Biomasse (økologi)
Den biomasse er det udtryk (i økologi i særdeleshed) betyder mængden (massen) af den samlede levende organismer i et levested eller en bestemt lokalitet på et tidspunkt, enten fra planter ( plante biomasse ), dyr ( zoomasse ), svampe eller mikrober ( microbiomass ). Menneskeheden henter al sin mad fra den og en stor del af de daglige nødvendige ressourcer (især fibre og medicin). Så længe det ikke overudnyttes , siges denne ressource at være fornyelig . Olie og naturgas ( fossile ressourcer ) kommer også fra biomasse.
Biomasse beregnes undertiden for en bestemt taxon . Det kan estimeres pr. Arealeenhed, hvis det er et jordbaseret miljø eller pr. Volumenhed (især for vandmiljøet ). Levende organismer ( især planter ) består ofte i vid udstrækning af vand. I nogle beregninger måles biomasse derfor som " tørstofindhold ". Udover i masseenhed udtrykkes det undertiden i antal individer i kalorier.
Definitioner
Biomasse defineres af økologer som den samlede masse af levende organismer målt i en befolkning, et område eller en anden enhed.
De biologer undertiden definere, mere restriktive, eller individuel cellebiomasse, der repræsenterer balancen i syntese og nedbrydning af organisk stof i en celle eller individ .
Nogle figurer og egenskaber
- I modsætning til en udbredt idé, der ønsker, at den samlede masse af alle organismer, der lever i vandet, luften og jorden, hovedsageligt repræsenteres af "synlige" væsener på planeten, er det de "usynlige" væsener, der udgør flertallet . Plantebiomasse - bestående af mikroskopiske svampe i jorden, rødder og planter "synlige" på overfladen - udgør 50% af terrestrisk biomasse, og 75% af terrestrisk biomasse er i jorden (mikroskopiske svampe og bakterier udgør størstedelen af jordens biodiversitet. ). Antallet af bakterier , selv vanskeligt at vurdere, anslås i oceanerne, jord, oceaniske undergrunden (direkte lavere lag af undergrunden) og jordbaseret undergrunden henholdsvis 1,2 x 10 29 , 2, 6 × 10 29 , 2,9 x 10 29 og 0,25-2,5 × 10 30 celler (en million gange mere end de 10 24 stjerner i universet). På trods af denne mikrobielle biodiversitet udgør mikrober mindre end 20% af den samlede biomasse på planeten. Den samlede masse af "synlige" planter repræsenterer 80% af den samlede biomasse på jordens overflade i dag, vel vidende at plantebiomasse er hundrede gange større end "synlig" animalsk biomasse og udgør den primære kilde til kulstofholdigt organisk materiale. planet (500 milliarder ton tørstof ). Denne mangfoldighed tager ikke højde for den virale biomasse, der ville repræsentere 90% af det organiske kulstof, der er til stede i havene, idet antallet af vira på jorden anslås til 10 31 .
- Mikrobiel biomasse er en vigtig kilde til molekyler af interesse for industri og medicin (fx de fleste antibiotika, der anvendes i medicin, kommer fra mindre end 1% af kendte bakterier), især dem fra jordmikroorganismer, de mest direkte udnyttelige. Men jordbundens biodiversitet er stadig stort set ukendt, både taksonomisk (de fleste af disse mikrober ikke kan dyrkes på tilgængelige vækstmedier) og økologisk (struktur trofiske netværk i særdeleshed).
- Arten med den største dyrebiomasse er den antarktiske krill, Euphausia superba , som især er hovedfoden til hvaler.
- De økologiske zoner, der producerer mest biomasse pr. Område og pr. År, vil være moser , tropiske skove og koralrev .
Visse keystone- arter , ingeniørarter eller facilitatorarter kan gennem deres aktivitet i høj grad øge biomasse og økologisk rigdom i et miljø (f.eks: regnorme , bæver osv.).
Biomasse er ikke i sig selv en indikator for økologisk kvalitet ; det kan endda nogle gange afspejle en økologisk ubalance (f.eks. eutrofiering , fytoplanktonblomstring osv.).
Biomasse pyramide
Vi kalder biomassepyramiden , repræsentationen af biomasse på hvert trofisk niveau i en fødekæde . I 1942 fastslog Raymond Lindeman , at i økosystemer overføres kun en brøkdel (estimeret til 10%) af energien i et givet niveau af en trofisk kæde til organismer på højere trofiske niveauer. Denne 10% -lov, også kaldet Lindemans lov, måler forbrugernes økologiske effektivitet (forholdet mellem en forbrugers nettoproduktion og nettoproduktionen af biomasse, som han forbrugte). Denne omtrentlige lov (den er typisk mellem 5 og 20%) gælder ofte for biomasse.
I luftmiljøet er primærproducenters biomasse ofte meget større end forbrugernes biomasse, især i skove, hvor en stor del af biomassen består af træ . I vandmiljøer og især oceaniske miljøer er primærproducenters biomasse ( planteplankton ) generelt lavere end forbrugernes, men denne biomasse fornys hurtigt.
Kortlægning af biomasse
Dette er et afgørende spørgsmål for at forstå de vigtigste biogeokemiske cyklusser og især sammenhængen mellem klima , antropisering og biodiversitet . Dette skyldes, at al vores ilt og mad, mange ressourcer og en stor del af termisk energi kommer direkte fra biomasse. Klimastabilitet afhænger også af det. Det er derfor nyttigt at kunne vurdere det på en omfattende, dynamisk, kontinuerlig og pålidelig måde.
Landbrugsbiomasse er ret let at modellere og evaluere på lokalt regionale skalaer, men biomasse af floder, søer og oceaner, meget mobil og svingende såvel som biomasse af jord, skove og naturlige miljøer er meget sværere. At kende og at følge.
Der er i øjeblikket ikke noget nøjagtigt kort i stor skala, men satellitbilleder har gjort nylige fremskridt:
- i 2013 blev skovplantebiomassen på den nordlige halvkugle således kortlagt med stadig ufuldkommen præcision (1 pixel = 1 km på jorden) men forbedret meget sammenlignet med fortiden til fordel for en bedre forståelse af kulstofcyklus og klima- tilbagemeldinger om biodiversitet.
Tørvemoser (høj grad resultatet af den tusindårige arbejde bævere ) og skovjord i de nordlige halvkugle butikken enorme mængder af kulstof (1/3 flere kul reserver per hektar i tempereret eller nordlige skov end i skov tropisk, hvilket gør det en væsentlig kulstof reservoir , men særligt sårbare over for brande og sygdomme eller skadedyr). Den boreale skov, næsten eksklusiv for den nordlige halvkugle, er en arv, der deles af forskellige lande, fra Rusland til Alaska til Nordeuropa og Canada. Dette kort blev lavet ved hjælp af en ny algoritme (udviklet i 2010), der gør det muligt at kombinere et stort antal datasæt fra satellitradarbilleder for også at vurdere den biomasse, der er skjult under skovdækslet . Takket være Biomasar-II- projektet leverede omkring 70.000 Envisat- billeder (taget i 2009 - 2011) det første "pan-boreale skovbiomassekort" (i 2010) og under ledelse af ESA har arkiverne til Envisat gjort det muligt at producere flere regionale kort (status 2005). En Sentinel-1-mission vil fortsætte dette arbejde.
- En ny satellit kaldet Biomass er planlagt til 2022 (ESAs syvende Earth Explorer-mission). Han vil udvide dette kortlægningsarbejde af skovplantebiomasse til den tropiske zone (ved hjælp af bølgelængder på omkring 70 cm , længere for bedre at trænge ind i den tykke baldakin af primære tropiske skove., Sekundær eller plantage og overvåge forstyrrelserne og genvækst af disse naturlige eller semi-naturlige miljøer. Disse data vil være tilgængelige i 2010 i åbne data .
Bakteriel biomasse
Typisk findes ca. 50 millioner bakterieceller pr. Gram jord og ca. en million bakterieceller pr. Milliliter ferskvand med variationer afhængigt af medietypen og dets historie.
En bredt citeret undersøgelse fra 1998 anslog fejlagtigt, at den globale bakteriebiomasse havde en masse på mellem 350 og 550 milliarder ton kulstof (svarende til 60% til 100% af kulstof indeholdt i planter).
Nye undersøgelser af havbundens mikrobielle liv vurderer disse tal stærkt. Et arbejde fra 2012 sænkede udviklingen af den mikrobielle biomasse på havbunden fra 303 milliarder ton C til 4,1 milliarder ton. Den globale biomasse af prokaryoter er "kun" 50 til 250 milliarder ton C.
Derudover kunne kulstof indeholdt i hver prokaryotisk celle have været overvurderet: hvis den gennemsnitlige biomasse pr. Prokaryot celle øges fra 86 til 14 femtogram kulstof, reduceres den samlede prokaryote biomasse til 13 til 44,5 milliarder ton C, hvilket svarer til ækvivalent på 2,4% til 8,1% af det kulstof, der er til stede i planter.
Denne type vurdering er stadig kontroversiel. I maj 2018 anslog en ny vurdering (PNAS, maj 2018) bakteriel biomasse til omkring 70 milliarder ton kulstof (15% af den samlede biomasse). Deep Carbon Observatory-projektet i december 2018 gav et meget lavere tal (ikke mere end 23 milliarder ton kulstof).
| Beliggenhed
|
Antal
celler
(× 10 29 )
|
Milliarder t
kulstof
|
|---|
| havbund
|
2,9 til 50 |
4.1 til 303 |
| Fuldt hav
|
1.2 |
1,7 til 10 |
| Jordbaseret jord
|
2.6 |
3,7 til 22 |
| Jordbaseret undergrund
|
2,5 til 25 |
3,5 til 215 |
Jordproduktivitet
Gennemsnitlige egenskaber ved terrestriske økosystemer i ton pr. Ha plantebiomasse eller nekromasse (frisk vægt) og tons pr. Ha og pr. År primær nettoproduktion
| Terrestrisk biom
|
Biomasse
|
Nekromasse (på jorden)
|
Primærproduktion netto
|
|---|
| Arktisk tundra |
5 |
3.5 |
1
|
| Nordlige arktiske taiga |
100 |
30
|
| Syd arktiske taiga |
330 |
35 |
7
|
| Egskov |
400 |
15 |
9
|
| Enge, stepper |
25 |
12 |
14
|
| Tør steppe |
40 |
1.5 |
4
|
| Semiørken |
1.6 |
|
0,6
|
| Græsagtig savanne |
2.7 |
5 |
7
|
| Tropisk skov |
4 |
10 |
25
|
| Ækvatorial skov |
600 |
2 |
33
|
| Kulturer |
4 til 100 |
gennemsnit: 6.6 |
Record: 80
sukkerrør
|
Noter og referencer
-
Bar-On YM, Phillips R, Milo R (juni 2018). " Biomassefordelingen på jorden " (PDF). Forhandlinger fra National Academy of Sciences i Amerikas Forenede Stater. 115 (25): 6506-6511. Bibcode: 1998PNAS ... 95.6578W. doi: 10.1073 / pnas.1711842115. PMC 6016768. PMID 29784790 .
-
" Biomasse ". Arkiveret i henhold til [1] den 4. juni 2010.
-
Ricklefs RE, Miller GL (2000). Økologi (4. udgave) . Macmillan. s. 192. ( ISBN 978-0-7167-2829-0 ) .
-
(i) Felt CB, Behrenfeld MJ, Randerson JT, Falkowski P., " Primær produktion af biosfæren: Integration terrestriske og marine komponenter " , Science , vol. 281, nr . 5374,10. juli 1998, s. 237-40.
-
Jean-Claude Duplessy, Gilles Ramstein, paleoklimatologi. Find, dater og fortolk spor , EDP Sciences,2014, s. 29.
-
Raven, Jhonson, Losos, Singer, Biology, Ed. de Boeck , 1250 sider, ordliste
-
Lucien Laubier, Biologi og økonomi i hydrotermiske ventilationskanaler , CNRS,1988, s. 17
-
"Fra 10 til 30% i en skov kan rodbiomassen nå 75 til 95% af den samlede biomasse i enge, tundraer eller tørre høje græsplæner" . Jf. Claire Tirard, Luc Abbadie, David Laloi, Philippe Koubbi, økologi , Dunod,2016( læs online ) , s. 423.
-
Knowing at den "synlige" plantebiomasse er hundrede gange større end dyret biomasse. Jf (da) William B. Whitman, David C. Coleman og William J. Wiebe, " Prokaryoter: det usynlige flertal " , PNAS , bind. 95, nr . 12,Juni 1998, s. 6578-6583 ( DOI 10.1073 / pnas.95.12.6578 , læs online ).
-
(i) Walter Larcher, Physiological Plant Økologi: Økofysiologi og stress Fysiologi af funktionelle grupper , Springer Science & Business Media,2003, s. 10.
-
(i) Garry Willgoose, Principles of soilscape og landskab Evolution , Cambridge University Press,2018( læs online ) , s. 163.
-
Cynthia Graber (2015) Minedrift af den skjulte skat af verdens ukendte bakterier Næsten alle kendte antibiotika kom fra 1 procent af bakterierne. Nu lærer vi, hvordan man dyrker de ukendte mikrober, og hvem ved, hvilke rigdom vi opdager , udgivet 30. december 2015 af The New Scientist
-
(in) William B. Whitman, David C. Coleman & William J. Wiebe, " Prokaryotes: The usynlige majorité " , PNAS , bind. 95, nr . 12,Juni 1998, s. 6578-6583 ( DOI 10.1073 / pnas.95.12.6578 , læs online ).
-
(en) Jens Kallmeyer, Robert Pockalny, Rishi Ram Adhikari, David C. Smith & Steven D'Hondt, " Global distribution af mikrobiel overflod og biomasse i bundbundssediment " , Proceedings of the National Academy of Sciences , vol. 109, nr . 40,oktober 2012, s. 16213-16216 ( PMID 22927371 , PMCID 3479597 , DOI 10.1073 / pnas.1203849109 ).
-
Præcis økologi af R. Dajoz, red. Dunod, 2006 ( ISBN 978-2100496273 )
-
(i) Curtis A. Suttle, " Virus: oplåsning den største biodiversitet på Jorden " , Genome , vol. 56, nr . 10,2013, s. 542-544 ( DOI 10.1139 / gen-2013-0152 ).
-
Carole Hermon, økosystemtjenester og jordbeskyttelse , Quae,2018, s. 87.
-
Nicol, S., Endo, Y. (1997). Fiskeriteknisk papir 367: Krill Fisheries of the World. FAO.
-
(i) Raymond L. Lindeman, " The Trophic-Dynamic Aspect of Ecology " , Ecology , bind. 23, nr . 4,Oktober 1942, s. 399-417.
-
René Dumont , Mennesket og hans miljø , Retz,1980, s. 171-172.
-
Økologi: Videnskabelig og praktisk tilgang fra Claude Faurie, et al. (Red. Tec og Doc Lavoisier) ( ISBN 978-2743013103 )
-
ESA (2013), Jordens nordlige biomasse kortlagt og målt , pressemeddelelse 26. juni 2013
-
ESA (2010), nye boreale skovbiomassekort produceret ud fra radarsatellitsdata , pressemeddelelse fra 25. marts 2010
-
ESA-pressemeddelelse, 20. februar 2017, ESA bekræfter åben adgangspolitik for billeder, videoer og data
-
Whitman WB, Coleman DC, Wiebe WJ, “ Prokaryoter: det usynlige flertal ”, Proceedings of the National Academy of Sciences i De Forenede Stater , bind. 95, nr . 12,Juni 1998, s. 6578–83 ( PMID 9618454 , PMCID 33863 , DOI 10.1073 / pnas.95.12.6578 , Bibcode 1998PNAS ... 95.6578W , læs online )
-
" Biomasse " [ arkiv af14. juni 2010]
-
Deep Carbon Observatory (10. december 2018). "Livet på den dybe jord udgør i alt 15 til 23 milliarder ton kulstof - hundreder af gange mere end mennesker - Deep Carbon Observatory-samarbejdspartnere, der udforsker 'Galapagos of the deep', tilføjer det, der er kendt, ukendt og ukendt om Jordens mest uberørte økosystem" . EurekAlert!. Adgang til 11. december 2018.
-
Dockrill, Peter (11. december 2018). "Forskere afslører en massiv biosfære af liv skjult under jordens overflade". Videnskab Alert. Hentet 11. december 2018
-
Gabbatiss, Josh (11. december 2018). "Massiv 'deep life' -undersøgelse afslører milliarder af tons mikrober, der lever langt under jordens overflade". Den uafhængige. Hentet 11. december 2018.
-
Lipp JS, Morono Y, Inagaki M, KU Hinrichs, " Væsentligt bidrag fra Archaea til bevaret biomasse i havbundssedimenter ," Nature , bind. 454, nr . 7207,August 2008, s. 991–994 ( PMID 18641632 , DOI 10.1038 / nature07174 , Bibcode 2008Natur.454..991L )
-
Se også
Relaterede artikler
eksterne links