Biomassa: vad är det, hur beräknas det och hur fördelas det?

Bioelement, som namnet antyder, är de kemiska elementen i det periodiska systemet som utgör de olika levande varelserna på planeten. Trots det faktum att livet består av cirka 30 element, 96% av cellmassan av nästan alla taxa som du kan tänka på består av endast sex av dem: kol, syre, kväve, väte, fosfor och svavel. Dessa element ger upphov till proteiner, vitaminer, nukleinsyror, lipider, kolhydrater och många andra föreningar, så det är en omöjlig uppgift att få liv utan dem.

Det organiska materialet som finns på jorden är inte fixerat utan transformeras genom användning av energi. Till exempel växer en växt tack vare ljusenergi och oorganiska föreningar som finns i jorden och förvandlar mineraler till kol. Denna massa konsumeras av ett växtätande djur, sedan av en rovdjur och sedan av ett superrovdjur tills den dör. Vid denna tidpunkt sönderfaller allt ackumulerat material i marken och vi börjar cykeln igen.

Livsmedelskedjor i ekosystem modulerar detta energiflöde, det vill säga "vem äter som ”förutsätter att miljöer fungerar och därför allt liv som finns i miljö. I alla fall,

För att förstå utbytet av energi i olika biologiska system är det nödvändigt att beskriva en term av stort intresse: biomassa. Idag berättar vi allt om henne, så fortsätt läsa.

• Relaterad artikel: "De 10 grenarna av biologi: deras mål och egenskaper"

Vad är biomassa?

Biomassa är massan av levande biologiska organismer som finns i ett visst ekosystem vid en given tidpunkt. Vikt kan bestämmas på nivån för en specifik taxon eller population (artbiomassa) eller innefattande alla levande element som samexisterar i miljön (community eller community biomass). Biomassa distribueras i markbundna ekosystem på ett pyramidalt sätt i den trofiska kedjan, från de primära producenterna som är basen, till toppens rovdjur.

Det bör noteras att biomassa inte används 100% på alla ekosystemnivåer. Vi förklarar oss själva. På en ekologisk nivå, av all biomassa som konsumeras av en ko i form av gräs (100% av energin), kommer bara 10% att gå till nästa trofiska nivå. Däggdjuret måste bränna det organiska materialet som det konsumerar för foder, reproducera, producera värme och in definitivt leva, så bara en liten del av den energi som erhålls genom biomassa passerar från nivå till nivå i kedja. Lyckligtvis är solenergi "obegränsad", så denna förlust bör inte märkas i ett hälsosamt ekosystem så länge det finns växter som utför fotosyntes.

En sammankopplad term med biomassa är bioenergi, eftersom detta hänvisar till att få energi på ett förnybart sätt i den mänskliga sektorn, genom användning av organiskt material (antingen behandlat naturligt i ekosystemet eller mekanik). Biomassa och bioenergi är två sidor av samma mynt, men den första termen hänvisar i allmänhet till en naturlig händelse, medan den andra har en tydlig antropisk tillämpbarhet.

Jordens biomassa, i rådata

År 2018 publicerades forskningen The biomass distribution on Earth på den vetenskapliga portalen PNAS, som behandlade uppskatta biomassan över hela jorden i form av kol (C), den organiska komponenten par excellence av levande varelser. Totalt beräknades 550 gigaton kol, som fördelas mellan de olika levande taxorna enligt följande:

• Växter var det dominerande producerande riket. Dessa ansvarar för lagring av 450 gigatons kol, det vill säga 80% av det totala. De är de främsta producenterna av alla normala ekosystem.
• Bakom dem kommer du att bli förvånad över att veta att det finns bakterier som ger cirka 70 Gt, 15% av det totala kolet. Även om vi inte kan se dem finns dessa mikroorganismer överallt.
• Svampar, archaea och protister rankas på tredje, fjärde respektive femte plats med totalt 12, 7 och 4 Gt.
• Till skam för det evolutionära höjdpunktet antar vi djur bara 2 gigaton kol - endast virus bidrar mindre än vi, vid 0,2 Gt.

Dessutom beräknade denna studie det mängden markbiomassa är två order större än den marinaMen det beräknas att biota i vattenmiljön bidrar med totalt 6 gigaton kol, en siffra som inte är försumbar. Som du kan se finns det mesta av det organiska materialet på jorden i mikroorganismer och växter.

Beräkning av biomassa

Att beräkna den totala biomassan som produceras i ett ekosystem är en extremt svår uppgift, även om ny teknik (som t.ex. Laser Vegetation Imaging Sensor) hjälpa forskare att göra ganska tillförlitliga uppskattningar, åtminstone när det gäller att kvantifiera växtkolet i en miljö. På grund av den inneboende komplexiteten att ta hänsyn till alla levande element i biomen, Det är nödvändigt att använda ekvationer och regressionsmetoder, det vill säga att beräkna den biomassa som produceras av en individ och sedan extrapolera detta värde till den totala befolkningen.

För att ge dig en uppfattning om hur biomassa kan beräknas tar vi en petriskål med mikroorganismer, den minsta skala som vi kan tänka oss. För att uppskatta kol följs följande ekvation:

Biomassa (i mikrogram kol / ml prov): N x Bv X F

I denna ekvation representerar N antalet mikroorganismer som räknas i en milliliter prov, Bv är biovolym är vad varje mikroorganism upptar (i µm ^ 3-skala) och F är kolomvandlingsfaktorn, i µg av C per pm ^ 3. Som du kan se är det inte lätt att kvantifiera biomassan i ett prov, inte ens när vi går på mikroskopiska skalor.

• Du kanske är intresserad av: "De 8 typerna av biomer som finns i världen"

Produktivitet och biomassa

En term som är helt kopplad till biomassa är ekologisk produktivitet. Denna parameter definieras som produktionen av organiskt material i ett bestämt område per enhet tid, det vill säga mängden biomassa som genereras i ett naturligt ekosystem eller artificiellt system mänsklig.

Den vanligaste enheten som används för att kvantifiera produktiviteten i ett ekosystem är kilo / hektar per år, även om de kan användas andra viktvikter (ton, gigaton) yta (kvadratmeter, kvadratcentimeter etc.) och jämn tid (dagar, timmar, årtionden). Allt beror på nyttan och fokuset på den aktuella studien som försöker få specifika parametrar.

Låt oss ta ett exempel. Antag att vi har en yta på 40 hektar som var tom i början, men som har återpopulerats med växter som i genomsnitt väger 1 kilo. Totalt räknar vi cirka 1 000 växter av den intressanta arten i slutet av året, vilket ger oss 1000 kg total massa (artens biomassa). Om vi ​​gör de relevanta beräkningarna (1000 kg / 40 Ha) får vi att produktiviteten totalt sett har varit 25 kg / Ha / år.

Denna hypotetiska modell presenterar en hög produktivitetsgrad, men saker och ting förändras mycket om vi pratar om djur. Tänk nu på en befolkning av kor som till exempel behöver ett område på 20 000 hektar mark för att trivas. Hur mycket dessa djur däggdjur väger, kommer de att vara färre totalt individer än växter och, Dessutom är foderfältet större, vilket ger oss en total producerad biomassa mycket mindre.

Utöver detta är det nödvändigt att ta hänsyn till föregående punkt: energin som hoppar från länk till länk i kedjan är bara 10%. Kor använder 90% av sin energi för att leva, så ett främst växtekosystem är alltid mer produktivt än ett med rikliga djur. Naturligt urval försöker emellertid inte att maximera produktiviteten utan att upprätthålla en stabil långsiktig balans mellan alla komponenter. När främmande arter införs i ett ekosystem är resultatet därför katastrofalt.

Återuppta

För att sätta allt du har lärt dig i perspektiv jämför vi två specifika fall: växtproduktivitet (primär) i a öknen är mindre än 0,5 gram / kvadratmeter / dag, medan värdet i ett odlat fält svänger 10 gram / meter kvadrat / dag. Ju fler växter som finns i ett ekosystem, desto mer biomassa blir det och därför är produktiviteten högre.

Sammanfattningsvis, biomassa återspeglar mängden organiskt material på en viss plats och plats, medan biomassa produktivitet avser den hastighet och effektivitet som detta organiska material är producerar. Dessa parametrar hjälper oss att förstå hur naturliga ekosystem fungerar, men de hjälper oss också möjliggöra att maximera de materiella och ekonomiska fördelarna vid exploatering av marken för ändamål människor.

Bibliografiska referenser:

• Bar-On, Y. M., Phillips, R. och Milo, R. (2018). Biomassafördelningen på jorden. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115 (25), 6506-6511.
• Brown, S. (1997). Uppskattning av biomassa och förändring av biomassa i tropiska skogar: en grundfärg (Vol. 134). Mat & Jordbruk Org ..
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgwater, A. V. (2017). Granskning av fysikalisk-kemiska egenskaper och analytisk karakterisering av lignocellulos biomassa. Förnybara och hållbara energirecensioner, 76, 309-322.
• Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R., & Thomas, C. D. (2019). Malbiomassa ökar och minskar över 50 år i Storbritannien. Nature Ecology & Evolution, 3 (12), 1645-1649.
• Parikka, M. (2004). Globala resurser för biobränsle. Biomassa och bioenergi, 27 (6), 613-620.