Biomasă: ce este, cum este calculată și cum este distribuită

Bioelementele, așa cum sugerează și numele lor, sunt elementele chimice ale tabelului periodic care alcătuiesc diferitele ființe vii de pe planetă. În ciuda faptului că viața este alcătuită din aproximativ 30 de elemente, 96% din masa celulară a aproape tuturor taxonilor la care vă puteți gândi este format doar din șase dintre ele: carbon, oxigen, azot, hidrogen, fosfor și sulf. Aceste elemente dau naștere la proteine, vitamine, acizi nucleici, lipide, carbohidrați și mulți alți compuși, astfel încât conceperea vieții fără ele este o sarcină imposibilă.

Materia organică prezentă pe Pământ nu este fixă, ci este transformată prin utilizarea energiei. De exemplu, o plantă crește datorită energiei luminoase și a compușilor anorganici prezenți în sol, transformând mineralele în carbon. Această masă este consumată de un animal erbivor, apoi de un carnivor și apoi de un super prădător, până când moare. În acest moment, toată materia acumulată se descompune în soluri și începem din nou ciclul.

Lanțurile alimentare din ecosisteme modulează acest flux de energie, adică „cine mănâncă care ”condiționează funcționarea mediilor și, prin urmare, a întregii vieți prezente în mediu inconjurator. Oricum,

instagram story viewer

Pentru a înțelege schimbul de energie în diferite sisteme biologice, este necesar să se descrie pe larg un termen de mare interes: biomasa. Astăzi vă povestim totul despre ea, așa că citiți mai departe.

Articol asociat: „Cele 10 ramuri ale biologiei: obiectivele și caracteristicile lor”

Ce este biomasa?

Biomasa este masa organismelor biologice vii prezente într-un ecosistem dat la un moment dat. Greutatea poate fi determinată la nivelul unui anumit taxon sau populație (biomasa speciei) sau cuprinzând toate elementele vii care coexistă în mediu (comunitate sau biomasă comunitară). Biomasa este distribuită în ecosisteme terestre într-un mod piramidal în lanțul trofic, de la producătorii primari care stau la bază, până la super prădătorii vârfului.

Trebuie remarcat faptul că biomasa nu este utilizată 100% la toate nivelurile ecosistemului. Ne explicăm. La nivel ecologic, din toată biomasa consumată de o vacă sub formă de iarbă (100% din energie), doar 10% vor trece la următorul nivel trofic. Mamiferul trebuie să ardă materia organică pe care o consumă pentru a hrăni, reproduce, produce căldură și înăuntru trăiesc definitiv, deci doar o mică parte din energia obținută de biomasă trece de la un nivel la altul în lanţ. Din fericire, energia solară este „nelimitată”, deci această pierdere nu ar trebui observată într-un ecosistem sănătos atâta timp cât există plante care efectuează fotosinteza.

Un termen corelat cu biomasa este bioenergia, deoarece acest lucru se referă la obținerea de energie într-un mod regenerabil în sectorul uman, prin intermediul utilizarea materiei organice (fie tratate în mod natural în ecosistem, fie mecanică). Biomasa și bioenergia sunt cele două fețe ale aceleiași monede, dar primul termen se referă în general la un eveniment natural, în timp ce al doilea are o aplicabilitate antropică clară.

Biomasa Pământului, în date brute

În 2018, cercetarea Distribuția biomasei pe Pământ a fost publicată pe portalul științific PNAS, care se ocupa estimează biomasa de-a lungul Pământului sub formă de carbon (C), componenta organică prin excelență a ființelor vii. S-au calculat un total de 550 gigați de carbon, care sunt distribuiți între diferiții taxoni vii după cum urmează:

Plantele erau regatul producător dominant. Acestea sunt responsabile pentru stocarea a 450 gigați de carbon, adică 80% din total. Ei sunt principalii producători ai tuturor ecosistemelor normale.
În spatele lor, veți fi surprinși să știți că există bacterii, care furnizează aproximativ 70 Gt, 15% din carbonul total. Deși nu le putem vedea, aceste microorganisme sunt peste tot.
Ciupercile, arheile și protiștii ocupă locul al treilea, al patrulea și respectiv al cincilea, cu 12, 7 și 4 Gt în total.
Spre rușinea vârfului evolutiv, animalele își asumă doar 2 gigatone de carbon: doar virușii contribuie mai puțin decât noi, cu 0,2 Gt.

Mai mult, acest studiu a calculat că cantitatea de biomasă terestră este cu două ordine mai mare decât cea marină, dar se estimează că biota din mediul acvatic contribuie în total cu aproximativ 6 gigați de carbon, cifră care nu este neglijabilă. După cum puteți vedea, cea mai mare parte a materiei organice de pe Pământ se găsește în microorganisme și plante.

Calculul biomasei

Calculul biomasei totale produse într - un ecosistem este o sarcină extrem de dificilă, deși noile tehnologii (precum Senzor de imagistică cu vegetație laser) ajută cercetătorii să facă estimări destul de fiabile, cel puțin atunci când vine vorba de cuantificarea carbonului vegetal într-un mediu. Datorită complexității intrinseci a luării în considerare a tuturor elementelor vii ale biomului, Este necesar să recurgeți la ecuații și metode de regresie, adică să calculați biomasa produsă de un individ și apoi să extrapolați această valoare la populația totală.

Pentru a vă face o idee despre modul în care biomasa poate fi calculată, vom lua o cutie Petri cu microorganisme, cea mai mică scară la care ne putem gândi. Pentru a estima carbonul, se urmează următoarea ecuație:

Biomasă (în micrograme de carbon / mililitru de probă): N x Bv X F

În această ecuație, N reprezintă numărul de microorganisme numărate într-un mililitru de probă, Bv este biovolumul este ceea ce ocupă fiecare microorganism (în scara µm ^ 3) și F este factorul de conversie a carbonului, în µg de C per um ^ 3. După cum puteți vedea, cuantificarea biomasei dintr-o probă nu este ușoară, nici măcar atunci când ne deplasăm pe scări microscopice.

S-ar putea să vă intereseze: „Cele 8 tipuri de biomi care există în lume”

Productivitate și biomasă

Un termen complet legat de biomasă este productivitatea ecologică. Acest parametru este definit ca producția de materie organică într-o zonă determinată pe unitate de timpul, adică cantitatea de biomasă care este generată într-un ecosistem natural sau sistem artificial uman.

Cea mai comună unitate utilizată pentru cuantificarea productivității într-un ecosistem este kilogramele / hectar pe an, deși pot fi utilizate alte scale de greutate (tone, gigatoni) suprafață (metri pătrați, centimetri pătrați etc.) și chiar timp (zile, ore, decenii). Totul depinde de utilitatea și concentrarea studiului în cauză care încearcă să obțină parametri specifici.

Să luăm un exemplu. Să presupunem că avem o suprafață de 40 de hectare care era goală la început, dar care a fost repopulată cu plante care, în medie, cântăresc 1 kilogram. În total, numărăm aproximativ 1.000 de plante din speciile de interes la sfârșitul anului, ceea ce ne dă în consecință 1.000 de kilograme de masă totală (biomasa speciei). Dacă facem calculele pertinente (1.000 kg / 40 Ha), vom obține că, în total, productivitatea a fost de 25 kg / Ha / an.

Acest model ipotetic prezintă o rată ridicată de productivitate, dar lucrurile se schimbă foarte mult dacă vorbim despre animale. Acum gândiți-vă la o populație de vaci care, de exemplu, au nevoie de o suprafață de 20.000 de hectare de teren pentru a prospera. Oricât de mult cântăresc aceste mamifere de animale, acestea vor fi mai puține persoane decât plantele și, În plus, terenul de hrănire este mai mare, ceea ce ne oferă o biomasă totală produsă mult Mai puțin.

În plus, este necesar să se ia în considerare punctul anterior: energia care sare de la verigă la verigă în lanț este de doar 10%. Vacile își folosesc 90% din energie pentru a trăi, astfel încât un ecosistem vegetal în primul rând este întotdeauna mai productiv decât unul cu animale abundente. Cu toate acestea, selecția naturală nu „caută” să maximizeze productivitatea, ci să mențină un echilibru stabil pe termen lung între toate componentele. Prin urmare, atunci când speciile extraterestre sunt introduse într-un ecosistem, rezultatul este adesea dezastruos.

Relua

Pentru a pune în perspectivă tot ceea ce ați învățat, comparăm două cazuri specifice: productivitatea plantelor (primară) într-un deșertul este mai mic de 0,5 grame / metru pătrat / zi, în timp ce într-un câmp cultivat valoarea oscilează 10 grame / metru pătrat / zi. Cu cât mai multe plante sunt prezente într-un ecosistem, cu atât mai multă biomasă va fi și, prin urmare, cu atât rata de productivitate este mai mare.

În concluzie, biomasa reflectă cantitatea de materie organică dintr-un anumit loc și sit, în timp ce productivitatea se referă la viteza și eficacitatea cu care este această materie organică produce. Acești parametri ne ajută să înțelegem funcționarea ecosistemelor naturale, dar ne ajută și pe noi permite maximizarea beneficiilor materiale și economice la exploatarea terenului în scopuri oameni.

Referințe bibliografice:

Bar-On, Y. M., Phillips, R. și Milo, R. (2018). Distribuția biomasei pe Pământ. Lucrările Academiei Naționale de Științe, 115 (25), 6506-6511.
Brown, S. (1997). Estimarea biomasei și a schimbării de biomasă a pădurilor tropicale: un primer (Vol. 134). Organizația pentru alimentație și agricultură ..
Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgwater, A. V. (2017). Revizuirea proprietăților fizico-chimice și caracterizarea analitică a biomasei lignocelulozice. Revizuiri privind energia regenerabilă și durabilă, 76, 309-322.
Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R. și Thomas, C. D. (2019). Biomasa moliei crește și scade de-a lungul a 50 de ani în Marea Britanie. Nature Ecology & Evolution, 3 (12), 1645-1649.
Parikka, M. (2004). Resurse globale de combustibil din biomasă. Biomasă și bioenergie, 27 (6), 613-620.