Biyokütle: nedir, nasıl hesaplanır ve nasıl dağıtılır

Biyoelementler, adından da anlaşılacağı gibi, gezegendeki farklı canlıları oluşturan periyodik tablonun kimyasal elementleridir. Yaşam yaklaşık 30 elementten oluşmasına rağmen, hemen hemen tüm taksonların hücre kütlesinin %96'sı Aklınıza gelen sadece altı tanesinden oluşur: karbon, oksijen, azot, hidrojen, fosfor ve kükürt. Bu elementler proteinleri, vitaminleri, nükleik asitleri, lipidleri, karbonhidratları ve diğer birçok bileşiği meydana getirirler, bu yüzden onlarsız bir hayat düşünmek imkansız bir iştir.

Yeryüzünde bulunan organik madde sabit değildir, enerji kullanımı yoluyla dönüştürülür. Örneğin bir bitki ışık enerjisi ve toprakta bulunan inorganik bileşikler sayesinde büyür ve mineralleri karbona dönüştürür. Bu kütle otçul bir hayvan tarafından, sonra bir etobur tarafından ve daha sonra süper bir yırtıcı tarafından ölene kadar tüketilir. Bu noktada biriken tüm maddeler toprakta ayrışır ve döngüyü yeniden başlatırız.

Ekosistemlerdeki besin zincirleri bu enerji akışını düzenler, yani "kim yer "ortamların işleyişini ve dolayısıyla dünyada mevcut olan tüm yaşamın işleyişini koşullandıran" çevre. neyse,

Farklı biyolojik sistemlerde enerji alışverişini anlamak için, büyük ilgi gören bir terimi kapsamlı bir şekilde tanımlamak gerekir: biyokütle. Bugün size onun hakkında her şeyi anlatacağız, bu yüzden okumaya devam edin.

• İlgili makale: "Biyolojinin 10 dalı: amaçları ve özellikleri"

biyokütle nedir?

biyokütle belirli bir zamanda belirli bir ekosistemde bulunan canlı biyolojik organizmaların kütlesi. Ağırlık, belirli bir takson veya popülasyon (tür biyokütlesi) veya çevrede bir arada bulunan tüm canlı unsurları (topluluk veya topluluk biyokütlesi) düzeyinde belirlenebilir. Biyokütle, karasal ekosistemlerde, temel olan birincil üreticilerden ucun süper yırtıcılarına kadar, trofik zincirde piramidal bir şekilde dağıtılır.

Biyokütlenin tüm ekosistem seviyelerinde %100 kullanılmadığına dikkat edilmelidir. Kendimizi açıklıyoruz. Ekolojik düzeyde, bir inek tarafından ot şeklinde tüketilen tüm biyokütlenin (enerjinin %100'ü) yalnızca %10'u bir sonraki trofik düzeye gidecektir. Memeli, yiyecek aramak, üremek, ısı üretmek için tükettiği organik maddeyi yakmalıdır. kesinlikle canlı, bu nedenle biyokütle tarafından elde edilen enerjinin sadece küçük bir kısmı, bir seviyeden diğerine geçer. Zincir. Neyse ki güneş enerjisi "sınırsız" olduğundan sağlıklı bir ekosistemde fotosentez yapan bitkiler olduğu sürece bu kayıp fark edilmemelidir.

Biyokütle ile ilişkili bir terim biyoenerjidir., bu, insan sektöründe yenilenebilir bir şekilde enerji elde etmeyi ifade ettiğinden, organik madde kullanımı (ya ekosistemde doğal olarak işlenir ya da mekanik). Biyokütle ve biyoenerji aynı madalyonun iki yüzüdür, ancak ilk terim genellikle doğal bir olaya atıfta bulunurken, ikincisi net bir antropik uygulanabilirliğe sahiptir.

Ham verilerde Dünya'nın biyokütlesi

2018 yılında, Dünya'daki biyokütle dağılımı araştırması, PNAS bilimsel portalında yayınlandı. Dünyadaki biyokütleyi, canlıların mükemmel organik bileşeni olan karbon (C) biçiminde tahmin edin. Farklı canlı taksonlar arasında aşağıdaki gibi dağıtılan toplam 550 gigaton karbon hesaplandı:

• Bitkiler baskın üretici krallıktı. Bunlar 450 gigaton karbonun, yani toplamın %80'inin depolanmasından sorumludur. Tüm normal ekosistemlerin birincil üreticileridir.
• Bunların arkasında, toplam karbonun yaklaşık %15'ini oluşturan yaklaşık 70 Gt'yi sağlayan bakterilerin olduğunu öğrenince şaşıracaksınız. Biz onları göremesek de bu mikroorganizmalar her yerdedir.
• Mantarlar, arkeler ve protistler, toplam 12, 7 ve 4 Gt ile sırasıyla üçüncü, dördüncü ve beşinci sırada yer alır.
• Evrimsel zirvenin utancına göre, biz hayvanlar sadece 2 gigaton karbon varsayıyoruz - 0,2 Gt'de sadece virüsler bizden daha az katkıda bulunuyor.

Ayrıca, bu çalışma hesaplanan kara biyokütlesinin miktarı denizden iki kat daha fazladır, ancak su ortamındaki biyotanın toplamda yaklaşık 6 gigaton karbona katkıda bulunduğu tahmin edilmektedir ki bu ihmal edilemez bir rakamdır. Gördüğünüz gibi, Dünya'daki organik maddenin çoğu mikroorganizmalarda ve bitkilerde bulunur.

Biyokütlenin hesaplanması

Bir ekosistemde üretilen toplam biyokütlenin hesaplanması, yeni teknolojiler (örn. Lazer Bitki Örtüsü Görüntüleme Sensörü) araştırmacıların, en azından bir ortamdaki bitki karbonunu ölçmek söz konusu olduğunda, oldukça güvenilir tahminler yapmalarına yardımcı olur. Biyomun tüm canlı unsurlarını hesaba katmanın içsel karmaşıklığı nedeniyle, Denklemlere ve regresyon yöntemlerine başvurmak, yani bir bireyin ürettiği biyokütleyi hesaplamak ve ardından bu değeri toplam popülasyona tahmin etmek gerekir..

Size biyokütlenin nasıl hesaplanabileceği hakkında bir fikir vermek için, aklımıza gelebilecek en küçük ölçekte mikroorganizmaların bulunduğu bir petri kabı alacağız. Karbonu tahmin etmek için aşağıdaki denklem izlenir:

Biyokütle (mikrogram karbon / mililitre numune olarak): N x Bv X F

Bu denklemde N, bir mililitre numunede sayılan mikroorganizmaların sayısını temsil eder, Bv ise biyohacim, her bir mikroorganizmanın kapladığı şeydir (µm ^ 3 ölçeğinde) ve F, µg cinsinden karbon dönüşüm faktörüdür C başına µm ^ 3. Gördüğünüz gibi, bir numunedeki biyokütleyi ölçmek, mikroskobik ölçeklerde hareket ettiğimizde bile kolay değil.

• İlginizi çekebilir: "Dünyada var olan 8 çeşit biyom"

Verimlilik ve biyokütle

Biyokütle ile tamamen bağlantılı bir terim ekolojik üretkenliktir.. Bu parametre, birim başına belirli bir alanda organik madde üretimi olarak tanımlanır. zaman, yani doğal bir ekosistemde veya yapay sistemde üretilen biyokütle miktarı insan.

Bir ekosistemde üretkenliği ölçmek için kullanılan en yaygın birim yılda kilogram / hektardır, ancak kullanılabilirler. diğer ağırlık ölçekleri (ton, gigaton) yüzey (metrekare, santimetre kare vb.) ve hatta zaman (günler, saatler, onlarca yıl). Her şey, belirli parametreleri elde etmeye çalışan söz konusu çalışmanın faydasına ve odağına bağlıdır.

bir örnek alalım. Başlangıçta boş olan, ancak ortalama olarak 1 kilogram ağırlığında bitkilerle yeniden doldurulan 40 hektarlık bir alanımız olduğunu varsayalım. Toplamda, yıl sonunda ilgilenilen türden yaklaşık 1.000 bitki sayıyoruz, bu da bize 1.000 kilogram toplam kütle (tür biyokütlesi) veriyor. İlgili hesaplamaları yaparsak (1.000 kg / 40 Ha) toplamda 25 kg / Ha / yıl verim elde ederiz.

Bu varsayımsal model yüksek bir üretkenlik oranı sunar, ancak hayvanlar hakkında konuşursak işler çok değişir. Şimdi, örneğin gelişmek için 20.000 hektarlık bir alana ihtiyaç duyan bir inek popülasyonu düşünün. Bu hayvan memelileri ne kadar ağır olursa olsun, bitkilerden daha az toplam birey olacaklar ve Ek olarak, yiyecek arama alanı daha büyüktür, bu da bize çok fazla üretilen toplam biyokütleyi verir. Daha az.

Buna ek olarak, bir önceki noktayı dikkate almak gerekir: zincirde halkadan halkaya atlayan enerji sadece %10'dur.. İnekler yaşamak için enerjinin %90'ını kullanır, bu nedenle öncelikle bitki ekosistemi, bol hayvanlı bir ekosistemden her zaman daha üretkendir. Bununla birlikte, doğal seçilim üretkenliği en üst düzeye çıkarmaya değil, tüm bileşenler arasında uzun vadeli istikrarlı bir dengeyi korumaya "aramaktadır". Bu nedenle, yabancı türler bir ekosisteme dahil edildiğinde, sonuç genellikle felaket olur.

Devam et

Öğrendiğiniz her şeyi bir perspektife oturtmak için iki özel durumu karşılaştırıyoruz: bir çöl 0,5 gram/metrekare/gün'den azdır, ekili bir alanda ise değer 10 gram/metre dalgalanır kare / gün. Bir ekosistemde ne kadar çok bitki bulunursa, o kadar fazla biyokütle olacaktır ve bu nedenle verimlilik oranı o kadar yüksek olacaktır.

Özetle, biyokütle, belirli bir yer ve alandaki organik madde miktarını yansıtırken, verimlilik, bu organik maddenin sahip olduğu hız ve etkinliği ifade eder. üretir. Bu parametreler, doğal ekosistemlerin işleyişini anlamamıza yardımcı olur, ancak aynı zamanda bize yardımcı olur. araziyi amaçlar için kullanırken maddi ve ekonomik faydaları en üst düzeye çıkarmaya izin verin insanlar.

Bibliyografik referanslar:

• Bar On, Y. M., Phillips, R. ve Milo, R. (2018). Dünyadaki biyokütle dağılımı. Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı, 115 (25), 6506-6511.
• Kahverengi, S. (1997). Tropikal ormanların biyokütle ve biyokütle değişiminin tahmin edilmesi: bir astar (Cilt. 134). Gıda ve Tarım Org..
• Cai, J., He, Y., Yu, X., Banks, S. W., Yang, Y., Zhang, X.,... & Bridgwater, A. V. (2017). Lignoselülozik biyokütlenin fizikokimyasal özelliklerinin ve analitik karakterizasyonunun gözden geçirilmesi. Yenilenebilir ve Sürdürülebilir Enerji İncelemeleri, 76, 309-322.
• Macgregor, C. J., Williams, J. H., Bell, J. R. ve Thomas, C. D. (2019). İngiltere'de güve biyokütlesi 50 yılda artar ve azalır. Doğa Ekolojisi ve Evrimi, 3 (12), 1645-1649.
• Parkka, M. (2004). Küresel biyokütle yakıt kaynakları. Biyokütle ve biyoenerji, 27 (6), 613-620.