Биомаса: какво е това, как се изчислява и как се разпределя

Биоелементите, както подсказва името им, са химичните елементи на периодичната таблица, които изграждат различните живи същества на планетата. Въпреки факта, че животът се състои от около 30 елемента, 96% от клетъчната маса на почти всички таксони който можете да измислите, се състои само от шест от тях: въглерод, кислород, азот, водород, фосфор и сяра. Тези елементи пораждат протеини, витамини, нуклеинови киселини, липиди, въглехидрати и много други съединения, така че зачеването на живот без тях е невъзможна задача.

Наличието на органична материя на Земята не е фиксирано, а се трансформира чрез използването на енергия. Например, растението расте благодарение на леката енергия и неорганичните съединения, присъстващи в почвата, превръщайки минералите във въглерод. Тази маса се консумира от тревопасно животно, след това от месоядно животно и след това от супер хищник, докато умре. В този момент цялата натрупана материя се разлага в почвите и ние започваме цикъла отново.

Хранителните вериги в екосистемите модулират този енергиен поток, тоест „кой яде които “обуславят функционирането на околната среда и следователно на целия живот, присъстващ в околен свят. Така или иначе,

За да се разбере обменът на енергия в различни биологични системи, е необходимо да се опише подробно термин от голям интерес: биомаса. Днес ви разказваме всичко за нея, така че продължете да четете.

• Свързана статия: „10-те клона на биологията: техните цели и характеристики“

Какво е биомаса?

Биомасата е масата на живите биологични организми, налични в дадена екосистема в даден момент. Теглото може да се определи на нивото на определен таксон или популация (биомаса на вида) или да включва всички живи елементи, които съществуват едновременно в околната среда (биомаса на общността или общността). Биомасата се разпределя в сухоземните екосистеми по пирамидален начин в трофичната верига, от основните производители, които са основата, до супер хищниците на върха.

Трябва да се отбележи, че биомасата не се използва 100% на всички нива на екосистемата. Ние се обясняваме. На екологично ниво от цялата биомаса, консумирана от крава под формата на трева (100% от енергията), само 10% ще преминат към следващото трофично ниво. Бозайникът трябва да изгори органичната материя, която консумира, за да се храни, възпроизвежда, произвежда топлина и да влиза окончателно живеят, така че само малка част от енергията, получена от биомасата, преминава от ниво на ниво в верига. За щастие слънчевата енергия е "неограничена", така че тази загуба не трябва да се забелязва в здрава екосистема, докато има растения, които извършват фотосинтеза.

Взаимосвързан термин с биомаса е биоенергия, тъй като това се отнася до получаване на енергия по възобновяем начин в човешкия сектор чрез използването на органични вещества (или третирани по естествен начин в екосистемата, или механика). Биомасата и биоенергията са две страни на една и съща монета, но първият термин обикновено се отнася до природно събитие, докато вторият има ясна антропна приложимост.

Биомасата на Земята, в сурови данни

През 2018 г. изследването Разпределението на биомасата на Земята беше публикувано на научния портал PNAS, който се занимаваше изчисляват биомасата по цялата Земя под формата на въглерод (C), органичният компонент par excellence на живите същества. Изчислени са общо 550 гигатона въглерод, които се разпределят между различните живи таксони, както следва:

• Растенията бяха доминиращото произвеждащо царство. Те са отговорни за съхранението на 450 гигатона въглерод, т.е. 80% от общото количество. Те са основните производители на всички нормални екосистеми.
• Зад тях ще бъдете изненадани да разберете, че има бактерии, които осигуряват около 70 Gt, 15% от общия въглерод. Въпреки че не можем да ги видим, тези микроорганизми са навсякъде.
• Гъбите, археите и протистите се класират съответно на трето, четвърто и пето място с общо 12, 7 и 4 Gt.
• За срам на еволюционния връх, ние животните приемаме само 2 гигатона въглерод - само вирусите допринасят по-малко от нас, при 0,2 Gt.

Освен това, това проучване изчислява това количеството сухоземна биомаса е с два порядъка по-голямо от морскотоНо се изчислява, че биотата във водната среда допринася общо за 6 гигатона въглерод, цифра, която не е за пренебрегване. Както можете да видите, по-голямата част от органичната материя на Земята се намира в микроорганизмите и растенията.

Изчисляване на биомасата

Изчисляването на общата биомаса, произведена в дадена екосистема, е изключително трудна задача, въпреки че новите технологии (като Лазерен растителен сензор за изображения) помагат на изследователите да правят доста надеждни оценки, поне когато става въпрос за количествено определяне на растителния въглерод в околната среда. Поради присъщата сложност на отчитането на всички живи елементи на биома, Необходимо е да се прибегне до уравнения и регресивни методи, тоест да се изчисли биомасата, произведена от дадено лице и след това да се екстраполира тази стойност върху общата популация.

За да ви дадем представа как може да се изчисли биомасата, ще вземем чашка на Петри с микроорганизми, най-малката скала, за която можем да се сетим. За оценка на въглерода се следва следното уравнение:

Биомаса (в микрограми въглерод / милилитър проба): N x Bv X F

В това уравнение N представлява броя на микроорганизмите, отчетени в милилитър проба, Bv е биообемът е това, което заема всеки микроорганизъм (в µm ^ 3 скала) и F е коефициентът на конверсия на въглерод, в µg от С на µm ^ 3. Както можете да видите, количественото определяне на биомасата в пробата не е лесно, дори когато се движим на микроскопични везни.

• Може да се интересувате от: „Осемте вида биоми, които съществуват в света“

Производителност и биомаса

Термин, напълно свързан с биомасата, е екологичната производителност. Този параметър се определя като производството на органични вещества в определена площ на единица време, тоест количеството биомаса, което се генерира в естествена екосистема или изкуствена система човек.

Най-често използваната единица, използвана за количествено определяне на производителността в дадена екосистема, е килограми / хектар годишно, въпреки че те могат да бъдат използвани други везни за тегло (тонове, гигатони) са с повърхност (квадратни метри, квадратни сантиметри и т.н.) и дори време (дни, часове, десетилетия). Всичко зависи от полезността и фокуса на въпросното изследване, което се опитва да получи конкретни параметри.

Да вземем пример. Да предположим, че имаме площ от 40 хектара, която първоначално беше празна, но беше заселена отново с растения, които средно тежат 1 килограм. В края на годината общо броим около 1000 растения от видовете, които ни интересуват, което следователно ни дава 1000 килограма обща маса (биомаса на видовете). Ако направим съответните изчисления (1000 kg / 40 Ha), ще получим, че като цяло производителността е била 25 kg / Ha / година.

Този хипотетичен модел представя висока производителност, но нещата се променят много, ако говорим за животни. Сега помислете за популация от крави, които например се нуждаят от площ от 20 000 хектара земя, за да процъфтяват. Колкото и да тежат тези животни от добитъка, те ще бъдат по-малко индивиди от растенията и, Освен това хранителната земя е по-голяма, което ни дава обща биомаса, произведена много по-малко.

В допълнение към това е необходимо да се вземе предвид предишната точка: енергията, която прескача от връзка към връзка във веригата, е само 10%. Кравите използват 90% от енергията си, за да живеят, така че предимно растителната екосистема винаги е по-продуктивна от тази с обилни животни. Естественият подбор обаче не се „стреми“ да увеличи производителността, а да поддържа стабилен дългосрочен баланс между всички компоненти. Следователно, когато чужди видове се въведат в екосистемата, резултатът често е пагубен.

Продължи

За да поставим всичко, което сте научили, в перспектива, ние сравняваме два конкретни случая: производителност на растенията (първична) в a пустинята е по-малко от 0,5 грама / квадратен метър / ден, докато в обработваното поле стойността колебае 10 грама / метър квадрат / ден. Колкото повече растения присъстват в една екосистема, толкова повече биомаса ще има и следователно, толкова по-висока е производителността.

В обобщение, биомасата отразява количеството органични вещества на определено място и място, докато производителността се отнася до скоростта и ефективността, с които е тази органична материя произвежда. Тези параметри ни помагат да разберем функционирането на природните екосистеми, но също така ни помагат позволяват да се максимизират материалните и икономически ползи при експлоатация на земята за цели хората.

Библиографски справки:

• Bar-On, Y. М., Филипс, Р. и Мило, Р. (2018). Разпределението на биомасата на Земята. Известия на Националната академия на науките, 115 (25), 6506-6511.
• Браун, С. (1997). Оценка на биомасата и изменението на биомасата в тропическите гори: грунд (кн. 134). Организация по храните и земеделието ..
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgwater, A. V. (2017). Преглед на физикохимичните свойства и аналитична характеристика на лигноцелулозната биомаса. Възобновяеми и устойчиви енергийни отзиви, 76, 309-322.
• Macgregor, C. J., Williams, J. Х., Бел, Дж. R., & Thomas, C. Д. (2019). Биомасата на молци се увеличава и намалява за 50 години във Великобритания. Природа Екология и еволюция, 3 (12), 1645-1649.
• Парика, М. (2004). Глобални горивни ресурси от биомаса. Биомаса и биоенергия, 27 (6), 613-620.