تعريف صافي تبادل النظام البيئي

يشمل النظام البيئي الحيوانات والنباتات والميكروبات ومكونات الموائل غير الحية من حولها ، مثل الماء والهواء والتربة. يتطلب كل كائن حي نوعًا معينًا من إنتاج الطاقة. تحتاج جميع الحيوانات إلى التنفس ، وتبادل الأكسجين لثاني أكسيد الكربون ، للبقاء على قيد الحياة. تتطلب النباتات أيضًا التنفس والأكسجين ، ولكنها أيضًا تعمل على إصلاح أو إزالة الكربون من البيئة وتنتج الأكسجين الواهب للحياة الذي تستخدمه الحيوانات ، تغذيه الطاقة الشمسية التي تحصدها باستخدام عضيات متخصصة تسمى البلاستيدات الخضراء. يتم حساب صافي تبادل النظام البيئي من خلال صيغة توضح مقدار الكربون الذي يتم وضعه في البيئة مقارنة بكمية إزالتها. ويطلق على التبادل الصافي للنظام الإيكولوجي أحيانًا اسم "صافي إنتاج النظام البيئي".

للحفاظ على الحياة على الأرض كما هي الآن ، يجب موازنة الكربون الموجود في الغلاف الجوي والكربون المثبت في الكائنات الحية. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فسوف ينتج عن تغير المناخ. تضيف الحيوانات والبشر المزيد من الكربون إلى النظام البيئي بمجرد التنفس. ينتج الكربون الجوي أيضًا عن طريق التحلل ، حيث تطلق الحيوانات الميتة والمواد النباتية الكربون المخزن في أنسجتها ، وعن طريق احتراق الأشجار والنباتات والوقود الأحفوري ، مثل:

• نفط
  
• فحم

لمواجهة هذه التأثيرات ، يشار إلى النباتات الحية باسم "أحواض الكربون" لأنها تزيل ثاني أكسيد الكربون من البيئة وتحوله إلى أكسجين وطاقة غذائية.

هناك حاجة إلى عدة عوامل لتحديد صافي تبادل النظام الإيكولوجي. الأول هو صافي الإنتاج الأولي ، وهو صافي كمية الكربون العضوي التي تزيلها النباتات من النظام البيئي. النباتات ذاتية التغذية ، مما يعني أنها قادرة على تكوين العناصر الغذائية والطاقة من المواد غير العضوية وأشعة الشمس أثناء عملية تسمى التمثيل الضوئي. يُطلق على المبلغ الإجمالي للكربون الثابت - المزال من النظام البيئي - أثناء عملية التمثيل الضوئي إجمالي الإنتاج الأولي. ومع ذلك ، فإن النباتات تطلق الكربون أثناء التنفس. ومن ثم ، يتم حساب صافي الإنتاج الأولي عن طريق طرح كمية الكربون المنبعثة من النباتات أثناء التنفس من كمية الكربون الثابتة أثناء الإنتاج الأولي الإجمالي.

في حين أن النباتات ذاتية التغذية ، فإن البشر والحيوانات غير متجانسين ، مما يعني أنهم يحتاجون إلى مغذيات عضوية - طعام - من البيئة ويجب عليهم استخدام الأكسجين لإنتاج الطاقة من الطعام المهضوم. ينتج التنفس غير المتجانسة كميات كبيرة من الكربون الذي يتم وضعه في النظام البيئي. ومن ثم ، يتم تحديد التبادل الصافي للنظام البيئي عن طريق طرح كمية الكربون الناتجة عن التنفس غير المتجانسة من صافي الإنتاج الأولي.

توازن الكربون هو خاصية أساسية تضمن استدامة وصحة النظم البيئية. يساعد التبادل الصافي للنظام الإيكولوجي في قياس توازن دورة الكربون. نظرًا لأنه يتم حسابه عن طريق طرح كمية الكربون التي يتم إصلاحها أو إزالتها ، من كمية الكربون التي يتم وضعها في النظام البيئي ، فإن أفضل نتيجة ستكون قيمة سلبية. على سبيل المثال ، أظهرت البيانات من عام 1992 إلى عام 2000 أن الغابات في شرق الولايات المتحدة لديها صافي تبادل للنظم الإيكولوجية يتراوح من -84 إلى -740. يشير هذا إلى أنه يتم إزالة المزيد من الكربون أكثر من إطلاقه. إذا لم تتم إزالة الكربون بكفاءة ، فسوف تتأثر جودة الهواء - والحياة - في النظام البيئي. العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها لتوازن الكربون في النظام البيئي هي التلوث من المصانع والمركبات ، بينما تزيل المحيطات أيضًا الكربون من الغلاف الجوي.