Biomasse: Was ist das, wie wird sie berechnet und wie wird sie verteilt?

Bioelemente sind, wie der Name schon sagt, die chemischen Elemente des Periodensystems, aus denen die verschiedenen Lebewesen auf dem Planeten bestehen. Trotz der Tatsache, dass das Leben aus etwa 30 Elementen besteht, sind 96% der Zellmasse fast aller Taxa die man sich vorstellen kann, besteht nur aus sechs davon: Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Phosphor und Schwefel. Aus diesen Elementen entstehen Proteine, Vitamine, Nukleinsäuren, Lipide, Kohlenhydrate und viele andere Verbindungen, so dass ein Leben ohne sie eine unmögliche Aufgabe ist.

Die auf der Erde vorhandene organische Materie ist nicht fixiert, sondern wird durch den Einsatz von Energie umgewandelt. Zum Beispiel wächst eine Pflanze dank Lichtenergie und anorganischer Verbindungen, die im Boden vorhanden sind, und wandelt Mineralien in Kohlenstoff um. Diese Masse wird von einem pflanzenfressenden Tier, dann von einem Fleischfresser und dann von einem Superraubtier verzehrt, bis es stirbt. An diesem Punkt zersetzt sich das gesamte angesammelte Material in den Böden und wir beginnen den Kreislauf von neuem.

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Nahrungsketten in Ökosystemen modulieren diesen Energiefluss, also das „Wer isst“ die „das Funktionieren von Umwelten und damit von allem Leben in der Welt bedingen“ Umgebung. Wie auch immer, Um den Energieaustausch in verschiedenen biologischen Systemen zu verstehen, muss ein Begriff von großem Interesse ausführlich beschrieben werden: Biomasse. Heute erzählen wir Ihnen alles über sie, also lesen Sie weiter.

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Was ist Biomasse?

Biomasse ist die Masse lebender biologischer Organismen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem bestimmten Ökosystem vorhanden sind. Das Gewicht kann auf der Ebene eines bestimmten Taxons oder einer bestimmten Population (Artenbiomasse) oder durch die Einbeziehung aller in der Umwelt koexistierenden lebenden Elemente (Gemeinschafts- oder Gemeinschaftsbiomasse) bestimmt werden. Biomasse ist in terrestrischen Ökosystemen pyramidenförmig in der trophischen Kette verteilt, von den Primärproduzenten, die die Basis bilden, bis zu den Superprädatoren der Spitze.

Zu beachten ist, dass Biomasse nicht auf allen Ökosystemebenen zu 100 % genutzt wird. Wir erklären uns. Auf ökologischer Ebene gehen von der gesamten Biomasse, die eine Kuh in Form von Gras (100% der Energie) verbraucht, nur 10% in die nächste trophische Ebene. Das Säugetier muss die organische Substanz verbrennen, die es für Nahrungssuche, Fortpflanzung, Wärmeproduktion und Nahrungsaufnahme verbraucht definitiv leben, so dass nur ein winziger Teil der aus Biomasse gewonnenen Energie von Ebene zu Ebene in den Kette. Glücklicherweise ist Sonnenenergie "unbegrenzt", daher sollte dieser Verlust in einem gesunden Ökosystem nicht bemerkt werden, solange es Pflanzen gibt, die Photosynthese betreiben.

Ein verwandter Begriff mit Biomasse ist Bioenergie, da es sich um eine erneuerbare Energiegewinnung im menschlichen Sektor handelt, durch die Verwendung von organischem Material (entweder im Ökosystem natürlich behandelt oder Mechanik). Biomasse und Bioenergie sind zwei Seiten derselben Medaille, aber der erste Begriff bezieht sich im Allgemeinen auf ein Naturereignis, während der zweite eine klare anthropische Anwendbarkeit hat.

Die Biomasse der Erde in Rohdaten

Im Jahr 2018 wurde die Forschung Die Biomasseverteilung auf der Erde auf dem wissenschaftlichen Portal PNAS veröffentlicht, die sich mit schätzen die Biomasse der Erde in Form von Kohlenstoff (C), dem organischen Bestandteil schlechthin der Lebewesen of. Insgesamt wurden 550 Gigatonnen Kohlenstoff berechnet, die sich wie folgt auf die verschiedenen lebenden Taxa verteilen:

Pflanzen waren das dominierende produzierende Königreich. Diese sind für die Speicherung von 450 Gigatonnen Kohlenstoff verantwortlich, also 80 % des Gesamtkohlenstoffs. Sie sind die Primärproduzenten aller normalen Ökosysteme.
Dahinter werden Sie überrascht sein, dass sich Bakterien befinden, die etwa 70 Gt, also 15 % des Gesamtkohlenstoffs, liefern. Obwohl wir sie nicht sehen können, sind diese Mikroorganismen überall.
Pilze, Archaeen und Protisten rangieren mit insgesamt 12, 7 und 4 Gt an dritter, vierter und fünfter Stelle.
Zur Schande des evolutionären Gipfels nehmen Tiere nur 2 Gigatonnen Kohlenstoff an: Nur Viren tragen mit 0,2 Gt weniger bei als wir.

Darüber hinaus berechnete diese Studie, dass die Menge der Landbiomasse ist zwei Größenordnungen größer als die des MeeresEs wird jedoch geschätzt, dass die Biota in der aquatischen Umwelt insgesamt 6 Gigatonnen Kohlenstoff beisteuert, eine Zahl, die nicht zu vernachlässigen ist. Wie Sie sehen können, befindet sich der größte Teil der organischen Substanz auf der Erde in Mikroorganismen und Pflanzen.

Berechnung der Biomasse

Die Berechnung der gesamten in einem Ökosystem produzierten Biomasse ist eine äußerst schwierige Aufgabe, obwohl neue Technologien (wie z Laser-Vegetationsabbildungssensor) helfen Forschern, relativ zuverlässige Schätzungen zu treffen, zumindest wenn es um die Quantifizierung des Pflanzenkohlenstoffs in einer Umwelt geht. Aufgrund der intrinsischen Komplexität, alle lebenden Elemente des Bioms zu berücksichtigen, Es ist an der Zeit, auf Gleichungen und Regressionsmethoden zurückzugreifen, d. h. die von einem Individuum produzierte Biomasse zu berechnen und diesen Wert dann auf die Gesamtbevölkerung zu extrapolieren.

Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie Biomasse berechnet werden kann, nehmen wir eine Petrischale mit Mikroorganismen, den kleinsten Maßstab, den wir uns vorstellen können. Um den Kohlenstoff abzuschätzen, wird die folgende Gleichung befolgt:

Biomasse (in Mikrogramm Kohlenstoff / Milliliter Probe): N x Bv X F

In dieser Gleichung stellt N die Anzahl der Mikroorganismen dar, die in einem Milliliter Probe gezählt werden, Bv ist die Biovolumen ist das, was jeder Mikroorganismus einnimmt (in µm ^ 3 Skala) und F ist der Kohlenstoffumwandlungsfaktor, in µg von C pro µm ^ 3. Wie Sie sehen, ist die Quantifizierung der Biomasse in einer Probe nicht einfach, auch nicht im mikroskopischen Maßstab.

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Produktivität und Biomasse

Ein Begriff, der vollständig mit Biomasse verbunden ist, ist ökologische Produktivität. Dieser Parameter ist definiert als die Produktion von organischem Material in einer bestimmten Fläche pro Einheit von Zeit, d. h. die Menge an Biomasse, die in einem natürlichen Ökosystem oder künstlichen System erzeugt wird Mensch.

Die am häufigsten verwendete Einheit zur Quantifizierung der Produktivität in einem Ökosystem ist Kilogramm / Hektar pro Jahr, obwohl sie verwendet werden können andere Gewichtsskalen (Tonnen, Gigatonnen) Oberfläche (Quadratmeter, Quadratzentimeter usw.) und sogar Zeit (Tage, Stunden, Jahrzehnte). Es hängt alles vom Nutzen und dem Fokus der fraglichen Studie ab, die versucht, bestimmte Parameter zu erhalten.

Nehmen wir ein Beispiel. Angenommen, wir haben eine Fläche von 40 Hektar, die zunächst leer war, aber mit Pflanzen besiedelt wurde, die im Durchschnitt 1 Kilogramm wiegen. Insgesamt zählen wir am Jahresende etwa 1.000 Pflanzen der interessierenden Arten, was uns folglich 1.000 Kilogramm Gesamtmasse (Artenbiomasse) ergibt. Wenn wir die entsprechenden Berechnungen durchführen (1.000 kg / 40 ha), erhalten wir eine Gesamtproduktivität von 25 kg / ha / Jahr.

Dieses hypothetische Modell weist eine hohe Produktivitätsrate auf, aber die Dinge ändern sich sehr, wenn wir über Tiere sprechen. Denken Sie nun an eine Population von Kühen, die zum Beispiel eine Fläche von 20.000 Hektar Land brauchen, um zu gedeihen. So viel diese Nutztiersäugetiere auch wiegen, sie werden insgesamt weniger Individuen sein als Pflanzen und, Außerdem ist der Nahrungsraum größer, was uns insgesamt viel Biomasse produziert Weniger.

Darüber hinaus ist der vorherige Punkt zu berücksichtigen: die Energie, die in der Kette von Glied zu Glied springt, beträgt nur 10 %. Kühe verbrauchen 90% ihrer Energie zum Leben, daher ist ein hauptsächlich pflanzliches Ökosystem immer produktiver als eines mit vielen Tieren. Die natürliche Auslese "strebt" jedoch nicht nach einer Maximierung der Produktivität, sondern nach einem stabilen langfristigen Gleichgewicht zwischen allen Komponenten. Wenn gebietsfremde Arten in ein Ökosystem eingeführt werden, ist das Ergebnis daher oft katastrophal.

Fortsetzen

Um das Gelernte zu relativieren, vergleichen wir zwei konkrete Fälle: Anlagenproduktivität (primär) in a Wüste weniger als 0,5 Gramm / Quadratmeter / Tag beträgt, während der Wert auf einem kultivierten Feld um 10 Gramm / Meter oszilliert Quadrat / Tag. Je mehr Pflanzen in einem Ökosystem vorhanden sind, desto mehr Biomasse wird vorhanden sein und desto höher ist daher die Produktivitätsrate.

Zusammenfassend, Biomasse spiegelt die Menge an organischer Substanz an einem bestimmten Ort und Standort wider, während die Produktivität bezieht sich auf die Geschwindigkeit und Effektivität, mit der diese organische Substanz produziert. Diese Parameter helfen uns, die Funktionsweise natürlicher Ökosysteme zu verstehen, aber sie helfen uns auch ermöglichen, den materiellen und wirtschaftlichen Nutzen bei der Nutzung des Landes für Zwecke zu maximieren Menschen.

Bibliographische Referenzen:

Bar-On, Y. M., Phillips, R. & Milo, R. (2018). Die Biomasseverteilung auf der Erde. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115 (25), 6506-6511.
Braun, S. (1997). Schätzung von Biomasse und Biomasseveränderung tropischer Wälder: eine Einführung (Bd. 134). Lebensmittel- und Landwirtschaftsorganisation ..
Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgewater, A. V. (2017). Überprüfung der physikalisch-chemischen Eigenschaften und analytische Charakterisierung von lignocellulosehaltiger Biomasse. Erneuerbare und nachhaltige Energieberichte, 76, 309-322.
Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R., & Thomas, C. D. (2019). Die Mottenbiomasse nimmt in Großbritannien über 50 Jahre zu und ab. Naturökologie und Evolution, 3 (12), 1645-1649.
Parikka, M. (2004). Globale Biomasse-Brennstoffressourcen. Biomasse und Bioenergie, 27 (6), 613-620.