - כמו חלבונים, פחמימות מורכבות, חומצות שומן או חומצות גרעין. הן יכולות לשמש גם כמקור אנרגיה לתאים כחלק מתהליך הנשימה של תאים. צריכה של יצרנים ראשוניים על ידי אוכלי צמחים משנעת את המולקולות האורגניות האלו (והאנרגיה האצורה בהן) במעלה מארג המזון ובכך מאפשרת הזנה וקיום של כל היצורים החיים בכדור הארץ.

מגבלות על הייצור הראשוני

רק חלק זעיר, פחות מפרומיל, מסך אנרגיית השמש המגיעה לכדור הארץ, מתורגם לאנרגיה זמינה ליצורים החיים. דבר זה נובע משתי סיבות עיקריות.

הסיבה האחת היא החוק השני של התרמודינמיקה, לפיו התמרה של אנרגיה אינה יכולה להתבצע ביעילות תרמודינמית של 100%. חלק מהאנרגיה חייב להתבזבז לסביבה כחום.

הסיבה השנייה והמשמעותית יותר, קשורה למגבלות שונות שיש על התשומות הנדרשות לתהליך ההטמעה. בקרב צמחים ביבשה המגבלות הן כמות ואיכות הקרינה שמגיעה אל הצמחים, כמות המים, הטמפרטורה, כמות חומרי ההזנה שיש להם, ועוד. הטמפרטורה של הסביבה משפיעה על הקצב בו ניתן לבצע הטמעה. שלושת הגורמים המרכזיים המרכזיים הם טמפרטורה, כמות אור שמש ומים והם משפיעים זה על זה וכן יכולים להשתנות במקומות שונים ובעונות שנה שונות. לדוגמה אותו יער שהוא חלק מ יערות הצפון יכול להיות בעל מגבלות שונות בעונות שונות - בעלי מגבלה של אור שמש באמצע החורף, עם מגבלה של טמפרטורה באביב ובסתיו (טמפרטורה קרה מידי) ומגבלת מים בעונת הקיץ.

כמות וסוג הקרינה

ערכים מורחבים – אנרגיית שמש, אפקט החממה

כמות האנרגיה הסולארית שמגיעה לכדור הארץ מהשמש עומדת על 5.5×10²⁴ ג'ול בשנה. אנרגיה זו אינה מתחלקת בצורה שווה והיא חזקה בהרבה באיזור קו-המשווה. בממוצע כל מטר רבוע מקבל בשנה 1.05×10¹⁰ קלוריות. מתוך זה חלק מהאקסרגיה אובדת באטמוספירה על ידי בליעה והחזרה.

הייצור הראשוני הגולמי העולמי הממוצע עומד על 5.83×10⁰⁶ קלוריות למטר רבוע בשנה שהן רק 0.06% מכמות האנרגיה שהתקבלה למטר רבוע. לאחר הורדת עלויות אנרגטיות של נשימה, הייצור הראשוני נטו הוא כ-4.95×10⁰⁶ קלוריות למטר רבוע בשנה או כ-0.05% מתוך זרם האנרגיה המגיע לכדור הארץ. זו היעילות התרמודינמית הממוצעת של הייצור הראשוני. בצמחי יבשה היעילות יכולה להגיע ליעילות גבוהה יותר ולעמוד על כ-2%-3%, ובאצות ימיות היא יכולה להגיע עד ליעילות של כ-1%.

צמחים אינם יכולים להשתמש בכל אנרגיית האור שזמינה להם. מתוך סך קרינת האור שמגיעה לפני השטח של כדור הארץ, כ-10% היא קרינה אולטרה סגולה, וכ-45% היא קרינת אור נראה ואור אינפרא-אדום. צמחים ואצות יכולים לנצל רק חלק מאורכי הגל והם מנצלים בעיקר אור-נראה בגוונים אדום וכחול (זו הסיבה שהם נראים לנו ירוקים - עקב החזרת אור בצבע ירוק), וכן ספקטרום מתחום האינפרא אדום הרחוק, והם מחזירים גם אור בתחום האינפרא אדום הקרוב.

יעילות זו, כפול שטח המחיה של אצות וצמחייה, יחד עם משך זמן הפעילות של פוטוסינתזה (שנקבעת בחלקה על ידי כמות שעות האור ביום), קובעים את כמות האנרגיה הכימית הזמינה תאורטית לכלל היצורים החיים, אך יש מגבלות נוספות המקטינות את צריכת האנרגיה, שכן צמחים דורשים תנאים נוספים כדי לגדול - לא רק אור שמש.

גורמים מגבילים ביבשה

פוטוסינתזה ונשימה הם תהליכים חשובים שמהווים את הבסיס ליצרנות של יערות וצמחים בכלל והם גורמים מרכזיים למבנה ולתפקוד של מערכות אקולוגיות. פוטוסינתזה דורשת פחמן דו חמצני ואילו נשימה יוצרת אותו. היצרנות, שנמדדת ב-NPP, היא האיזון בין שני התהליכים.

כמות הפחמן הדו חמצני באטמוספרה היא בדרך כלל לא גורם מגביל ליצרנות צמחים במערכות טבעיות. הגורמים הבסיסיים המשפיעים על פוטוסינתזה הם טמפרטורה, קרינת אור-שמש ומים. גורמים אלה משפיעים זה על זה ויוצרים גורמים מגבילים מורכבים ומשתנים על יצרנות צמחים במקומות שונים של העולם. (Running et al. 2004; Nemani et al. 2003; Churkina and Running 1998; Boisvenue and Running 2006) ללא מים צמחים אינם מסוגלים לבצע הטמעה גם אם יש להם כמות גבוהה של קרינת שמש. לכן אחד הגורמים המגבילים העיקריים ביבשה הוא כמות המים ולאו דווקא כמות הקרינה באותו מקום. כך שאיזור מדברי ייצר כמות מועטה של ייצור ראשוני, גם אם יש בו כמות גבוהה של קרינת שמש.

לרוב אין גורם מגביל אחד על יצרנות של צמחים. ברוב המקרים המגבלות על יצרנות של יער או צמחיה טבעית, משתנים בהתאם לדומיננטיות של גורם מגביל מסויים לאורך תקופות השנה. היצרנות של יערות הצפון שנמצאים בצפון רוסיה, אירופה וקנדה משתנה בתקופות שונות בגלל גורמים שונים. בזמן החורף היצרנות של יערות הצפון מוגבלת על ידי כמות הקרינה בגלל ימים קצרים. בסוף החורף, באביב או בסתיו, יהיו יותר שעות אור והגורם המגביל ליצרנות יהיו אולי טמפרטורות נמוכות. בחודשי הקיץ מחסור במים יכול להיות גורם מגביל.

ברחבי העולם, היערות נוטים להיות באזורים שבהם המגבלות הן בגלל טמפרטורות או קרינה (Churkina and Running 1998) והם נדירים יותר במקומות שבהם המגבלה ליצרנות היא מגבלת מים. כיום פחות מ-7% מהיערות בעולם מוגבלים בצורה חזקה על ידי מים. יערות אלה נמצאים בעיקר באזורים יבשים בשולי מדבריות - כמו אפריקה מסביב למדבר סהרה, במזרח התיכון, המדינות מצפון לדרום אפריקה (זמביה, זימבבואה, מוזמביק, נמיביה), איזור צפון מערב הודו, אוסטרליה, מזרח ברזיל, ומקסיקו/דרום מערב ארצות הברית.

הטמפרטורה קובעת את קצב המטבוליזם, שבתורו קובע את הכמות הפוטוסינתזה והנשימה של הצמח. רוב הפעילות של מטבוליזם ביולוגי מתרחשת בתחום של 0-50 מעלות צלזיוס. C (Hopkins and Hüner 2004). יש מעט פעילות מטבולית בצמחים בתחומים מעל או מתחת לתחום זה. הטמפרטורה האופטימלית ליצרנות צמחים מתרחשת בטווח של 15-25 מעלות צלזיוס, שהיא גם הטמפרטורה האופטימלית לפוטוסינתזה. (Hopkins and Hüner 2004) לעומת זאת טמפרטורות בטווח של 44 עד 55 מעלות צלזיוס עלולות להיות קטלניות לצמחים. (Schulze et al. 2002) .

פוטוסינתזה תלויה בקרינה והיא עולה עם כמות הקרינה עד לרמת רוויה. המים הם הגורם היסודי לפוטוסינתזה והרכיב הכימי המרכזי ברוב תאי הצמח. באזורים יבשים קיימים קשר לינארי עולה בין כמות המים הזמינה לבין יצרנות במדד של NPP לגבי צמחים. (Loik et al. 2004).

גורמים מגבילים בים

חומרי ההזנה בים הם מועטים והם שוקעים לקרקעית, לעומק בו אור השמש אינו מגיע. כך שזמינות של מינרלים כמו זרחן וחנקן הם הגורמים המגבילים העיקריים בים. מסיבה זו עיקר הייצור הראשוני בים מתרחש במקומות בהם יש "משאבת מים" - מים עמוקים ועשירים בחומרי הזנה עולים לפני השטח ומאפשרים קיבוע פחמן. תנאים אלה מתרחשים ליד היבשה (מדפי יבשה) וכן בקטבים.

כמות הקרינה יורדת במהירות ככל שמעמיקים במים ולכן רוב הייצור הראשוני ורוב החיים בים בכלל הם במים הרדודים - בטווח של עד 30 מטרים מפני הים. בשכבות עמוקות יותר ניתן למצוא יצורים שניזונים משאריות או מדגים שניזונים משכבות גבוהות יותר.

ייצור ראשוני במערכות אקולוגיות שונות

ערך מורחב – אקולוגיה

בעיות סביבתיות

ייצור ראשוני זיהום עמידות לאנטיביוטיקה בירוא יערות דייג יתר סחף קרקע מדבור משבר המים העולמי הרס בתי גידול הכחדה המונית מינים פולשים החמצת אוקיינוסים מחזור הזרחן מחזור החנקן הידלדלות שכבת האוזון התחממות עולמית שיא תפוקת הנפט גידול אוכלוסין צמיחה כלכלית

מערכות אקולוגיות שונות הן בעלות תרומה שונה מאוד לייצור הראשוני. אפשר לבחון את כמות הייצור הראשוני במערכות אקולוגיות שונות כדי להבין את ההבדלים בינן:

• יער משווני או ביצה משוונית - כ-7,000 ק"ג פחמן לדונם לשנה, זהו שיעור הייצור הראשוני הגבוה ביותר.
• איזורי יער צפוני מייצרים 2,000-3,000 ק"ג לדונם לשנה.
• איזור מדברי - כ-100-50 ק"ג לדונם בשנה.
• תירס לדוגמה מגיע עד לכ-2,000 ק"ג לדוגם בשנה - גידולי חקלאות מיוצרים רק בחלק מעונות השנה, ולכן התרומה שלהם קטנה יותר יחסית לצמחים אחרים.
• באוקיינוסים באיזורי ערבול מים - בין 1,000 ל-2,000 ק"ג לדונם לשנה. באיזורים אלה (ליד הקטבים ובמדפי יבשת), יש הרבה יותר ייצור ראשוני ולכן פעילות גבוהה יותר של יצורים חיים.
• אוקיינוס פתוח מייצר בין 50 ל-200 ק"ג לדונם בשנה.

דברים אלה מצביעים על חשיבות היערות המשווניים - למרות שהאוקיינוס הפתוח תופס כ-70% משטח הפלנטה הוא מייצר פחות מ-20% מהייצור הראשוני. לעומתו היער המשווני שתופס רק 5% משטח כדור הארץ תורם 25%-30% מכלל הייצור הראשוני.

רמות טרופיות

כל יצור חי, ולמעשה כל מערכת מפזרת, זקוק לזרם מתמיד של אקסרגיה - של אנרגיה בעלת אנטרופיה נמוכה, כדי להיות מסוגל להתקיים. רוב האקסרגיה שמפרנסת את המערכת האקולוגית מקורה באנרגיית השמש ובייצור הראשוני. צמחים ואצות מסוגלים לספק אנרגיה זו ומספקים אנרגיה כימית שזמינה לכלל היצורים החיים.

שאר היצורים החיים יכולים לקבל רק שאריות של האנרגיה שנקלטה על ידי הצמחים. אוכלי צמחים מתחלקים לאוכלי עשב וכן ליצורים זעירים שמעכלים את הצמח לאחר מותו ומסייעים להתפרקותו ולהשלמת מחזורי המינרלים שהיו בצמח. יצורים נוספים, כמו טורפים או טפילים ניזונים מאוכלי הצמחים וכך הלאה. כל שלב כזה נקרא "רמה טרופית".

בגלל החוק השני של התרמודינמיקה, בכל רמה טרופית יש לכלל היצורים פחות אקסרגיה מכמות האקסרגיה שהייתה זמינה ליצורים לפניהם, וחלק מהכמות המקורית מתפזר כחום - אנרגיה בעלת אנטרופיה גבוהה יותר שהיצורים החיים ומנועי חום-אינם מסוגלים לנצל. מסיבה זו בכל רמה טרופית, יש תוספת קטנה יותר של מסת גוף בשנה (כמות היצורים ברמה הטרופית כפול כמות הגידול במסה בשנה ליצור פחות כמות האובדן). כמו כן זוהי הסיבה שנדיר למצוא יותר מ-4-5 רמות טרופיות במערכת אקולוגית.

השפעה ושימוש על ידי בני האדם

ערך מורחב – ניכוס אנושי של ייצור ראשוני נטו

מדדים לקיימות

חוקי דיילי לקיימות גבולות פלנטריים גבולות לצמיחה הצעד הטבעי טביעת רגל אקולוגית טביעת רגל מימית טביעת רגל פחמנית אנרגיה גלומה החזר אנרגיה על השקעת אנרגיה ניתוח מחזור חיים לקיחה מהייצור ראשוני הערכת המילניום של המערכת האקולוגית שרותי המערכת האקולוגית אוכלוסיית העולם מדד הפלנטה המאושרת מד קידמה אמין

בני אדם, כמו כל יצור חי אחר, נדרשים לייצור הראשוני לשם המזון שלהם. מצד שני, שימושי קרקע כמו בירוא יערות ופעילויות אנושיות שונות כמו חקלאות או ערים הן בעלות השפעות שונות על הייצור הראשוני נטו בפועל (NPP_act). בכמה אזורים, כמו בעמק הנילוס, השקייה וטיפוח החקלאות הובילה להגדלה ניכרת של הייצור הראשוני, אך דבר זה הינו היוצא מהכלל. לרוב, פעילות האדם גורמת להפחתה בגודל הייצור הראשוני. הקיטון ב-NPP עקב שינויי קרקע (ΔNPP_LC) הוא של 9.6% בהתייחס לשטח הקרקעי העולמי.

שימוש בידי בני אדם

הצריכה הסופית של בני האדם מתוך סך הייצור הראשוני נקראת הלקיחה האנושית מהייצור הראשוני נטו (HANPP - Human Appropriation of Net Primary Productivity). ניתן לחלק צריכה זו לפי ענפים: צריכה של מוצרי עץ לדלק, בניין וריהוט; עץ וסיבים לנייר; חקלאות לסיבים (להפקת בדים) וגידול צמחים וחיות למזון - תזונה צמחונית, בשר, חלב, וביצים.

ביוני 2004 פרסם מגזין נייצ'ר גיליון מיוחד בנושא הייצור הראשוני שכלל הערכה של הייצור הראשוני והצריכה האנושית שלו. המחקר בוצע על ידי חוקרים מנאס"א, אוניברסיטת מרילנד, WWF, ואוניברסיטת סטנפורד. ממצאי הדו"ח מוצגים בצורת מפות ונגישים לציבור [1]. על פי הדו"ח, צריכת האנושות כולה עמדה על 11.45 מיליארד טונות של פחמן בשנה. צריכה זו עומדת על כ-3.72 טונות לאדם ממוצע במדינות המפותחות, שסה"כ צורכות יחד 3.4 מיליארד טונות פחמן, ו-1.27 טונות לאדם ממוצע במדינות העניות יותר, שצורכות יחד 8 מיליארד טונות פחמן. אילו כל בני האדם היו צורכים כמו האוכלוסייה המערבית, באוכלוסייה בגודל של 1995, סה"כ הצריכה היתה עומדת על 18 מיליארד טונות פחמן בשנה.

סך הצריכה האנושית מתוך הייצור הראשוני, ה-HANPP עלתה ל-23.8% מתוך ה"פוטנציאל הצמחי" (NPP₀).על פי הערכה, נכון לשנת 2000, האדם ניצל 34% מהשטח היבשתי שאינו מכוסה בקרח תמידי לצרכי חקלאות (12% לגידולי חקלאות ו-22% למרעה). כמות זו נלקחת על חשבון אנרגיה שאינה זמינה יותר למינים אחרים, ויש לה השפעה ניכרת על מגוון המינים; על מחזורי פחמן, מים ומחזורים אחרים, על מאזן אנרגיה במערכת האקולוגית העולמית; ועל שירותי המערכת האקולוגית.

חלוקת צריכת הייצור הראשוני על פני ענפים ומדינות

ערך מורחב – אוכלוסיית העולם

צריכת היצור הראשוני העולמית מתחלקת בצורה שונה בין ענפים שונים - 58% לעץ ומוצריו - כולל עץ לבניה ועץ המשמש כדלק, 16% לבשר, 15% לצריכת קלוריות מהצומח, 3% לסיבים, 2.4% לחלב, 2.3% לנייר, ו-1.4% לביצים.

המדינות בעלות צריכת הייצור הראשוני הגבוהות ביותר היו (לפי סדר יורד) סין, ארצות הברית, הודו, ברזיל, אינדונזיה, רוסיה, קנדה, ניגריה, יפן, גרמניה וצרפת. כל המדינות בעלות כמות אוכלוסייה גבוהה הן בעלות צריכה גבוהה של ייצור ראשוני- מבין 18 המקומות הראשונים, המדינות היחידות שאינן בעלות כמות אוכלוסייה גבוהה הן קנדה ומלזיה. [2]

18 המדינות בעלות צריכת הייצור הראשוני הגבוהה ביותר בעולם מכלות יחד 66% מהצריכה האנושית. שאר 200 המדינות מכלות יחד רק 18.33%. המדינות האלה מהוות גם 66% מאוכלוסיית העולם, כך שאין הבדל מהותי בין קבוצת מדינות זו לבין קבוצת המדינות האחרות בהיבט של צריכת ייצור ראשוני לנפש (כאשר מסתכלים על 2 קבוצות המדינות כקבוצה). [3]

ברוב המדינות בעלות צריכה גבוהה של ייצור ראשוני, הסיבה היא אוכלוסייה גדולה, ובהן הצריכה לנפש נעה בין 0.9 ו-0.7 טונות פחמן בשנה, בהודו ובנגלדש בהתאמה, לבין ערכים של 2.5 טונות לאדם בגרמניה, צרפת, אינדונזיה ורוסיה. הצריכה הנמוכה יחסית בגרמניה וצרפת רומזת על כך שניתן לקיים רמת חיים גבוהה גם בערכים אלה. לעומת זאת, הצריכה השנתית לאדם בכמה מדינות גבוהה בהרבה - 3 טונות בברזיל, 4 טונות בארצות הברית, 5 במלזיה, ו-9 טונות בקנדה.[4]

במדינות העניות יותר כמו גם בקנדה צריכת עץ היוותה 70%-80% מהצריכה של הייצור הראשוני. בעוד שבמדינות כמו גרמניה וצרפת היא היוותה רק כ-30% וביפן 25%. בקרב רוב המדינות העשירות יותר כמו ארצות הברית, צרפת, גרמניה ויפן צריכת הבשר כאחוז מהייצור הראשוני גבוהה יותר מהממוצע העולמי (וכן במדינות ביניים כמו רוסיה, סין, ומקסיקו), ובחלקן גם צריכת המזון הצמחי גבוהה יותר. במדינות העניות יותר וביפן צריכת המזון הצמחי עמדה על כ-20%-25% מהצריכה הראשונית האנושית. במדינות העשירות גם צריכת הנייר גבוהה יחסית לממוצע העולמי (5%) וביפן היא מגיעה ל-14% מסך צריכת הייצור הראשוני במדינה. [5]

קישורים חיצוניים

• ייצור ראשוני בוויקיפדיה האנגלית
• Human appropriation of global production in the 20th century, journalist's resource, August 19, 2013
• Krausmann, Fridolin, et al. "Global human appropriation of net primary production doubled in the 20th century." Proceedings of the National Academy of Sciences 110.25 (2013): 10324-10329.
• הסבר על הייצור הראשוני אוניברסיטת מישיגן
• צריכה אנושית של ייצור ראשוני מידע ונתונים גולמיים על 230 מדינות, אוניברסיטת קולומביה ונאסא בפרוייקט SEDAC
• מפה עולמית של הייצור הראשוני נטו ביבשה, אוניברסיטת קולומביה
• HANPP באנציקלופדיית כדור הארץ
• נתונים על יצרנות במערכות אקולוגיות בעולם ד"ר גדי פולק, 2001
• טל סבוראי ורקפת שפרן-נתן, חיזוי שינויים בייצור ראשוני של צומח עשבוני כתגובה לשינויים בתכונות גשם וטמפרטורה: תסריטים של מודל דינמי בזמן ובמרחב המחלקה לגאוגרפיה ופיתוח סביבתי, אוניברסיטת בן-גוריון בנגב, עבור המשרד להגנת הסביבה, 2006

הערות שוליים

מערכות מורכבות

מושגי יסוד: הוליזם - שיווי משקל - תהליך - אנטרופיה - אקסרגיה - החוק השני של התרמודינמיקה - מידע - ארגון עצמי - הגחה - לולאת משוב - תהליך בלתי הפיך - עמידות - חשל - גידול מעריכי - תגובת יתר

מערכות, מודלים וגישות: מערכת מורכבת - מערכת מפזרת - מודל מבוסס סוכנים - מערכת מורכבת אדפטיבית - חשיבה מערכתית - דינמיקה של מערכות - תורת המידע - כלכלה אבולוציונית - כלכלת מורכבות - שיטת המערכות הרכות

מערכות ואקולוגיה: תהליך ארוך טווח - מחזור ביוגאוכימי - חוק המינימום של ליביג - פרדוקס ג'בונס - עקרון ההספק המקסימלי - הולון - אנרגיה גלומה - שירותי המערכת האקולוגית - ייצור ראשוני - מטבוליזם

ספרים ומאמרים: ספינת החלל כדור הארץ - גבולות לצמיחה - מעבר לגבולות - חוק האנטרופיה והתהליך הכלכלי - תריסר נקודות מינוף להתערבות במערכת - דינמיקת מערכות פוגשת את העיתונות - עיצוב כלכלה הוליסטית לעולם בר קיימא

אישים, הוגים וארגונים: דונאלה מדווז - ניקולס ג'ורג'סקיו-רוגן - האווארד ת. אודום - דיוויד בוהם - איליה פריגוז'ין - מכון סנטה פה

חקלאות
רקע: ייצור ראשוני - מחזור הזרחן - מחזור החנקן - קרקע - ציידים לקטים - המהפכה החקלאית - המהפכה הירוקה - חקלאות תעשייתית - פריון חקלאי - שימושי קרקע - דשן - הומוס - צפיפות אוכלוסין פיזיולוגית - חקלאות בישראל
אתגרי קיימות בחקלאות: בליית קרקע - מדבור - משבר המים העולמי - התחממות עולמית - חומרי הדברה - דשן כימי - שיא תפוקת הנפט - שיא תפוקת הזרחן - חקלאות כרות והבער - הנדסה גנטית - השפעות סביבתיות של מזון מהחי - ביטחון תזונתי - נעילה טכנולוגית
חקלאות בת קיימא: חקלאות בת קיימא - אגרואקולוגיה - פרמקלצ'ר - ביו אינטנסיב - טכנולוגיה נאותה - קומפוסט - שמירת זרעים - גידולים משולבים - סיעוף - יערנות חקלאית - קציר מי נגר - מזון אורגני - מזון מקומי - גינה קהילתית - חקלאות נתמכת קהילה - הקרן לביטחון תזונתי - תוכנית אב לחקלאות בת קיימא
ספרים וסרטים: התמוטטות - רובים חיידקים ופלדה - גבולות לצמיחה - תכנית ב' - עולם מלא, צלחות ריקות - מהפיכת הקנה הבודד - הסיוט של דרווין - מלך התירס - עתיד המזון - כוחה של קהילה