Что такое биомасса в экологии
Биология. 10 класс
§ 47. Биомасса и продуктивность экосистем
Понятие о биомассе и продукции экосистемы
Благодаря возможности многократного использования вещества и постоянному притоку энергии экосистемы способны длительно поддерживать стабильное существование. Населяющие их продуценты, консументы и редуценты при этом постоянно обеспечивают воспроизведение и накопление своей биомассы, несмотря на то что запас веществ в биосфере ограничен и не пополняется.
Процесс воспроизведения биомассы растений, животных и микроорганизмов, входящих в состав той или иной экосистемы, называется биологической продуктивностью. Обычно она выражается через количество продукции, образующейся в экосистеме на данном этапе.
Продукция экосистемы — количество биомассы, вновь воспроизведенной в экосистеме за единицу времени (обычно за год) на данном этапе ее существования.
Экосистемы сильно различаются по величине продукции. Образующаяся продукция может по-разному расходоваться в разных экосистемах. Если скорость ее потребления отстает от скорости образования, то это ведет к приросту биомассы экосистемы и накоплению в ней избытка детрита. В результате будет наблюдаться образование торфа на болотах, зарастание мелких водоемов, создание запаса подстилки в таежных лесах. В стабильных экосистемах практически вся образующаяся продукция тратится в сетях питания. В результате биомасса экосистемы остается практически постоянной.
Биомасса экосистемы и ее продукция могут сильно отличаться. Например, в густом лесу общая биомасса организмов очень велика по сравнению с ее годовым приростом — продукцией. Тогда как в пруду небольшая накопленная биомасса фитопланктона имеет высокую скорость возобновления — образования продукции за счет быстрого размножения.
В биомасса это масса живых биологических организмов в данной области или экосистема в данный момент. Биомасса может относиться к биомасса видов, которая представляет собой массу одного или нескольких видов, или биомасса сообщества, который представляет собой массу всех видов в сообществе. Он может включать микроорганизмы, растения или животные. [4] Массу можно выразить как среднюю массу на единицу площади или как общую массу сообщества.
Содержание
Экологические пирамиды
Экологическая пирамида представляет собой моментальный снимок экологическое сообщество.
Внизу пирамиды представлены первичные производители (автотрофы). Первичные производители берут энергию из окружающей среды в виде солнечного света или неорганических химикатов и используют ее для создания богатых энергией молекул, таких как углеводы. Этот механизм называется основное производство. Затем пирамида проходит через различные трофические уровни к высшие хищники на вершине.
Когда энергия передается с одного трофического уровня на другой, обычно только десять процентов используется для создания новой биомассы. Остальные девяносто процентов идут на обменные процессы или рассеиваются в виде тепла. Эта потеря энергии означает, что пирамиды продуктивности никогда не переворачиваются, и обычно ограничивают пищевые цепи примерно шестью уровнями. Однако в океанах пирамиды биомассы могут быть полностью или частично перевернуты, с большим количеством биомассы на более высоких уровнях.
Земная биомасса
В лугах умеренного климата травы и другие растения являются основными производителями в нижней части пирамиды. Затем идут основные потребители, такие как кузнечики, полевки и бизоны, за ними следуют вторичные потребители, землеройки, ястребы и мелкие кошки. Наконец, высшие потребители, крупные кошки и волки. Пирамида биомассы заметно уменьшается на каждом более высоком уровне.
Биомасса океана
Биомасса океана или моря, в противоположность наземной биомассе, может увеличиваться на более высоких трофических уровнях. В океане пищевая цепочка обычно начинается с фитопланктона и следует по курсу:
Фитопланктон → зоопланктон → хищный зоопланктон → питатели-фильтры → хищная рыба
Фитопланктон основные первичные производители на дне морской пищевая цепочка. Использование фитопланктона фотосинтез превращать неорганический углерод в протоплазма. Затем они потребляются микроскопическими животными, называемыми зоопланктоном.
Зоопланктон составляют второй уровень пищевой цепи и включают небольшие ракообразные, Такие как копеподы и криль, а личинка рыбы, кальмаров, омаров и крабов.
В свою очередь, мелкий зоопланктон потребляется как более крупными хищными зоопланктонами, такими как криль, и по кормовая рыба, которые маленькие, школьные, фильтрующий рыбы. Это составляет третий уровень пищевой цепи.
Четвертый трофический уровень может включать хищных рыб, морских млекопитающих и морских птиц, потребляющих кормовую рыбу. Примеры рыба-меч, уплотнения и олуши.
Высшие хищники, такие как косатки, который может поглотить уплотнения, и короткопёрые акулы мако, которые могут потреблять рыбу-меч, составляют пятый трофический уровень. Усатые киты могут напрямую потреблять зоопланктон и криль, что приводит к пищевой цепочке с тремя или четырьмя трофическими уровнями.
Морская среда может иметь перевернутые пирамиды биомассы. В частности, биомасса потребителей (веслоногие рачки, криль, креветки, кормовая рыба) больше, чем биомасса первичных продуцентов. Это происходит потому, что основными продуцентами океана являются крошечный фитопланктон, который р-стратеги которые быстро растут и воспроизводятся, поэтому небольшая масса может иметь высокую скорость первичного производства. Напротив, наземные первичные производители, такие как леса, являются K-стратеги которые растут и размножаются медленно, поэтому для достижения той же скорости первичной продукции требуется гораздо большая масса.
Среди фитопланктона в основании морская пищевая сеть являются членами группы бактерий, называемых цианобактерии. Морские цианобактерии включают самые маленькие из известных фотосинтетический организмы. Самый маленький из всех, Прохлорококк, составляет всего от 0,5 до 0,8 мкм в поперечнике. [14] С точки зрения индивидуальной численности, Prochlorococcus, возможно, самый многочисленный разновидность на Земле: один миллилитр поверхностной морской воды может содержать 100 000 и более клеток. Во всем мире существует несколько октиллион (10 27 ) лиц. [15] Прохлорококк встречается повсеместно между 40 ° с.ш. и 40 ° ю.ш. и доминирует в олиготрофный (бедные питательными веществами) регионы океанов. [16] Бактерия составляет около 20% кислород в земных атмосфера, и является частью основания океана пищевая цепочка. [17]
Бактериальная биомасса
Обычно 50 миллионов бактериальные клетки в грамме почвы и миллион бактериальных клеток в миллилитре пресной воды. В часто цитируемом исследовании 1998 г. [7] мировая бактериальная биомасса была ошибочно рассчитана и составляет от 350 до 550 миллиардов тонн углерода, что составляет от 60% до 100% углерода в растениях. Более поздние исследования микробов морского дна ставят это под серьезное сомнение; одно исследование в 2012 году [8] уменьшил расчетную микробную биомассу на морском дне с исходных 303 миллиардов тонн C до всего 4,1 миллиарда тонн C, уменьшив глобальную биомассу прокариот до 50-250 миллиардов тонн C. Кроме того, если среднее значение на клетку биомасса прокариот снижена с 86 до 14 фемтограмм C, [8] затем глобальная биомасса прокариот сократилась до 13–44,5 миллиардов тонн углерода, что составляет от 2,4% до 8,1% углерода в растениях.
По состоянию на 2018 год по-прежнему существуют споры о том, что такое глобальная бактериальная биомасса. Перепись, опубликованная PNAS в мае 2018 г. дает на бактериальную биомассу
70 миллиардов тонн углерода, что составляет 15% всей биомассы. [1] Перепись Глубокая углеродная обсерватория проект, опубликованный в декабре 2018 года, дает меньшую цифру до 23 миллиардов тонн углерода. [9] [10] [11]
Биомасса
Биома́сса (биоматерия) — совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе в момент наблюдения.
Среди наземных животных организмов наибольшую по массе часть составляют насекомые, членистоногие и подобные им, обеспечивающие существование растительных организмов. (Более 80-ти процентов сухопутной биомассы).
Человечество, как часть млекопитающих, представляет собой менее 1-го кубического километра, что составляет одну пренебрежимо малую, несоизмеримую со всей биомассой, часть всей биомассы Земли.
Содержание
Состав
Применение биомассы в энергетике
Биомасса — шестой по запасам из доступных на настоящий момент источников энергии после горючих сланцев, урана, угля, нефти и природного газа. Приближённо полная биологическая масса земли оценивается в 2,4·10 12 тонн[1].
Биомасса — пятый по производительности возобновимый источник энергии после прямой солнечной, ветровой, гидро и геотермальной энергии. Ежегодно на земле образуется около 170 млрд т. первичной биологической массы и приблизительно тот же объём разрушается.
Биомасса — крупнейший по использованию в мировом хозяйстве возобновляемый ресурс (более 500 млн т.у.т./год)
Основная часть топливной биомассы (до 80%), это прежде всего древесина, употребляется для обогрева жилищ и приготовления пищи в развивающихся странах.
Примеры
В 2002 году в электроэнергетике США было установлено 9733 МВт генерирующих мощностей, работающих на биомассе. Из них 5886 МВт работали на отходах лесного и сельского хозяйства, 3308 МВт работали на твёрдых муниципальных отходах, 539 МВт на других источниках.
В 2003 году 4 % всей энергии в США производилось из биомассы.
В 2004 году во всём мире производили электричество из биомассы электростанции общей мощностью 35 000 МВт.
В настоящее время европейские страны проводят эксперименты по выращиванию энергетических лесов для производства биомассы. На больших плантациях выращиваются быстрорастущие деревья: тополь, акация, эвкалипт и другие. Испытано около 20 видов растений. Плантации могут быть комбинированными, когда между рядами деревьев выращиваются другие сельскохозяйственные культуры, например, тополь сочетается с ячменём. Период ротации энергетического леса — 6—7 лет.
Распространено применение топливных пеллет — твёрдого топлива из отходов деревообрабатывающих и сельскохозяйственных производств.
Жидкое биотопливо
Из масличных культур при помощи этерификации выделенного растительного масла производится различное дизельное топливо (Биодизель). Проводятся исследования по выращиванию высокопродуктивных плантаций масляных водорослей.
Путём ферментации сахаро и крахмалсодержащих продуктов (злаки, картофель, сахарная свёкла), и с предварительным гидролизом в случае использования целлюлозосодежащего растительного сырья (древесина, солома, растительные отходы) получают этанол (биоэтанол). Этанол применяется в качестве моторного топлива в чистом виде и в смеси с бензинами, используется для производства этил-трет-бутилового эфира — качественного топлива для бензиновых двигателей, являющегося частично биотопливом в отличие от метил-трет-бутилового эфира.
Газификация биомассы
Из 1 килограмма биомассы можно получить около 2,5 нм 3 генераторного газа, основными горючими компонентами которого являются монооксид углерода (CO) и водород (H2). В зависимости от способа проведения процесса газификации и исходного сырья можно получить низкокалорийный (сильно забалластированный) или среднекалорийный генераторный газ.
Из навоза животных методом метанового брожения получают биогаз. Биогаз на 55—75 % состоит из метана и на 25—45 % из СО2. Из тонны навоза крупного рогатого скота (в сухой массе) получается 250—350 кубических метров биогаза. Мировой лидер по количеству действующих установок по производству биогаза — Китай.
Лэндфилл-газ — одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из муниципальных бытовых отходов. В США в 2002 году находилось в эксплуатации 350 заводов по производству лэндфилл-газа, в Европе — 750, всего в мире — 1152, общее количество производимой энергии — 3929 МВт, объём обрабатываемых отходов — 4548 млн. тонн!
Ресурсы
Россия ежегодно накапливает до 300 млн. т. в сухом эквиваленте органических отходов: 250 млн т в сельскохозяйственном производстве, 50 млн. т. в виде бытового мусора.
США на свободных землях могут ежегодно выращивать 1,3 миллиарда тонн биомассы (Switchgrass — разновидности проса). Из этой биомассы можно получать биотоплива в объёме, эквивалентом 4,5 млн. баррелей нефти в день.
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Биомасса» в других словарях:
биомасса — биомасса … Орфографический словарь-справочник
БИОМАССА — (от био. и лат. massa ком, кусок), выраженное в единицах массы количество живого вещества, приходящееся на единицу площади или объема местообитания (г/м2, кг/га, г/м3 и др.). Более точно биомасса выражается в энергетических единицах,… … Экологический словарь
БИОМАССА — (от био. и масса) общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом (растений, микроорганизмов и животных) на единицу поверхности или объема местообитания; чаще всего выражают в массе сырого или сухого вещества (г/м²,… … Большой Энциклопедический словарь
БИОМАССА — (от био. и масса), общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом (растений, микроорганизмов и животных) на единицу поверхности или объема местообитания; чаще всего выражают в массе сырого или сухого вещества (г/м2, кг/га,… … Современная энциклопедия
БИОМАССА — суммарная масса особей вида, группы видов или сообщества организмов, выражаемая обычно в единицах массы сухого или сырого вещества, отнесённых к единицам площади или объёма любого местообитания (кг/га, г/м2, г/м3, кг/м3 и др.). Для того чтобы… … Биологический энциклопедический словарь
Биомасса — (от био. и масса), общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом (растений, микроорганизмов и животных) на единицу поверхности или объема местообитания; чаще всего выражают в массе сырого или сухого вещества (г/м2, кг/га,… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Биомасса — совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе в момент наблюдения; возобновляемые источники органического материала, который может быть использован в качестве топлива и для промышленного производства. … … Официальная терминология
биомасса — Вещество организмов, выраженное в единицах массы или энергии. [ГОСТ 9.102 91] биомасса Все виды веществ растительного и животного происхождения, продукты жизнедеятельности организмов и органические отходы, образующиеся в процессах производства,… … Справочник технического переводчика
БИОМАССА — БИОМАССА, общая масса (за вычетом обитателей воды) растений и/или животных, обитающих в какой либо местности. Термин часто применяют ко всему объему живых существ на Земле или на какой либо ее части, например, в океанах. Его относят также к… … Научно-технический энциклопедический словарь
биомасса — общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества (растений, микроорганизмов, животных) на единицу поверхности, объема местообитания или массы субстрата. Б. выражают в массе сырого или сухого вещества (г/л, кг/га, кг/м3 и т. д.).… … Словарь микробиологии
биомасса — сущ., кол во синонимов: 1 • масса (96) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Биомасса (экология)
СОДЕРЖАНИЕ
Экологические пирамиды [ править ]
Когда энергия передается с одного трофического уровня на другой, обычно только десять процентов используется для создания новой биомассы. Остальные девяносто процентов идут на метаболические процессы или рассеиваются в виде тепла. Эта потеря энергии означает, что пирамиды продуктивности никогда не переворачиваются, и обычно ограничивают пищевые цепи примерно шестью уровнями. Однако в океанах пирамиды биомассы могут быть полностью или частично перевернуты, с большим количеством биомассы на более высоких уровнях.
Земная биомасса [ править ]
В лугах умеренного климата травы и другие растения являются основными производителями в нижней части пирамиды. Затем идут основные потребители, такие как кузнечики, полевки и бизоны, за ними следуют вторичные потребители, землеройки, ястребы и мелкие кошки. Наконец, высшие потребители, крупные кошки и волки. Пирамида биомассы заметно уменьшается на каждом более высоком уровне.
Биомасса океана [ править ]
| морская пищевая цепь (типовая) |
|---|
| солнце |
| ↓ |
| фитопланктон |
| ↓ |
| травоядный зоопланктон |
| ↓ |
| хищный зоопланктон |
| ↓ |
| питатель фильтра |
| ↓ |
| хищное позвоночное животное |
Биомасса океана или моря, в противоположность наземной биомассе, может увеличиваться на более высоких трофических уровнях. В океане пищевая цепочка обычно начинается с фитопланктона и следует по курсу:
Фитопланктон → зоопланктон → хищный зоопланктон → фильтраторы → хищная рыба
Морская среда может иметь перевернутые пирамиды биомассы. В частности, биомасса потребителей (веслоногие рачки, криль, креветки, кормовая рыба) больше, чем биомасса первичных продуцентов. Это происходит потому, что основными продуцентами океана являются крошечные фитопланктоны, которые являются r-стратегами, которые быстро растут и воспроизводятся, поэтому небольшая масса может иметь высокую скорость первичной продукции. Напротив, наземные первичные производители, такие как леса, являются K-стратегами, которые медленно растут и воспроизводятся, поэтому для достижения той же скорости первичной продукции требуется гораздо большая масса.
Бактериальная биомасса [ править ]
По состоянию на 2018 год по-прежнему ведутся споры о том, что такое глобальная бактериальная биомасса. Перепись, опубликованная PNAS в мае 2018 года, дает для бактериальной биомассы
В биомасса это масса живых биологических организмов в данной области или экосистема в данный момент. Биомасса может относиться к биомасса видов, которая представляет собой массу одного или нескольких видов, или биомасса сообщества, который представляет собой массу всех видов в сообществе. Он может включать микроорганизмы, растения или животные. [4] Массу можно выразить как среднюю массу на единицу площади или как общую массу сообщества.
Содержание
Экологические пирамиды
Экологическая пирамида представляет собой моментальный снимок экологическое сообщество.
Внизу пирамиды представлены первичные производители (автотрофы). Первичные производители берут энергию из окружающей среды в виде солнечного света или неорганических химикатов и используют ее для создания богатых энергией молекул, таких как углеводы. Этот механизм называется основное производство. Затем пирамида проходит через различные трофические уровни к высшие хищники на вершине.
Когда энергия передается с одного трофического уровня на другой, обычно только десять процентов используется для создания новой биомассы. Остальные девяносто процентов идут на обменные процессы или рассеиваются в виде тепла. Эта потеря энергии означает, что пирамиды продуктивности никогда не переворачиваются, и обычно ограничивают пищевые цепи примерно шестью уровнями. Однако в океанах пирамиды биомассы могут быть полностью или частично перевернуты, с большим количеством биомассы на более высоких уровнях.
Земная биомасса
В лугах умеренного климата травы и другие растения являются основными производителями в нижней части пирамиды. Затем идут основные потребители, такие как кузнечики, полевки и бизоны, за ними следуют вторичные потребители, землеройки, ястребы и мелкие кошки. Наконец, высшие потребители, крупные кошки и волки. Пирамида биомассы заметно уменьшается на каждом более высоком уровне.
Биомасса океана
Биомасса океана или моря, в противоположность наземной биомассе, может увеличиваться на более высоких трофических уровнях. В океане пищевая цепочка обычно начинается с фитопланктона и следует по курсу:
Фитопланктон → зоопланктон → хищный зоопланктон → питатели-фильтры → хищная рыба
Фитопланктон основные первичные производители на дне морской пищевая цепочка. Использование фитопланктона фотосинтез превращать неорганический углерод в протоплазма. Затем они потребляются микроскопическими животными, называемыми зоопланктоном.
Зоопланктон составляют второй уровень пищевой цепи и включают небольшие ракообразные, Такие как копеподы и криль, а личинка рыбы, кальмаров, омаров и крабов.
В свою очередь, мелкий зоопланктон потребляется как более крупными хищными зоопланктонами, такими как криль, и по кормовая рыба, которые маленькие, школьные, фильтрующий рыбы. Это составляет третий уровень пищевой цепи.
Четвертый трофический уровень может включать хищных рыб, морских млекопитающих и морских птиц, потребляющих кормовую рыбу. Примеры рыба-меч, уплотнения и олуши.
Высшие хищники, такие как косатки, который может поглотить уплотнения, и короткопёрые акулы мако, которые могут потреблять рыбу-меч, составляют пятый трофический уровень. Усатые киты могут напрямую потреблять зоопланктон и криль, что приводит к пищевой цепочке с тремя или четырьмя трофическими уровнями.
Морская среда может иметь перевернутые пирамиды биомассы. В частности, биомасса потребителей (веслоногие рачки, криль, креветки, кормовая рыба) больше, чем биомасса первичных продуцентов. Это происходит потому, что основными продуцентами океана являются крошечный фитопланктон, который р-стратеги которые быстро растут и воспроизводятся, поэтому небольшая масса может иметь высокую скорость первичного производства. Напротив, наземные первичные производители, такие как леса, являются K-стратеги которые растут и размножаются медленно, поэтому для достижения той же скорости первичной продукции требуется гораздо большая масса.
Среди фитопланктона в основании морская пищевая сеть являются членами группы бактерий, называемых цианобактерии. Морские цианобактерии включают самые маленькие из известных фотосинтетический организмы. Самый маленький из всех, Прохлорококк, составляет всего от 0,5 до 0,8 мкм в поперечнике. [14] С точки зрения индивидуальной численности, Prochlorococcus, возможно, самый многочисленный разновидность на Земле: один миллилитр поверхностной морской воды может содержать 100 000 и более клеток. Во всем мире существует несколько октиллион (10 27 ) лиц. [15] Прохлорококк встречается повсеместно между 40 ° с.ш. и 40 ° ю.ш. и доминирует в олиготрофный (бедные питательными веществами) регионы океанов. [16] Бактерия составляет около 20% кислород в земных атмосфера, и является частью основания океана пищевая цепочка. [17]
Бактериальная биомасса
Обычно 50 миллионов бактериальные клетки в грамме почвы и миллион бактериальных клеток в миллилитре пресной воды. В часто цитируемом исследовании 1998 г. [7] мировая бактериальная биомасса была ошибочно рассчитана и составляет от 350 до 550 миллиардов тонн углерода, что составляет от 60% до 100% углерода в растениях. Более поздние исследования микробов морского дна ставят это под серьезное сомнение; одно исследование в 2012 году [8] уменьшил расчетную микробную биомассу на морском дне с исходных 303 миллиардов тонн C до всего 4,1 миллиарда тонн C, уменьшив глобальную биомассу прокариот до 50-250 миллиардов тонн C. Кроме того, если среднее значение на клетку биомасса прокариот снижена с 86 до 14 фемтограмм C, [8] затем глобальная биомасса прокариот сократилась до 13–44,5 миллиардов тонн углерода, что составляет от 2,4% до 8,1% углерода в растениях.
По состоянию на 2018 год по-прежнему существуют споры о том, что такое глобальная бактериальная биомасса. Перепись, опубликованная PNAS в мае 2018 г. дает на бактериальную биомассу
70 миллиардов тонн углерода, что составляет 15% всей биомассы. [1] Перепись Глубокая углеродная обсерватория проект, опубликованный в декабре 2018 года, дает меньшую цифру до 23 миллиардов тонн углерода. [9] [10] [11]