47,332
עריכות
שינויים
קפיצה לניווט
קפיצה לחיפוש
שורה 15:
שורה 15: − + − name="globalchange"/> + − − + שורה 32:
שורה 31: + + − מגבלות כמו כמות ה[[מים]] והטמפרטורה ביבשה, וזמינות של מינרלים כמו [[מחזור הזרחן|זרחן]] ו[[מחזור החנקן|חנקן]] בים, מהווים [[גורם מגביל|גורמים מגבילים]] שקובעים כמה צמחים יחיו בשטח מסויים, וכמה אינטסיבית תהיה פעילות ההטמעה שלהם. פוטוסינתזה רבה יותר מבוצעת באיזורים יבשתיים טרופיים בהם יש שפע של מים ושמש (והמגבלה האפקטיבית נובעת מחומרי הזנה). לעומת זאת באיזורים יבשתים אחרים המגבלות על פוטוסינתיזה נובעות ממחסור במים (איזורים יבשים, מדבריות), קור או מקשיים אחרים (יערות מחטניים באיזורים קרים). לפרוט על מגבלות אלה ראו בערך [[אקולוגיה]].+ − ללא [[מים]] צמחים אינם מסוגלים לבצע הטמאה גם אם יש להם כמות גבוה 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. + + − בים הגורמים המגבילים הם שונים - חומרי ההזנה בים הם מועטים והם שוקעים לקרקעית, לעומק בו אור השמש אינו מגיע. 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. + − + שורה 58:
שורה 60: − + − − + − + − +
אין תקציר עריכה
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 ייצרנים ראשוניים על ידי אוכלי צמחים משנעת את המולקולות האורגניות האלה (והאנרגיה האצורה בהן) במעלה מארג המזון ובכך מאפשרים הזנה וקיום של כל היצורים החיים בכדור הארץ.
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 ייצרנים ראשוניים על ידי אוכלי צמחים משנעת את המולקולות האורגניות האלה (והאנרגיה האצורה בהן) במעלה מארג המזון ובכך מאפשרים הזנה וקיום של כל היצורים החיים בכדור הארץ.
==מגבלות==
==מגבלות על הייצור הראשוני==
רק כחלק זעיר, פחות מפרומיל, מסך אנרגיית השמש המגיעה לכדור הארץ, מתרגם לאנרגיה זמינה ליצורים החיים. דבר זה נובע משתי סיבות עיקריות.
רק כחלק זעיר - פחות מפרומיל מסך אנרגיית השמש המגיעה לכדור הארץ, מתרגם 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 האחת היא [[החוק השני של התרמודינמיקה]], לפיו התמרה של אנרגיה אינה יכולה להתבצע ביעילות תרמודינמית של 100%. חלק מהאנרגיה חייב להתבזבז לסביבה כחום.
הסיבה השניה והמשמעותית יותר קשורה למגבלות שונות שיש על התשומות הנדרשות לתהליך הההטמעה - כמות ואיכות הקרינה שמגיעה אל הצמחים, וכן למגבלות נוספות שכן צמחים דורשים גם מים וחומרי הזנה נוספים, הטמפרטורה של הסביבה משפיעה על הקצב בו ניתן לבצע הטמעה.
הסיבה השניה והמשמעותית יותר, קשורה למגבלות שונות שיש על התשומות הנדרשות לתהליך הההטמעה - כמות ואיכות הקרינה שמגיעה אל הצמחים, כמות המים, כמות חומרי ההזנה שיש להם, ועוד. הטמפרטורה של הסביבה משפיעה על הקצב בו ניתן לבצע הטמעה ואקלים יכול להשפיע בצורות אחרות - לדוגמה שלג מגביל את גודל העלים באיזורים קרים.
===כמות וסוג הקרינה===
===כמות וסוג הקרינה===
יעילות זו, כפול שטח המחיה של אצות וצמחייה, יחד עם משך זמן הפעילות של פוטוסינתזה (כמה שעות אור יש), קובעות 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.
יעילות זו, כפול שטח המחיה של אצות וצמחייה, יחד עם משך זמן הפעילות של פוטוסינתזה (כמה שעות אור יש), קובעות 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.
===מגבלות ביבשה===
ללא [[מים]] צמחים אינם מסוגלים לבצע הטמאה גם אם יש להם כמות גבוה 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.
פוטוסינתזה רבה יותר מבוצעת באיזורים יבשתיים טרופיים בהם יש שפע של מים ושמש (והמגבלה האפקטיבית נובעת מחומרי הזנה). לעומת זאת באיזורים יבשתים אחרים המגבלות על פוטוסינתיזה נובעות ממחסור במים (איזורים יבשים, מדבריות), קור או מקשיים אחרים (יערות מחטניים באיזורים קרים). לפרוט על מגבלות אלה ראו בערך [[אקולוגיה]].
===מגבלות בים===
חומרי ההזנה בים הם מועטים והם שוקעים לקרקעית, לעומק בו אור השמש אינו מגיע. כך שזמינות של מינרלים כמו [[מחזור הזרחן|זרחן]] ו[[מחזור החנקן|חנקן]] הם [[גורם מגביל|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.
==מערכות אקולוגיות==
==ייצור ראשוני במערכות אקולוגיות שונות==
{{הפניה לערך מורחב|אקולוגיה}}
{{הפניה לערך מורחב|אקולוגיה}}
{{תבנית:בעיות סביבתיות}}
{{תבנית:בעיות סביבתיות}}
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'''".
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 שהיתה 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 מסיבה זו בדרך כלל נדיר למצוא יותר מ-4-5 רמות טרופיות במערכת אקולוגית.
בגלל [[החוק השני של התרמודינמיקה]], בכל רמה טרופית יש לכלל היצורים פחות [[אקסרגיה]] מכמות האקסרגיה שהיתה 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 זוה הסיבה שנדיר למצוא יותר מ-4-5 רמות טרופיות במערכת אקולוגית.
==השפעה ושימוש על ידי בני האדם==
==השפעה ושימוש על ידי בני האדם==
{{תבנית:מדדי קיימות}}
{{תבנית:מדדי קיימות}}
שימושי קרקע כמו [[בירוא יערות]] ופעילות אנושית שונות כמו [[חלקאות]] או [[ערים]] הן בעלות השפעות שונות על '''הייצור הראשוני נטו בפועל''' (NPP<sub>act</sub>). 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<sub>LC</sub>) הוא של 9.6% בהתייחס לשטח הקרקעי העולמי.
בני אדם, כמו כל יצור חי אחר, נדרשים לייצור הראשוני לשם המזון שלהם מצד שני, [[שימושי קרקע]] כמו [[בירוא יערות]] ופעילות אנושית שונות כמו [[חלקאות]] או [[ערים]] הן בעלות השפעות שונות על '''הייצור הראשוני נטו בפועל''' (NPP<sub>act</sub>). 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<sub>LC</sub>) הוא של 9.6% בהתייחס לשטח הקרקעי העולמי.
===שימוש בידי בני אדם===
===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.
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 ל[[נייר]]; [[חקלאות]] לסיבים (להפקת בדים) וגידול צמחים וחיות למזון - [[צמחונות|תזונה צמחונית]], בשר, חלב, וביצים.
ביוני 2004 מגזין נייצ'ר פרסם גליון 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[http://sedac.ciesin.columbia.edu/es/hanpp.html]. 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 מילארד טונות פחמן, ו-1.27 טונות לאדם ממוצע במדינות העניות יותר, שצורכות יחד 8 מיליראד טונות פחמן. אילו כל בני האדם היו צורכים כמו האכולוסיה המערבית, באכולוסיה בגודל של 1995, סה"כ הצריכה היתה עומדת על 18 מיליארד טונות פחמן בשנה.
ביוני 2004 פרסם מגזין נייצ'ר גליון 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[http://sedac.ciesin.columbia.edu/es/hanpp.html]. 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 מילארד טונות פחמן, ו-1.27 טונות לאדם ממוצע במדינות העניות יותר, שצורכות יחד 8 מיליראד טונות פחמן. אילו כל בני האדם היו צורכים כמו האכולוסיה המערבית, באכולוסיה 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" (NPP<sub>0</sub>).<ref>[http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/104/31/12942 Quantifying and mapping the human appropriation of net primary production in earth's terrestrial ecosystems], H. Haberl, et al. 2007</ref>על פי הערכה, נכון לשנת 2000, האדם ניצל 34% מהשטח היבשתי שאינו מכוסה בקרח תמידי לצרכי [[חקלאות]] (12 לגידולים ו-22% למראה).<ref>Ramankutty, N.; Evan, A.T., Monfreda, C. and Foley, J.A. (2008). "Farming the planet: 1. Geographic distribution of global agricultural lands in the year 2000". Global Biogeochemical Cycles 22: GB1003</ref> כמות זו נלקחת על חשבון [[אנרגיה]] שאינה זמינה יותר למינים אחרים, ויש לה השפעה ניכרות על [[מגוון המינים]]; על [[מחזור הפחמן|מחזורי פחמן]], [[מחזור המים|מים]] ו[[מחזור ביוגאוכימי|מחזורים אחרים]], על מאזן אנרגיה במערכת האקולגית העולמית; ועל [[שירותי המערכת האקולוגית]].
סך הצריכה האנושית מתוך הייצור הראשוני, ה- HANPP עלתה ל-23.8% מתוך ה"פוטנציאל הצמחי" (NPP<sub>0</sub>).<ref>[http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/104/31/12942 Quantifying and mapping the human appropriation of net primary production in earth's terrestrial ecosystems], H. Haberl, et al. 2007</ref>על פי הערכה, נכון לשנת 2000, האדם ניצל 34% מהשטח היבשתי שאינו מכוסה בקרח תמידי לצרכי [[חקלאות]] (12 לגידולים ו-22% למראה).<ref>Ramankutty, N.; Evan, A.T., Monfreda, C. and Foley, J.A. (2008). "Farming the planet: 1. Geographic distribution of global agricultural lands in the year 2000". Global Biogeochemical Cycles 22: GB1003</ref> כמות זו נלקחת על חשבון [[אנרגיה]] שאינה זמינה יותר למינים אחרים, ויש לה השפעה ניכרות על [[מגוון המינים]]; על [[מחזור הפחמן|מחזורי פחמן]], [[מחזור המים|מים]] ו[[מחזור ביוגאוכימי|מחזורים אחרים]], על מאזן אנרגיה במערכת האקולגית העולמית; ועל [[שירותי המערכת האקולוגית]].