יצרנות ראשונית

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

יצרנות ראשונית: כאשר אנחנו מסתכלים על יצרנות בביוכימיה, אנחנו מסתכלים על ייצור של תרכובות אורגניות מתרכובות אי-אורגניות.

תהליכי ייצרנות

מארג המזון באוקינוס
מארג המזון באוקינוס

מרבית אורגניזמים יוצרים חומר אורגני ע"י מחזור חומר אורגני קדום, זאת היא יצרנות שניונית, המובדלת מהיצרות הראשונית המוגדרת ליצור חומר אורגני מחומר אי-אורגני.תהליך זה מתבצע בעיקר ע"י תהליך הפוטוסינטזה, אך גם בתהליך הכימוסינטזה. האורגניזמים אשר מבצעים תהליכים אלו נקראים יצרנים ראשונים, והם מהווים את החוליה הראשונה בשרשת המזון. כמחצית מן היצרנות הראשונית מתרחשת בים. היצרנים הראשונים הם למעשה טרנספורטירים של אנרגיה מהסביבה הדוממת לסביבה החיה. הם בדר"כ ישתמשו באנרגיה השמש, אשר אגורה בפוטונים המגיעים ממנה ו מספקים את האנרגיה הראשונית לתהליך הפוטוסינתזה. אנרגיה נוספת שמהווה בסיס ליצור הראשוני היא האנרגיה האגורה במצבי החימצון של היסודות הכימים בתרכובות האי-אורגניות, בתהליך הכימוסינטטי. בתהליכים אלו מתרחשת סינטזה של תרכובות אן אורגניות פשוטות כגון מים (H2O) ודו תחמוצת הפחמן (CO2) לתרכובות אורגניות מורכבות יותר (CH2O). להלן שתי במשוואות הבסיסיות אשר מתארות תהליכים אלו כאשר באדום צבוע מקור האנרגיה לתהליך.

פוטוסינתזה : C6H12O6 + 6O2 אור + 6H2O + 6CO2 .

כימוסינתזה : CO2 + O2 + 4H2S CH2O + 3H2O + 4S .

תהליך הפוטוסינתזה


סוגי יצרנות

כמו שאנחנו רואים התהליכים יכולים להתרחש לשני הכיוונים, למשל תהליך הנשימה הפועל בכיוון ההפוך לתהליך הפוטוסינטזה, ולכן כאשר אנחנו מנסים להעריך את כמות היצרנות הראשונית אנחנו מדברים בשני מונחים, יצרנות כוללת (GP) ויצרנות נטו (NP). כאשר אנחנו מתייחסים ליצרנות הפוטוסינטית, היצרנות הכוללת שווה לסכום היצרנות נטו והנשימה (R):

GP = GN +R

התהליך המרכזי ששבו מרחשת היצרנות הראשונית בים הוא תהליך הפוטוסינטזה. תהליך זה זקוק לאור ולכן באוקינוסים הוא מתרחש רק בעמודת המים העליונה כ 100 מטר. במהלך תהליך זה אנחנו עדים לתוצר לואי חשוב ביותר, החמצן הפוטוסינטטי. מכיוון שתהליך זה מייצר חמצן ומקבע פחמן לחומר אורגני שיטות המדידה הכימיות שלו מתבססות על שינויים בריכוזים של שני יסודות אלו. בעקבות זאת גם מוגדרת יצרנות ראשונית של חמצן. כאשר אנחנו מדברים על יצרנות ראשונית אנחנו מבצעים חלוקה נוספת של יצרנות חדשה לעומת יצרנות ממוחזרת. החומר האורגני מתפרק בשלל תהליכים לנוטריאנטים והנוטריאנטים האלו נצרכים לתהליך הפוטוסינתזה. לכן למעשה אין לנו ייצור של חומר אורגני חדש אלא מיחזור של חומר אורגני. לייצרנות מסוג זה אנו קוראים יצרנות ממוחזרת. כאשר מקור הנוטראנטים הוא אחר, מחוץ למערכת הביולוגית הישירה למשל, נהרות ודיפוזיה מן הקרקעית, אנחנו מדברים על יצרנות חדשה. כאשר נחשב בפרקי זמן ארוכים (כשנה) את כמות אחד מן הנוטריאנטים והשטפים שלו לאזור הפוטי נוכל לדעת מהי היצרנות החדשה בפרק זמן זה.

נושא זה נחקר במכון למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית בירושלים http://earth.huji.ac.il

כלים אישיים