바이오매스: 그것이 무엇인지, 어떻게 계산되고, 어떻게 분포되는지

생물 원소는 이름에서 알 수 있듯이 지구상의 다양한 생명체를 구성하는 주기율표의 화학 원소입니다. 생명체가 약 30가지 요소로 구성되어 있음에도 불구하고, 거의 모든 분류군의 세포 질량의 96%가 탄소, 산소, 질소, 수소, 인 및 황. 이러한 요소는 단백질, 비타민, 핵산, 지질, 탄수화물 및 기타 많은 화합물을 생성하므로 이러한 요소 없이 생명을 상상하는 것은 불가능한 작업입니다.

지구에 존재하는 유기물은 고정되어 있지 않고 에너지를 이용하여 변형됩니다. 예를 들어, 식물은 토양에 존재하는 빛 에너지와 무기 화합물 덕분에 자라며 미네랄을 탄소로 변환합니다. 이 덩어리는 초식 동물, 육식 동물, 슈퍼 포식자에 의해 죽을 때까지 소비됩니다. 이 시점에서 축적된 모든 물질은 토양에서 분해되고 우리는 사이클을 다시 시작합니다.

생태계의 먹이 사슬은 이러한 에너지 흐름, 즉 "누가 먹는 누가 "환경의 기능을 조절하고 따라서 지구에 존재하는 모든 생명체의 기능을 조절합니다. 환경. 어쨌든, 다른 생물학적 시스템에서 에너지 교환을 이해하려면 큰 관심을 끄는 용어인 바이오매스를 광범위하게 설명할 필요가 있습니다.. 오늘 우리는 그녀에 대한 모든 것을 말하므로 계속 읽으십시오.

• 관련 기사: "생물학의 10가지 분야: 목적과 특징"

바이오매스란?

바이오매스는 주어진 시간에 주어진 생태계에 존재하는 살아있는 생물학적 유기체의 질량. 무게는 특정 분류군 또는 개체군(종 바이오매스)의 수준에서 또는 환경에 공존하는 모든 살아있는 요소(커뮤니티 또는 커뮤니티 바이오매스)를 포함하여 결정할 수 있습니다. 바이오매스는 기초가 되는 1차 생산자부터 끝부분의 슈퍼 포식자까지 영양 사슬에서 피라미드 방식으로 육상 생태계에 분포합니다.

바이오매스는 모든 생태계 수준에서 100% 사용되지 않는다는 점에 유의해야 합니다. 우리는 스스로를 설명합니다. 생태학적 수준에서 소가 풀 형태로 소비하는 모든 바이오매스(에너지의 100%) 중 10%만이 다음 영양 수준으로 이동합니다. 포유동물은 먹이를 찾고, 번식하고, 열을 생산하기 위해 소비하는 유기물을 태워야 합니다. 결정적으로 살아 있기 때문에 바이오매스에 의해 얻은 에너지의 아주 작은 부분만이 레벨에서 레벨로 전달됩니다. 체인. 다행히도 태양 에너지는 "무제한"이므로 광합성을 수행하는 식물이 있는 한 건강한 생태계에서 이러한 손실이 감지되어서는 안 됩니다.

바이오매스와 관련된 용어는 바이오에너지, 이것은 인간 부문에서 재생 가능한 방식으로 에너지를 얻는 것을 의미하기 때문에 유기물의 사용(생태계에서 자연적으로 처리되거나 역학). 바이오매스와 바이오에너지는 동전의 양면이지만, 첫 번째 용어는 일반적으로 자연적 사건을 의미하는 반면, 두 번째 용어는 명확한 인류 적용 가능성을 가지고 있습니다.

원시 데이터로 보는 지구의 바이오매스

2018년, The biomass distribution on Earth라는 연구는 PNAS 과학 포털에 게재되었으며, 생물체의 탁월한 유기 성분인 탄소(C) 형태로 지구 전체의 바이오매스를 추정합니다.. 총 550기가톤의 탄소가 계산되었으며 다음과 같이 다양한 생물 분류군에 분포되어 있습니다.

• 식물은 지배적 인 생산 왕국이었습니다. 이들은 450기가톤의 탄소, 즉 전체의 80%를 저장하는 역할을 합니다. 그들은 모든 정상적인 생태계의 주요 생산자입니다.
• 그 뒤에는 전체 탄소의 15%인 약 70Gt를 제공하는 박테리아가 있다는 사실에 놀랄 것입니다. 우리는 볼 수 없지만 이러한 미생물은 어디에나 있습니다.
• 곰팡이, 고세균, 원생생물은 각각 12, 7, 4 Gt로 3위, 4위, 5위입니다.
• 진화론의 정점에 있는 수치스러운 일이지만 동물은 2기가톤의 탄소만 가정합니다.

또한, 이 연구는 다음과 같이 계산했습니다. 육지 바이오매스의 양은 해양보다 두 차수 더 많습니다., 그러나 수중 환경의 생물상은 총 약 6기가톤의 탄소에 기여하는 것으로 추정되며 무시할 수 없는 수치입니다. 보시다시피 지구상의 대부분의 유기물은 미생물과 식물에서 발견됩니다.

바이오매스 계산

생태계에서 생산되는 총 바이오매스를 계산하는 것은 새로운 기술(예: 레이저 식물 이미징 센서) 최소한 환경에서 식물 탄소를 정량화할 때 연구자가 상당히 신뢰할 수 있는 추정을 할 수 있도록 도와줍니다. 생물 군계의 모든 살아있는 요소를 고려하는 본질적인 복잡성으로 인해, 방정식과 회귀 방법, 즉 개인이 생산한 바이오매스를 계산한 다음 이 값을 전체 인구에 외삽하는 것이 필요합니다..

바이오매스를 계산하는 방법에 대한 아이디어를 제공하기 위해 우리가 생각할 수 있는 가장 작은 규모인 미생물이 있는 배양 접시를 가져갈 것입니다. 탄소를 추정하기 위해 다음 방정식을 따릅니다.

바이오매스(탄소 마이크로그램/샘플 밀리리터): N x Bv X F

이 방정식에서 N은 샘플 밀리리터에서 계산된 미생물의 수를 나타내고, Bv는 생체 부피는 각 미생물이 차지하는 양(μm ^ 3 단위)이고 F는 탄소 전환 계수(μg)입니다. μm당 C ^ 3. 보시다시피, 샘플의 바이오매스를 정량화하는 것은 우리가 현미경 규모로 이동할 때도 쉽지 않습니다.

• 관심이 있을 수 있습니다. "세계에 존재하는 8가지 생물군계"

생산성 및 바이오매스

바이오매스와 완전히 연결된 용어는 생태적 생산성입니다.. 이 매개변수는 단위당 결정된 면적에서 유기물의 생산으로 정의됩니다. 시간, 즉 자연 생태계나 인공 시스템에서 생성되는 바이오매스의 양 인간.

생태계에서 생산성을 수량화하는 데 사용되는 가장 일반적인 단위는 연간 킬로그램/헥타르이지만 사용할 수는 있습니다. 기타 무게 저울(톤, 기가톤) 표면(제곱미터, 제곱센티미터 등) 및 시간(일, 시간, 수십 년). 그것은 모두 특정 매개 변수를 얻으려는 해당 연구의 유용성과 초점에 달려 있습니다.

예를 들어보자. 처음에는 비어 있었지만 평균적으로 무게가 1kg인 식물로 다시 채워진 40헥타르의 면적이 있다고 가정합니다. 전체적으로 우리는 연말에 약 1,000개의 관심 종의 식물을 세어 결과적으로 총 질량(종 바이오매스)의 1,000kg을 제공합니다. 관련 계산(1,000kg/40 Ha)을 하면 총 생산성이 25kg/Ha/년이라는 것을 알 수 있습니다.

이 가상 모델은 높은 생산성을 나타내지만 동물에 대해 이야기하면 상황이 많이 바뀝니다. 이제 예를 들어 번성하기 위해 20,000헥타르의 땅이 필요한 소의 인구를 생각해 보십시오. 이 가축 포유 동물의 무게가 아무리 많이 나가더라도 식물보다 총 개체 수가 적습니다. 또한 채집지가 넓어서 총 바이오매스 생산량이 많이 나옵니다. 적게.

이 외에도 이전 요점을 고려해야 합니다. 체인의 링크에서 링크로 점프하는 에너지는 10%에 불과합니다.. 소는 에너지의 90%를 생활에 사용하므로 주로 식물 생태계가 풍부한 동물이 있는 생태계보다 항상 더 생산적입니다. 그러나 자연 선택은 생산성을 최대화하는 것이 아니라 모든 구성 요소 간의 안정적인 장기적 균형을 유지하기 위해 "추구"합니다. 따라서 외래종이 생태계에 유입되면 그 결과는 종종 참담합니다.

이력서

배운 모든 것을 원근감 있게 보기 위해 두 가지 특정 사례를 비교합니다. 사막은 0.5g/㎡/일 미만이며 경작지에서는 값이 10g/m 변동합니다. 광장 / 일. 생태계에 더 많은 식물이 존재할수록 더 많은 바이오매스가 존재하므로 생산성이 높아집니다.

요약해서 말하자면, 바이오매스는 특정 장소와 장소에 있는 유기물의 양을 반영하는 반면, 생산성은 이 유기물이 처리되는 속도와 효율성을 나타냅니다. 생산하다. 이러한 매개변수는 자연 생태계의 기능을 이해하는 데 도움이 되지만, 목적을 위해 토지를 개발할 때 물질적, 경제적 이익을 극대화할 수 있습니다. 인간.

참고 문헌:

• 바온, Y. M., Phillips, R. 및 Milo, R. (2018). 지구상의 바이오매스 분포. 국립과학원 회보, 115(25), 6506-6511.
• 브라운, S. (1997). 열대림의 바이오매스 및 바이오매스 변화 추정: 입문서(Vol. 134). 식품 및 농업 조직 ..
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & 브리지워터, A. V. (2017). 목질계 바이오매스의 물리화학적 특성 및 분석적 특성 검토. 재생 가능하고 지속 가능한 에너지 검토, 76, 309-322.
• 맥그리거, C. J., 윌리엄스, J. H., 벨, J. R., & 토마스, C. 디. (2019). 나방 바이오매스는 영국에서 50년 동안 증가 및 감소합니다. 자연 생태 및 진화, 3(12), 1645-1649.
• 파리카, M. (2004). 글로벌 바이오매스 연료 자원. 바이오매스 및 바이오에너지, 27(6), 613-620.