Landbiomasse i procent. Forskere gennemfører en global biomassetælling

OG Og V og jeg er ved at b o l o h Til EN h e m l Og

Overalt på Jorden, hvor end du vender blikket hen, hersker livet. Overalt kan du finde nogle planter og dyr. Og hvor mange flere organismer er der, der er usynlige for det blotte øje! De enkleste encellede dyr og mikroskopiske alger, talrige svampe, bakterier, vira...

I dag kendes op til 500 tusinde arter af planter og omkring 1,5 millioner dyrearter. Men ikke alle arter er endnu blevet opdaget og beskrevet. Og hvis du forestiller dig, hvor mange individer hver art har!.. Prøv at tælle antallet af grantræer i taigaen, eller mælkebøtter på en eng, eller hvedeaks på en mark... Hvor mange myrer lever i en myretue, hvordan mange cyclops eller dafnier krebsdyr i en vandpyt, hvor mange egern er der i skoven, hvor mange gedder, aborrer eller kakerlakker er der i en sø?.. Og virkelig fabelagtige tal opnås, når man forsøger at tælle mikroorganismer.

Så i1 gram I gennemsnit indeholder skovjord:

bakterier -400.000.000,

svampe - 2.000.000,

alger - 100.000,

protozoer - 10.000.

Det mener mikrobiologer fra University of Georgia der er kun 5.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 på Jorden (5 nonmillion) bakterie . Dette svarer til 70% af massen af ​​alt liv på planeten.

Hele denne utallige mængde af levende væsener er ikke lokaliseret kaotisk og tilfældigt, men strengt taget naturligt, i en bestemt rækkefølge, i overensstemmelse med livets love, der historisk er etableret på Jorden. Her er, hvad den amerikanske biolog K. Willie skriver om dette: ”Ved første øjekast kan det se ud til, at verden af ​​levende væsener består af en ufattelig variation af planter og dyr, der er forskellige fra hinanden og går hver deres vej. En mere detaljeret undersøgelse viser dog, at alle organismer, både planter og dyr, har de samme grundlæggende livsbehov, de står over for de samme problemer: at skaffe føde som energikilde, erobre livsrum, reproduktion osv. I løbet af løsningen disse problemer, planter og dyr dannede et stort udvalg af forskellige former, som hver især er tilpasset livet under givne miljøforhold. Hver form har tilpasset sig ikke kun de fysiske forhold i miljøet - den har opnået modstandsdygtighed over for udsving inden for visse grænser for fugt, vind, belysning, temperatur, tyngdekraft osv., men også til det biotiske miljø - til alle levende planter og dyr i samme zone.

Regelmæssigt fordelt på Jorden danner hele sættet af organismer den levende skal på vores planet - biosfæren. Æren for at udvikle begrebet "biosfære" og afklare dens planetariske rolle tilhører den russiske akademiker V.I. Vernadsky, selvom udtrykket selv blev brugt i slutningen af ​​forrige århundrede. Hvad er biosfæren, og hvorfor tillægges den så stor betydning?

Jordens overfladedele består af tre mineralske, uorganiske skaller: lithosfæren - Jordens hårde stenskal; hydrosfære - en flydende, ikke-kontinuerlig skal, inklusive alle have, oceaner og indre farvande - Verdenshavet; atmosfæren er en gasformig skal.

Hele hydrosfæren, de øvre dele af litosfæren og de nederste lag af atmosfæren er beboet af dyr og planter. Den moderne biosfære blev dannet i processen med fremkomsten og videre historisk udvikling af levende stof. Siden livets oprindelse på Jorden er der ifølge forskellige skøn gået fra 1,5-2,5 til 4,2 milliarder år. V.I. Vernadsky kom til den konklusion, at i løbet af denne tid blev alle de ydre lag af jordskorpen behandlet af organismers vitale aktivitet med 99 procent. Derfor er Jorden, som vi opfatter den, som vi lever på, i høj grad et produkt af organismers aktivitet.

Livet, der er opstået på Jorden som et resultat af den naturlige udvikling af stof, i løbet af mange millioner år af dets eksistens i form af forskellige organismer, ændrede udseendet af vores planet.

Alle organismer i biosfæren danner tilsammen biomasse eller "levende stof", som har kraftig energi, der ændrer jordskorpen og atmosfæren. Den samlede vægt af plantemasse er omkring 10.000 milliarder, og dyremasse er omkring 10 milliarder tons, hvilket er cirka 0,01 procent af vægten af ​​hele biosfæren med dens faste, flydende og gasformige levesteder. Det anslås, at biomassen af ​​alle levende væsener, der bor på Jorden, cirka en milliard år efter livets fremkomst, burde have været mange gange større end vores planets masse. Men det skete ikke.

Hvorfor akkumuleres biomasse ikke væsentligt? Hvorfor holdes det på et bestemt niveau? Når alt kommer til alt, har biomasse som levende stof tendens til kontinuerlig udvikling, forbedring og konstant akkumulering i processen med denne udvikling, i processen med reproduktion og vækst af levende væsener.

Men dette sker ikke, fordi hvert element, som kroppen af ​​en organisme er bygget af, er taget fra miljøet, og derefter gennem en række andre organismer vender det igen tilbage til det omgivende, uorganiske miljø, hvorfra det igen indgår i sammensætningen af levende stof, biomasse. Derfor bliver hvert element, der udgør levende stof, brugt af det mange gange.

Dette skal dog ikke forstås i absolut forstand. På den ene side forlader nogle af grundstofferne stoffernes kredsløb, da der på Jorden sker ophobning af organiske forbindelser i form af aflejringer af kul, olie, tørv, olieskifer osv. På den anden side sker mennesket. , kan gennem sine aktiviteter sikre en mere intensiv proces med biomasseakkumulering, som kommer til udtryk i en kontinuerlig stigning i afgrødeudbyttet og husdyrenes produktivitet.

Men alt dette afviser slet ikke den generelle regel. Biomasse på Jorden akkumuleres stadig ikke væsentligt, men holdes konstant på et vist niveau, selvom dette niveau ikke er absolut og konstant. Dette sker, fordi biomasse løbende ødelægges og genskabes af det samme byggemateriale; en kontinuerlig cirkulation af stoffer finder sted inden for dets grænser. V.I. Vernadsky skriver: "Livet fanger en betydelig del af de atomer, der udgør stoffet på jordens overflade. Under dens indflydelse er disse atomer i kontinuerlig intens bevægelse. Ud fra dem skabes millioner af forskellige forbindelser hele tiden. Og denne proces varer uden afbrydelse i titusinder af år, fra de ældste arkæozoiske epoker til vores tid. Der er ingen kemisk kraft på jordens overflade, der er mere konstant aktiv, og derfor mere kraftfuld i dens ultimative virkninger, end levende organismer taget som helhed.

Denne cyklus, som opstår som et resultat af organismers vitale aktivitet, kaldes stoffernes biologiske kredsløb. Det fik en moderne karakter med fremkomsten af ​​grønne planter, der udfører fotosynteseprocessen. Siden dengang har betingelserne for udviklingen af ​​levende stof på Jorden fået en helt anden karakter.

Forløbet af cirkulationen af ​​stoffer kan kort betragtes ved at bruge eksemplet med kulstof, hvis atomer er en del af et komplekst proteinmolekyle. Det er med proteinmolekylet, at liv og stofskifte hænger sammen.

Hver hektar jord indeholder op til 2,5 tons kuldioxid (CO2). Som beregninger har vist, optager afgrøder af for eksempel sukkerrør op til 8 tons kulstof pr. hektar, som bruges til at bygge kroppen af ​​disse planter. Som et resultat blev grønne planter brugt i omkring flere hundrede år

Ville være hele kulstofreserven. Men dette sker ikke, fordi organismer i respirationsprocessen frigiver betydelige mængder kuldioxid, og endnu mere kulstof frigives af forrådnende bakterier og svampe, hvilket ødelægger kulstofforbindelser indeholdt i dyrs og planters døde kroppe. En del af kulstoffet forlader stadig "cirkulationssfæren", idet det aflejres i form af aflejringer af olie, kul, tørv osv., som døde planter og dyr omdannes til. Men dette tab af kulstof kompenseres af ødelæggelsen af ​​stenkarbonater og under moderne forhold også ved forbrænding af enorme mængder udvundet brændstof. Som et resultat ser det ud til, at kulstof konstant strømmer fra atmosfæren gennem grønne planter, dyr og mikroorganismer tilbage i atmosfæren. Således forbliver de samlede kulstofreserver i biosfæren nogenlunde konstante. Det kan antages med høj grad af sikkerhed, at næsten ethvert kulstofatom i biosfæren, siden livets fremkomst på Jorden, gentagne gange har været en del af levende stof, overgået til atmosfærisk kuldioxid og igen vendt tilbage til sammensætningen af ​​levende stof, biomasse.

Under moderne forhold går kulstof i processen med biologisk kredsløb af stoffer gennem følgende faser: 1) grønne planter, skabere af organisk stof, absorberer kulstof fra atmosfæren og introducerer det i sammensætningen af ​​deres kroppe; 2) dyr, eller forbrugere, der spiser planter, bygger deres krops kulstofforbindelser ud fra deres kulstofforbindelser; 3) bakterier, samt nogle andre organismer, eller nedbrydere, ødelægger det organiske stof fra døde planter og dyr og frigiver kulstof, som igen går ud i atmosfæren som kuldioxid.

En anden vigtig bestanddel af aminosyrer og proteiner i biomasse er nitrogen. Kilden til nitrogen på Jorden er nitrater, som optages af planter fra jord og vand. Dyr, der spiser planter, syntetiserer deres protoplasma fra planteaminosyrer og -proteiner. Putrefaktive bakterier omdanner nitrogenforbindelser fra disse organismers døde kroppe til ammoniak. Nitrificerende bakterier omdanner derefter ammoniakken til nitritter og nitrater. Noget af kvælstoffet returneres til atmosfæren ved denitrificerende bakterier. Men på Jorden, i processen med udviklingen af ​​levende stof, syntes organismer i stand til at binde frit nitrogen og omdanne det til organiske forbindelser. Det er nogle blågrønne alger, jordalger samt knudebakterier sammen med bælgfrugtsrodceller. Når disse organismer dør, omdannes nitrogenet i deres krop til salpetersyresalte ved at nitrificere bakterier.

En lignende cyklus udføres af vand, fosfor og mange andre stoffer, der er en del af levende stof og biosfærens mineralskaller. Som et resultat bliver alle grundstoffer, med sjældne undtagelser, trukket til det mest grandiose i forhold til deres skala kontinuerligt bevægende flow - den biologiske cyklus af stoffer. . "Ophøret af liv ville uundgåeligt være forbundet med ophøret af kemiske ændringer, hvis ikke af hele jordskorpen, så i det mindste af dens overflade - Jordens overflade, biosfæren," skriver akademiker V. I. Vernadsky.

Denne idé om Vernadsky bekræftes især tydeligt af den rolle, som oxygen, et produkt af plantefotosyntese, spiller i processen med sin cyklus. Næsten al ilten i jordens atmosfære opstod og holdes på et vist niveau af grønne planters aktivitet. Det indtages i store mængder af organismer under respiration. Men derudover, som har en enorm kemisk aktivitet, kombineres oxygen kontinuerligt med næsten alle andre grundstoffer.

Hvis grønne planter ikke producerede så store mængder ilt, ville den helt forsvinde fra atmosfæren om cirka 2000 år. Hele Jordens udseende ville blive transformeret, næsten alle organismer ville forsvinde, alle oxidative processer i den fysiske del af biosfæren ville ophøre... Jorden ville blive en livløs planet. Det er tilstedeværelsen af ​​fri ilt i planetens atmosfære, der indikerer, at der er liv, levende stof og en biosfære på den. Og da der er en biosfære, bliver næsten alle elementer i miljøet trukket ind i en storslået, endeløs kredsløb af stoffer.

Det anslås, at i moderne tid cirkulerer al ilten i atmosfæren gennem organismer (binding gennem respiration og frigivet gennem fotosyntese) på 2.000 år, at al kuldioxid i atmosfæren kredser i den modsatte retning hvert 300. år, og at alt vand på Jorden nedbrydes og genskabes gennem fotosyntese og respiration over 2.000.000 år.

Læren om biosfæren er baseret på geokemisk forskning, primært ilt- og kulstofkredsløbet, der er studeret af V.I. Vernadsky. Han var den første til at foreslå, at ilten i den moderne atmosfære er dannet som et resultat af planters fotosyntetiske aktivitet.

Den fremragende naturforsker V.I. Vernadsky havde en fantastisk evne til at dække næsten alle områder af moderne naturvidenskab med sin skarpe og strålende tanke. I sine tanker og koncepter var han langt foran sit nutidige vidensniveau og forudså deres udvikling årtier i forvejen. Tilbage i 1922 skrev Vernadsky om menneskets forestående beherskelse af enorme reserver af atomenergi, og i slutningen af ​​30'erne forudsagde han den kommende æra for menneskets indtog i rummet. Han stod ved oprindelsen af ​​mange videnskaber om Jorden - genetisk mineralogi, geokemi, biogeokemi, radiogeologi og skabte doktrinen om Jordens biosfære, som blev toppen af ​​hans kreativitet.

V.I. Vernadskys videnskabelige forskning var konstant forbundet med enormt organisatorisk arbejde. Han var initiativtager til oprettelsen af ​​Kommissionen for undersøgelse af de naturlige produktive kræfter i Rusland, en af ​​arrangørerne af det ukrainske videnskabsakademi og dets første præsident. På initiativ af Vernadsky, Institut for Geografi, Institut for Mineralogi og Geokemi opkaldt efter M.V. Lomonosov, Radium, Keramiske og Optiske Institutter, Biogeochemical Laboratory, som nu er blevet til Institut for Geokemi og Analytisk Kemi opkaldt efter V.I. Vernadsky, og undersøgelseskommissionen blev oprettet i systemet af USSR Academy of Sciences. permafrost, senere omdannet til V. A. Obruchev Institute of Permafrost Science, Commission on the History of Knowledge, nu Institute of the History of Natural Science and Technology, Komitéen for Meteoritter, Kommissionen for Isotoper, Uran og mange andre. Til sidst kom han med ideen om at oprette en international kommission til at bestemme jordens geologiske alder

FLOW AF ENERGI I BIOSFÆREN

Alle stoffers kredsløb er lukkede; de ​​samme atomer bruges gentagne gange i dem. Derfor kræves der ikke noget nyt stof for at udføre cyklussen. Loven om stoffets bevarelse, ifølge hvilken stof aldrig opstår eller forsvinder, er tydelig her. Men omdannelsen af ​​stoffer inden for det biogene kredsløb kræver energi. Hvilken slags energi bruges til at udføre denne storslåede proces?


Den vigtigste energikilde, der er nødvendig for livet på Jorden, og derfor for implementeringen af ​​den biologiske cyklus af stoffer, er sollys, dvs. den energi, der opstår i Solens dybder under kernereaktioner ved en temperatur på cirka 10.000.000 grader. (Temperaturen ved Solens overflade er meget lavere, kun 6.000 grader.) Op til 30 procent af energien spredes i atmosfæren eller reflekteres af skyer og Jordens overflade, op til 20 procent absorberes i de øverste lag af skyer, og cirka 50 procent når land- eller havoverfladen og absorberes i form af varme. Kun en lille mængde energi, kun omkring 0,1 til 0,2 procent, fanges af grønne planter; Det er dette, der sikrer hele det biologiske kredsløb af stoffer på Jorden.

Grønne planter akkumulerer energien fra solens stråler og lagrer den i deres kroppe. Dyr, der spiser planter, eksisterer på grund af den energi, der kom ind i deres krop sammen med mad, med de spiste planter. Rovdyr eksisterer i sidste ende også på grund af den energi, der akkumuleres af grønne planter, fordi de lever af planteædere.

Solens energi, som oprindeligt blev brugt af grønne planter i fotosynteseprocessen, omdannes således til den potentielle energi af de kemiske bindinger af de organiske forbindelser, som selve plantelegemet er bygget af. I kroppen af ​​et dyr, der har spist en plante, oxideres disse organiske forbindelser og frigiver den samme mængde energi, som planten brugte på syntesen af ​​organisk stof. En del af denne energi bruges til dyrets liv, og en del omdannes ifølge termodynamikkens anden lov til varme og spredes i rummet.

I sidste ende overføres energien fra Solen af ​​en grøn plante fra en organisme til en anden. Med hver sådan overgang omdannes energi fra én form (en plantes livsenergi) til en anden (livsenergien for et dyr, en mikroorganisme osv.). Med hver sådan transformation falder mængden af ​​nyttig energi. Som følge heraf, i modsætning til cirkulationen af ​​stoffer, som flyder i en lukket cirkel, bevæger energi sig fra organisme til organisme i en bestemt retning. Der er en envejs strøm af energi, ikke en cyklus.

Det er ikke svært at forestille sig, at så snart Solen går ud, vil al den energi, Jorden akkumulerer, gradvist efter en vis og relativt kort periode blive til varme og forsvinde i rummet. Cirkulationen af ​​stoffer i biosfæren vil stoppe, alle dyr og planter vil dø. Et ret dystert billede... Enden på livet på Jorden...

Vi bør dog ikke blive forvirrede over denne konklusion. Solen vil trods alt skinne i adskillige milliarder år mere, altså i hvert fald så længe der allerede eksisterer liv på Jorden, som har udviklet sig fra primitive klumper af levende stof til det moderne menneske. Desuden dukkede mennesket selv op på Jorden for kun omkring en million år siden. I denne periode gik han fra en stenøkse til de mest komplekse elektroniske computere, trængte ind i dybet af atomet og universet,

Enhver overgang af energi fra en form til en anden er ledsaget af et fald i mængden af ​​nyttig energi. Den er gået ud over Jorden og udforsker med succes det ydre rum.

Menneskets udseende og et sådant højt organiseret stof som dets hjerne var og er af enestående betydning for udviklingen af ​​levende mødre og hele biosfæren. Siden starten har menneskeheden, som en del af biomassen, været fuldstændig afhængig af miljøet i en længere periode. Men efterhånden som hjernen og tænkningen udvikler sig, erobrer mennesket naturen mere og mere, hæver sig over den, underordner den sine interesser. Tilbage i 1929 foreslog A.P. Pavlov, der understregede menneskets stadigt voksende rolle i udviklingen af ​​den organiske verden på Jorden, at kalde den kvartære periode for "antropocæn" og derefter V.I. Vernadsky, idet han mente, at menneskeheden er ved at skabe en ny, intelligent skal af Jorden, eller sfærens sind, foreslog navnet "noosphere".

Menneskelig aktivitet ændrer væsentligt kredsløbet af stoffer i biosfæren. Omkring 50 milliarder tons kul blev udvundet og brændt; Der udvindes milliarder af tons jern og andre metaller, olie og tørv. Mennesket har mestret forskellige former for energi, herunder atomenergi. Som et resultat dukkede helt nye kemiske grundstoffer op på Jorden, og muligheden opstod for at omdanne nogle grundstoffer til andre, og en stor mængde radioaktiv stråling kom ind i biosfæren. Mennesket er blevet en størrelse af kosmisk orden, og med kraften i sit sind vil det i den nærmeste fremtid være i stand til at mestre sådanne former for energi, som vi ikke engang er opmærksomme på nu.

I øjeblikket er omkring 500 tusind arter af planter og mere end 1,5 millioner dyrearter kendt på Jorden. 93% af dem bor på land, og 7% er indbyggere i vandmiljøet (tabel).

Tabellen viser, at selvom havene fylder omkring 70 % af jordens overflade, udgør de kun 0,13 % af jordens biomasse.

Jorddannelsen sker biogent, den består af uorganiske og organiske stoffer. Uden for biosfæren er jorddannelse umulig. Under påvirkning af mikroorganismer, planter og dyr på klipper begynder jordens jordlag gradvist at dannes. De biogene elementer, der er ophobet i organismer efter deres død og nedbrydning, går igen over i jorden.

De processer, der foregår i jorden, er en vigtig del af kredsløbet af stoffer i biosfæren. Menneskelig økonomisk aktivitet kan føre til en gradvis ændring i jordens sammensætning og død af mikroorganismer, der lever i den. Derfor er det nødvendigt at udvikle foranstaltninger til klog brug af jorden. Materiale fra siden

Hydrosfæren spiller en vigtig rolle i fordelingen af ​​varme og fugt på planeten og i stoffernes kredsløb, så den har også en stærk indflydelse på biosfæren. Vand er en vigtig bestanddel af biosfæren og en af ​​de mest nødvendige faktorer for organismers liv. Det meste af vandet findes i oceaner og have. Sammensætningen af ​​hav- og havvand omfatter mineralsalte, der indeholder omkring 60 kemiske elementer. Ilt og kulstof, der er nødvendigt for organismers liv, er meget opløselige i vand. Vanddyr udsender kuldioxid under vejrtrækningen, og planter beriger vandet med ilt gennem fotosyntese.

Plankton

I de øverste lag af havvandene, når en dybde på 100 m, findes encellede alger og mikroorganismer, der danner mikroplankton(fra græsk plankton - vandrer).

Omkring 30 % af fotosyntesen på vores planet sker i vand. Alger, der opfatter solenergi, omdanner den til energien fra kemiske reaktioner. I ernæringen af ​​akvatiske organismer er hovedbetydningen plankton.

Biomasse er et udtryk, der bruges til at karakterisere ethvert organisk stof, der er skabt gennem fotosyntese. Denne definition omfatter terrestrisk og akvatisk vegetation og buske samt vandplanter og mikroorganismer.

Ejendommeligheder

Biomasse er rester af animalsk aktivitet (gylle), industri- og landbrugsaffald. Dette produkt er af industriel betydning og er efterspurgt i energisektoren. Biomasse er et naturprodukt, hvis kulstofindhold er så højt, at det kan bruges som et alternativt brændstof.

Forbindelse

Biomasse er en blanding af grønne planter, mikroorganismer og dyr. For at genoprette den kræves der en kort periode. Biomasse af levende organismer er den eneste energikilde, der kan frigive kuldioxid under forarbejdning. Dens hoveddel er koncentreret i skove. På landjorden omfatter det grønne buske og træer, og deres volumen anslås til omkring 2.400 milliarder tons. I havene dannes organismers biomasse meget hurtigere; her er den repræsenteret af mikroorganismer og dyr.

I øjeblikket overvejes et sådant koncept som en stigning i antallet af grønne planter. Woody vegetation tegner sig for cirka to procent. Størstedelen (ca. halvfjerds procent) af den samlede sammensætning udgøres af agerjord, grønne enge og lille vegetation.

Omkring femten procent af den samlede biomasse kommer fra marine planteplankton. På grund af det faktum, at processen med dens opdeling sker på kort tid, kan vi tale om en betydelig omsætning af vegetation i verdenshavene. Forskere citerer interessante fakta, ifølge hvilke tre dage er nok til fuldstændig at forny den grønne del af havet.

På landjorden tager denne proces omkring halvtreds år. Hvert år sker fotosynteseprocessen, takket være hvilken der opnås omkring 150 milliarder tons tørt organisk produkt. Den samlede biomasse, der dannes i verdenshavene, er trods dens ubetydelige indikatorer sammenlignelig med den produktion, der dannes på land.

Ubetydningen af ​​planters vægt i verdenshavene kan forklares med, at de bliver spist af dyr og mikroorganismer i løbet af kort tid, men her er vegetationen ret hurtigt fuldstændig genoprettet.

Subtropiske og tropiske skove anses for at være de mest produktive i den kontinentale del af jordens biosfære. Havets biomasse er hovedsageligt repræsenteret af rev og flodmundinger.

Blandt de bioenergiteknologier, der i øjeblikket anvendes, fremhæver vi: pyrolyse, forgasning, fermentering, anaerob gæring, forskellige typer brændstofforbrænding.

Fornyelse af biomasse

På det seneste er der i mange europæiske lande udført forskellige eksperimenter i forbindelse med dyrkning af energiskove, hvorfra der opnås biomasse. Betydningen af ​​ordet er især relevant i disse dage, hvor der lægges stor vægt på miljøspørgsmål. Processen med at opnå biomasse samt industriel behandling af fast husholdningsaffald, træmasse og landbrugskedler ledsages af frigivelsen af ​​damp, der driver turbinen. Fra et miljømæssigt synspunkt er det absolut sikkert for miljøet.

Takket være dette observeres rotation af generatorrotoren, der er i stand til at generere elektrisk energi. Gradvist akkumuleres aske, hvilket reducerer effektiviteten af ​​elproduktion, så den fjernes periodisk fra reaktionsblandingen.

Hurtigtvoksende træer dyrkes på enorme eksperimentelle plantager: akacier, poppel, eukalyptus. Omkring tyve plantearter er blevet testet.

Kombinerede plantager, hvor der ud over træer dyrkes andre afgrøder, blev betragtet som en interessant mulighed. For eksempel plantes byg mellem rækker af poppel. Varigheden af ​​rotationen af ​​den skabte energiskov er seks til syv år.

Forarbejdning af biomasse

Lad os fortsætte samtalen om, hvad biomasse er. Definitionen af ​​dette udtryk er givet af forskellige videnskabsmænd, men de er alle overbevist om, at grønne planter er en lovende mulighed for at opnå alternativt brændstof.

Først og fremmest skal det bemærkes, at hovedproduktet af forgasning er et kulbrinte - metan. Det kan bruges som råmateriale i den kemiske industri og også som et effektivt brændstof.

Pyrolyse

Hurtig pyrolyse (termisk nedbrydning af stoffer) producerer bioolie, som er et brændbart brændstof. Den termiske energi, der frigives i dette tilfælde, bruges til kemisk at omdanne grøn biomasse til syntetisk olie. Det er meget nemmere at transportere og opbevare end faste materialer. Dernæst brændes bioolien for at producere elektrisk energi. Ved pyrolyse er det muligt at omdanne biomasse til phenololie, der anvendes til fremstilling af trælim, isoleringsskum og sprøjtestøbeplast.

Anaerob gæring

Denne proces udføres takket være anaerobe bakterier. Mikroorganismer lever på steder, hvor der ikke er adgang til ilt. De forbruger organisk stof og producerer brint og metan under reaktionen. Ved at tilføre gødning og spildevand i specielle rådnetanke, indføre anaerobe mikroorganismer i dem, kan den resulterende gas bruges som brændstofkilde.

Bakterier er i stand til at nedbryde organiske stoffer indeholdt i lossepladser og madaffald og producere metan. For at udvinde gas og bruge den som brændstof kan der anvendes specielle installationer.

Konklusion

Biobrændstoffer er ikke kun en fremragende energikilde, men også en måde at udvinde værdifulde kemikalier på. Under den kemiske forarbejdning af metan kan der således opnås en række organiske forbindelser: methanol, ethanol, acetaldehyd, eddikesyre og polymere materialer. Ethanol er for eksempel et værdifuldt stof, der bruges i forskellige industrier.

Biologer gennemførte en kvantitativ analyse af den globale fordeling af biomasse på Jorden, som i alt udgjorde 550 milliarder tons kulstof. Det viste sig, at mere end 80 procent af dette tal kommer fra planter, den samlede biomasse af terrestriske organismer er omkring to størrelsesordener større end marine organismers, og andelen af ​​mennesker er omkring 0,01 procent, skriver forskerne i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Kvantitative data om den samlede biomasse af alle levende organismer på Jorden og dens fordeling mellem individuelle arter er vigtig information for moderne biologi og økologi: de kan bruges til at studere den generelle dynamik og udvikling af hele biosfæren, dens reaktion på de klimatiske processer, der forekommer på planeten. Både den rumlige fordeling af biomasse (geografisk, efter dybde og arters habitater) og dens fordeling blandt forskellige arter af levende organismer kan tjene som en vigtig indikator i vurderingen af ​​transportvejene for kulstof og andre elementer, såvel som økologiske interaktioner eller fødekæder. Til dato er der dog foretaget kvantitative skøn over biomassefordelingen enten for individuelle taxa eller inden for nogle økosystemer, og der er endnu ikke lavet pålidelige skøn over hele biosfæren.

For at opnå sådanne data gennemførte en gruppe videnskabsmænd fra Israel og USA, ledet af Ron Milo fra Weizmann Institute, en slags optælling af alle dyrearter, der vurderede deres biomasse og geografiske fordeling. Forskere indsamlede alle data fra flere hundrede aktuelle videnskabelige artikler og behandlede derefter disse oplysninger ved hjælp af et udviklet integrationsskema, der tog hensyn til arternes geografiske fordeling. Som en kvantitativ indikator for biomassen, der kan henføres til forskellige arter, brugte videnskabsmænd information om massen af ​​kulstof, der falder på forskellige taxa (det vil sige, at massen af ​​vand, for eksempel, ikke blev taget i betragtning). Nu er alle de opnåede resultater, såvel som de programmer, der er brugt til analysen, offentligt tilgængelige og kan findes på github.

Skematisk diagram til indhentning af data om den globale fordeling af biomasse baseret på tilgængelige ufuldstændige data, under hensyntagen til den geografiske fordeling af miljøparametre

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Analyse af de opnåede data viste, at den samlede biomasse af alle levende organismer på Jorden er cirka 550 milliarder tons kulstof. Samtidig er langt størstedelen af ​​det indeholdt af repræsentanter for planteriget: 450 gigaton kulstof er mere end 80 procent af det samlede antal. Bakterier kommer på andenpladsen: cirka 70 milliarder tons kulstof, mens dyr (2 milliarder tons) også er næst efter svampe (12 milliarder tons), archaea (7 milliarder tons) og protozoer (4 milliarder tons). Blandt dyr har leddyr den største biomasse (1 milliard tons), og f.eks. artens samlede biomasse Homo sapiens er 0,06 milliarder tons kulstof - det er omkring 0,01 procent af al biomasse på Jorden.

Fordeling af biomasse mellem repræsentanter for forskellige riger (venstre) og inden for dyreriget (højre)

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Fordeling af biomasse mellem forskellige levesteder: samlet for alle levende organismer (venstre) og separat for repræsentanter for forskellige kongeriger (højre)

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Interessant nok lever den maksimale andel af repræsentanter for hovedkongerigerne med hensyn til biomasse i forskellige levesteder. De fleste planter er således terrestriske arter. Den maksimale biomasse af dyr lever i havene og oceanerne, og for eksempel findes de fleste bakterier og arkæer dybt under jorden. Desuden er den samlede biomasse af terrestriske organismer cirka to størrelsesordener større end for marine organismer, som ifølge undersøgelsens forfattere kun tegner sig for 6 milliarder tons kulstof.

Forskere bemærker, at på grund af manglen på nøjagtig information beregnes de opnåede data med meget store usikkerheder. Således kan vi med sikkerhed kun estimere biomassen af ​​planter på Jorden, men for bakterier og arkæer kan de opnåede data afvige fra de faktiske med en faktor på 10. Usikkerheden i data om den samlede biomasse af alle levende organismer på Jorden overstiger dog ikke 70 procent.

Ifølge forfatterne til arbejdet er deres resultater baseret på data fra aktuelle videnskabelige forskning og kan derfor bruges til moderne miljømæssige og biologiske vurderinger, selv på trods af den ret store fejl. Forskere bemærker også, at når de analyserede dataene, var de i stand til at identificere de geografiske områder, for hvilke der i øjeblikket er meget få data, og der er behov for yderligere forskning. Forskerne håber, at raffinerede data i fremtiden vil gøre det muligt ikke kun at udføre lignende analyser med tilstrækkelig geografisk opløsning, men også at overvåge dynamikken i ændringer i sådanne fordelinger over tid.

For nylig har forskere fordelt biomasse i mindre systemer ved at se på store skove på tværs af Jorden. Det viste sig, at mere end halvdelen af ​​den samlede skovbiomasse kommer fra blot én procent af de største træer, hvoraf de fleste overstiger 60 centimeter i diameter. Samtidig er det for nogle dyrearter i visse geografiske områder allerede muligt at foretage dynamiske analyser. For eksempel undersøgte europæiske økologer sidste år biomassen af ​​flyvende insekter i tyske nationalparker og fandt ud af, at den over 27 år var faldet med 76 procent.

Alexander Dubov

Jordens biomasse. På jordens land, startende fra polerne til ækvator, øges biomassen gradvist. Samtidig er antallet af plantearter stigende. Tundra med laver og mosser viger for nåle- og løvskove, derefter stepper og subtropisk vegetation. Den største koncentration og mangfoldighed af planter forekommer i tropiske regnskove. Træernes højde når 110-120m. Planter vokser i flere etager, epifytter dækker træerne. Antallet og variationen af ​​dyrearter afhænger af plantemassen og stiger også mod ækvator. I skove bosættes dyr i forskellige etager. Den højeste tæthed af liv observeres i biogeocenoser, hvor arter er forbundet med fødekæder. Fødekæder, sammenflettet, danner et komplekst netværk af overførsel af kemiske elementer og energi fra et led til et andet. Der er en hård konkurrence mellem organismer om besiddelse af plads, mad, lys og ilt. Mennesker har stor indflydelse på landbiomasse. Under dens indflydelse reduceres områder, der producerer biomasse.

Jordens biomasse. Jord er det miljø, der er nødvendigt for planteliv og biogeocenose med en række små levende organismer. Dette er et løst overfladelag af jordskorpen, modificeret af atmosfæren og organismer og konstant genopfyldt med organiske rester. Dannelsen af ​​levende organisk stof sker på jordens overflade; Nedbrydningen af ​​organiske stoffer og deres mineralisering sker hovedsageligt i jorden. Jorden blev dannet under påvirkning af organismer og fysisk-kemiske faktorer. Tykkelsen af ​​jorden, sammen med overfladebiomassen og under dens indflydelse, øges fra polerne til ækvator. På nordlige breddegrader er humus af særlig betydning.

Fordeling af biomasse på jordoverfladen.

Jorden er tæt befolket med levende organismer. Vand fra regn og smeltende sne beriger det med ilt og opløser mineralsalte. Nogle af løsningerne tilbageholdes i jorden, mens andre føres ud i floder og havet. Jorden fordamper grundvandet, der stiger gennem kapillærerne. Der er en bevægelse af opløsninger og udfældning af salte i forskellige jordhorisonter.

Gasudveksling sker også i jorden. Om natten, når gasserne afkøles og komprimeres, trænger noget luft ind i det. Ilt fra luften optages af dyr og planter og indgår i kemiske forbindelser. Kvælstof, der trænger ind i jorden med luft, fanges af nogle bakterier. I løbet af dagen, når jorden opvarmes, frigives gasser: kuldioxid, hydrogensulfid, ammoniak. Alle processer, der foregår i jorden, indgår i kredsløbet af stoffer i biosfæren.

Nogle typer af menneskelig økonomisk aktivitet (kemikalisering af landbrugsproduktion, raffinering af olieprodukter osv.) forårsager massedød af jordorganismer, der spiller en vigtig rolle i biosfæren.

Biomasse af verdenshavet. Jordens hydrosfære, eller verdenshavet, optager mere end 2/3 af planetens overflade. Vand har en høj varmekapacitet, hvilket gør temperaturen i havene og havene mere ensartede, hvilket blødgør ekstreme temperaturændringer om vinteren og sommeren. Havet fryser kun ved polerne, men der findes også levende organismer under isen.

Vand er et godt opløsningsmiddel. Havvand indeholder mineralsalte, der indeholder omkring 60 kemiske elementer; ilt og kuldioxid, der kommer fra luften, er opløst i det. Vanddyr udsender også kuldioxid, når de trækker vejret, og alger beriger vandet med ilt gennem fotosynteseprocessen.

De fysiske egenskaber og kemiske sammensætning af havvand er meget konstante og skaber et miljø, der er gunstigt for livet. Fotosyntese af alger forekommer hovedsageligt i det øverste vandlag - op til 100 m. Overfladen af ​​havet i dette lag er fyldt med mikroskopiske encellede alger, der danner mikroplankton.

Plankton er af primær betydning i havets dyrs ernæring. Copepoder lever af alger og protozoer. Krebsdyrene spises af sild og andre fisk. Sild bruges som føde til rovfisk og måger. Bardehvaler lever udelukkende af plankton. I havet er der udover plankton og fritsvømmende dyr mange organismer knyttet til bunden og kravler langs den. Bundbestanden kaldes benthos. I havet observeres koncentrationer af organismer: planktonisk, kystnært, bund. Levende koncentrationer omfatter også koralkolonier, der danner rev og øer. I havet, især på bunden, er bakterier almindelige, som omdanner organiske rester til uorganiske stoffer. Døde organismer sætter sig langsomt ned på havbunden. Mange af dem er dækket af flint- eller kalkskaller, samt kalkskaller. De danner sedimentære bjergarter på havbunden.

I øjeblikket løser en række lande problemet med at udvinde ferskvand og metaller fra havet og udnytte dets føderessourcer fuldt ud, samtidig med at de beskytter de mest værdifulde dyr.

Hydrosfæren har en stærk indflydelse på hele biosfæren. Daglige og sæsonbestemte udsving i opvarmningen af ​​jord- og havoverflader forårsager cirkulation af varme og fugt i atmosfæren og påvirker klimaet og stoffernes kredsløb i hele biosfæren.

Olieproduktion i havene, dens transport i tankskibe og andre former for menneskelig aktivitet fører til forurening af Verdenshavet og en reduktion af dets biomasse.