Die Bruttoprimärproduktivität repräsentiert den gesamten Kohlenstoff, der durch Photosynthese in einem Ökosystem gebunden wird. Da Pflanzen auch durch Photosynthese produzierten Zucker abbauen und Kohlenstoff und Energie für den Stoffwechsel freisetzen, verbraucht die Pflanzenatmung einen erheblichen Teil der Bruttoprimärproduktion. Die Nettoprimärproduktivität ist die Differenz zwischen diesen beiden Prozessen und stellt den Kohlenstoff dar, der dem Ökosystem für Pflanzenwachstum und Tierkonsum zur Verfügung steht. Um zu verstehen, wie ganze Wälder und die Biosphäre im Allgemeinen auf den Klimawandel reagieren werden, ist ein Verständnis der Nettoprimärproduktion erforderlich. Die Schätzung der Nettoprimärproduktion kann jedoch schwierig sein, weshalb vor über 20 Jahren die Annahme eingeführt wurde, dass die Nettoprimärproduktion ungefähr der Hälfte der Bruttoprimärproduktion entspricht. Dies lässt Sie sich fragen – ist diese Annahme richtig?
In Baumphysiologie, Collalti und Prentice wiederholen diese Annahme für Wälder, mit Blick auf über 200 Studien, die sich zuvor mit dieser Frage befasst haben. Insbesondere wollten sie verstehen, ob Alter, Struktur oder Klima des Waldes das Verhältnis von Netto- und Bruttoprimärproduktivität beeinflussen könnten. Sie konzentrierten sich speziell auf die Photosynthese und Atmung der Vegetation, um zu verstehen, wie Wälder gebundenen Kohlenstoff aufteilen. Während sie herausfanden, dass das durchschnittliche Verhältnis von Netto- zu Bruttoprimärproduktivität nahe an der 20 Jahre alten Annahme lag, fanden sie bei dieser Zahl eine große Variabilität zwischen verschiedenen Waldtypen, die von 0.22 (nahe dem theoretischen Minimum) bis 0.8 reichte. Bei der Untersuchung der Ursachen dieser Variation fanden Collalti und Prentice heraus, dass Wälder mit höherem Bodennährstoffgehalt (auch bekannt als Bodenfruchtbarkeit) höhere Verhältnisse aufwiesen als Wälder mit nährstoffarmen Böden, während bewirtschaftete Wälder höhere Verhältnisse aufwiesen als unbewirtschaftete Wälder. Insgesamt bedeutet dies, dass bewirtschaftete Wälder mit fruchtbaren Böden effizienter für die Kohlenstoffaufnahme wurden und relativ mehr Kohlenstoff für das Wachstum verbrauchten. Diese Ergebnisse stimmen mit Vorhersagen überein, dass eine größere Nährstoffverfügbarkeit die Photosynthese stimuliert und wie die Bewirtschaftung von Wäldern eine für das Wachstum günstige Lichtumgebung innerhalb der Baumkronen aufrechterhalten kann.
Was sind die Auswirkungen dieser Erkenntnisse? Da das Verhältnis von Netto- und Bruttoprimärproduktivität zur Vorhersage der zukünftigen Kohlenstoffaufnahme von Ökosystemen verwendet wird, zeigen Collalti und Prentice, dass die zuvor verwendete einfache Annahme den Umfang biologischer Prozesse auf Ökosystemebene nicht erfasst. Dadurch wird die Vorhersage der Nettoprimärproduktivität notwendigerweise komplexer, aber auch genauer, indem die Vorhersagen an die vorherrschenden Umweltbedingungen des betreffenden Ökosystems angepasst werden. Allerdings sind die Bücher zum Thema noch nicht abgeschlossen: Bäume können Kohlenstoff in Zuckern speichern und viele Jahre später daraus ziehen. Dies bedeutet, dass es zu komplexen Zeitverzögerungen kommen kann, wenn das Verhältnis von Netto-Primärproduktivität zu Brutto-Primärproduktivität die Umweltbedingungen in den Vorjahren widerspiegelt. Es ist klar, dass die Ergebnisse von Collalti und Prentice nur die Spitze des Eisbergs sind, um zu verstehen, was dieses Verhältnis steuert.
