ביומסה: מה זה, איך מחשבים אותו ואיך מפיצים אותו

אלמנטים ביולוגיים, כשמם, הם היסודות הכימיים של הטבלה המחזורית המרכיבים את היצורים החיים השונים על פני כדור הארץ. למרות העובדה שהחיים מורכבים מכ- 30 יסודות, 96% ממסת התא כמעט מכל המוניות שאתה יכול לחשוב עליו מורכב משש מהם בלבד: פחמן, חמצן, חנקן, מימן, זרחן ו גוֹפרִית. יסודות אלה מולידים חלבונים, ויטמינים, חומצות גרעין, שומנים, פחמימות ותרכובות רבות אחרות, כך שהרי חיים בלעדיהם היא משימה בלתי אפשרית.

החומר האורגני הקיים על כדור הארץ אינו קבוע אלא הופך באמצעות אנרגיה. לדוגמה, צמח גדל בזכות אנרגיית אור ותרכובות אורגניות הקיימות בקרקע והופכים מינרלים לפחמן. מסה זו נצרכת על ידי בעל חיים אוכלי עשב, ואז על ידי טורף ואז על ידי טורף-על, עד שהוא מת. בשלב זה כל החומר המצטבר מתפרק בקרקעות ואנחנו מתחילים את המחזור שוב.

רשתות מזון במערכות אקולוגיות מווסתות את זרימת האנרגיה הזו, כלומר "מי שאוכל אשר "מתנים את תפקודן של סביבות ולכן, את כל החיים הקיימים בסביבה סביבה. בכל מקרה, כדי להבין את חילופי האנרגיה במערכות ביולוגיות שונות, יש לתאר בהרחבה מונח בעל עניין רב: ביומסה. היום אנו מספרים לך הכל עליה, אז המשך לקרוא.

• מאמר קשור: "10 ענפי הביולוגיה: יעדיהם ומאפייניהם"

מהי ביומסה?

ביומסה היא המסה של אורגניזמים ביולוגיים חיים הנמצאים במערכת אקולוגית נתונה בזמן נתון. ניתן לקבוע משקל ברמה של מונית או אוכלוסייה ספציפית (ביומסה של מינים) או שמכיל את כל האלמנטים החיים המתקיימים יחד בסביבה (ביומסה קהילתית או קהילתית). ביומסה מופץ במערכות אקולוגיות יבשות בצורה פירמידה בשרשרת הטרופית, מהיצרנים העיקריים שהם הבסיס ועד טורפי העל של הקצה.

יש לציין כי לא משתמשים בביומסה ב 100% בכל רמות המערכת האקולוגית. אנחנו מסבירים את עצמנו. ברמה האקולוגית, מתוך כל הביומסה הנצרכת על ידי פרה בצורת עשב (100% מהאנרגיה), רק 10% ילכו לרמה הטרופית הבאה. על היונק לשרוף את החומר האורגני שהוא צורך לצרוך מזון, להתרבות, לייצר חום ולהיכנס אליו חי באופן סופי, כך שרק חלק זעיר מהאנרגיה המתקבלת על ידי ביומסה עוברת מרמה לרמה בשטח שַׁרשֶׁרֶת. למרבה המזל, אנרגיה סולארית היא "בלתי מוגבלת", ולכן אין לשים לב לאובדן זה במערכת אקולוגית בריאה כל עוד ישנם צמחים המבצעים פוטוסינתזה.

מונח הקשור בינו לבין ביומסה הוא אנרגיה ביולוגית, מכיוון שזה מתייחס להשגת אנרגיה באופן מתחדש במגזר האנושי, באמצעות השימוש בחומרים אורגניים (מטופלים באופן טבעי במערכת האקולוגית או מֵכָנִיקָה). ביומסה וביו אנרגיה הם שני צדדים של אותו מטבע, אך המונח הראשון מתייחס בדרך כלל לאירוע טבעי, ואילו לשני ישנה תחושה אנתרופית ברורה.

הביומסה של כדור הארץ, בנתונים גולמיים

בשנת 2018 פורסם המחקר הפצת ביומסה על כדור הארץ בפורטל המדעי PNAS, שעסק בנושא מעריכים את הביומסה בכל כדור הארץ בצורה של פחמן (C), המרכיב האורגני במצוינות של יצורים חיים. סה"כ 550 גיגטונים של פחמן חושבו, המופצים בין המוניות החיים השונות באופן הבא:

• צמחים היו הממלכה הדומיננטית המייצרת. אלה אחראים לאחסון של 450 ג'יגה פחמן, כלומר 80% מהסך הכל. הם היצרנים העיקריים של כל המערכות האקולוגיות הרגילות.
• מאחוריהם תופתעו לדעת שישנם חיידקים המספקים כ- 70 Gt, 15% מסך הפחמן. למרות שאיננו יכולים לראות אותם, מיקרואורגניזמים אלה נמצאים בכל מקום.
• פטריות, ארכיאאה ופרוטיסטים מדורגות במקום השלישי, הרביעי והחמישי בהתאמה, עם 12, 7 ו -4 GT בסך הכל.
• לבושת הפסגה האבולוציונית, אנו בעלי החיים מניחים רק 2 ג'יגטון פחמן - רק נגיפים תורמים פחות מאיתנו, ב 0.2 ג '.

יתר על כן, מחקר זה חישב זאת כמות הביומסה היבשתית גדולה בשני סדרים מהיםאך ההערכה היא שביוטה בסביבה הימית תורם בסך הכל 6 ג'יגה טון פחמן, נתון שאינו זניח. כפי שאתה יכול לראות, רוב החומרים האורגניים על פני כדור הארץ נמצאים במיקרואורגניזמים ובצמחים.

חישוב ביומסה

חישוב הביומסה הכוללת המיוצרת במערכת אקולוגית היא משימה קשה ביותר, אם כי טכנולוגיות חדשות (כגון חיישן הדמיה לצמחיית לייזר) לסייע לחוקרים לבצע הערכות מהימנות למדי, לפחות בכל הנוגע לכימות פחמן צמחי בסביבה. בשל המורכבות המהותית של התחשבות בכל האלמנטים החיים של הביום, הגיע הזמן לנקוט במשוואות ושיטות רגרסיה, כלומר לחשב את הביומסה המיוצרת על ידי אדם ואז להקצות ערך זה לכלל האוכלוסייה..

כדי לתת לך מושג כיצד ניתן לחשב ביומסה, ניקח צלחת פטרי עם מיקרואורגניזמים, בקנה המידה הקטן ביותר שיכולנו לחשוב עליו. כדי לאמוד את הפחמן, מתבצעת המשוואה הבאה:

ביומסה (במיקרוגרמים של פחמן / מיליליטר לדוגמא): N x Bv X F

במשוואה זו, N מייצג את מספר המיקרואורגניזמים שנספרו במיליליטר מדגם, Bv הוא נפח ביולוגי הוא מה שתופס כל מיקרואורגניזם (בסולם מיקרומטר ^ 3) ו- F הוא גורם המרת הפחמן, במיקרו של C למיקרומטר ^ 3. כפי שאתה יכול לראות, כימות הביומסה במדגם אינה קלה, גם לא כאשר אנו עוברים על קשקשים מיקרוסקופיים.

• אתה עשוי להתעניין ב: "8 סוגי הביומיות שקיימות בעולם"

פרודוקטיביות וביומסה

מונח המקושר לחלוטין לביומסה הוא פרודוקטיביות אקולוגית. פרמטר זה מוגדר כייצור של חומר אורגני בשטח שנקבע ליחידת זמן, כלומר כמות הביומסה שנוצרת במערכת אקולוגית טבעית או במערכת מלאכותית בן אנוש.

היחידה הנפוצה ביותר המשמשת לכימות הפריון במערכת אקולוגית היא קילוגרמים לדונם לשנה, אם כי ניתן להשתמש בהם מאזני משקל אחרים (טונות, ג'יגה טון) משטח (מ"ר, ס"מ מרובע וכו ') ואפילו זמן (ימים, שעות, עשרות שנים). הכל תלוי בתועלת ובמיקוד של המחקר הנדון שמנסה להשיג פרמטרים ספציפיים.

בואו ניקח דוגמא. נניח שיש לנו שטח של 40 דונם שהיה ריק בהתחלה, אך אוכלס מחדש בצמחים שמשקלם בממוצע 1 קילוגרם. בסך הכל אנו סופרים כ -1,000 צמחים ממין המעניין בסוף השנה, מה שמקנה לנו כ -1,000 קילוגרם של מסה כוללת (המין הביומסה). אם נעשה את החישובים הרלוונטיים (1,000 ק"ג / 40 ח"א), נקבל שבסך הכל התפוקה הייתה 25 ק"ג / חה לשנה.

מודל היפותטי זה מציג שיעור פרודוקטיביות גבוה, אך הדברים משתנים מאוד אם מדברים על בעלי חיים. עכשיו חשבו על אוכלוסיית פרות שדורשת למשל שטח של 20,000 דונם אדמה כדי לשגשג. כמה שמשקלם של יונקי בעלי חיים אלה, הם יהיו פחות אנשים מאשר צמחים, בנוסף, קרקע המזונות גדולה יותר, מה שמקנה לנו סך הביומסה המיוצרת הרבה פָּחוּת.

בנוסף לכך, יש לקחת בחשבון את הנקודה הקודמת: האנרגיה שקופצת מחוליה לחוליה בשרשרת היא רק 10%. פרות משתמשות ב -90% מהאנרגיה שלהן כדי לחיות, ולכן מערכת אקולוגית צמחית היא תמיד פרודוקטיבית יותר מזו שיש בה בעלי חיים בשפע. עם זאת, הברירה הטבעית אינה "מבקשת" למקסם את התפוקה, אלא לשמור על איזון יציב לטווח הארוך בין כל הרכיבים. לכן, כאשר מציגים מינים זרים למערכת אקולוגית, התוצאה היא לעתים קרובות הרת אסון.

קורות חיים

כדי לשים את כל מה שלמדת בפרספקטיבה, אנו משווים שני מקרים ספציפיים: פרודוקטיביות הצמחים (ראשוניים) ב- a המדבר הוא פחות מ 0.5 גרם / מ"ר ליום, בעוד בשדה מעובד הערך מתנודד 10 גרם למטר מרובע / יום. ככל שיש יותר צמחים במערכת אקולוגית, כך תהיה יותר ביומסה ולכן שיעור הפריון גבוה יותר.

לסיכום, ביומסה משקפת את כמות החומרים האורגניים במקום ובאתר מסוים, ואילו פרודוקטיביות מתייחסת למהירות וליעילות שבהם חומר אורגני זה מייצר. פרמטרים אלה עוזרים לנו להבין את התפקוד של מערכות אקולוגיות טבעיות, אך הם גם עוזרים לנו לאפשר למקסם את התועלת המהותית והכלכלית בעת ניצול הקרקע למטרות בני אנוש.

הפניות ביבליוגרפיות:

• בר און, י. מ ', פיליפס, ר' ומילו, ר. (2018). התפלגות הביומסה על פני כדור הארץ. הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים, 115 (25), 6506-6511.
• חומים. (1997). הערכת ביומסה ושינוי ביומסה ביערות טרופיים: פריימר (כרך א '). 134). ארגון מזון וחקלאות ..
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & ברידג'ווטר, א. V. (2017). סקירת תכונות פיזיקוכימיות ואפיון אנליטי של ביומסה לינוזלולוזית. ביקורות אנרגיה מתחדשות וקיימות, 76, 309-322.
• מקגרגור, ג. ג'יי, וויליאמס, ג'יי ח., בל, ג. ר., ותומאס, ג. ד. (2019). ביומסה של עש גדלה ויורדת במהלך 50 שנה בבריטניה. טבע אקולוגיה ואבולוציה, 3 (12), 1645-1649.
• פאריקה, מ. (2004). מקורות דלק ביומסה עולמיים. ביומסה וביו אנרגיה, 27 (6), 613-620.