Biomassa: apa itu, bagaimana cara menghitungnya, dan bagaimana distribusinya

Bioelements, seperti namanya, adalah unsur kimia dari tabel periodik yang membentuk makhluk hidup yang berbeda di planet ini. Terlepas dari kenyataan bahwa kehidupan terdiri dari sekitar 30 elemen, 96% dari massa sel hampir semua taksa yang dapat Anda pikirkan hanya terdiri dari enam di antaranya: karbon, oksigen, nitrogen, hidrogen, fosfor, dan sulfur. Unsur-unsur ini menghasilkan protein, vitamin, asam nukleat, lipid, karbohidrat, dan banyak senyawa lainnya, jadi membayangkan kehidupan tanpa mereka adalah tugas yang mustahil.

Bahan organik yang ada di Bumi tidak tetap, tetapi diubah melalui penggunaan energi. Misalnya, tanaman tumbuh berkat energi cahaya dan senyawa anorganik yang ada di tanah, mengubah mineral menjadi karbon. Massa ini dikonsumsi oleh hewan herbivora, kemudian oleh karnivora dan kemudian oleh predator super, sampai mati. Pada titik ini, semua materi yang terakumulasi terurai di tanah dan kita memulai siklus lagi.

Rantai makanan dalam ekosistem memodulasi aliran energi ini, yaitu, "siapa yang makan" yang "mengkondisikan berfungsinya lingkungan dan, oleh karena itu, semua kehidupan yang ada di" lingkungan Hidup. Bagaimanapun,

Untuk memahami pertukaran energi dalam sistem biologis yang berbeda, perlu dijelaskan secara ekstensif istilah yang sangat menarik: biomassa. Hari ini kami memberi tahu Anda semua tentang dia, jadi teruslah membaca.

• Artikel terkait: "10 cabang Biologi: tujuan dan karakteristiknya"

Apa itu biomassa?

Biomassa adalah massa organisme biologis hidup yang ada dalam ekosistem tertentu pada waktu tertentu. Bobot dapat ditentukan pada tingkat takson atau populasi tertentu (biomassa spesies) atau terdiri dari semua elemen hidup yang hidup berdampingan di lingkungan (biomassa komunitas atau komunitas). Biomassa didistribusikan di ekosistem terestrial secara piramidal dalam rantai trofik, dari produsen primer yang menjadi basis, hingga predator super di ujung.

Perlu dicatat bahwa biomassa tidak digunakan 100% di semua tingkat ekosistem. Kami menjelaskan diri kami sendiri. Pada tingkat ekologi, dari semua biomassa yang dikonsumsi sapi dalam bentuk rumput (100% energi), hanya 10% yang akan naik ke tingkat trofik berikutnya. Mamalia harus membakar bahan organik yang dikonsumsinya untuk mencari makan, bereproduksi, menghasilkan panas, dan hidup secara definitif, jadi hanya sebagian kecil dari energi yang diperoleh biomassa berpindah dari satu tingkat ke tingkat lainnya di rantai. Untungnya, energi matahari "tidak terbatas", sehingga kerugian ini tidak harus diperhatikan dalam ekosistem yang sehat selama ada tanaman yang melakukan fotosintesis.

Istilah yang saling terkait dengan biomassa adalah bioenergi, karena ini mengacu pada memperoleh energi dengan cara terbarukan di sektor manusia, melalui penggunaan bahan organik (baik yang diolah secara alami dalam ekosistem atau) mekanika). Biomassa dan bioenergi adalah dua sisi mata uang yang sama, tetapi istilah pertama umumnya mengacu pada peristiwa alam, sedangkan yang kedua memiliki penerapan antropik yang jelas.

Biomassa Bumi, dalam data mentah

Pada tahun 2018, penelitian Distribusi biomassa di Bumi dipublikasikan di portal ilmiah PNAS, yang membahas dealt memperkirakan biomassa di seluruh Bumi dalam bentuk karbon (C), komponen organik par excellence makhluk hidup. Total 550 gigaton karbon dihitung, yang didistribusikan di antara taksa hidup yang berbeda sebagai berikut:

• Tumbuhan adalah kerajaan penghasil yang dominan. Ini bertanggung jawab untuk menyimpan 450 gigaton karbon, yaitu 80% dari total. Mereka adalah produsen utama dari semua ekosistem normal.
• Di belakang mereka, Anda akan terkejut mengetahui bahwa ada bakteri, yang menyediakan sekitar 70 Gt, 15% dari total karbon. Meskipun kita tidak dapat melihatnya, mikroorganisme ini ada di mana-mana.
• Jamur, archaea, dan protista menempati urutan ketiga, keempat, dan kelima, masing-masing, dengan total 12, 7, dan 4 Gt.
• Yang memalukan dari puncak evolusi, kita sebagai hewan hanya mengasumsikan 2 gigaton karbon - hanya virus yang berkontribusi lebih sedikit daripada kita, pada 0,2 Gt.

Selanjutnya, penelitian ini menghitung bahwa jumlah biomassa darat dua orde lebih besar dari lautNamun diperkirakan biota di lingkungan perairan menyumbang total 6 gigaton karbon, angka yang tidak bisa diabaikan. Seperti yang Anda lihat, sebagian besar bahan organik di Bumi ditemukan dalam mikroorganisme dan tumbuhan.

Perhitungan biomassa

Menghitung total biomassa yang dihasilkan dalam suatu ekosistem adalah tugas yang sangat sulit, meskipun teknologi baru (seperti: Sensor Pencitraan Vegetasi Laser) membantu peneliti membuat perkiraan yang cukup andal, setidaknya dalam hal mengukur karbon tanaman di suatu lingkungan. Karena kompleksitas intrinsik memperhitungkan semua elemen hidup dari bioma, Hal ini diperlukan untuk menggunakan persamaan dan metode regresi, yaitu menghitung biomassa yang dihasilkan oleh individu dan kemudian mengekstrapolasi nilai ini ke total populasi..

Untuk memberi Anda gambaran tentang bagaimana biomassa dapat dihitung, kami akan mengambil cawan petri dengan mikroorganisme, skala terkecil yang dapat kami pikirkan. Untuk memperkirakan karbon, persamaan berikut diikuti:

Biomassa (dalam mikrogram karbon / mililiter sampel): N x Bv X F

Dalam persamaan ini, N mewakili jumlah mikroorganisme yang dihitung dalam satu mililiter sampel, Bv adalah biovolume adalah apa yang ditempati setiap mikroorganisme (dalam skala m ^ 3) dan F adalah faktor konversi karbon, dalam g C per m^ 3. Seperti yang Anda lihat, mengukur biomassa dalam sampel tidak mudah, bahkan ketika kita bergerak pada skala mikroskopis.

• Anda mungkin tertarik pada: "8 jenis bioma yang ada di dunia"

Produktivitas dan biomassa

Istilah yang sepenuhnya terkait dengan biomassa adalah produktivitas ekologis. Parameter ini didefinisikan sebagai produksi bahan organik di area yang ditentukan per unit waktu, yaitu jumlah biomassa yang dihasilkan dalam ekosistem alami atau sistem buatan manusia.

Satuan yang paling umum digunakan untuk mengukur produktivitas dalam suatu ekosistem adalah kilogram / hektar per tahun, meskipun mereka dapat digunakan timbangan berat lainnya (ton, gigaton) permukaan (meter persegi, sentimeter persegi, dll.) dan bahkan waktu (hari, jam, dekade). Itu semua tergantung pada utilitas dan fokus studi yang bersangkutan yang mencoba untuk mendapatkan parameter tertentu.

Mari kita ambil contoh. Misalkan kita memiliki lahan seluas 40 hektar yang awalnya kosong, tetapi telah diisi kembali dengan tanaman yang rata-rata berbobot 1 kilogram. Secara total kami menghitung sekitar 1.000 tanaman dari spesies yang diminati pada akhir tahun, yang akibatnya memberi kami 1.000 kilogram massa total (biomassa spesies). Jika kita melakukan perhitungan yang bersangkutan (1.000 kg / 40 Ha), kita akan mendapatkan bahwa, secara total, produktivitasnya adalah 25 kg / Ha / tahun.

Model hipotetis ini menyajikan tingkat produktivitas yang tinggi, tetapi banyak hal berubah jika kita berbicara tentang hewan. Sekarang bayangkan populasi sapi yang, misalnya, membutuhkan lahan seluas 20.000 hektar untuk berkembang biak. Betapapun beratnya mamalia ternak ini, jumlah individu mereka akan lebih sedikit daripada tanaman dan, Selain itu, tempat mencari makan lebih besar, yang memberi kami total biomassa yang dihasilkan banyak kurang.

Selain itu, perlu mempertimbangkan poin sebelumnya: energi yang melompat dari mata rantai ke mata rantai dalam rantai hanya 10%. Sapi menggunakan 90% energinya untuk hidup, sehingga ekosistem tumbuhan yang utama selalu lebih produktif daripada ekosistem dengan hewan yang melimpah. Namun, seleksi alam tidak "berusaha" untuk memaksimalkan produktivitas, melainkan untuk menjaga keseimbangan jangka panjang yang stabil antara semua komponen. Oleh karena itu, ketika spesies asing dimasukkan ke dalam suatu ekosistem, hasilnya sering kali menjadi bencana.

Lanjut

Untuk menempatkan semua yang telah Anda pelajari ke dalam perspektif, kami membandingkan dua kasus spesifik: produktivitas tanaman (primer) dalam a gurun kurang dari 0,5 gram/meter persegi/hari, sedangkan di ladang yang dibudidayakan nilainya berosilasi 10 gram/meter persegi / hari. Semakin banyak tanaman yang ada dalam suatu ekosistem, semakin banyak biomassa yang ada dan, oleh karena itu, semakin tinggi tingkat produktivitasnya.

Singkatnya, biomassa mencerminkan jumlah bahan organik di tempat dan lokasi tertentu, sedangkan produktivitas mengacu pada kecepatan dan efektivitas bahan organik ini menghasilkan. Parameter ini membantu kita memahami fungsi ekosistem alami, tetapi juga membantu kita memungkinkan untuk memaksimalkan manfaat materi dan ekonomi ketika mengeksploitasi tanah untuk tujuan manusia.

Referensi bibliografi:

• Bar On, Y. M., Phillips, R., & Milo, R. (2018). Distribusi biomassa di Bumi. Prosiding National Academy of Sciences, 115 (25), 6506-6511.
• Coklat, S (1997). Memperkirakan biomassa dan perubahan biomassa hutan tropis: primer (Vol. 134). Organisasi Pangan & Pertanian ..
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Bank, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgewater, A. V (2017). Tinjauan sifat fisikokimia dan karakterisasi analitik biomassa lignoselulosa. Ulasan Energi Terbarukan dan Berkelanjutan, 76, 309-322.
• Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R., & Thomas, C. D. (2019). Biomassa ngengat meningkat dan menurun selama 50 tahun di Inggris. Ekologi & Evolusi Alam, 3 (12), 1645-1649.
• Parikka, M. (2004). Sumber daya bahan bakar biomassa global. Biomassa dan bioenergi, 27 (6), 613-620.