Le piante, le alghe e tutti gli organismi fotosintetici costituiscono la fonte di energia primaria per la vita sulla Terra. Sfruttando la luce solare, convertono i composti inorganici in biomassa organica. Essendo la base della rete alimentare, questi organismi sono conosciuti come produttori e gli scienziati quantificano il loro contributo al funzionamento dell'ecosistema attraverso la produttività primaria netta (NPP).
Durante la fotosintesi, le piante catturano l’energia luminosa e la usano per trasformare acqua, anidride carbonica e minerali in zuccheri, amidi e lipidi, nuove molecole organiche che alimentano la crescita. Mentre la fotosintesi importa CO₂, la respirazione ne rilascia una parte nell’atmosfera, soprattutto al buio. Questo scambio è essenziale quando si calcola la NPP.
Produttività primaria netta è la quantità di carbonio che una pianta o una comunità vegetale trattiene in un dato periodo di tempo dopo aver tenuto conto delle perdite respiratorie. Riflette il guadagno netto di biomassa disponibile a livelli trofici più elevati e include i contributi derivanti dagli essudati radicali e da eventuali perdite a causa degli erbivori.
La centrale nucleare si ottiene sottraendo il carbonio rilasciato attraverso la respirazione (Ra) dal carbonio totale fissato dalla fotosintesi (produttività primaria lorda, GPP):
NPP =GPP – Ra
Negli studi di laboratorio sulle alghe degli stagni, i ricercatori spesso utilizzano bottiglie di vetro sigillate per isolare un campione d’acqua. Misurando l’ossigeno disciolto prima della sigillatura e dopo un determinato periodo di incubazione, deducono la fissazione del carbonio fotosintetico:la produzione di ossigeno è correlata all’assorbimento di CO₂. La differenza tra la concentrazione finale e quella iniziale di ossigeno, aggiustata per la respirazione, fornisce una stima della NPP.
Per le piante terrestri, un approccio comune è quello di raccogliere l'intera pianta alla fine di un periodo di crescita, essiccarla fino a portarla a peso costante e registrare la massa secca. Questa biomassa secca si avvicina al carbonio netto trattenuto. Per colture come il mais, questo metodo fornisce una stima affidabile della centrale nucleare, anche se piccole variazioni dovute alla respirazione microbica o agli insetti erbivori possono alterare leggermente il risultato.
