Biomassza: mi ez, hogyan számítják ki és hogyan oszlik meg

A bioelemek, amint a nevük is mutatja, a periódusos rendszer kémiai elemei, amelyek a bolygó különböző élőlényeit alkotják. Annak ellenére, hogy az élet körülbelül 30 elemből áll, szinte az összes taxon sejttömegének 96% -a amire gondolhat, csak hatból áll: szén, oxigén, nitrogén, hidrogén, foszfor és kén. Ezek az elemek fehérjéket, vitaminokat, nukleinsavakat, lipideket, szénhidrátokat és sok más vegyületet eredményeznek, így az élet elképzelése nélkülük lehetetlen feladat.

A Földön jelen lévő szerves anyag nem rögzül, hanem átalakul az energia felhasználásával. Például egy növény a fényenergiának és a talajban jelenlévő szervetlen vegyületeknek köszönhetően növekszik, átalakítva az ásványi anyagokat szénné. Ezt a tömeget egy növényevő állat, majd egy húsevő, majd egy szuper ragadozó fogyasztja el, amíg meg nem hal. Ezen a ponton az összes felhalmozódott anyag lebomlik a talajokban, és újra kezdjük a ciklust.

Az ökoszisztémák élelmiszerláncai modulálják ezt az energiaáramlást, vagyis "aki eszik aki ”kondicionálja a környezetek működését és ennélfogva a környezet. Egyébként is,

A különböző biológiai rendszerek energiacseréjének megértéséhez alaposan le kell írni egy nagy érdeklődésre számot tartó kifejezést: a biomasszát. Ma mindent elmondunk róla, ezért olvass tovább.

• Kapcsolódó cikk: "A biológia 10 ága: célkitűzéseik és jellemzőik"

Mi a biomassza?

A biomassza az az adott ökoszisztémában egy adott pillanatban jelen lévő élő biológiai organizmusok tömege. A súly meghatározható egy adott taxon vagy populáció (faj biomassza) szintjén, vagy magában foglalhatja az összes élő elemet, amely együtt él a környezetben (közösségi vagy közösségi biomassza). A biomassza piramis alakú módon oszlik meg a földi ökoszisztémákban a trofikus láncban, a bázist képző elsődleges termelőktől kezdve a csúcs szuper ragadozóiig.

Meg kell jegyezni, hogy a biomasszát nem használják 100% -ban az ökoszisztéma minden szintjén. Elmagyarázzuk magunkat. Ökológiai szinten a tehén által fű formájában elfogyasztott összes biomassza (az energia 100% -a) mindössze 10% -a jut a következő trófikus szintre. Az emlősnek meg kell égetnie a takarmányozáshoz, szaporodáshoz, hőtermeléshez és szerves anyagokban felhasznált szerves anyagokat véglegesen élnek, tehát a biomasszával nyert energia csak egy kis része halad át a szintről a szintre lánc. Szerencsére a napenergia "korlátlan", ezért ezt a veszteséget nem szabad észrevenni egy egészséges ökoszisztémában, amíg vannak olyan növények, amelyek fotoszintézist végeznek.

A biomasszával összefüggő kifejezés a bioenergia, mivel ez az energia megújuló módon történő megszerzésére utal az emberi szektorban keresztül - az ökoszisztémában természetes úton kezelt szerves anyagok vagy - mechanika). A biomassza és a bioenergia ugyanannak az éremnek a két oldala, de az első kifejezés általában természetes eseményre utal, míg a második egyértelműen antropikusan alkalmazható.

A Föld biomassza, nyers adatokban

2018-ban a PNAS tudományos portálon megjelent a Föld biomassza-eloszlása ​​kutatás, amely ezzel foglalkozott becsülje meg a Föld biomasszáját szén (C) formájában, amely az élőlények par excellence szerves komponense. Összesen 550 gigaton tonnányi szenet számoltak ki, amelyet a különböző élő taxonok között az alábbiak szerint osztanak el:

• A növények voltak a domináns termelő királyság. Ezek felelősek 450 gigatonna szén tárolásáért, vagyis a teljes mennyiség 80% -áért. Ők az összes normális ökoszisztéma elsődleges termelői.
• Mögöttük meg fog lepődni, ha megtudja, hogy vannak olyan baktériumok, amelyek körülbelül 70 Gt-t, az összes szén 15% -át adják. Bár nem láthatjuk őket, ezek a mikroorganizmusok mindenütt megtalálhatók.
• A gombák, az archeák és a protisták a harmadik, a negyedik és az ötödik helyet foglalják el, összesen 12, 7 és 4 Gt-val.
• Az evolúciós csúcs szégyenére mi állatok csak 2 gigatonnát veszünk fel - csak a vírusok járulnak hozzá kevesebbel, mint mi, 0,2 Gt-nál.

Továbbá ez a tanulmány kiszámította ezt a szárazföldi biomassza mennyisége két renddel nagyobb, mint a tengeriBecslések szerint azonban a vízi környezetben található bióta összesen 6 gigatonát ad hozzá a szénhez, ami nem elhanyagolható. Amint láthatja, a Föld szerves anyagainak nagy része mikroorganizmusokban és növényekben található meg.

A biomassza kiszámítása

Az ökoszisztémában termelt teljes biomassza kiszámítása rendkívül nehéz feladat, bár új technológiák (mint pl Lézeres növényzet képalkotó érzékelő) segítenek a kutatóknak meglehetősen megbízható becsléseket készíteni, legalábbis amikor a növény szénének számszerűsítése a környezetben. A biom minden élő elemének figyelembevételének belső összetettsége miatt Szükséges egyenletekhez és regressziós módszerekhez folyamodni, vagyis kiszámítani az egyén által termelt biomasszát, majd ezt az értéket extrapolálni a teljes populációra.

Hogy képet alkothassunk arról, hogyan lehet kiszámítani a biomasszát, vegyünk egy petri-csészét mikroorganizmusokkal, a lehető legkisebb méretben. A szén becsléséhez a következő egyenletet kell követni:

Biomassza (mikrogramm szén / milliliter minta): N x Bv X F

Ebben az egyenletben N a mikroorganizmusok számát jelenti a minta milliliterében, Bv a a biotérfogatot az egyes mikroorganizmusok foglalják el (µm ^ 3 skálában), F pedig a szén konverziós tényező, µg C / µm ^ 3. Mint látható, a mintában lévő biomassza mennyiségi meghatározása nem könnyű, még akkor sem, ha mikroszkopikus mérlegen haladunk.

• Érdekelheti: "A világon létező 8 biomtípus"

Termelékenység és biomassza

A biomasszához teljesen kapcsolódó kifejezés az ökológiai termelékenység. Ez a paraméter a szerves anyag termelését határozza meg egy egységben meghatározott egységben idő, vagyis a természetes ökoszisztémában vagy mesterséges rendszerben keletkező biomassza mennyisége emberi.

Az ökoszisztéma termelékenységének számszerűsítésére a leggyakrabban használt egység kilogramm / hektár / év, bár felhasználhatók egyéb súlymérlegek (tonna, gigaton) felület (négyzetméter, négyzetcentiméter stb.) és egyenletes idő (napok, órák, évtizedek). Mindez a kérdéses vizsgálat hasznosságától és fókuszától függ, amely konkrét paramétereket próbál elérni.

Vegyünk egy példát. Tegyük fel, hogy van egy 40 hektáros területünk, amely az elején üres volt, de olyan növényekkel telepítették újra, amelyek átlagosan 1 kilogrammot nyomnak. Összesen mintegy 1000 növényt számlálunk az év végén a kérdéses fajokból, ami 1000 kilogramm teljes tömeget (faj biomassza) eredményez. Ha elvégezzük a vonatkozó számításokat (1000 kg / 40 ha), akkor azt kapjuk, hogy a termelékenység összesen 25 kg / ha / év volt.

Ez a hipotetikus modell magas termelékenységi rátát mutat, de a dolgok sokat változnak, ha állatokról beszélünk. Gondoljon most azokra a tehenekre, amelyeknek például 20 000 hektár földterületre van szükségük a fejlődéshez. Bármilyen súlyúak is ezek az állati emlősök, kevesebb lesz az összes egyed, mint a növények, és Ezenkívül a takarmányterület nagyobb, ami a teljes megtermelt biomasszát biztosítja számunkra Kevésbé.

Ezen felül figyelembe kell venni az előző pontot: az energia, amely láncról linkre ugrik a láncban, csak 10%. A tehenek az energia 90% -át használják életre, ezért egy elsősorban növényi ökoszisztéma mindig produktívabb, mint a rengeteg állat. A természetes szelekció azonban nem a termelékenység maximalizálására törekszik, hanem az összes alkotóelem közötti hosszú távú stabil egyensúly fenntartására. Ezért amikor idegen fajokat visznek be egy ökoszisztémába, az eredmény gyakran katasztrofális.

Önéletrajz

Ahhoz, hogy mindent megtanuljunk perspektívába, két konkrét esetet hasonlítunk össze: a növény termelékenységét (elsődleges) a a sivatag kevesebb, mint 0,5 gramm / négyzetméter / nap, míg egy megművelt területen az érték 10 gramm / méter ingadozik négyzet / nap. Minél több növény van jelen egy ökoszisztémában, annál több biomassza lesz, és ezért magasabb a termelékenységi ráta.

Összefoglalva, a biomassza a szerves anyagok mennyiségét tükrözi egy adott helyen és helyen, míg a a termelékenység azt a sebességet és hatékonyságot jelenti, amellyel ez a szerves anyag van termel. Ezek a paraméterek segítenek megérteni a természetes ökoszisztémák működését, de segítenek bennünket is lehetővé kell tenni az anyagi és gazdasági előnyök maximalizálását, amikor a földet célokra használják emberek.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Bar-On, Y. M., Phillips, R. és Milo, R. (2018). A biomassza eloszlása ​​a Földön. A Nemzeti Tudományos Akadémia folyóirata, 115 (25), 6506-6511.
• Brown, S. (1997). A trópusi erdők biomasszájának és biomassza-változásának becslése: alapozó (Vol. 134). Élelmiszer és mezőgazdaság
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgwater, A. V. (2017). A lignocellulóz biomassza fizikai-kémiai tulajdonságainak áttekintése és analitikai jellemzése. Megújuló és fenntartható energiák áttekintése, 76, 309-322.
• Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R. és Thomas, C. D. (2019). A lepke biomassza 50 év alatt nő és csökken Nagy-Britanniában. Nature Ecology & Evolution, 3 (12), 1645-1649.
• Parikka, M. (2004). A biomassza globális üzemanyag-forrásai. Biomassza és bioenergia, 27 (6), 613-620.