一次生産は、無機炭素源からの有機物の生産です。 これは主に光合成によって起こる。 このプロセスを通じて組み込まれたエネルギーは地球上の生命を支え、炭素は生きているバイオマスや死んだバイオマス、土壌炭素、化石燃料の有機物の大部分を占めています。 それはまた、温室効果を介して地球規模の気候に影響を与える炭素循環を駆動します。光合成のプロセスを通じて、植物は光からエネルギーを取り込み、それを使って二酸化炭素と水を組み合わせて炭水化物と酸素を生成します。

生態系内のすべての植物によって行われる光合成は、総一次生産（GPP）と呼ばれています。 GPPの約半分は植物の呼吸で消費されます。 残りの部分、呼吸によって使い果たされないGPPの部分は、正味一次生産（NPP）として知られています。 全光合成は、環境要因の範囲によって制限されています。 これらには、利用可能な光の量、植物が光を捕捉しなければならない葉の面積の量（他の植物による陰影は光合成の主要な制限である）、光合成をサポートす

エネルギーの流れ

エネルギーと炭素は、光合成を通じて生態系に入り、生きている組織に組み込まれ、生きている植物や死んだ植物を食べる他の有

植物組織に取り込まれた炭素とエネルギー（正味の一次生産）は、植物が生きている間に動物によって消費されるか、植物組織が死んでデトリタス 陸上生態系では、正味の一次生産の約90％が分解者によって分解されてしまいます。 残りはまだ生きている間に動物によって消費され、植物ベースの栄養系に入るか、またはそれが死んだ後に消費され、デトリタスベースの栄養系に入る。

水生システムでは、草食動物によって消費される植物バイオマスの割合は非常に高いです。

水生システムでは、草食動物によって消費されhigher.In 栄養系光合成生物が主要な生産者である。 彼らの組織を消費する生物は、一次消費者または二次生産者—草食動物と呼ばれています。 微生物（細菌および真菌）を餌とする生物は、微生物と呼ばれます。 一次消費者—肉食動物—を食べる動物は二次消費者です。 これらのそれぞれは栄養レベルを構成する。

植物から草食動物、肉食動物までの消費のシーケンスは、食物連鎖を形成します。 実際のシステムはこれよりもはるかに複雑です—生物は一般的に複数の形態の食物を食べ、複数の栄養レベルで食べることができます。 肉食動物は、植物ベースの栄養系の一部であるいくつかの獲物を捕獲することができ、デトリタスベースの栄養系の一部である他のもの（デトリタスを消費する草食性バッタとミミズの両方に餌を与える鳥）。 これらすべての複雑さを持つ実際のシステムは、食物連鎖ではなく食物網を形成します。 食物連鎖は、通常、生産者、一次消費者、二次消費者、三次消費者、および分解者である五つのレベルの消費で構成されています。

分解

分解ステージ

死んだ有機物の炭素と栄養素は、分解と呼ばれるプロセスのグループによっ これは植物および微生物生産のために再使用することができる栄養素を解放し、光合成に使用することができる大気（か水）に二酸化炭素を戻す。 分解がなければ、死んだ有機物は生態系に蓄積し、栄養素と大気中の二酸化炭素は枯渇するでしょう。 地上の純一次生産のおよそ90%は植物から分解者に直接行きます。

分解プロセスは、浸出、断片化、および死んだ材料の化学変化の三つのカテゴリに分けることができます。 水が死んだ有機物を通って動くと同時に、それはそれと水溶性の部品を分解し、運びます。 これらはその後、土壌中の生物によって取り込まれ、ミネラル土壌と反応し、または生態系の範囲を超えて輸送される（そしてそれに失われたと考えら 新しく流された葉および新しく死んだ動物に水溶性の部品の高い濃度があり、砂糖、アミノ酸およびミネラル栄養素を含んでいます。 浸出は湿った環境ではより重要であり、乾燥した環境でははるかに重要ではありません。

断片化プロセスは、微生物による植民地化のための新しい表面を露出させ、より小さな断片に有機材料を破ります。 新たに取除かれた葉のくずはクチクラまたは吠え声の外の層が入手できない原因であるかもしれ細胞の内容は細胞壁によって保護されます。 新たに死んだ動物は外骨格で覆われている可能性があります。 これらの保護層を突破する断片化プロセスは、微生物分解の速度を加速する。 動物は、腸を通過するのと同じように、食物を狩るときにデトリタスを断片化します。 凍結融解サイクルと湿潤と乾燥のサイクルも死んだ材料を断片化します。死んだ有機物の化学的変化は、主に細菌および真菌の作用によって達成される。

死んだ有機物の化学的変化は、主に細菌および真菌の作用によっ 真菌の菌糸は、死んだ植物材料を取り巻く厳しい外側の構造を突破することができる酵素を産生する。 彼らはまた、リグニンを分解する酵素を産生し、リグニン中の細胞内容物と窒素の両方にアクセスすることを可能にする。 真菌は菌糸網を介して炭素と窒素を移動させることができるため、細菌とは異なり、局所的に利用可能な資源にのみ依存していません。

分解速度は生態系によって異なります。 分解速度は、物理的環境（温度、水分、土壌特性）、分解者が利用できる死んだ物質の量と質、および微生物群集自体の性質の3つの要素によって支配され 温度は微生物呼吸の速度を制御します;温度が高いほど、より速く微生物分解が起こります。 それはまた微生物成長を遅らせ、浸出を減らす土の湿気に影響を与えます。 凍結融解サイクルは分解にも影響します—凍結温度は土壌微生物を殺し、浸出が栄養素を移動させる上でより重要な役割を果たすことを可能にします。 これは利用できるようになる栄養素の脈拍を作成するばねの土の解凍として特に重要である場合もある。

非常に湿った条件下または非常に乾燥した条件下では分解速度が低い。

分解速度は非常に低い。 分解速度は酸素の十分なレベルが付いているぬれた、湿った条件で最も高いです。 湿った土壌は酸素が欠乏する傾向があり（これは特に湿地に当てはまります）、微生物の成長が遅くなります。 乾燥した土壌では、分解も遅くなりますが、土壌が乾燥しすぎて植物の成長を支えることができなくなった後も、細菌は（遅い速度ではあるが）成長し続

栄養素サイクリング

生物学的窒素循環

生態系は、より広い環境 ミネラル栄養素は、一方では、大抵植物、動物、微生物および土の間で前後に循環する。 ほとんどの窒素は、生物学的窒素固定によって生態系に入り、沈殿、塵、ガスによって堆積されるか、または肥料として適用される。

ほとんどの陸上生態系は窒素に制限されているため、窒素循環は生態系生産の重要な制御です。現代まで、窒素固定は生態系の窒素の主要な供給源でした。

窒素固定細菌は、植物と共生して生きるか、土壌中で自由に生きるかのいずれかです。 制御された条件で測定されたとき総体の第一次生産の25%大いに窒素固定のsymbiontsを支える植物のための精力的な費用は高い。 マメ科植物の家族の多くのメンバーは、窒素固定共生をサポートしています。 いくつかのシアノバクテリアはまた、窒素固定が可能である。 これらは光合成を行う光栄養体である。 他の窒素固定細菌と同様に、それらは自由生活であるか、または植物との共生関係を有することができる。 窒素の他の源は化石燃料の燃焼によって作り出される酸の沈殿、それらに肥料が適用された農地から蒸発するアンモナルガスおよび塵を含んで 人為的な窒素投入量は、生態系内のすべての窒素フラックスの約80％を占めています。植物組織が脱落したり食べられたりすると、それらの組織中の窒素が動物や微生物に利用可能になります。

植物組織が脱落したり食べられたり 微生物分解は植物、菌類および細菌がそれのために競う土の死んだ有機物から窒素の混合物を解放します。 いくつかの土壌細菌は、有機窒素含有化合物を炭素源として使用し、アンモニウムイオンを土壌に放出する。 このプロセスは、窒素鉱化として知られています。 他は亜硝酸塩および硝酸塩イオン、硝化として知られているプロセスにアンモニウムを変えます。 窒素酸化物および亜酸化窒素はまた硝化の間に作り出されます。 窒素が豊富で酸素が乏しい条件下では、硝酸塩および亜硝酸塩は窒素ガス、脱窒として知られているプロセスに変換されます。

他の重要な栄養素には、リン、硫黄、カルシウム、カリウム、マグネシウム、マンガンが含まれます。 リンは風化によって生態系に入る。 生態系が老化するにつれて、この供給量は減少し、古い景観（特に熱帯地方）ではリンの制限がより一般的になります。 カルシウムと硫黄も風化によって生成されますが、酸沈着は多くの生態系における硫黄の重要な供給源です。 マグネシウムとマンガンは風化によって生成されますが、土壌有機物と生きた細胞との交換は生態系フラックスのかなりの部分を占めています。 カリウムは、主に生きている細胞と土壌有機物との間で循環される。

機能と生物多様性

スコットランドのロモンド湖は、比較的孤立した生態系を形成している。 この湖の魚のコミュニティは、1970年代にいくつかの導入がその食糧網を再構築するまで、長い期間にわたって安定していました。

様々なアダンソニア（バオバブ）種、Alluaudia procera（マダガスカルocotillo）と他の植生をフィーチャーし、マダガスカルIfatyでとげの森。

生物多様性は生態系の機能において重要な役割を果たしています。 その理由は、生態系プロセスは、生態系内の種の数、個々の種の正確な性質、およびこれらの種内の生物の相対的な豊富さによって駆動されるからである。 生態系プロセスは、個々の生物の行動を通じて実際に行われる広範な一般化です。 生物の性質—それらが属する種、官能基および栄養レベル-は、これらの個体が行うことができる行動の種類およびそれを行う相対的効率を決定する。

生態学的理論は、共存するためには、種はあるレベルの限定的な類似性を持たなければならないことを示唆している—彼らはある基本的な方法で それにもかかわらず、生態系における追加の種の累積的な効果は線形ではなく、追加の種は窒素の保持を高める可能性がありますが、種の豊かさの

生態系に既に存在するものと生態学的に類似している種の追加（または損失）は、生態系機能にわずかな影響を与える傾向があります。

生態学的に異なる種は、他の一方で、はるかに大きな効果を持っています。 同様に、優性種は生態系機能に大きな影響を与えますが、希少種は小さな影響を与える傾向があります。 キーストーン種は、生態系における豊富さに不釣り合いな生態系機能に影響を与える傾向があります。 同様に、生態系エンジニアは、生息地を作成、大幅に変更、維持または破壊する任意の生物です。

ダイナミクス

生態系は動的なエンティティです。 彼らは定期的な外乱の対象となり、いくつかの過去の外乱から回復する過程にあります。 摂動が起こると、生態系はその初期状態から離れることによって応答する。 その乱れにもかかわらず、生態系がその平衡状態に近いままになる傾向は、その抵抗と呼ばれます。 一方、外乱の後に初期状態に戻る速度は、その回復力と呼ばれます。 時間は、裸岩からの土壌の開発と外乱からのコミュニティの回復に役割を果たしています。

ある年から別の年に、生態系は生物的および非生物的環境の変化を経験する。 干ばつ、通常の冬よりも寒い、および害虫の発生はすべて、環境条件の短期的な変動です。 動物の個体数は年ごとに異なり、資源が豊富な時期に蓄積し、食糧供給を追い越すにつれて崩壊する。 これらの変化は、正味の一次生産分解率の変化、および他の生態系プロセスで発生します。 北米東部の森林はまだ200年前に停止した栽培の遺産を示していますが、シベリア東部の湖でのメタン生産は更新世の間に蓄積された有機物によっ

外乱は生態学的プロセスにおいても重要な役割を果たす。 F. Stuart Chapinと共著者は、擾乱を「人口、コミュニティ、生態系の構造を変化させ、資源の利用可能性や物理的環境の変化を引き起こす、時間と空間における比較的離散的な出来事」と定義している。 これは、木の滝や昆虫の発生からハリケーンや山火事、火山噴火までの範囲です。 このような障害は、植物、動物および微生物の個体数、ならびに土壌有機物含量に大きな変化を引き起こす可能性がある。 混乱の後には、”生物学的に駆動された資源供給の変化に起因する生態系構造と機能の方向性の変化”である連続が続きます。”

外乱の頻度と重症度は、それが生態系機能に影響を与える方法を決定します。 火山噴火や氷河の前進と後退のような大きな障害は、植物、動物、または有機物を欠いている土壌を残します。 このような混乱を経験する生態系は、一次的な継承を受ける。 森林火災、ハリケーンまたは二次連続およびより速い回復の耕作の結果のようなより少なく厳しい妨害。 より厳しい妨害およびより頻繁な妨害はより長い回復時間で起因します。