Biomasa: co to jest, jak jest obliczana i jak jest rozprowadzana

Biopierwiastki, jak sugeruje ich nazwa, to pierwiastki chemiczne układu okresowego pierwiastków, które tworzą różne żywe istoty na planecie. Pomimo tego, że życie składa się z około 30 pierwiastków, 96% masy komórkowej prawie wszystkich taksonów o których możesz pomyśleć, składa się tylko z sześciu z nich: węgla, tlenu, azotu, wodoru, fosforu i siarka. Z tych pierwiastków powstają białka, witaminy, kwasy nukleinowe, lipidy, węglowodany i wiele innych związków, więc poczęcie życia bez nich jest zadaniem niewykonalnym.

Materia organiczna obecna na Ziemi nie jest utrwalona, ​​ale jest przekształcana przy użyciu energii. Na przykład roślina rośnie dzięki energii świetlnej i związkom nieorganicznym obecnym w glebie, zamieniając minerały w węgiel. Masę tę konsumuje zwierzę roślinożerne, następnie mięsożerca, a następnie superdrapieżnik, aż do śmierci. W tym momencie cała nagromadzona materia rozkłada się w glebie i ponownie rozpoczynamy cykl.

Łańcuchy pokarmowe w ekosystemach modulują ten przepływ energii, czyli „kto je?” którzy „warunkują funkcjonowanie środowisk, a tym samym całego życia obecnego w środowisko. Tak czy inaczej,

Aby zrozumieć wymianę energii w różnych systemach biologicznych, konieczne jest obszerne opisanie bardzo interesującego terminu: biomasa. Dzisiaj opowiemy ci o niej wszystko, więc czytaj dalej.

• Powiązany artykuł: „10 gałęzi biologii: ich cele i charakterystyka”

Co to jest biomasa?

Biomasa to masa żywych organizmów biologicznych obecnych w danym ekosystemie w danym czasie. Wagę można określić na poziomie konkretnego taksonu lub populacji (biomasa gatunkowa) lub obejmując wszystkie żywe elementy współistniejące w środowisku (biomasa społeczności lub zbiorowiska). Biomasa jest rozprowadzana w ekosystemach lądowych w sposób piramidalny w łańcuchu troficznym, od głównych producentów będących podstawą do super drapieżników z wierzchołka.

Należy zauważyć, że biomasa nie jest wykorzystywana w 100% na wszystkich poziomach ekosystemów. Tłumaczymy się. Na poziomie ekologicznym z całej biomasy spożywanej przez krowę w postaci trawy (100% energii) tylko 10% trafi na kolejny poziom troficzny. Ssak musi spalić zużytą materię organiczną, aby się pożywiać, rozmnażać, wytwarzać ciepło i in definitywnie żyć, więc tylko niewielka część energii pozyskiwanej z biomasy przechodzi z poziomu na poziom w łańcuch. Na szczęście energia słoneczna jest „nieograniczona”, więc tej straty nie należy zauważać w zdrowym ekosystemie, dopóki istnieją rośliny, które przeprowadzają fotosyntezę.

Terminem powiązanym z biomasą jest bioenergia, ponieważ odnosi się to do pozyskiwania energii w sposób odnawialny w sektorze ludzkim, poprzez: wykorzystanie materii organicznej (przetworzonej naturalnie w ekosystemie lub mechanika). Biomasa i bioenergia to dwie strony tego samego medalu, ale pierwszy termin ogólnie odnosi się do zdarzenia naturalnego, podczas gdy drugi ma wyraźne zastosowanie antropiczne.

Biomasa Ziemi w surowych danych

W 2018 r. na portalu naukowym PNAS opublikowano badanie Rozkład biomasy na Ziemi, które zajmowało się deal oszacować biomasę na całej Ziemi w postaci węgla (C), organicznego składnika par excellence istot żywych. W sumie obliczono 550 gigaton węgla, które są rozdzielone między różne żyjące taksony w następujący sposób:

• Rośliny były dominującym królestwem produkcyjnym. Odpowiadają one za magazynowanie 450 gigaton węgla, czyli 80% całości. Są głównymi producentami wszystkich normalnych ekosystemów.
• Za nimi będziesz zaskoczony, gdy dowiesz się, że istnieją bakterie, które dostarczają około 70 Gt, 15% całkowitego węgla. Chociaż nie możemy ich zobaczyć, te mikroorganizmy są wszędzie.
• Grzyby, archeony i protisty zajmują odpowiednio trzecią, czwartą i piątą pozycję, z sumą 12, 7 i 4 Gt.
• Ku wstydu ewolucyjnego szczytu, zwierzęta przyjmują tylko 2 gigaton węgla - tylko wirusy wnoszą mniej niż my, 0,2 Gt.

Ponadto w tym badaniu obliczono, że: ilość biomasy lądowej jest o dwa rzędy większa niż morskiejSzacuje się jednak, że biota w środowisku wodnym dostarcza łącznie 6 gigaton węgla, co nie jest bez znaczenia. Jak widać, większość materii organicznej na Ziemi znajduje się w mikroorganizmach i roślinach.

Obliczanie biomasy

Obliczenie całkowitej biomasy wytworzonej w ekosystemie jest zadaniem niezwykle trudnym, chociaż nowe technologie (takie jak: Laserowy czujnik obrazowania roślinności) pomagają naukowcom w dokonywaniu dość wiarygodnych szacunków, przynajmniej jeśli chodzi o ilościowe określenie zawartości węgla roślinnego w środowisku. Ze względu na wewnętrzną złożoność uwzględnienia wszystkich żywych elementów biomu, Nadszedł czas, aby odwołać się do równań i metod regresji, czyli obliczyć biomasę wytworzoną przez osobnika, a następnie ekstrapolować tę wartość na całą populację.

Aby dać Ci wyobrażenie o tym, jak można obliczyć biomasę, weźmiemy szalkę Petriego z mikroorganizmami, najmniejszą skalę, jaką możemy wymyślić. Aby oszacować węgiel, stosuje się następujące równanie:

Biomasa (w mikrogramach węgla / mililitr próbki): N x Bv X F

W tym równaniu N reprezentuje liczbę mikroorganizmów zliczonych w mililitrze próbki, Bv to bioobjętość jest tym, co każdy mikroorganizm zajmuje (w skali µm^3), a F jest współczynnikiem konwersji węgla, w µg C na µm^3. Jak widać, ilościowe określenie biomasy w próbce nie jest łatwe, nawet gdy poruszamy się w mikroskopijnej skali.

• Możesz być zainteresowany: „8 rodzajów biomów istniejących na świecie”

Produktywność i biomasa

Terminem całkowicie związanym z biomasą jest produktywność ekologiczna. Parametr ten określa się jako produkcję materii organicznej na określonej powierzchni na jednostkę czas, czyli ilość biomasy, która jest generowana w naturalnym ekosystemie lub sztucznym systemie człowiek.

Najpopularniejszą jednostką stosowaną do ilościowego określenia produktywności w ekosystemie są kilogramy / hektar rocznie, chociaż można je stosować inne wagi (tony, gigatony) powierzchnia (metry kwadratowe, centymetry kwadratowe itp.) a nawet czas (dni, godziny, dziesięcioleci). Wszystko zależy od użyteczności i ukierunkowania danego badania, które stara się uzyskać określone parametry.

Weźmy przykład. Załóżmy, że mamy obszar 40 hektarów, który na początku był pusty, ale został ponownie zasiedlony roślinami, które średnio ważą 1 kilogram. W sumie na koniec roku liczymy około 1000 roślin interesujących nas gatunków, co w konsekwencji daje nam 1000 kilogramów masy całkowitej (biomasy gatunkowej). Jeśli wykonamy odpowiednie obliczenia (1000 kg / 40 Ha), uzyskamy, że w sumie wydajność wyniosła 25 kg / Ha / rok.

Ten hipotetyczny model charakteryzuje się wysokim wskaźnikiem produktywności, ale wiele się zmienia, jeśli mówimy o zwierzętach. A teraz pomyśl o populacji krów, które, na przykład, potrzebują 20 000 hektarów ziemi, aby się rozwijać. Bez względu na to, ile ważą te ssaki gospodarskie, będą one łącznie mniej osobnikami niż rośliny i, Ponadto żerowisko jest większe, co daje nam w sumie bardzo dużo produkowanej biomasy mniej.

Oprócz tego należy wziąć pod uwagę poprzedni punkt: energia, która przeskakuje z ogniwa na ogniwo w łańcuchu to tylko 10%. Krowy zużywają 90% energii do życia, więc ekosystem głównie roślinny jest zawsze bardziej produktywny niż ekosystem z licznymi zwierzętami. Jednak dobór naturalny nie „dąży” do maksymalizacji produktywności, ale do utrzymania stabilnej długoterminowej równowagi między wszystkimi składnikami. Dlatego też wprowadzenie gatunków obcych do ekosystemu często prowadzi do katastrofalnych skutków.

Wznawianie

Aby spojrzeć na wszystko, czego się nauczyłeś z perspektywy, porównujemy dwa konkretne przypadki: produktywność roślin (pierwotna) w a pustynia to mniej niż 0,5 grama / metr kwadratowy / dzień, podczas gdy na polu uprawnym wartość oscyluje 10 gram / metr kwadrat / dzień. Im więcej roślin w ekosystemie, tym więcej będzie biomasy, a tym samym wyższy wskaźnik produktywności.

W podsumowaniu, biomasa odzwierciedla ilość materii organicznej w konkretnym miejscu i miejscu, natomiast produktywność odnosi się do szybkości i skuteczności, z jaką ta materia organiczna jest produkuje. Te parametry pomagają nam zrozumieć funkcjonowanie naturalnych ekosystemów, ale także pomagają nam pozwalają na maksymalizację korzyści materialnych i ekonomicznych przy wykorzystaniu terenu do celów ludzie.

Odniesienia bibliograficzne:

• Bar-On, Y. M., Phillips, R. i Milo, R. (2018). Rozkład biomasy na Ziemi. Materiały Narodowej Akademii Nauk, 115 (25), 6506-6511.
• Brązowy, S. (1997). Szacowanie biomasy i zmiany biomasy lasów tropikalnych: elementarz (t.t. 134). Organizacja ds. Żywności i Rolnictwa ..
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgwater, A. V. (2017). Przegląd właściwości fizykochemicznych i charakterystyka analityczna biomasy lignocelulozowej. Recenzje energii odnawialnej i zrównoważonej, 76, 309-322.
• Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R. i Tomasz, C. RE. (2019). Biomasa ćmy wzrasta i maleje w ciągu 50 lat w Wielkiej Brytanii. Ekologia i ewolucja przyrody, 3 (12), 1645-1649.
• Parikka, M. (2004). Światowe zasoby paliw z biomasy. Biomasa i bioenergia, 27 (6), 613-620.