Biomasse: hva det er, hvordan det beregnes og hvordan det fordeles

Bioelementer, som navnet antyder, er de kjemiske elementene i det periodiske systemet som utgjør de forskjellige levende vesener på planeten. Til tross for at livet består av omtrent 30 elementer, er 96% av cellemassen til nesten alle taxa som du kan tenke deg består av bare seks av dem: karbon, oksygen, nitrogen, hydrogen, fosfor og svovel. Disse elementene gir opphav til proteiner, vitaminer, nukleinsyrer, lipider, karbohydrater og mange andre forbindelser, så å tenke liv uten dem er en umulig oppgave.

Det organiske stoffet som er tilstede på jorden er ikke fast, men transformeres gjennom bruk av energi. For eksempel vokser en plante takket være lysenergi og uorganiske forbindelser som er tilstede i jorden, og omdanner mineraler til karbon. Denne massen konsumeres av et planteetende dyr, deretter av et kjøtteter og deretter av et superrovdyr, til det dør. På dette tidspunktet nedbrytes alt akkumulert materiale i jorda, og vi starter syklusen igjen.

Matkjeder i økosystemer modulerer denne energistrømmen, det vil si "hvem spiser som ”betinger funksjonen til miljøer og derfor alt liv som er tilstede i miljø. Uansett,

For å forstå utvekslingen av energi i forskjellige biologiske systemer, er det nødvendig å beskrive en periode med stor interesse: biomasse. I dag forteller vi alt om henne, så les videre.

• Relatert artikkel: "De 10 grenene av biologi: deres mål og egenskaper"

Hva er biomasse?

Biomasse er massen av levende biologiske organismer som er tilstede i et gitt økosystem på et gitt tidspunkt. Vekt kan bestemmes på nivået til en spesifikk takson eller populasjon (artsbiomasse) eller som består av alle levende elementer som eksisterer sammen i miljøet (samfunns- eller samfunnsbiomasse). Biomasse distribueres i terrestriske økosystemer på en pyramideformet måte i den trofiske kjeden, fra de primære produsentene som utgjør basen, til spissens superrovdyr.

Det skal bemerkes at biomasse ikke brukes 100% på alle økosystemnivåer. Vi forklarer oss selv. På et økologisk nivå, av all biomasse som forbrukes av en ku i form av gress (100% av energien), vil bare 10% gå til neste trofiske nivå. Pattedyret må brenne det organiske materialet det bruker til fôr, reprodusere, produsere varme og inn definitivt leve, så bare en liten del av energien som oppnås ved biomasse passerer fra nivå til nivå i kjede. Heldigvis er solenergi "ubegrenset", så dette tapet skal ikke merkes i et sunt økosystem så lenge det er planter som utfører fotosyntese.

Et sammenhengende begrep med biomasse er bioenergi, da dette refererer til å skaffe energi på en fornybar måte i den menneskelige sektoren, gjennom bruk av organisk materiale (enten behandlet naturlig i økosystemet eller mekanikk). Biomasse og bioenergi er to sider av samme sak, men det første begrepet refererer vanligvis til en naturlig begivenhet, mens den andre har en klar antropisk anvendelighet.

Jordens biomasse, i rådata

I 2018 ble forskningen The biomass distribution on Earth publisert på PNAS vitenskapelige portal, som handlet om anslå biomassen over hele jorden i form av karbon (C), den organiske komponenten par excellence av levende vesener. Totalt ble 550 gigaton karbon beregnet, som fordeles på de forskjellige levende taxaene som følger:

• Planter var det dominerende produserende rike. Disse er ansvarlige for lagring av 450 gigaton karbon, det vil si 80% av totalen. De er de viktigste produsentene av alle normale økosystemer.
• Bak dem vil du bli overrasket over å vite at det er bakterier som gir ca 70 Gt, 15% av det totale karbonet. Selv om vi ikke kan se dem, er disse mikroorganismene overalt.
• Sopp, archaea og protister rangerer henholdsvis tredje, fjerde og femte med 12, 7 og 4 Gt totalt.
• Til skamme for evolusjonstoppen antar vi dyr bare 2 gigaton karbon - bare virus bidrar mindre enn vi gjør, på 0,2 Gt.

Videre beregnet denne studien det mengden landbiomasse er to ordrer større enn den marineMen det anslås at biota i vannmiljøet bidrar med totalt 6 gigaton karbon, et tall som ikke er ubetydelig. Som du ser, finnes det meste av det organiske stoffet på jorden i mikroorganismer og planter.

Beregning av biomasse

Å beregne total biomasse produsert i et økosystem er en ekstremt vanskelig oppgave, selv om nye teknologier (som f.eks Laservegetasjonsbildesensor) hjelpe forskere med å lage ganske pålitelige estimater, i det minste når det gjelder å kvantifisere plantens karbon i et miljø. På grunn av den iboende kompleksiteten i å ta hensyn til alle de levende elementene i biomet, Det er nødvendig å ty til ligninger og regresjonsmetoder, det vil si å beregne biomassen produsert av et individ og deretter ekstrapolere denne verdien til den totale befolkningen.

For å gi deg en ide om hvordan biomasse kan beregnes, tar vi en petriskål med mikroorganismer, den minste skalaen vi kan tenke oss. For å estimere karbon følges følgende ligning:

Biomasse (i mikrogram karbon / ml prøve): N x Bv X F

I denne ligningen representerer N antall mikroorganismer som telles i en milliliter prøve, Bv er biovolum er det hver mikroorganisme opptar (i µm ^ 3 skala) og F er karbonomdannelsesfaktoren, i µg av C per µm ^ 3. Som du kan se, er det ikke enkelt å kvantifisere biomassen i en prøve, ikke engang når vi beveger oss på mikroskopiske skalaer.

• Du kan være interessert i: "De 8 typene biomer som finnes i verden"

Produktivitet og biomasse

Et begrep helt knyttet til biomasse er økologisk produktivitet. Denne parameteren er definert som produksjon av organisk materiale i et bestemt område per enhet tid, det vil si mengden biomasse som genereres i et naturlig økosystem eller kunstig system menneskelig.

Den vanligste enheten som brukes til å kvantifisere produktivitet i et økosystem er kilo / hektar per år, selv om de kan brukes andre vektvekter (tonn, gigaton) overflate (kvadratmeter, kvadratcentimeter osv.) og jevn tid (dager, timer, tiår). Alt avhenger av nytten og fokuset til den aktuelle studien som prøver å oppnå spesifikke parametere.

La oss ta et eksempel. Anta at vi har et areal på 40 hektar som var tomt i begynnelsen, men som har blitt befolket med planter som i gjennomsnitt veier 1 kilo. Totalt teller vi rundt 1000 planter av arten av interesse på slutten av året, noe som følgelig gir oss 1000 kilo total masse (artsbiomasse). Hvis vi gjør de aktuelle beregningene (1000 kg / 40 Ha), vil vi oppnå at produktiviteten totalt sett har vært 25 kg / Ha / år.

Denne hypotetiske modellen presenterer en høy produktivitetsrate, men ting endrer seg mye hvis vi snakker om dyr. Tenk nå på en bestand av kyr som for eksempel trenger et areal på 20 000 hektar for å trives. Uansett hvor mye disse husdyrpattedyrene veier, vil de være færre totale individer enn planter og, I tillegg er fôrbakken større, noe som gir oss en total biomasse produsert mye mindre.

I tillegg til dette er det nødvendig å ta hensyn til det forrige punktet: energien som hopper fra lenke til lenke i kjeden er bare 10%. Kyr bruker 90% av energien til å leve, så et primært planteøkosystem er alltid mer produktivt enn en med rikelig med dyr. Naturlig utvalg "søker" imidlertid ikke å maksimere produktiviteten, men snarere å opprettholde en stabil langsiktig balanse mellom alle komponenter. Derfor, når fremmede arter introduseres i et økosystem, er resultatet ofte katastrofalt.

Gjenoppta

For å sette alt du har lært i perspektiv, sammenligner vi to spesifikke tilfeller: planteproduktivitet (primær) i a ørkenen er mindre enn 0,5 gram / kvadratmeter / dag, mens verdien i et dyrket felt svinger 10 gram / meter kvadrat / dag. Jo flere planter som er tilstede i et økosystem, jo ​​mer biomasse blir det, og jo høyere produktivitetsrate.

Oppsummert, biomasse gjenspeiler mengden organisk materiale på et bestemt sted og sted, mens produktivitet refererer til hastigheten og effektiviteten som dette organiske stoffet er produserer. Disse parametrene hjelper oss med å forstå funksjonen til naturlige økosystemer, men de hjelper oss også tillate å maksimere de materielle og økonomiske fordelene når du utnytter landet til formål mennesker.

Bibliografiske referanser:

• Bar-On, Y. M., Phillips, R. og Milo, R. (2018). Biomassedistribusjonen på jorden. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115 (25), 6506-6511.
• Brown, S. (1997). Estimering av biomasse og biomasseendring av tropiske skoger: en grunning (Vol. 134). Mat og jordbruk Org ..
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgwater, A. V. (2017). Gjennomgang av fysisk-kjemiske egenskaper og analytisk karakterisering av lignocellulosebiomasse. Fornybar og bærekraftig energi omtaler, 76, 309-322.
• Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R., & Thomas, C. D. (2019). Møllbiomasse øker og avtar over 50 år i Storbritannia. Nature Ecology & Evolution, 3 (12), 1645-1649.
• Parikka, M. (2004). Globale biomasse drivstoffressurser. Biomasse og bioenergi, 27 (6), 613-620.