ბიომასა: რა არის ეს, როგორ ხდება მისი გაანგარიშება და როგორ ხდება მისი განაწილება

ბიოელემენტები, როგორც მათი სახელიდან ჩანს, არის პერიოდული სისტემის ქიმიური ელემენტები, რომლებიც ქმნიან პლანეტის სხვადასხვა ცოცხალ არსებას. მიუხედავად იმისა, რომ სიცოცხლე შედგება დაახლოებით 30 ელემენტისგან, უჯრედული მასის 96% თითქმის ყველა ტაქსონიდან რომელიც შეგიძლიათ იფიქროთ, მხოლოდ ექვსი მათგანისგან შედგება: ნახშირბადი, ჟანგბადი, აზოტი, წყალბადის, ფოსფორისა და გოგირდი ამ ელემენტებს წარმოიქმნება ცილები, ვიტამინები, ნუკლეინის მჟავები, ლიპიდები, ნახშირწყლები და მრავალი სხვა ნაერთი, ამიტომ მათ გარეშე სიცოცხლის დაორსულება შეუძლებელი ამოცანაა.

დედამიწაზე არსებული ორგანული ნივთიერებები არ არის დაფიქსირებული, მაგრამ გარდაიქმნება ენერგიის გამოყენებით. მაგალითად, მცენარე იზრდება სინათლის ენერგიისა და ნიადაგში არსებული არაორგანული ნაერთების წყალობით, მინერალებს ნახშირბად გარდაქმნის. ამ მასას მოიხმარს ბალახოვანი ცხოველი, შემდეგ ხორცისმჭამელი და შემდეგ სუპერ მტაცებელი, სანამ არ მოკვდება. ამ ეტაპზე მთელი დაგროვილი ნივთიერება იშლება ნიადაგებში და ჩვენ კვლავ ვიწყებთ ციკლს.

ეკოსისტემებში კვების ჯაჭვები არეგულირებენ ენერგიის ამ ნაკადს, ანუ „ვინც ჭამს რომლებიც ”განაპირობებენ გარემოსა და, შესაბამისად, მთელი ცხოვრების ფუნქციონირებას გარემო Მაინც,

სხვადასხვა ბიოლოგიურ სისტემაში ენერგიის გაცვლის გასაგებად, საჭიროა ფართო ინტერესით აღვწეროთ დიდი ინტერესის მქონე ტერმინი: ბიომასა. დღეს ჩვენ ყველაფერს გიამბობთ მის შესახებ, ასე რომ წაიკითხეთ.

• დაკავშირებული სტატია: "ბიოლოგიის 10 დარგი: მათი მიზნები და მახასიათებლები"

რა არის ბიომასა?

ბიომასა არის მოცემულ ეკოსისტემაში არსებული ცოცხალი ბიოლოგიური ორგანიზმების მასა. წონის დადგენა შესაძლებელია კონკრეტული ტაქსონის ან პოპულაციის დონეზე (სახეობის ბიომასა) ან მოიცავს ყველა ცოცხალ ელემენტს, რომლებიც თანაარსებობენ გარემოში (საზოგადოება ან საზოგადოების ბიომასა). ბიომასა ნაწილდება ხმელეთის ეკოსისტემებში პირამიდული გზით ტროფიკულ ჯაჭვში, პირველადი მწარმოებლებიდან, რომლებიც წარმოადგენენ ფუძეს, წვერის სუპერ მტაცებლებამდე.

უნდა აღინიშნოს, რომ ბიომასა არ გამოიყენება 100% -ით ეკოსისტემის ყველა დონეზე. ჩვენ საკუთარ თავს ავუხსნით. ეკოლოგიურ დონეზე, ძროხის მიერ ბალახის სახით მოხმარებული ბიომასისგან (ენერგიის 100%), მხოლოდ 10% გადავა შემდეგ ტროფიკულ დონეზე. ძუძუმწოვრებმა უნდა დაწვა ორგანული ნივთიერებები, რომლებსაც მოიხმარს საკვებად, გასამრავლებლად, სითბოს შესაქმნელად საბოლოოდ ცხოვრობენ, ამიტომ ბიომასის მიერ მიღებული ენერგიის მხოლოდ მცირე ნაწილი გადადის დონიდან დონემდე ჯაჭვი. საბედნიეროდ, მზის ენერგია "შეუზღუდავია", ამიტომ ეს დანაკარგი არ უნდა შეინიშნოს ჯანმრთელ ეკოსისტემაში, სანამ არსებობს მცენარეები, რომლებიც ახორციელებენ ფოტოსინთეზს.

ბიომასასთან ურთიერთდაკავშირებული ტერმინი არის ბიოენერგეტიკა, რადგან ეს ეხება ენერგიის განახლებას განახლებადი გზით ადამიანის სექტორში ორგანული ნივთიერებების გამოყენება (ეკოსისტემაში ბუნებრივად დამუშავებულია ან) მექანიკა). ბიომასა და ბიოენერგეტიკა ერთი და იგივე მონეტის ორი მხარეა, მაგრამ პირველი ტერმინი ზოგადად აღნიშნავს ბუნებრივ მოვლენას, ხოლო მეორეს აქვს მკაფიო ანთროპული გამოყენებადობა.

დედამიწის ბიომასა, ნედლეულ მონაცემებში

2018 წელს გამოქვეყნდა კვლევა ბიომასის განაწილებაზე დედამიწაზე PNAS სამეცნიერო პორტალზე, რომელიც ეხებოდა საკითხს შეაფასეთ ბიომასა დედამიწის მასშტაბით ნახშირბადის სახით (C), ორგანული კომპონენტი, რომელიც საუკეთესოა ცოცხალი არსებისგან. გაანგარიშდა 550 გიგტონის ნახშირბადი, რომლებიც განაწილებულია სხვადასხვა ცოცხალ ტაქსონებში შემდეგნაირად:

• მცენარეები დომინანტ მწარმოებელ სამეფოს წარმოადგენდნენ. ესენი პასუხისმგებელნი არიან 450 გიგატონი ნახშირბადის შენახვაზე, ანუ მთლიანი 80%. ისინი ყველა ნორმალური ეკოსისტემის ძირითადი მწარმოებლები არიან.
• მათ უკან გაგიკვირდებათ იმის ცოდნა, რომ არსებობს ბაქტერიები, რომლებიც უზრუნველყოფენ დაახლოებით 70 გტ-ს, ნახშირბადის მთლიანი 15% -ს. მიუხედავად იმისა, რომ მათ ვერ ვხედავთ, ეს მიკროორგანიზმები ყველგან არის.
• სოკოები, არქეები და პროტისტები, შესაბამისად, მესამე, მეოთხე და მეხუთე ადგილზე არიან, საერთო ჯამში 12, 7 და 4 Gt.
• ევოლუციური მწვერვალის სირცხვილის გამო, ჩვენ ცხოველები მხოლოდ 2 გიგატონ ნახშირბადს ვიღებთ - მხოლოდ ვირუსებს უწევენ წონას ჩვენზე ნაკლები, 0.2 გტ-ზე.

გარდა ამისა, ამ კვლევამ დაადგინა, რომ მიწის ბიომასის ოდენობა ორი რიგით მეტია ვიდრე საზღვაომაგრამ დადგენილია, რომ წყლის გარემოში ბიოტას ჯამში 6 გიგატონი ნახშირბადი უწევს, ეს მაჩვენებელი არ არის უმნიშვნელო. როგორც ხედავთ, დედამიწაზე ორგანული ნივთიერებების უმეტესი ნაწილი მიკროორგანიზმებსა და მცენარეებში გვხვდება.

ბიომასის გაანგარიშება

ეკოსისტემაში წარმოებული მთლიანი ბიომასის გაანგარიშება უკიდურესად რთული ამოცანაა, თუმცა ახალი ტექნოლოგიები (როგორიცაა ლაზერული მცენარეული გამოსახულების სენსორი) დაეხმარეთ მკვლევარებს საკმაოდ სანდო შეფასების გაკეთებაში, ყოველ შემთხვევაში, როდესაც საქმე ეხება მცენარეთა ნახშირბადის რაოდენობრივ შეფასებას გარემოში. ბიომის ყველა ცოცხალი ელემენტის გათვალისწინების შინაგანი სირთულის გამო, აუცილებელია განტოლებებისა და რეგრესიის მეთოდების გამოყენება, ანუ გამოიანგარიშება ბიომასის მიერ წარმოებული პიროვნება და შემდეგ ამ ღირებულების ექსტრაპოლაცია მთლიანი მოსახლეობისთვის..

რომ წარმოდგენა გქონდეთ, თუ როგორ შეიძლება ბიომასის გამოანგარიშება, ჩვენ ავიღებთ პეტრის თეფშს მიკროორგანიზმებით, ყველაზე მცირე მასშტაბით, რომელზეც შეგვიძლია ვიფიქროთ. ნახშირბადის შესაფასებლად შემდეგი განტოლება მიჰყვება:

ბიომასა (ნახშირბადის მიკროგრამებში / ნიმუში მილილიტრი): N x Bv X F

ამ განტოლებაში, N წარმოადგენს მიკროორგანიზმების რაოდენობას, რომლებიც მილილიტრში არის დათვლილი, Bv არის ბიო მოცულობა არის ის, რასაც თითოეული მიკროორგანიზმი იკავებს (მკმ ^ 3 მასშტაბით) და F არის ნახშირბადის გარდაქმნის ფაქტორი, მკგ C / მკმ ^ 3. როგორც ხედავთ, ბიომასის რაოდენობრივი განსაზღვრა ნიმუშში ადვილი არ არის, მაშინაც კი, როდესაც მიკროსკოპული სასწორებით მივდივართ.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "მსოფლიოში არსებული ბიომების 8 ტიპი"

პროდუქტიულობა და ბიომასა

ბიომასასთან მთლიანად დაკავშირებული ტერმინი არის ეკოლოგიური პროდუქტიულობა. ეს პარამეტრი განისაზღვრება, როგორც ორგანული ნივთიერებების წარმოება განსაზღვრულ ფართობზე ერთეულზე დრო, ანუ ბიომასის რაოდენობა, რომელიც წარმოიქმნება ბუნებრივ ეკოსისტემაში ან ხელოვნურ სისტემაში ადამიანური

ყველაზე გავრცელებული ერთეული, რომელიც გამოიყენება ეკოსისტემაში პროდუქტიულობის დასადგენად არის კილოგრამი / ჰექტარზე წელიწადში, თუმცა მათი გამოყენება შესაძლებელია სხვა წონის სასწორები (ტონა, გიგატონი) ზედაპირი (კვადრატული მეტრი, კვადრატული სანტიმეტრი და ა.შ.) და დროც კი (დღეები, საათები, ათწლეულები). ეს ყველაფერი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა სარგებლობა და რა ფოკუსირებულია ამ კვლევაში, რომელიც ცდილობს კონკრეტული პარამეტრების მიღებას.

ავიღოთ მაგალითი. დავუშვათ, რომ ჩვენ გვაქვს 40 ჰექტარი ფართობი, რომელიც დასაწყისში ცარიელი იყო, მაგრამ გადასახლებული იქნა მცენარეებით, რომელთა წონა საშუალოდ 1 კილოგრამია. საერთო ჯამში, ჩვენ ვიანგარიშებთ საინტერესო სახეობის დაახლოებით 1000 მცენარეს წლის ბოლოს, რაც, შესაბამისად, გვაძლევს 1000 კილოგრამ საერთო მასას (სახეობის ბიომასა). თუ შესაბამის გამოთვლებს გავაკეთებთ (1000 კგ / 40 ჰა), მივიღებთ რომ მთლიანობაში პროდუქტიულობა იყო 25 კგ / ჰა / წელიწადში.

ეს ჰიპოთეტური მოდელი წარმოადგენს პროდუქტიულობის მაღალ მაჩვენებელს, მაგრამ ყველაფერი ძალიან იცვლება, თუ ცხოველებზე ვსაუბრობთ. ახლა იფიქრეთ ძროხების პოპულაციაზე, რომელთა განვითარებას, მაგალითად, 20 000 ჰექტარი მიწის ფართობი სჭირდება. რაც არ უნდა იწონიდეს ეს პირუტყვის ძუძუმწოვრები, ისინი სულ უფრო ნაკლები ინდივიდებით იქნებიან, ვიდრე მცენარეები და, გარდა ამისა, საკვების მიწა უფრო დიდია, რაც გვაძლევს უამრავ წარმოქმნილ ბიომასას ნაკლები.

ამის გარდა, აუცილებელია წინა პუნქტის გათვალისწინება: ენერგია, რომელიც გადადის ჯაჭვიდან რგოლიდან რგოლში მხოლოდ 10%. ძროხები თავიანთი ენერგიის 90% -ს იყენებენ საცხოვრებლად, ამიტომ პირველ რიგში მცენარეთა ეკოსისტემა ყოველთვის უფრო პროდუქტიულია, ვიდრე უხვი ცხოველების. ამასთან, ბუნებრივი გადარჩევა არ ისახავს პროდუქტიულობის მაქსიმალურად გაზრდას, არამედ სტაბილური გრძელვადიანი ბალანსის შენარჩუნებას ყველა კომპონენტს შორის. ამიტომ, როდესაც უცხო სახეობა ეკოსისტემაში შედის, შედეგი ხშირად დამღუპველია.

Გაგრძელება

იმისათვის, რომ ყველაფერი რაც თქვენ შეისწავლეთ პერსპექტივაში, შევადარებთ ორ კონკრეტულ შემთხვევას: მცენარის პროდუქტიულობა (პირველადი) ა უდაბნო 0,5 გრამზე / კვადრატულ მეტრზე ნაკლებია დღეში, ხოლო გაშენებულ ველში ეს ღირებულება იცვლება 10 გრამი / მეტრზე მოედანზე / დღეში. რაც უფრო მეტი მცენარეა ეკოსისტემაში, მით უფრო მეტი ბიომასა იქნება და, შესაბამისად, უფრო მაღალია პროდუქტიულობის მაჩვენებელი.

Ჯამში, ბიომასა ასახავს ორგანული ნივთიერებების რაოდენობას კონკრეტულ ადგილას და ადგილზე, მაშინ როდესაც პროდუქტიულობა გულისხმობს ამ ორგანულ ნივთიერებას სიჩქარესა და ეფექტურობას აწარმოებს. ეს პარამეტრები გვეხმარება გავიგოთ ბუნებრივი ეკოსისტემების ფუნქციონირება, მაგრამ ისინი ასევე გვეხმარებიან დაუშვას მაქსიმალური მატერიალური და ეკონომიკური სარგებელი მიწის გამოყენების მიზნით ადამიანები.

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

• ბარ-ონ, ი. მ., ფილიპსი, რ., და მილო, რ. (2018). ბიომასის განაწილება დედამიწაზე. მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის შრომები, 115 (25), 6506-6511.
• ბრაუნი, ს. (1997). ტროპიკული ტყეების ბიომასისა და ბიომასის ცვლილების შეფასება: პრაიმერი (ტ. 134). საკვები და სოფლის მეურნეობის ორგანიზაცია ..
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & ბრიჯიუტერი, ა. ვ. (2017). ლიგნოცელულოზური ბიომასის ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების მიმოხილვა და ანალიტიკური დახასიათება. განახლებადი და მდგრადი ენერგიის მიმოხილვა, 76, 309-322.
• მაკგრეგორი, ც. ჯ., უილიამსი, ჯ. ჰ., ბელი, ჯ. R., & Thomas, C. დ (2019). ბრიტანეთში 50 წლის განმავლობაში თვალის ბიომასა იზრდება და მცირდება. ბუნების ეკოლოგია და ევოლუცია, 3 (12), 1645-1649.
• პარიკა, მ. (2004). გლობალური ბიომასის საწვავის რესურსები. ბიომასა და ბიოენერგეტიკა, 27 (6), 613-620.