Biomassa: wat is het, hoe wordt het berekend en hoe wordt het verdeeld

Bio-elementen, zoals hun naam al doet vermoeden, zijn de chemische elementen van het periodiek systeem waaruit de verschillende levende wezens op de planeet bestaan. Ondanks het feit dat het leven uit ongeveer 30 elementen bestaat, is 96% van de celmassa van bijna alle taxa dat je kunt bedenken, bestaat uit slechts zes ervan: koolstof, zuurstof, stikstof, waterstof, fosfor en zwavel. Deze elementen geven aanleiding tot eiwitten, vitamines, nucleïnezuren, lipiden, koolhydraten en vele andere verbindingen, dus een leven zonder hen bedenken is een onmogelijke taak.

De organische stof die op aarde aanwezig is, ligt niet vast, maar wordt getransformeerd door het gebruik van energie. Een plant groeit bijvoorbeeld dankzij lichtenergie en anorganische verbindingen die in de bodem aanwezig zijn, waardoor mineralen worden omgezet in koolstof. Deze massa wordt geconsumeerd door een herbivoor dier, vervolgens door een carnivoor en vervolgens door een superroofdier, totdat het sterft. Op dit punt valt alle opgehoopte materie in de bodem uiteen en beginnen we de cyclus opnieuw.

Trofische ketens in ecosystemen moduleren deze energiestroom, dat wil zeggen de "wie eet" die “het functioneren van de omgeving en dus van al het leven in de omgeving conditioneren” milieu. In ieder geval, Om de uitwisseling van energie in verschillende biologische systemen te begrijpen, is het noodzakelijk om een ​​term van groot belang uitvoerig te beschrijven: biomassa. Vandaag vertellen we je alles over haar, dus lees verder.

• Gerelateerd artikel: "De 10 takken van de biologie: hun doelstellingen en kenmerken"

Wat is biomassa?

Biomassa is de massa levende biologische organismen die op een bepaald moment in een bepaald ecosysteem aanwezig is. Het gewicht kan worden bepaald op het niveau van een specifiek taxon of populatie (soortbiomassa) of omvattende alle levende elementen die in de omgeving naast elkaar bestaan ​​(gemeenschaps- of gemeenschapsbiomassa). Biomassa wordt in terrestrische ecosystemen op een piramidale manier verdeeld in de trofische keten, van de primaire producenten die de basis vormen tot de superpredatoren van de punt.

Opgemerkt moet worden dat biomassa niet voor 100% op alle ecosysteemniveaus wordt gebruikt. We leggen onszelf uit. Op ecologisch vlak gaat van alle biomassa die een koe consumeert in de vorm van gras (100% van de energie) slechts 10% naar het volgende trofische niveau. Het zoogdier moet de organische stof die het verbruikt verbranden om te foerageren, zich voort te planten, warmte te produceren en in definitief leven, dus slechts een klein deel van de energie die door biomassa wordt gewonnen, gaat van niveau naar niveau in de ketting. Gelukkig is zonne-energie "onbeperkt", dus dit verlies moet niet worden opgemerkt in een gezond ecosysteem zolang er planten zijn die fotosynthese uitvoeren.

Een verwante term met biomassa is bio-energie, aangezien dit verwijst naar het op duurzame wijze verkrijgen van energie in de menselijke sector, het gebruik van organisch materiaal (hetzij natuurlijk behandeld in het ecosysteem of mechanica). Biomassa en bio-energie zijn twee kanten van dezelfde medaille, maar de eerste term verwijst over het algemeen naar een natuurlijke gebeurtenis, terwijl de tweede een duidelijke antropische toepasbaarheid heeft.

De biomassa van de aarde, in ruwe data

In 2018 werd op het wetenschappelijke portaal van PNAS het onderzoek De biomassaverdeling op aarde gepubliceerd, dat handelde over: schat de biomassa over de hele aarde in de vorm van koolstof (C), de organische component bij uitstek van levende wezens. In totaal is 550 gigaton koolstof berekend, die als volgt over de verschillende levende taxa is verdeeld:

• Planten waren het dominante producerende koninkrijk. Deze zijn verantwoordelijk voor de opslag van 450 gigaton koolstof, dat is 80% van het totaal. Zij zijn de primaire producenten van alle normale ecosystemen.
• Achter hen zult u verrast zijn te weten dat er bacteriën zijn, die ongeveer 70 Gt, 15% van de totale koolstof leveren. Hoewel we ze niet kunnen zien, zijn deze micro-organismen overal.
• Schimmels, archaea en protisten staan ​​respectievelijk op de derde, vierde en vijfde plaats met een totaal van 12, 7 en 4 Gt.
• Tot schande van het evolutionaire hoogtepunt gaan wij dieren uit van slechts 2 gigaton koolstof - alleen virussen dragen minder bij dan wij, namelijk 0,2 Gt.

Verder heeft deze studie berekend dat: de hoeveelheid landbiomassa is twee orden groter dan de marieneMaar naar schatting draagt ​​biota in het aquatisch milieu in totaal 6 gigaton koolstof bij, een cijfer dat niet te verwaarlozen is. Zoals je kunt zien, wordt het meeste organische materiaal op aarde gevonden in micro-organismen en planten.

Berekening van biomassa

Het berekenen van de totale biomassa die in een ecosysteem wordt geproduceerd, is een uiterst moeilijke taak, hoewel nieuwe technologieën (zoals Laser Vegetatie Imaging Sensor) helpen onderzoekers om redelijk betrouwbare schattingen te maken, tenminste als het gaat om het kwantificeren van de plantaardige koolstof in een omgeving. Vanwege de intrinsieke complexiteit om rekening te houden met alle levende elementen van het bioom, Het is noodzakelijk om gebruik te maken van vergelijkingen en regressiemethoden, dat wil zeggen om de door een individu geproduceerde biomassa te berekenen en deze waarde vervolgens te extrapoleren naar de totale populatie.

Om je een idee te geven hoe biomassa berekend kan worden, nemen we een petrischaaltje met micro-organismen, de kleinste schaal die we kunnen bedenken. Om koolstof te schatten, wordt de volgende vergelijking gevolgd:

Biomassa (in microgram koolstof / milliliter monster): N x Bv X F

In deze vergelijking staat N voor het aantal micro-organismen geteld in een milliliter monster, Bv is de biovolume is wat elk micro-organisme inneemt (in µm ^ 3 schaal) en F is de koolstofconversiefactor, in µg van C per µm ^ 3. Zoals je kunt zien, is het kwantificeren van de biomassa in een monster niet eenvoudig, zelfs niet als we ons op microscopisch kleine schaal bewegen.

• Mogelijk bent u geïnteresseerd in: "De 8 soorten biomen die in de wereld bestaan"

Productiviteit en biomassa

Een term die volledig gekoppeld is aan biomassa is ecologische productiviteit ecological. Deze parameter wordt gedefinieerd als de productie van organische stof in een bepaald gebied per eenheid tijd, dat wil zeggen de hoeveelheid biomassa die wordt gegenereerd in een natuurlijk ecosysteem of kunstmatig systeem mens.

De meest gebruikelijke eenheid die wordt gebruikt om de productiviteit in een ecosysteem te kwantificeren, is kilogram / hectare per jaar, hoewel ze kunnen worden gebruikt andere weegschalen (ton, gigaton) oppervlak (vierkante meter, vierkante centimeter, enz.) en zelfs tijd (dagen, uren, tientallen jaren). Het hangt allemaal af van het nut en de focus van het onderzoek in kwestie dat probeert om specifieke parameters te verkrijgen.

Laten we een voorbeeld nemen. Stel we hebben een oppervlakte van 40 hectare die in het begin leeg stond, maar opnieuw is bevolkt met planten die gemiddeld 1 kilogram wegen. In totaal tellen we aan het eind van het jaar zo'n 1.000 planten van de betreffende soorten, wat ons dus 1.000 kilogram totale massa geeft (soort biomassa). Als we de relevante berekeningen maken (1.000 kg / 40 Ha), komen we erachter dat de productiviteit in totaal 25 kg / Ha / jaar is geweest.

Dit hypothetische model heeft een hoge productiviteit, maar er verandert veel als we het over dieren hebben. Denk nu aan een populatie koeien die bijvoorbeeld een oppervlakte van 20.000 hectare land nodig hebben om te gedijen. Hoeveel deze veezoogdieren ook wegen, ze zullen in totaal minder individuen zijn dan planten en, Bovendien is de foerageergrond groter, waardoor we een totale biomassa produceren die veel wordt geproduceerd minder.

Daarnaast is het noodzakelijk om rekening te houden met het vorige punt: de energie die van schakel naar schakel in de keten springt is slechts 10%. Koeien gebruiken 90% van de energie om te leven, dus een voornamelijk plantaardig ecosysteem is altijd productiever dan een ecosysteem met veel dieren. Natuurlijke selectie "probeert" echter niet om de productiviteit te maximaliseren, maar om een ​​stabiel langetermijnevenwicht tussen alle componenten te behouden. Daarom is het resultaat vaak rampzalig wanneer uitheemse soorten in een ecosysteem worden geïntroduceerd.

Hervat

Om alles wat je hebt geleerd in perspectief te plaatsen, vergelijken we twee specifieke gevallen: plantproductiviteit (primair) in a woestijn is minder dan 0,5 gram / vierkante meter / dag, terwijl in een gecultiveerd veld de waarde oscilleert met 10 gram / meter vierkant / dag. Hoe meer planten in een ecosysteem aanwezig zijn, hoe meer biomassa er zal zijn en dus hoe hoger de productiviteit.

Samengevat, biomassa weerspiegelt de hoeveelheid organisch materiaal op een bepaalde plaats en locatie, terwijl de productiviteit verwijst naar de snelheid en effectiviteit waarmee deze organische stof wordt gemaakt produceert. Deze parameters helpen ons het functioneren van natuurlijke ecosystemen te begrijpen, maar ze helpen ons ook het mogelijk maken om de materiële en economische voordelen te maximaliseren bij het exploiteren van het land voor doeleinden mensen.

Bibliografische referenties:

• Bar On, Y. M., Phillips, R., & Milo, R. (2018). De verspreiding van biomassa op aarde. Proceedings van de National Academy of Sciences, 115 (25), 6506-6511.
• Bruin, s. (1997). Het schatten van biomassa en biomassaverandering van tropische bossen: een inleiding (Vol. 134). Voedsel- en landbouworganisatie ..
• Cai, J., Hij, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgewater, A. V. (2017). Overzicht van fysisch-chemische eigenschappen en analytische karakterisering van lignocellulose biomassa. Hernieuwbare en duurzame energie beoordelingen, 76, 309-322.
• Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R., & Thomas, C. D. (2019). De biomassa van motten neemt in de loop van 50 jaar toe en af ​​in Groot-Brittannië. Natuurecologie en evolutie, 3 (12), 1645-1649.
• Parika, M. (2004). Wereldwijde brandstofbronnen voor biomassa. Biomassa en bio-energie, 27 (6), 613-620.