Biomassa (ekologi)

Den här artikeln handlar om den ekologiska åtgärden. För den förnybara energikällan, se biomassa (energi) .

Förutom bakterier har den totala globala levande biomassan uppskattats till 550 eller 560 miljarder ton C, varav det mesta finns i skogar.
Grunda vattenmiljöer, såsom våtmarker , flodmynningar och korallrev , kan vara lika produktiva som skogar och generera liknande mängder ny biomassa varje år på ett givet område.

Biomassan är massan av levande biologiska organismer i ett givet område eller ekosystem vid en given tidpunkt . Biomassa kan syfta på artbiomassa , som är massan av en eller flera arter, eller gemenskapsbiomassa , som är massan av alla arter i samhället. Det kan inkludera mikroorganismer , växter eller djur. Massan kan uttryckas som medelmassan per ytenhet, eller som den totala massan i samhället.

Hur biomassa mäts beror på varför den mäts. Ibland betraktas biomassan som den naturliga massan av organismer in situ , precis som de är. Till exempel, i ett laxfiske kan laxbiomassan betraktas som den totala våtvikt laxen skulle ha om den togs upp ur vattnet. I andra sammanhang kan biomassa mätas i termer av den torkade organiska massan, så kanske bara 30% av den faktiska vikten kan räknas, resten är vatten . För andra ändamål räknas endast biologiska vävnader, och tänder, ben och skal är uteslutna. I vissa tillämpningar mäts biomassa som massan av organiskt bundet kol (C) som är närvarande.

Den totala levande biomassan på jorden är cirka 550–560 miljarder ton C, och den totala årliga primärproduktionen av biomassa är drygt 100 miljarder ton C/år. Den totala levande biomassan av bakterier kan vara lika stor som för växter och djur eller kan vara mycket mindre. Det totala antalet DNA- baspar på jorden, som en möjlig approximation av den globala biologiska mångfalden , uppskattas till (5,3 ± 3,6) × 10 37 och väger 50 miljarder ton . Runt 2020 förväntas antropogen massa (människantillverkat material) överstiga all levande biomassa på jorden.

Ekologiska pyramider

En energipyramid illustrerar hur mycket energi som behövs när den strömmar uppåt för att stödja nästa trofiska nivå. Endast cirka 10 % av energin som överförs mellan varje trofisk nivå omvandlas till biomassa.
Huvudartikel: Ekologisk pyramid

En ekologisk pyramid är en grafisk representation som visar, för ett givet ekosystem , sambandet mellan biomassa eller biologisk produktivitet och trofiska nivåer .

  • En biomassapyramid visar mängden biomassa på varje trofisk nivå.
  • En produktivitetspyramid visar produktionen eller omsättningen av biomassa på varje trofisk nivå.

En ekologisk pyramid ger en ögonblicksbild i tiden av ett ekologiskt samhälle .

Pyramidens botten representerar primärproducenterna ( autotrofer ). Primärproducenterna tar energi från miljön i form av solljus eller oorganiska kemikalier och använder den för att skapa energirika molekyler som kolhydrater. Denna mekanism kallas primärproduktion . Pyramiden fortsätter sedan genom de olika trofiska nivåerna till topprovdjuren på toppen.

När energi överförs från en trofisk nivå till nästa, används vanligtvis bara tio procent för att bygga ny biomassa. Resterande nittio procent går till metabola processer eller försvinner som värme. Denna energiförlust innebär att produktivitetspyramider aldrig vänds upp och ned och begränsar i allmänhet näringskedjorna till cirka sex nivåer. Men i haven kan biomassapyramider vara helt eller delvis inverterade, med mer biomassa på högre nivåer.

Jordbunden biomassa

     
Relativ markbunden biomassa av ryggradsdjur kontra leddjur

Jordbunden biomassa minskar i allmänhet markant vid varje högre trofisk nivå (växter, växtätare, köttätare). Exempel på marklevande producenter är gräs, träd och buskar. Dessa har en mycket högre biomassa än de djur som konsumerar dem , såsom rådjur, zebror och insekter. Nivån med minst biomassa är de högsta rovdjuren i näringskedjan , såsom rävar och örnar.

I en tempererad gräsmark är gräs och andra växter de primära producenterna i botten av pyramiden. Sedan kommer de primära konsumenterna, som gräshoppor, sork och bison, följt av sekundärkonsumenterna, näbbmus, hökar och småkatter. Slutligen de tertiära konsumenterna, stora katter och vargar. Biomassapyramiden minskar markant på varje högre nivå.

Förändringar av växtarter i det terrestra ekosystemet kan resultera i förändringar i biomassan i jordnedbrytarsamhällen. Biomassa i C 3 och C 4 växtarter kan förändras som svar på förändrade koncentrationer av CO 2 . C 3 -växtarter har observerats öka i biomassa som svar på ökande koncentrationer av CO 2 på upp till 900 ppm.

Havets biomassa


marin näringskedja (typisk)
Sun01.jpg Sol
↓
växtplankton
↓
växtätande djurplankton
↓
köttätande djurplankton
↓
Herring2.jpg   filtermatare
↓
Bluefin-big.jpg   rovdjur
Se även: Marint liv

Havs- eller marinbiomassa, i en omsvängning av markbunden biomassa, kan öka vid högre trofiska nivåer. I havet börjar näringskedjan vanligtvis med växtplankton och följer kursen:

Växtplankton → djurplankton → rovdjursplankton → filtermatare → rovfiskar

Havsmatnät som visar ett nätverk av näringskedjor

Biomassapyramider Jämfört med terrestra biomassapyramider är vattenpyramider inverterade vid basen
Prochlorococcus , en inflytelserik bakterie

Växtplankton är de viktigaste primärproducenterna längst ner i den marina näringskedjan . Växtplankton använder fotosyntes för att omvandla oorganiskt kol till protoplasma . De konsumeras sedan av djurplankton som varierar i storlek från några mikrometer i diameter när det gäller protistan mikrozooplankton till makroskopiskt gelatinöst och kräftdjur djurplankton .

Zooplankton utgör den andra nivån i näringskedjan och inkluderar små kräftdjur , såsom copepoder och krill , och larver av fisk, bläckfisk, hummer och krabbor.

I sin tur konsumeras små djurplankton av både större rovdjursplankter, såsom krill , och av foderfiskar , som är små, skolande, filtermatande fiskar. Detta utgör den tredje nivån i näringskedjan.

En fjärde trofisk nivå kan bestå av rovfiskar, marina däggdjur och sjöfåglar som äter foderfisk. Exempel är svärdfisk , sälar och havsulor .

Apex-rovdjur, som späckhuggare , som kan äta sälar, och kortfenad makohajar , som kan äta svärdfisk, utgör en femte trofisk nivå. Bardvalar kan konsumera djurplankton och krill direkt, vilket leder till en näringskedja med bara tre eller fyra trofiska nivåer.

Marina miljöer kan ha inverterade biomassapyramider. I synnerhet är konsumenternas biomassa (copepoder, krill, räkor, foderfisk) större än biomassan hos primärproducenter. Detta händer eftersom havets primära producenter är små växtplankton som är r-strateger som växer och förökar sig snabbt, så en liten massa kan ha en snabb primärproduktion. Däremot är markbundna primärproducenter, såsom skogar, K-strateger som växer och förökar sig långsamt, så det behövs en mycket större massa för att uppnå samma takt i primärproduktionen.

Bland växtplanktonet vid basen av den marina näringsväven finns medlemmar från en filum av bakterier som kallas cyanobakterier . Marina cyanobakterier inkluderar de minsta kända fotosyntetiska organismerna. Den minsta av alla, Prochlorococcus , är bara 0,5 till 0,8 mikrometer i diameter. När det gäller individuella antal är Prochlorococcus möjligen den mest förekommande arten på jorden: en enda milliliter ytvatten kan innehålla 100 000 celler eller mer. I världen uppskattas det finnas flera oktiljoner (10 27 ) individer. Prochlorococcus är allestädes närvarande mellan 40°N och 40°S och dominerar i de oligotrofa (näringsfattiga) områdena i haven. Bakterien står för uppskattningsvis 20 % av syret i jordens atmosfär och utgör en del av basen i havets näringskedja .

Bakteriell biomassa

Det finns vanligtvis 50 miljoner bakterieceller i ett gram jord och en miljon bakterieceller i en milliliter sötvatten. I en mycket citerad studie från 1998 hade världens bakteriella biomassa av misstag beräknats till 350 till 550 miljarder ton kol, vilket motsvarar mellan 60 % och 100 % av kolet i växter. Nyare studier av havsbottenmikrober kastar stort tvivel om detta; en studie 2012 minskade den beräknade mikrobiella biomassan på havsbotten från de ursprungliga 303 miljarder ton C till bara 4,1 miljarder ton C, vilket minskade den globala biomassan av prokaryoter till 50 till 250 miljarder ton C. Vidare, om genomsnittlig biomassa per cell för prokaryoter minskas från 86 till 14 femtogram C, sedan minskades den globala biomassan av prokaryoter till 13 till 44,5 miljarder ton C, vilket motsvarar mellan 2,4 % och 8,1 % av kolet i växter.

Från och med 2018 fortsätter det att finnas vissa kontroverser om vad den globala bakteriella biomassan är. En folkräkning som publicerades av PNAS i maj 2018 ger för bakteriell biomassa ~70 miljarder ton kol, motsvarande 15 % av hela biomassan. En folkräkning av Deep Carbon Observatory publicerad i december 2018 ger en mindre siffra på upp till 23 miljarder ton kol.

Geografisk plats Antal celler (× 10 29 ) Miljarder ton kol
havsbotten
2,9 till 50
4.1
Öppet hav
1.2
1,7 till 10
Markbunden jord
2.6
3,7 till 22
Underjordisk mark
2,5 till 25
3,5 till 215

Global biomassa

Extern bild
image icon Visualisering av livets biomassa

Uppskattningar för den globala biomassan av arter och grupper på högre nivå är inte alltid konsekventa i litteraturen. Den totala globala biomassan har uppskattats till cirka 550 miljarder ton C. Det mesta av denna biomassa finns på land, med endast 5 till 10 miljarder ton C som finns i haven. På land finns det cirka 1 000 gånger mer växtbiomassa ( fytomassa ) än animalisk biomassa ( zoomass ). Cirka 18 % av denna växtbiomassa äts av landdjuren. Men i havet är djurets biomassa nästan 30 gånger större än växtbiomassan. [ tveksamt – diskutera ] De flesta havsväxters biomassa äts av havsdjuren.

namn antal arter datum för uppskattning individuell räkning genomsnittlig levande massa av individ procent biomassa (torkad) totalt antal kolatomer global torr biomassa i miljoner ton global våt (färsk) biomassa i miljoner ton
Markbundna
Människor
1
2019
7,7 miljarder

50 kg (inkl barn)
30 %
4,015 × 10 36
105
385
2005
4,63 miljarder vuxna

62 kg (exkl. barn)
287
Nötkreatur
1
1.3 miljarder
400 kg
30 %
156
520
Får och getter
2
2002
1,75 miljarder
60 kg
30 %
31,5
105
Kycklingar
1
24 miljarder
2 kg
30 %
14.4
48
Myror
12 649
10 7 –10 8 miljarder

3 × 10 −6 kg (0,003 gram)
30 %
10–100
30-300
Daggmaskar
>7 000

1881 Darwin
1,3 × 10 6 miljarder
3 g
30 %
1 140–2 280
3 800–7 600
Termiter
>2 800
1996
445
Marin
Blåvalar
1
Förvalfångst
340 000
40 %
36
2001
4 700
40 %
0,5
Fisk
>10 000
2009
800-2 000
Antarktisk krill
1
1924–2004
7,8 × 10 14
0,486 g
379

Copepoder (ett djurplankton )
13 000
10 −6 –10 −9 kg
1 × 10 37

Cyanobakterier (ett pikoplankton )
?
2003
1 000
Global

Prokaryoter (bakterier)
?
2018
1 × 10 31 celler
23 000 – 70 000

Människor utgör cirka 100 miljoner ton av jordens torra biomassa, tama djur cirka 700 miljoner ton, daggmaskar över 1 100 miljoner ton och årliga spannmålsgrödor cirka 2,3 miljarder ton.

Biomassa efter livsform
Människor och deras boskap representerar 96 % av alla däggdjur på jorden när det gäller biomassa, medan alla vilda däggdjur endast representerar 4 %.

Den mest framgångsrika djurarten , sett till biomassa, kan mycket väl vara antarktisk krill , Euphausia superba , med en färsk biomassa som närmar sig 500 miljoner ton . Som en grupp är familjen av lanternfiskar bland de mest folkrika ryggradsdjuren , med vissa uppskattningar som tyder på att de kan ha en total global biomassa på 550–660 miljoner ton, vilket står för upp till 65 % av all biomassa för djuphavsfisk. Men som grupp kan de små vattenlevande ryggradslösa djuren som kallas copepoder bilda den största djurbiomassan på jorden. En artikel från 2009 i Science uppskattar, för första gången, världens totala fiskbiomassa till någonstans mellan 0,8 och 2,0 miljarder ton. Det har uppskattats att cirka 1 % av den globala biomassan beror på växtplankton .

  • Grasses, trees and shrubs have a much higher biomass than the animals that consume them

    Gräs, träd och buskar har en mycket högre biomassa än djuren som äter dem

  • Antarctic krill form one of the largest biomasses of any individual animal species.[44]

    Antarktisk krill utgör en av de största biomassorna av någon enskild djurart.

Enligt en studie från 2020 publicerad i Nature uppväger människotillverkade material, eller antropogen massa, all levande biomassa på jorden, med plast som enbart överstiger massan av alla land- och havsdjur tillsammans.

Global produktionstakt

Globalt producerar terrestra och oceaniska livsmiljöer en liknande mängd ny biomassa varje år (56,4 miljarder ton C på land och 48,5 miljarder ton C oceanisk).

Nettoprimärproduktion är den hastighet med vilken ny biomassa genereras, främst på grund av fotosyntes . Global primärproduktion kan uppskattas från satellitobservationer . Satelliter skannar det normaliserade differensvegetationsindexet (NDVI) över marklevande livsmiljöer och avsöker havsytans klorofyllnivåer över hav. Detta resulterar i 56,4 miljarder ton C /år (53,8 %) för markbunden primärproduktion och 48,5 miljarder ton C/år för oceanisk primärproduktion. Således är den totala fotoautotrofa primärproduktionen för jorden cirka 104,9 miljarder ton C/år. Detta motsvarar cirka 426 gC/m 2 /år för landproduktion (exklusive områden med permanent istäcke) och 140 gC/m 2 /år för haven.

Det finns dock en mycket mer betydande skillnad i stående bestånd — medan de står för nästan hälften av den totala årliga produktionen, står oceaniska autotrofer endast för cirka 0,2 % av den totala biomassan. Autotrofer kan ha den högsta globala andelen biomassa, men de är nära konkurrerade eller överträffade av mikrober.

Terrestra sötvattensekosystem genererar cirka 1,5 % av den globala nettoprimärproduktionen.

Vissa globala producenter av biomassa i produktivitetsordning är

Producent
Biomassaproduktivitet (gC/m 2 /år) 		Ref
Total yta (miljoner km 2 ) 		Ref
Total produktion (miljarder ton C/år)
Träsk och kärr 2 500 5.7
Tropiska regnskogar 2 000 8 16
korallrev 2 000 0,28 0,56
Algbäddar 2 000
Flodmynningar 1 800
Tempererade skogar 1 250 19 24
Odlade marker 650 17 11
Tundrar 140 11.5-29.8
Öppet hav 125 311 39
Öknar 3 50 0,15

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Biomass_(ecology)&oldid=1141454090 "