Лабораторная
работа 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ЧИСЛЕННОСТИ И БИОМАССЫ ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВОЙ
РАСТИТЕЛЬНОСТИ.
Выполнили
студенты группы ГЭ-31:
Антонович
А.Г., Бордюк Я.В., Игнатенко Е.С., Картаполов
Р.В.
Кинчак
А.Ю., Мейлах С.А., Новичук Д.Г., Розуменко
Н.Ю., Серик Е.В., Яцкевич Д.А.
Оборудование
и снаряжение:
рулетка, линейка, мерная рейка, квадрат,
совок, большой лист белой бумаги, лупа,
топорик, бинокль, блокнот, карандаш.
Вопросы
1.
Описание подлеска и древостоя лесной
экосистемы.
2.
Численность и биомасса подлеска и
древостоя.
3.
Сравнение показателей лесной и луговой
экосистем.
Описание
подлеска и древостоя.
На
2—3
пробных площадках
размером
20×20
м вдоль маршрута в
точках наблюдения
подсчитывали число особей деревьев
каждого
вида подлеска и древостоя. В понятие
подлеска входят
кустарники и подрост.
Высота
деревьев и кустарников определяли
так: брали мерную
рейку, отходили от дерева на такое
расстояние,
чтобы рейка,
поставленная у ног (если смотреть на
нее в
положении
лежа, ногами к дереву), своей вершиной
проецировалась
на верхушку дерева. Воспользовавшись
формулой
Х
= Ав/У,
где
X
— высота дерева; А
— расстояние от глаз
до основания
ствола; в
—
длина рейки; У
— рост человека,
рассчитали
высоту дерева.
Диаметр
ствола определяли при помощи сантиметровой
линейки, которую мы прикладывали к
стволу на уровне 130 см от земли.
Все
эти данные нам были необходимы для
вычисления биомассы деревьев разных
ярусов леса, которая определяется по
формуле:
Bm=
pr2hd
где
р
=
3,14;
r
диаметр
ствола дерева;
h
—
высота
дерева;
d
—
плотность древесины.
Значения
плотности различных древесных пород
даны в табл. 2.1.
Таблица
2.1 — Плотность
древесины различных видов растений
древостоя и подлеска
|
Порода |
Плотность, |
Порода |
Плотность, |
|
Береза |
0,7 |
Ольха |
0,53 |
|
Дуб |
0,76 |
Рябина |
0,55 |
|
Ель |
0,46 |
Сосна |
0,5 |
|
Ива |
0,66 |
Тополь |
0,46 |
|
Клен |
0,7 |
||
|
Лещина |
0,35 |
||
|
Липа |
0,51 |
Примечание.
Значения
плотности даны при постоянной влажности
древесины, равной 15
%.
Для
вычисления биомассы кроны и корней мы
использовали коэффициенты, приведенные
в таблице 2.2.
Таблица
2.2 —
Поправочные коэффициенты для расчета
фитомассы древесно-подлесочного яруса
|
Порода |
Коэффициент |
Коэффициент |
|
Береза |
1,2 |
1,12 |
|
Ель |
1,34 |
1,2 |
|
Ольха |
1,1 |
1,2 |
|
Сосна |
1,4 |
1,12 |
Определение
численности и
биомассы растений
Для
вычисления биомассы надземной части
дерева полученные значения биомассы
ствола мы умножали на коэффициент № 1
соответствующей породы дерева. Надземная
часть дерева включает в себя биомассу
ствола, ветвей, коры, хвои или листьев
(если листьев нет, то их биомассу косвенным
методом рассчитать нельзя и поэтому
следует удовлетвориться приблизительными
значениями, которые дают расчеты с
использованием поправочных коэффициентов).
Для
вычисления общей фитомассы дерева
значение надземной фитомассы мы умножали
на коэффициент №2 табл. 2.2.
Таким
образом, мы определили биомассу каждого
дерева на пробной площадке (20×20 м), а
затем путем сложения полученных значений
вычислили биомассу древостоя и подлеска
на каждой учетной площадке. Данные по
количеству видов и плотности популяций
каждого вида древостоя и подлеска, а
также их биомассы пересчитывали на 1 м2
каждой пробной площадки в каждой точке
наблюдения вдоль маршрута. Полученные
данные записали в таблицу 2.3.
Таблица
2.3 — Характеристика
древостоя и подлеска
|
Точка |
Число |
Численность |
Биомасса, |
Высота, |
Фенофаза |
|
Подлесок |
|||||
|
г. |
4 |
Крушина Рябина Берескалет Лещина |
0,0148 0,0047 0,0009 0,163 |
1,5 1,7 1,5 3,5 |
листопад |
|
Древостой |
|||||
|
г. |
5 |
Береза Дуб Клен Липа Ясень |
7,62 0,001 0,0016 0,143 0,001 Общая |
18 1,2 10,5 2 |
листопад |
Задание.
Подсчитать общую численность особей
растений травянистого покрова, древостоя
и подлеска, их общую биомассу.
Определить
виды-доминанты по численности и биомассе
в древесных ярусах леса, луга. Сделать
заключение о наличии среди растительности
изучаемого леса, луга видов-эдификаторов.
Заполнить таблицу 2.4.
Таблица
2.4 —
Численность и биомасса растений наземной
экосистемы
|
Число |
Плотность, |
Биомасса, |
|
Общее Травянистый Древостой Подлесок |
Общая |
1,853075 |
Общую
численность особей растений травянистого
покрова составляет 112 экз., древостоя и
подлеска 119 экз. Общая биомасса растений
наземной экосистемы составляет 1,853075
кг/м2
(травянистого покрова – 1,8332,
древостоя и подлеска – 0,019875). Общая
плотность – 0,5775 экз./м2.
Виды-доминанты
по численности в травянистом покрове
является ежа сборная (24), в древостое
береза (20) и в подлеске лещина (54). По
биомассе в древесных ярусах леса
преобладает береза (7,62), а в травянистом
покрове – ежа сборная (0,7080).
Сравнение
показателей лесной и луговой экосистем
Биомасса:
Дикая
морковь 92×0,001=0,0920 кг
Звездчатка
8×0,0007=0,0056 кг
Мятлик
луговой 28×0,0006=0,0168 кг
Одуванчик
4×0,0017=0,0068 кг
Татарский
латук 4×0,0038=0,0152 кг
Пижма
20×0,0012=0,0240 кг
Полученные
данные оформили в виде таблицы 2.5.
Таблица
2.5
—
Травянистый покров луговой экосистемы
(см.
рис. 1)
|
Точка |
Число |
Число |
Биомасса, |
Высота, |
Фенофаза |
|
г. |
Дикая |
92 |
0,0920 |
11 |
~ |
|
Звездчатка (Stellária) |
8 |
0,0056 |
18 |
~ |
|
|
Мятлик (Poa |
28 |
0,0168 |
15 |
( |
|
|
Одуванчик |
4 |
0,0068 |
22 |
~ |
|
|
Татарский |
4 |
0,0152 |
34 |
( |
|
|
Пижма |
20 |
0,0240 |
16 |
~ |
|
|
Общее |
6 |
156 |
0,1604 |
+
— созревание семян
(
— отцветение
~
— вегетация после цветения и спороношения
Вывод
На
исследуемой площадке видовой состав
растений лесной экосистемы включает
16 видов: деревьев (5), кустарников (4) и
травянистой растительности (7) с общей
биомассой 1,853075 кг/м2
и плотностью – 0,5775 экз./м2.
Видовой
состав на пробной площадке в луговой
экосистеме представлен 6 видами, с общей
биомассой 0,1604
кг/м2.
Из
этого следует, что биомасса и численность
выше у лесной экосистемы, так как лесная
растительность представлена не только
травянистой растительностью, но и
древесно-кустарниковой.
Рисунок
1. Изучение растительности лугового
покрова
Определение — биомасса
Cтраница 1
Определение биомассы и особенно величины ежегодного прироста и опада в лесу, лесотундре и других сообществах, где компонентами фитоценоза являются древесные растения ( деревья, кустарники и кустарнички), значительно более сложно, чем определение показателей в травяных растительных сообществах. Главная трудность состоит в том, что величина ежегодного прироста и опада древесных растений непостоянна: она меняется с возрастом растения, причем изменяется не только общая величина годичного прироста, но и соотношение между приростом ствола, ветвей, корней и других частей растений.
[1]
Определение биомассы корней проводят описанным выше способом ( стр.
[2]
Для определения общей биомассы корни из почвенного-монолита отмывают водой на ситах методом М. С. Шалыта ( 1960) или на корнеотмывочной машине УОК. В последнем случае почву засыпают в бункер, откуда регулируемым шнеком она подается на лоток. На лотке часть почвы вымывается струей воды, а корни с оставшимися частицами почвы попадают в качающееся в ванне сито, где и происходит окончательная отмывка корней.
[3]
Для определения биомассы компонентов фитоценоза укос с учетных площадок разбирают по ведам или группам видов. Одновременно отделяют многолетние органы растений от однолетних и живые части от мертвых. Каждая фракция учитывается отдельно.
[4]
Физиологические методы определения биомассы основаны на измерении дыхания пробы после добавления субстрата или на измерении количества СО2, выделившегося в результате разложения микробной биомассы после стерилизации пробы при добавлении хлороформа. Оба метода требуют проведения многочисленных проверок.
[5]
Часто объединяют эти два метода: определение биомассы на учетных площадках ( 1 — 5 м2) дополняют учетом биомассы модельного растения. Это делает учет более точным.
[6]
Наличие липидов служит хорошим маркером для определения биомассы, поскольку все клетки окружены мембранами, содержащими липиды. Количество эргостерола в пробе отражает содержание грибов, поскольку его практически не содержат ни растения, ни археи с бактериями. Определение концентрации и состава метиловых эфиров жирных кислот фосфолипидов позволяет наряду с оценкой общей биомассы найти концентрацию той или иной группы микроорганизмов в образце, взятом из природных ниш.
[7]
Результаты сравнения наземных и водных сообществ могут оказаться искаженными из-за огромных технических трудностей определения биомассы подземных частей. Еще большая проблема — оценка продуктивности почвенных сообществ.
[8]
Для такой системы со сложными внутренними взаимосвязями, как смешанная анаэробная культура, эти проблемы соединяются с трудностями в определении активной биомассы и недостатком знаний о процессах производства и потребления различных субстратов. Лимитирующей стадией в схеме биодеградации является, вероятно, конверсия ацетата в метан. Расчеты, основанные на этом предположении, могут, однако, быть ошибочными, особенно, если данные анализов не относятся конкретно к ацетату.
[9]
Биомасса — это энергия всей совокупности особей биоценоза, выраженная в граммах или в килокалориях. При определении биомассы исходят из того, что при расщеплении 1 г белка образуется 4 ккал, 1 г углеводов — 4 ккал. В среднем же 1 грамм сухого органического вещества при сгорании дает 4 5 ккал энергии.
[10]
Сумма объемов по всем ступеням составит запас в м3 на пробной площади, который пересчитывается на га. Однако при определении биомассы ее количество выражается в кг / га или т / га. Вычисляют фитомаесу древесины в пересчете на сухое вещество.
[12]
Для изучения динамики органического вещества в том или ином растительном сообществе производят учет биомассы, годичного прироста, годичного опада и запаса лесной подстилки или степного войлока. Существуют 2 метода определения биомассы и годичного прироста: метод средней модели и метод учетных площадок. В первом случае на основании изучения сообщества определяют параметры среднего модельного растения для каждого вида в каждом из ярусов и находят биомассу растения, соответствующего этим параметрам. Биомассу на площади 1 га определяют путем умножения биомассы одного растения на число растений, произрастающих на 1 га. В случае использования метода учетных площадок определяют биомассу растений на определенной площади и пересчитывают вес растений с этой площади на 1 га. Метод средней модели применяется при учете деревьев, кустарников, иногда кустарничков; методом учетных площадок учитывается биомасса травяной, моховой, лишайниковой и кустарничковой растительности.
[13]
В дальнейшем при расчете абсолютной продуктивности за основу берут результаты однократного учета и дополняют их данными по динамике нарастания биомассы. До настоящего времени моменты определения полной биомассы травянистых растений недостаточно разработаны.
[14]
Взвешивание и наблюдение за первой сотней ведут в течение года, за второй — 2 года, за третьей — 3 года. После истечения срока каждой серии лишайники взвешивают, освобождают от минеральных примесей и отбирают среднюю пробу для определения биомассы косвенным методом.
[15]
Страницы:
1
2
Как измерить биомассу растений?
Стрелковая (или надземная) биомасса (WС) обычно измеряется обрезка растительности на уровне земли из случайно выбранных квадратов, а корневая (или подземная) биомасса (Wр) извлекается из кернов или траншей.
Как рассчитать биомассу?
Одним из способов измерения биомассы является получить сухую массу организма (поскольку это грубое приближение к количеству биомассы) и умножьте его на количество этих организмов в данной области. Единицы — граммы на метр в квадрате (или в кубе, если это водная экосистема).
Что такое биомасса и как она измеряется?
Биомасса (В) составляет измерение того, сколько массы живых тканей для популяции присутствует в один момент времени (или усреднено за несколько периодов времени), а его единицами являются масса (или энергия) на единицу площади (например, г/м2) (Бенке, 1993).
Какой прибор измеряет биомассу?
спектрофотометр спектрофотометр для измерения биомассы травы в поле. – Ойкос 43: 62-67. описаны большие площади. Такой прибор заменяет традиционные трудоемкие методы измерения биомассы в исследованиях, контролирующих обширные районы, и использует недорогие компоненты.
Почему мы рассчитываем биомассу?
Следовательно, биомасса часто измеряется для оценки экологического состояния участка. Показатели урожая на корню также отражают количество энергии, запасенной в растительности, что может указывать на потенциальную продуктивность участка. Поэтому оценки биомассы используются при оценке состояния пастбищных угодий.
Что такое растительная биомасса?
Биомасса это возобновляемый органический материал, полученный из растений и животных. … Биомасса содержит накопленную химическую энергию солнца. Растения производят биомассу посредством фотосинтеза. Биомасса может быть сожжена непосредственно для получения тепла или преобразована в возобновляемое жидкое и газообразное топливо с помощью различных процессов.
Смотрите также, как далеко Юпитер от Земли
Как уровень биомассы измеряется в биологии?
Измерение биомассы и химической энергии
Биомасса традиционно измеряется в сухая масса его ткани на единицу площади в единицу времени. Это означает, что вы можете определить количество биомассы в какой-либо ткани, высушив ее (оставив ее или поместив в печь или нагреватель, пока вес ткани не станет постоянным).
Что такое жизнеспособная биомасса?
Он измеряет биообъем живых клеток в биореакторе, который часто выражается в виде живых клеток/мл или г/л живой биомассы. … В процессе культивирования клеток cGMP важно проверять производительность емкостных зондов жизнеспособной биомассы, если они используются в режиме онлайн для принятия важных решений или управления процессом.
Как измерить содержание углерода в растениях?
измерение скорости фотосинтеза является хорошим параметром для оценки связывания углерода растениями. Вы также можете установить устройство в небольшой репрезентативной части поля и экстраполировать его на остальную часть. Единственный способ измерить то, что поглощается растениями, — это измерить биомассу растений.
Как найти биомассу местности?
Общая биомасса находится по формуле суммирование биомассы сухой массы всех особей на данной площади суши, а затем указание области, вызывающей озабоченность., например биомасса на участок, экосистема, биом, класс. Чтобы иметь возможность сравнивать биомассу в разных местах, ученые стандартизируют биомассу на единицу площади.
Какие 5 видов биомассы?
Типы биомассы включают:
- Сельскохозяйственные отходы. Пожнивные остатки включают все виды сельскохозяйственных отходов, таких как солома, багасса, стебли, листья, черешки, шелуха, мякоть, скорлупа, кожура и т. д. …
- Отходы животных. В качестве источников энергии подходят различные отходы животноводства. …
- Остатки леса. …
- Промышленные отходы. …
- Твердые отходы и сточные воды.
Что увеличивает биомассу растений?
На производство биомассы существенное влияние оказывают многие экологические, агрономические и другие факторы. Наиболее важными из них являются температура воздуха и почвы, влажность почвы, фотопериод, интенсивность света, генотип и доступность питательных веществ в почве.
Как растение увеличивает свою биомассу?
Биомасса растений увеличится в результате фотосинтеза. В процессе фотосинтеза растения производят глюкозу и кислород из углекислого газа и воды, используя световую энергию Солнца. … Необходимая световая энергия поглощается зеленым пигментом, называемым хлорофиллом, в листьях.
Как рассчитывается уровень биомассы?
Чтобы завершить этот расчет, мы разделить количество с более высокого трофического уровня на количество с более низкого трофического уровня и умножить на сто. То есть делим меньшее число на большее (и умножаем на сто).
Как калориметр используется для измерения биомассы?
Калориметр сжигает высушенный образец и использует выделившуюся энергию для нагревания известного объема воды. Измерить изменение температуры
вода. Это изменение температуры можно использовать для оценки химической энергии, запасенной в образце.
Посмотрите также, какие аспекты истории Европы девятнадцатого века способствовали первой мировой войне?
Что такое уровень биомассы?
Биомасса это общая масса живого материала на определенной территории в данный момент времени. Сухая биомасса показывает запас химической энергии в организме и может быть измерена в процессе калориметрии.
Что такое сжижение биомассы?
Гидротермальное сжижение биомассы термохимическое преобразование биомассы в жидкое топливо путем обработки в горячей среде воды под давлением в течение времени, достаточного для разрушения твердой биополимерной структуры до в основном жидких компонентов.
Что является основным источником биомассы?
Древесина Древесина до сих пор остается крупнейшим энергетическим ресурсом биомассы. Другие источники включают продовольственные культуры, травянистые и древесные растения, отходы сельского или лесного хозяйства, богатые нефтью водоросли и органический компонент бытовых и промышленных отходов.
Каковы примеры биомассы?
Биомасса является возобновляемым источником энергии, потому что мы всегда можем вырастить больше деревьев и сельскохозяйственных культур, а отходы всегда будут существовать. Некоторые примеры топлива из биомассы: древесина, урожай, навоз и немного мусора. При сгорании химическая энергия биомассы выделяется в виде тепла.
Что используется для измерения количества углерода в деревьях?
Поскольку содержание углерода в дереве составляет примерно 50% биомассы, мы можем оценить содержание углерода, рассчитав массу дерева и разделив сухой вес на два. То СО2 захваченное деревом за время его жизни, рассчитывается путем умножения содержания углерода на 3,67. Бинго! = CO2, поглощаемый деревом.
Каков метод измерения углерода?
Запасы углерода можно оценить по применение значений плотности углерода из наземных данных или национальных лесных кадастров карты земельного покрова/растительности, полученные по данным дистанционного зондирования. Пространственная информация о растительности от оптических спутниковых датчиков может быть связана с наземными измерениями для оценки запасов углерода.
Как измерить углерод в почве?
Содержание углерода в почве можно измерить взятие проб почвы, сушка их в печи, повторное взвешивание, затем сжигание органического содержимого в почвенной печи.
Как рассчитать энергию биомассы?
умножение GCV на объем/время дает вам стоимость энергии, которую производит ваша биомасса. Например, если тепловая мощность вашего биореактора составляет 20 кВт. Преобразуйте его МДж/час = 20×3600÷1000 = 61,2. Измерьте NCV вашего газа для производства биомассы и количество, т.е. объем/единица времени, т.е. NCV биогаза = 10 МДж/куб. фут.
Как рассчитать сухую биомассу растений?
Вы должны рассчитать процент сухой биомассы, разделить его на 100, а затем умножить на количество влажной биомассы на поверхности. Процент сухой биомассы = (Вес сухой биомассы/Вес сырой биомассы)*100.
Какие 4 примера биомассы?
Сегодня мы используем четыре вида биомассы: 1) древесина и продукты сельского хозяйства; 2) твердые отходы; 3) свалочный газ; и 4) спиртовое топливо. энергия биомассы.
Каков состав биомассы?
Химический состав биомассы, независимо от того, является ли она лигноцеллюлозной или травянистой, можно охарактеризовать пятью основными компонентами: целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, экстрактивные/летучие вещества и зола. Самый распространенный биополимер на Земле, целлюлоза, представляет собой полисахарид мономеров глюкозы, соединенных вместе β(1→4) связями.
Какими 4 способами энергия может храниться в биомассе?
Обычно дрова сжигают для получения тепла. Однако сжигание — не единственный способ использования энергии биомассы. Существует четыре способа высвобождения энергии, запасенной в биомассе: сжигание, бактериальное разложение, ферментация и преобразование в газообразное/жидкое топливо.
Что влияет на биомассу растений?
Существует множество факторов, влияющих на биомассу растений, например: влажность почвы, температура почвы и воздуха, фотопериод, солнечная радиация, осадки, генотип и т.д. Одним из наиболее важных факторов, влияющих на биомассу, является доступность питательных веществ в почве.
Что такое накопление биомассы в растениях?
Накопление биомассы чистое изменение биомассы на корню от одного момента времени к другому (г/м2). Это часто путают с ростом или NPP, потому что накопление биомассы является прямым результатом роста.
Что превращается в биомассу в растениях?
Биомасса содержит энергию, изначально полученную от солнца: растения поглощают солнечную энергию посредством фотосинтеза и преобразуют углекислый газ и воду в питательные вещества (углеводы). Энергия этих организмов может быть преобразована в полезную энергию прямыми и косвенными средствами.
Откуда растения получают большую часть своей биомассы?
фотосинтез Так откуда берется масса? Масса дерева в основном углерод. Углерод поступает из углекислого газа, используемого во время фотосинтеза. Во время фотосинтеза растения преобразуют солнечную энергию в химическую энергию, которая улавливается связями молекул углерода, построенных из атмосферного углекислого газа и воды.
Смотрите также, что стало причиной падения династии Хань.
Какие 3 шага в цикле Кальвина?
Реакции цикла Кальвина можно разделить на три основных этапа: фиксация углерода, восстановление и регенерация исходной молекулы.
Какой процесс может привести к уменьшению биомассы растения?
Какой процесс может привести к уменьшению биомассы растения? … Это сжимается, потому что есть только вода, поэтому только клеточное дыхание происходит, что приводит к потере массы растения.
Как рассчитать энергетическую биологию?
Расчет биомассы
Введение в измерения растительной биомассы на пастбищах
Как работает биомасса
Обработка образцов растительной биомассы
Содержание
- Что такое биомасса?
- Биомасса Земли в необработанных данных
- Расчет биомассы
- Продуктивность и биомасса
- Резюме
- Библиографические ссылки:
Биоэлементы, как следует из их названия, представляют собой химические элементы периодической таблицы, из которых состоят различные живые существа на планете. Несмотря на то, что жизнь состоит примерно из 30 элементов, 96% клеточной массы почти всех таксонов, которые вы можете себе представить, составляют всего шесть из них: углерод, кислород, азот, водород, фосфор и сера. Эти элементы дают начало белкам, витаминам, нуклеиновым кислотам, липидам, углеводам и многим другим соединениям, поэтому представить жизнь без них невозможно.
Органическое вещество, присутствующее на Земле, не фиксируется, а преобразуется с помощью энергии. Например, растение растет благодаря световой энергии и неорганическим соединениям, присутствующим в почве, превращая минералы в углерод. Эту массу поедает травоядное животное, затем плотоядное животное, а затем — суперхищник, пока не умирает. В этот момент все накопившееся вещество разлагается в почве, и мы снова запускаем цикл.
Трофические цепи в экосистемах модулируют этот поток энергии, то есть «кто кого ест» определяет функционирование окружающей среды и, следовательно, всей жизни, присутствующей в окружающей среде. В любом случае, Чтобы понять обмен энергией в различных биологических системах, необходимо подробно описать очень интересный термин: биомасса. Сегодня мы вам все расскажем о ней, так что читайте дальше.
- Статья по теме: «10 разделов биологии: их цели и характеристики»
Что такое биомасса?
Биомасса — это масса живых биологических организмов, присутствующих в данной экосистеме в данный момент времени. Вес может быть определен на уровне конкретного таксона или популяции (биомасса вида) или путем включения всех живых элементов, сосуществующих в окружающей среде (сообщества или биомассы сообщества). Биомасса распределена в наземных экосистемах пирамидальным образом в трофической цепочке, от первичных продуцентов, которые являются основой, до суперхищников верхушки.
Следует отметить, что биомасса не используется на 100% на всех уровнях экосистемы. Мы объясняемся. На экологическом уровне из всей биомассы, потребляемой коровой в виде травы (100% энергии), только 10% перейдут на следующий трофический уровень. Млекопитающее должно сжигать органическое вещество, которое оно потребляет, чтобы добывать пищу, воспроизводить, производить тепло и, в конечном итоге, жить, поэтому только крошечная часть энергии, полученной биомассой, переходит с уровня на уровень в цепи. К счастью, солнечная энергия «безгранична», поэтому эту потерю не следует замечать в здоровой экосистеме, пока есть растения, которые осуществляют фотосинтез.
Взаимосвязанный термин с биомассой — биоэнергетика., поскольку это относится к получению энергии из возобновляемых источников в человеческом секторе за счет использования органических веществ (независимо от того, обрабатываются ли они естественным путем в экосистеме или механически). Биомасса и биоэнергетика — это две стороны одной медали, но первый термин обычно относится к природным явлениям, а второй имеет явную антропную применимость.
Биомасса Земли в необработанных данных
В 2018 году на научном портале PNAS было опубликовано исследование «Распределение биомассы на Земле», посвященное оценить биомассу по всей Земле в виде углерода (C), органического компонента, в первую очередь, живых существ. Всего было подсчитано 550 гигатонн углерода, которые распределяются между различными живыми таксонами следующим образом:
- Растения были доминирующим производственным царством. На них хранится 450 гигатонн углерода, то есть 80% от общего количества. Они являются основными производителями всех нормальных экосистем.
- Вы будете удивлены, узнав, что за ними стоят бактерии, которые обеспечивают около 70 Гт, 15% всего углерода. Хотя мы их не видим, эти микроорганизмы есть повсюду.
- Грибы, археи и простейшие занимают третье, четвертое и пятое места соответственно с общим объемом 12, 7 и 4 Гт.
- К стыду эволюционной вершины, животные потребляют только 2 гигатонны углерода: только вирусы вносят меньше, чем мы, с 0,2 Гт.
Кроме того, в этом исследовании было подсчитано, что количество наземной биомассы на два порядка больше морской, но, по оценкам, биота в водной среде вносит в общей сложности около 6 гигатонн углерода, цифра, которой нельзя пренебречь. Как видите, большая часть органического вещества на Земле содержится в микроорганизмах и растениях.
Расчет биомассы
Расчет общей биомассы, производимой в экосистеме, является чрезвычайно сложной задачей, хотя новые технологии (такие как Лазерный датчик изображения растительности) помогают исследователям делать достаточно надежные оценки, по крайней мере, когда дело доходит до количественной оценки углерода растений в окружающей среде. Из-за внутренней сложности учета всех живых элементов биома, Необходимо прибегнуть к уравнениям и методам регрессии, то есть рассчитать биомассу, производимую особью, а затем экстраполировать это значение на общую популяцию..
Чтобы дать вам представление о том, как можно рассчитать биомассу, мы возьмем чашку Петри с микроорганизмами, наименьший масштаб, который мы можем придумать. Для оценки углерода используется следующее уравнение:
Биомасса (в микрограммах углерода / миллилитр образца): N x Bv X F
В этом уравнении N представляет собой количество микроорганизмов, подсчитанных в миллилитре образца, Bv — это биологический объем, который занимает каждый микроорганизм (в масштабе мкм ^ 3), а F — коэффициент преобразования углерода в мкг C на мкм ^ 3. Как видите, количественно оценить биомассу в образце непросто, даже если мы переходим к микроскопическим масштабам.
- Вам может быть интересно: «8 типов биомов, существующих в мире»
Продуктивность и биомасса
Термин, полностью связанный с биомассой, — это экологическая продуктивность.. Этот параметр определяется как производство органического вещества на данной территории в единицу времени, то есть количество биомассы, которое генерируется в естественной экосистеме или искусственной системе человека.
Наиболее распространенной единицей, используемой для количественной оценки продуктивности в экосистеме, является килограмм / гектар в год, хотя можно использовать другие шкалы веса (тонны, гигатонны), поверхности (квадратные метры, квадратные сантиметры и т. Д.) И даже времени (дни). , часы, десятилетия). Все зависит от полезности и направленности рассматриваемого исследования, которое пытается получить конкретные параметры.
Возьмем пример. Предположим, у нас есть территория в 40 гектаров, которая сначала была пуста, но была заново заселена растениями, которые в среднем весят 1 килограмм. В общей сложности мы насчитываем около 1000 растений интересующих видов в конце года, что, следовательно, дает нам 1000 килограммов общей массы (биомассы вида). Если мы сделаем соответствующие расчеты (1000 кг / 40 га), мы получим, что в целом урожайность составила 25 кг / га / год.
Эта гипотетическая модель имеет высокую производительность, но все сильно меняется, если мы говорим о животных. Теперь представьте себе поголовье коров, которым, например, для процветания требуется 20 000 гектаров земли. Независимо от того, сколько весят эти домашние млекопитающие, их общее количество особей будет меньше, чем растений, и, кроме того, кормовое пространство шире, что дает нам гораздо более низкую общую производимую биомассу.
Помимо этого необходимо учитывать предыдущий пункт: энергия, которая переходит от звена к звену в цепи, составляет всего 10%. Коровы используют 90% энергии для жизни, поэтому экосистема, в основном растительная, всегда более продуктивна, чем экосистема с многочисленными животными. Однако естественный отбор «стремится» не к максимальному увеличению продуктивности, а скорее к поддержанию стабильного долгосрочного баланса между всеми компонентами. Поэтому, когда чужеродные виды вводятся в экосистему, результат часто бывает катастрофическим.
Резюме
Чтобы представить все, что вы узнали, в перспективе, мы сравним два конкретных случая: урожайность растений (первичная) в пустыне составляет менее 0,5 грамма / квадратный метр / день, тогда как на возделываемых полях значение колеблется от 10 граммов / квадратный метр / день. . Чем больше растений присутствует в экосистеме, тем больше будет биомассы и, следовательно, тем выше будет производительность.
В итоге, биомасса отражает количество органического вещества в определенном месте и на определенном участке, в то время как продуктивность относится к скорости и эффективности, с которой это органическое вещество производится. Эти параметры помогают нам понять функционирование природных экосистем, но они также позволяют нам максимизировать материальные и экономические выгоды при использовании земли в человеческих целях.
Библиографические ссылки:
- Бар-Он, Ю.М., Филлипс, Р., и Майло, Р. (2018). Распределение биомассы на Земле. Слушания Национальной академии наук, 115 (25), 6506-6511.
- Браун, С. (1997). Оценка изменения биомассы и биомассы тропических лесов: учебник (Том 134). Продовольственная и сельскохозяйственная организация ..
- Цай, Дж., Хе, Ю., Ю, X., Бэнкс, С. В., Янг, Ю., Чжан, X, … и Бриджуотер, А. В. (2017). Обзор физико-химических свойств и аналитическая характеристика лигноцеллюлозной биомассы. Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики, 76, 309-322.
- Макгрегор, К. Дж., Уильямс, Дж. Х., Белл, Дж. Р. и Томас, К. Д. (2019). Биомасса моли в Великобритании увеличивается и уменьшается за 50 лет. Природа, экология и эволюция, 3 (12), 1645-1649.
- Парикка, М. (2004). Мировые топливные ресурсы биомассы. Биомасса и биоэнергетика, 27 (6), 613-620.