Biomasa: co to je, jak se počítá a jak se distribuuje

Bioelementy, jak naznačuje jejich název, jsou chemické prvky periodické tabulky, které tvoří různé živé bytosti na planetě. Navzdory skutečnosti, že život se skládá z asi 30 prvků, 96% buněčné hmoty téměř všech taxonů o kterých si můžete myslet, že je tvořeno pouze šesti z nich: uhlík, kyslík, dusík, vodík, fosfor a síra. Z těchto prvků vznikají bílkoviny, vitamíny, nukleové kyseliny, lipidy, sacharidy a mnoho dalších sloučenin, takže představit si život bez nich je nemožný úkol.

Organická hmota přítomná na Zemi není pevná, ale je transformována pomocí energie. Například rostlina roste díky světelné energii a anorganickým sloučeninám přítomným v půdě a přeměňuje minerály na uhlík. Tuto hmotu spotřebovává býložravé zvíře, pak masožravec a poté super predátor, dokud nezemře. V tomto okamžiku se veškerá nahromaděná hmota rozloží v půdách a my zahájíme cyklus znovu.

Potravinové řetězce v ekosystémech modulují tento tok energie, tj. „Kdo jí kteří "podmíňují fungování prostředí, a tedy veškerého života přítomného v životní prostředí. Tak jako tak,

Abychom porozuměli výměně energie v různých biologických systémech, je nutné podrobně popsat pojem velkého zájmu: biomasa. Dnes vám o ní povíme všechno, tak čtěte dál.

• Související článek: „10 oborů biologie: jejich cíle a vlastnosti“

Co je to biomasa?

Biomasa je množství živých biologických organismů přítomných v daném ekosystému v daném čase. Váha může být stanovena na úrovni konkrétního taxonu nebo populace (druhová biomasa) nebo zahrnující všechny živé prvky, které v prostředí koexistují (komunitní nebo komunitní biomasa). Biomasa je distribuována v suchozemských ekosystémech pyramidovým způsobem v trofickém řetězci, od primárních producentů, kteří jsou základnou, až po super predátory špičky.

Je třeba poznamenat, že biomasa není 100% využívána na všech úrovních ekosystémů. Vysvětlujeme si to. Na ekologické úrovni ze všech biomasy spotřebované krávou ve formě trávy (100% energie), pouze 10% přejde na další trofickou úroveň. Savec musí spalovat organickou hmotu, kterou konzumuje, aby se pasl, množil, produkoval teplo a dovnitř definitivně žije, takže pouze malá část energie získané biomasou prochází z úrovně na úroveň v řetěz. Naštěstí je sluneční energie „neomezená“, takže tuto ztrátu bychom si neměli všimnout ve zdravém ekosystému, pokud existují rostliny provádějící fotosyntézu.

Vzájemně souvisejícím pojmem s biomasou je bioenergie, jelikož se jedná o získávání energie obnovitelným způsobem v lidském sektoru prostřednictvím použití organické hmoty (buď ošetřené přirozeně v ekosystému, nebo) mechanika). Biomasa a bioenergie jsou dvě strany stejné mince, ale první termín obecně označuje přirozenou událost, zatímco druhý má jasnou antropickou použitelnost.

Biomasa Země, v surových datech

V roce 2018 byl na vědeckém portálu PNAS zveřejněn výzkum Distribuce biomasy na Zemi, který se zabýval odhadnout biomasu po celé Zemi ve formě uhlíku (C), což je organická složka par excellence živých bytostí. Bylo vypočítáno celkem 550 gigatonů uhlíku, které jsou rozděleny mezi různé živé taxony takto:

• Rostliny byly dominantní produkující království. Ty jsou odpovědné za skladování 450 gigatonů uhlíku, tedy 80% z celkového počtu. Jsou primárními producenty všech normálních ekosystémů.
• Za nimi budete překvapeni, když víte, že existují bakterie, které poskytují přibližně 70 Gt, 15% celkového uhlíku. I když je nevidíme, tyto mikroorganismy jsou všude.
• Houby, archaea a protisti se umisťují na třetím, čtvrtém a pátém místě s celkovým počtem 12, 7 a 4 GT.
• K hanbě evolučního vrcholu, my zvířata předpokládáme pouze 2 gigatony uhlíku - pouze viry přispívají méně než my, 0,2 Gt.

Tato studie to navíc spočítala množství suchozemské biomasy je o dva řády větší než u mořské, ale odhaduje se, že biota ve vodním prostředí přispívá celkem asi 6 gigatony uhlíku, což je nezanedbatelné číslo. Jak vidíte, většina organické hmoty na Zemi se nachází v mikroorganismech a rostlinách.

Výpočet biomasy

Výpočet celkové biomasy vyrobené v ekosystému je nesmírně obtížný úkol, i když nové technologie (např Laserový vegetační zobrazovací senzor) pomáhají vědcům s poměrně spolehlivými odhady, alespoň pokud jde o kvantifikaci rostlinného uhlíku v prostředí. Vzhledem ke skutečné složitosti zohlednění všech živých prvků biomu, Je nutné uchýlit se k rovnicím a regresním metodám, tedy k výpočtu biomasy produkované jednotlivcem a následnému extrapolaci této hodnoty na celkovou populaci..

Abychom získali představu o tom, jak lze vypočítat biomasu, vezmeme Petriho misku s mikroorganismy, nejmenší měřítko, jaké nás napadne. Při odhadu uhlíku se postupuje podle následující rovnice:

Biomasa (v mikrogramech uhlíku / mililitr vzorku): N x Bv X F

V této rovnici N představuje počet mikroorganismů počítaných v mililitru vzorku, Bv je bioobjem je to, co každý mikroorganismus zabírá (v měřítku µm ^ 3) a F je faktor konverze uhlíku, v µg C na µm ^ 3. Jak vidíte, kvantifikace biomasy ve vzorku není snadná, ani když se pohybujeme v mikroskopických měřítcích.

• Mohlo by vás zajímat: „8 typů biomů, které existují na světě“

Produktivita a biomasa

Termín zcela spojený s biomasou je ekologická produktivita. Tento parametr je definován jako produkce organické hmoty ve stanovené ploše na jednotku čas, to znamená množství biomasy, která se vytváří v přírodním ekosystému nebo umělém systému člověk.

Nejběžnější jednotkou používanou ke kvantifikaci produktivity v ekosystému jsou kilogramy / hektar za rok, i když je lze použít ostatní váhy (tuny, gigatony) povrch (metry čtvereční, centimetry čtvereční atd.) a dokonce i čas (dny, hodiny, dekády). Vše závisí na užitečnosti a zaměření dané studie, která se snaží získat konkrétní parametry.

Vezměme si příklad. Předpokládejme, že máme plochu 40 hektarů, která byla na začátku prázdná, ale byla znovu osídlena rostlinami, které v průměru váží 1 kilogram. Na konci roku celkem počítáme asi 1 000 rostlin sledovaných druhů, což nám dává 1 000 kilogramů celkové hmotnosti (druhová biomasa). Pokud provedeme příslušné výpočty (1 000 kg / 40 ha), získáme, že produktivita byla celkem 25 kg / ha / rok.

Tento hypotetický model představuje vysokou míru produktivity, ale když mluvíme o zvířatech, věci se hodně změní. Nyní si představte populaci krav, která například potřebuje ke svému rozvoji plochu 20 000 hektarů půdy. Jakkoli však tito živočišní savci váží, bude jich celkem méně než rostlin a Pícniny jsou navíc větší, což nám dává velkou produkci biomasy méně.

Kromě toho je nutné vzít v úvahu předchozí bod: energie, která přeskakuje z článku na článek v řetězci, je pouze 10%. Krávy využívají 90% své energie k životu, takže ekosystém primárně rostlin je vždy produktivnější než ekosystém bohatý na zvířata. Přirozený výběr se však „nesnaží“ maximalizovat produktivitu, ale spíše udržovat stabilní dlouhodobou rovnováhu mezi všemi složkami. Když jsou tedy mimozemské druhy zavedeny do ekosystému, výsledek je často katastrofální.

Životopis

Abychom vše, co jste se naučili, uvedli na pravou míru, porovnáme dva konkrétní případy: produktivitu rostlin (primární) v a poušť je menší než 0,5 gramu / metr čtvereční / den, zatímco v kultivovaném poli hodnota osciluje 10 gramů / metr náměstí / den. Čím více rostlin bude v ekosystému přítomno, tím více bude biomasy, a tím vyšší bude míra produktivity.

Celkem, biomasa odráží množství organické hmoty na konkrétním místě a místě, zatímco biomasa produktivita označuje rychlost a účinnost, s jakou je tato organická hmota vyrábí. Tyto parametry nám pomáhají porozumět fungování přírodních ekosystémů, ale také nám pomáhají umožnit maximalizovat materiální a ekonomické výhody při využívání půdy pro účely lidé.

Bibliografické odkazy:

• Bar-On, Y. M., Phillips, R., & Milo, R. (2018). Distribuce biomasy na Zemi. Sborník Národní akademie věd, 115 (25), 6506-6511.
• Brown, S. (1997). Odhad biomasy a změny biomasy tropických lesů: základ (sv. 134). Potraviny a zemědělství
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgwater, A. PROTI. (2017). Přehled fyzikálně-chemických vlastností a analytické charakterizace lignocelulózové biomasy. Recenze obnovitelné a udržitelné energie, 76, 309-322.
• Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R., & Thomas, C. D. (2019). Mothská biomasa v Británii roste a klesá více než 50 let. Nature Ecology & Evolution, 3 (12), 1645-1649.
• Parikka, M. (2004). Globální zdroje paliva z biomasy. Biomasa a bioenergie, 27 (6), 613-620.