Un écosystème comprend des animaux, des plantes, des microbes et les composants de l'habitat non vivant qui les entourent, tels que l'eau, l'air et le sol. Chaque organisme vivant nécessite une certaine forme de production d'énergie. Tous les animaux ont besoin de la respiration, de l'échange d'oxygène contre du dioxyde de carbone, pour rester en vie. Les plantes ont également besoin de respiration et d'oxygène, mais elles fixent ou éliminent également le carbone de l'environnement et produisent l'oxygène vital utilisé par les animaux, alimenté par l'énergie solaire qu'ils récoltent à l'aide d'organites spécialisées appelées chloroplastes. L'échange net de l'écosystème est calculé par une formule qui montre combien de carbone est mis dans l'environnement par rapport à combien est retiré. L'échange net de l'écosystème est aussi parfois appelé « production nette de l'écosystème ».
Le cycle du carbone
Pour maintenir la vie sur terre telle qu'elle est actuellement, le carbone dans l'atmosphère et le carbone fixé dans les organismes biologiques doivent être équilibrés. Sinon, le changement climatique en résultera. Les animaux et les humains ajoutent plus de carbone à l'écosystème simplement en respirant. Le carbone atmosphérique est également produit par la décomposition, car les animaux morts et la matière végétale libèrent du carbone stocké dans leurs tissus, et par la combustion d'arbres, de plantes et de combustibles fossiles, tels que:
- huile
- charbon
Pour contrer ces effets, les plantes vivantes sont appelées "puits de carbone" car elles éliminent le dioxyde de carbone de l'environnement et le transforment en oxygène et en énergie alimentaire.
Facteurs et termes clés
Plusieurs facteurs sont nécessaires pour déterminer l'échange net de l'écosystème. Le premier est la production primaire nette, qui est la quantité nette de carbone organique retiré de l'écosystème par les plantes. Les plantes sont autotrophes, ce qui signifie qu'elles sont capables de former des nutriments et de l'énergie à partir de substances inorganiques et de la lumière du soleil au cours d'un processus appelé photosynthèse. La quantité totale de carbone fixée - retirée de l'écosystème - pendant la photosynthèse est appelée production primaire brute. Cependant, les plantes dégagent également du carbone lors de la respiration. Par conséquent, la production primaire nette est calculée en soustrayant la quantité de carbone dégagée par les plantes lors de la respiration de la quantité de carbone fixée lors de la production primaire brute.
Détermination de l'échange net de l'écosystème
Alors que les plantes sont autotrophes, les humains et les animaux sont hétérotrophes, ce qui signifie qu'ils ont besoin de nutriments organiques - de la nourriture - de l'environnement et doivent utiliser de l'oxygène pour produire de l'énergie à partir des aliments digérés. La respiration hétérotrophe produit de grandes quantités de carbone qui sont mises dans l'écosystème. Par conséquent, l'échange net de l'écosystème est déterminé en soustrayant la quantité de carbone produite par la respiration hétérotrophe de la production primaire nette.
Propriétés des écosystèmes
Le bilan carbone est une propriété fondamentale qui garantit que les écosystèmes sont durables et sains. L'échange net de l'écosystème aide à évaluer l'équilibre du cycle du carbone. Comme il est calculé en soustrayant la quantité de carbone que les plantes réparent ou éliminent de la quantité de carbone injectée dans l'écosystème, le meilleur résultat serait une valeur négative. Par exemple, les données de 1992 à 2000 ont montré que les forêts de l'est des États-Unis avaient des échanges écosystémiques nets allant de -84 à -740. Cela indique que plus de carbone est éliminé qu'il n'en est libéré. Si le carbone n'est pas éliminé efficacement, la qualité de l'air - et de la vie - dans un écosystème en souffrira. D'autres facteurs à prendre en compte pour le bilan carbone d'un écosystème sont la pollution provenant des usines et des véhicules, tandis que les océans éliminent également le carbone de l'atmosphère.