Биомаса: шта је то, како се израчунава и како се дистрибуира

Као што им само име говори, биоелементи су хемијски елементи периодног система који чине различита жива бића на планети. Упркос чињеници да живот чини око 30 елемената, 96% ћелијске масе готово свих својти којих се можете сетити састоји се од само шест њих: угљеник, кисеоник, азот, водоник, фосфор и сумпор. Из ових елемената настају протеини, витамини, нуклеинске киселине, липиди, угљени хидрати и многа друга једињења, па је зачеће живота без њих немогућ задатак.

Органска материја присутна на Земљи није фиксирана, већ се трансформише употребом енергије. На пример, биљка расте захваљујући светлосној енергији и неорганским једињењима присутним у земљишту, трансформишући минерале у угљеник. Ову масу троше биљоједе животиње, затим месождери па супер предатори, све док не угине. У овом тренутку се сва накупљена материја распада у земљишту и поново започињемо циклус.

Прехрамбени ланци у екосистемима модулирају овај проток енергије, односно „ко једе који “условљавају функционисање окружења и, према томе, целог живота присутног у Животна средина. У сваком случају,

Да би се разумела размена енергије у различитим биолошким системима, неопходно је опширно описати појам од великог интереса: биомаса. Данас вам причамо све о њој, па читајте даље.

• Повезани чланак: „Десет грана биологије: њихови циљеви и карактеристике“

Шта је биомаса?

Биомаса је маса живих биолошких организама присутних у датом екосистему у одређено време. Тежина се може одредити на нивоу одређене таксоне или популације (биомаса врсте) или обухваћајући све живе елементе који коегзистирају у животној средини (заједница или биомаса заједнице). Биомаса се дистрибуира у копненим екосистемима на пирамидални начин у трофичком ланцу, од примарних произвођача који су база, до супер предатора врха.

Треба напоменути да се биомаса не користи 100% на свим нивоима екосистема. Ми се објашњавамо. На еколошком нивоу, од све биомасе коју крава троши у облику траве (100% енергије), само 10% ће прећи на следећи трофични ниво. Сисар мора сагорети органску материју коју троши за исхрану, размножавање, производњу топлоте и унутра дефинитивно живе, тако да само мали део енергије добијене биомасом прелази са нивоа на ниво у ланац. Срећом, соларна енергија је „неограничена“, па овај губитак не би требало приметити у здравом екосистему све док постоје биљке које врше фотосинтезу.

Повезан појам са биомасом је биоенергија, јер се ово односи на добијање енергије на обновљив начин у људском сектору, кроз употреба органске материје (или природно третирана у екосистему или механика). Биомаса и биоенергија су две стране исте медаље, али први термин се генерално односи на природни догађај, док други има јасну антропску применљивост.

Биомаса Земље, у сировим подацима

2018. године истраживање Расподела биомасе на Земљи објављено је на научном порталу ПНАС, који се бавио проценити биомасу широм Земље у облику угљеника (Ц), органске компоненте пар екцелленце живих бића. Израчунато је укупно 550 гигатона угљеника, који су распоређени међу различитим живим својтама на следећи начин:

• Биљке су биле доминантно царство за производњу. Они су одговорни за складиштење 450 гигатона угљеника, односно 80% од укупног броја. Они су примарни произвођачи свих нормалних екосистема.
• Иза њих ћете бити изненађени када сазнате да постоје бактерије које обезбеђују око 70 Гт, 15% укупног угљеника. Иако их не можемо видети, ових микроорганизама има свуда.
• Гљиве, археје и протисти заузимају треће, четврто, односно пето место, са укупно 12, 7 и 4 Гт.
• На срамоту еволуционог врхунца, ми животиње претпостављамо само 2 гигатона угљеника - само вируси доприносе мање од нас, са 0,2 Гт.

Даље, ова студија је израчунала да количина копнене биомасе је за два реда већа од морскеАли процењује се да биота у воденом окружењу доприноси укупно 6 гигатона угљеника, што није занемарљива цифра. Као што видите, већина органских материја на Земљи налази се у микроорганизмима и биљкама.

Прорачун биомасе

Израчунавање укупне биомасе произведене у екосистему изузетно је тежак задатак, иако нове технологије (као што је Ласер Вегетатион Имагинг Сенсор) помажу истраживачима да направе прилично поуздане процене, бар када је реч о квантификовању биљног угљеника у животној средини. Због суштинске сложености узимања у обзир свих живих елемената биома, Време је да се посегне за једначинама и регресионим методама, односно за израчунавање биомасе коју је произвео појединац, а затим екстраполацију ове вредности на укупну популацију.

Да бисмо вам пружили идеју о томе како се може израчунати биомаса, узећемо петријевку са микроорганизмима, најмању скалу која се можемо сетити. За процену угљеника следи следећа једначина:

Биомаса (у микрограмима угљеника / милилитра узорка): Н к Бв Кс Ф

У овој једначини Н представља број микроорганизама избројаних у милилитру узорка, Бв је био волумен је оно што заузима сваки микроорганизам (у скали µм ^ 3) и Ф је фактор конверзије угљеника, у μг Ц по μм ^ 3. Као што видите, квантификовање биомасе у узорку није лако, чак ни када се крећемо на микроскопским скалама.

• Можда ће вас занимати: „8 врста биома који постоје у свету“

Продуктивност и биомаса

Појам који је у потпуности повезан са биомасом је еколошка продуктивност. Овај параметар је дефинисан као производња органске материје на одређеној површини по јединици време, односно количина биомасе која се ствара у природном екосистему или вештачком систему човече.

Најчешћа јединица која се користи за квантификовање продуктивности у екосистему је килограм / хектар годишње, иако се могу користити остале ваге (тоне, гигатони) су површине (квадратни метри, квадратни центиметри итд.), па чак и време (дани, сати, деценија). Све зависи од корисности и фокуса дотичне студије која покушава да добије одређене параметре.

Узмимо пример. Претпоставимо да имамо површину од 40 хектара која је у почетку била празна, али је поново насељена биљкама које у просеку теже 1 килограм. На крају године избројимо око 1.000 биљака врста од интереса, што нам последично даје 1.000 килограма укупне масе (биомаса врсте). Ако направимо одговарајуће прорачуне (1.000 кг / 40 Ха), добићемо да је укупна продуктивност била 25 кг / Ха / годишње.

Овај хипотетички модел представља високу стопу продуктивности, али ствари се пуно мењају ако говоримо о животињама. Сада размислите о популацији крава којима је, на пример, потребно 20.000 хектара земље да би успевале. Колико год ови сточни сисари тежили, то ће бити мање јединки од биљака и, Поред тога, хранилиште је веће, што нам даје укупан обим произведене биомасе мање.

Поред овога, потребно је узети у обзир и претходну тачку: енергија која скаче са везе на везу у ланцу је само 10%. Краве троше 90% своје енергије за живот, тако да је првенствено биљни екосистем увек продуктивнији од оног са обилним животињама. Међутим, природна селекција не „тежи“ да максимизира продуктивност, већ да одржи стабилну дугорочну равнотежу између свих компоненти. Стога, када се стране врсте уводе у екосистем, исход је често погубан.

Резиме

Да бисмо све што сте научили ставили у перспективу, упоређујемо два специфична случаја: продуктивност биљака (примарна) у а пустиња је мања од 0,5 грама / квадратни метар / дан, док на обрађеном пољу вредност осцилира 10 грама / метар квадрат / дан. Што је више биљака присутно у екосистему, то ће бити више биомасе и, самим тим, већа стопа продуктивности.

Укратко, биомаса одражава количину органске материје на одређеном месту и месту, док продуктивност се односи на брзину и ефикасност којом је ова органска материја производи. Ови параметри нам помажу да разумемо функционисање природних екосистема, али нам помажу и омогућавају да се максимизују материјалне и економске користи приликом експлоатације земљишта у сврхе људи.

Библиографске референце:

• Бар-Он, И. М., Пхиллипс, Р. и Мило, Р. (2018). Расподела биомасе на Земљи. Зборник Националне академије наука, 115 (25), 6506-6511.
• Бровн, С. (1997). Процена биомасе и промене биомасе у тропским шумама: основни премаз (књ. 134). Организација за храну и пољопривреду ..
• Цаи, Ј., Хе, И., Иу, Кс., Банкс, С. В., Ианг, И., Зханг, Кс.,... & Бридгватер, А. В. (2017). Преглед физичко-хемијских својстава и аналитичка карактеризација лигноцелулозне биомасе. Прегледи о обновљивој и одрживој енергији, 76, 309-322.
• Мацгрегор, Ц. Ј., Виллиамс, Ј. Х., Белл, Ј. Р., и Тхомас, Ц. Д. (2019). Биомаса мољаца се повећава и смањује током 50 година у Британији. Натуре Ецологи & Еволутион, 3 (12), 1645-1649.
• Парикка, М. (2004). Глобални ресурси горива из биомасе. Биомаса и биоенергија, 27 (6), 613-620.