Zawartość
Ekosystem obejmuje zwierzęta, rośliny, drobnoustroje i nieożywione składniki siedlisk wokół nich, takie jak woda, powietrze i gleba. Każdy żywy organizm wymaga pewnej formy produkcji energii. Wszystkie zwierzęta wymagają oddychania, wymiany tlenu na dwutlenek węgla, aby pozostać przy życiu. Rośliny wymagają również oddychania i tlenu, ale także wiążą lub usuwają węgiel ze środowiska i wytwarzają życiodajny tlen wykorzystywany przez zwierzęta, napędzany energią słoneczną, którą zbierają przy użyciu wyspecjalizowanych organelli zwanych chloroplastami. Wymiana ekosystemów netto jest obliczana według wzoru, który pokazuje, ile węgla jest wprowadzane do środowiska w porównaniu do tego, ile jest usuwane. Wymiana ekosystemów netto jest czasami nazywana „produkcją ekosystemów netto”.
Cykl węglowy
Aby utrzymać życie na Ziemi w obecnej postaci, węgiel w atmosferze i węgiel utrwalony w organizmach biologicznych muszą być zrównoważone. Jeśli nie, nastąpi zmiana klimatu. Zwierzęta i ludzie dodają więcej węgla do ekosystemu, po prostu oddychając. Węgiel atmosferyczny powstaje również w wyniku rozkładu, ponieważ martwe zwierzęta i materia roślinna uwalniają węgiel magazynowany w ich tkankach oraz przez spalanie drzew, roślin i paliw kopalnych, takich jak ropa naftowa i węgiel. Aby przeciwdziałać tym skutkom, żywe rośliny są nazywane „pochłaniaczami węgla”, ponieważ usuwają dwutlenek węgla ze środowiska i przekształcają go w tlen i energię żywności.
Kluczowe czynniki i warunki
Do ustalenia wymiany ekosystemów netto potrzeba kilku czynników. Pierwsza to produkcja pierwotna netto, czyli ilość netto węgla organicznego usuniętego z ekosystemu przez rośliny. Rośliny są autotrofami, co oznacza, że są w stanie wytwarzać substancje odżywcze i energię z substancji nieorganicznych i światła słonecznego podczas procesu zwanego fotosyntezą. Całkowita ilość węgla utrwalonego - usuniętego z ekosystemu - podczas fotosyntezy nazywana jest pierwotną produkcją brutto. Jednak rośliny wydzielają również węgiel podczas oddychania. Stąd produkcja pierwotna netto jest obliczana przez odjęcie ilości węgla wydalonego przez rośliny podczas oddychania od ilości węgla ustalonej podczas produkcji pierwotnej brutto.
Określanie wymiany ekosystemów netto
Podczas gdy rośliny są autotrofami, ludzie i zwierzęta są heterotrofami, co oznacza, że potrzebują organicznych składników odżywczych - żywności - ze środowiska i muszą wykorzystywać tlen do produkcji energii ze strawionego pokarmu. Heterotroficzne oddychanie wytwarza duże ilości węgla, który jest wprowadzany do ekosystemu. Dlatego wymianę ekosystemu netto określa się, odejmując ilość węgla wytwarzanego przez oddychanie heterotroficzne od produkcji pierwotnej netto.
Właściwości ekosystemów
Bilans węgla jest podstawową właściwością, która zapewnia, że ekosystemy są zrównoważone i zdrowe. Wymiana ekosystemów netto pomaga zmierzyć bilans cyklu węglowego. Ponieważ oblicza się go, odejmując, ile roślin węglowych naprawia lub usuwa, od ilości węgla wprowadzanego do ekosystemu, najlepszym wynikiem byłaby wartość ujemna. Na przykład dane z lat 1992–2000 wykazały, że lasy we wschodnich Stanach Zjednoczonych miały wymianę ekosystemów netto w zakresie od -84 do -740. Oznacza to, że więcej węgla jest usuwane niż uwalniane. Jeśli węgiel nie zostanie skutecznie usunięty, ucierpi jakość powietrza i życia w ekosystemie. Innymi czynnikami, które należy wziąć pod uwagę przy bilansie węgla w ekosystemie, są zanieczyszczenia z fabryk i pojazdów, a oceany usuwają również węgiel z atmosfery.