Az ökoszisztéma magában foglalja az állatokat, a növényeket, a mikrobákat és a körülöttük élő élőhely-összetevőket, például a vizet, a levegőt és a talajt. Minden élő szervezetnek szüksége van egy bizonyos energiatermelési formára. Minden állat életben maradásához légzést igényel, oxigéncserét szén-dioxiddá. A növények légzést és oxigént is igényelnek, de rögzítik vagy eltávolítják a szenet a környezetből és termelnek az állatok által felhasznált életet adó oxigén, amelyet napenergiával táplálnak, az úgynevezett speciális organellák segítségével kloroplasztok. A nettó ökoszisztéma-cserét egy képlet számítja ki, amely megmutatja, hogy mennyi szén kerül a környezetbe, és mennyi eltávolításra kerül. A nettó ökoszisztéma-cserét néha "nettó ökoszisztéma-termelésnek" is nevezik.
A szén-ciklus
A földi élet jelenlegi állapotának fenntartásához a légkörben lévő szén és a biológiai organizmusokban megkötött szén egyensúlyát ki kell egyensúlyozni. Ha nem, akkor éghajlatváltozás következik be. Az állatok és az emberek egyszerűen lélegezve több szén-dioxidot adnak az ökoszisztémához. A légköri szén bomlás útján is keletkezik, mivel az elhullott állatok és növényi anyagok felszabadítják a szöveteikben tárolt szenet, valamint fák, növények és fosszilis tüzelőanyagok elégetésével, például:
- olaj
- szén
E hatások ellensúlyozására az élő növényeket "szénelnyelőknek" nevezik, mivel eltávolítják a szén-dioxidot a környezetből, és oxigénné és élelmiszer-energiává alakítják át.
Főbb tényezők és feltételek
A nettó ökoszisztéma-csere meghatározásához több tényezőre van szükség. Az első a nettó elsődleges termelés, amely a növények által az ökoszisztémából eltávolított szerves szén nettó mennyisége. A növények autotrófok, ami azt jelenti, hogy a fotoszintézisnek nevezett folyamat során szervetlen anyagokból és napfényből képesek tápanyagokat és energiát képezni. A fotoszintézis során az ökoszisztémából eltávolított szén teljes mennyiségét bruttó elsődleges termelésnek nevezzük. A növények azonban a légzést is szénből bocsátják ki. Ennélfogva a nettó elsődleges termelést úgy számítják ki, hogy a növények által a légzés során leadott szén mennyiségét kivonják a bruttó elsődleges termelés során rögzített szén mennyiségéből.
A nettó ökoszisztéma-csere meghatározása
Míg a növények autotrófák, az emberek és az állatok heterotrófok, ami azt jelenti, hogy szerves tápanyagokat - élelmiszert - igényelnek a környezetből, és oxigént kell használniuk az emésztett táplálékból történő energia előállításához. A heterotróf légzés nagy mennyiségű szenet eredményez, amely az ökoszisztémába kerül. Ezért a nettó ökoszisztéma-cserét úgy határozzuk meg, hogy a heterotróf légzéssel előállított szén mennyiségét kivonjuk a nettó elsődleges termelésből.
Az ökoszisztémák tulajdonságai
A szénmérleg alapvető tulajdonság, amely biztosítja az ökoszisztémák fenntarthatóságát és egészségét. A nettó ökoszisztéma-csere segít felmérni a szénforgalom egyensúlyát. Mivel úgy számolják, hogy kivonják, mennyi szén-dioxid-növény rögzíti vagy távolítja el, és mennyi szén-dioxid kerül az ökoszisztémába, a legjobb eredmény negatív érték lenne. Például az 1992 és 2000 közötti adatok azt mutatták, hogy az Egyesült Államok keleti részén található erdők nettó ökoszisztéma-cseréje -84 és -740 között változott. Ez azt jelzi, hogy több szén távozik a felszabadulóból. Ha a szenet nem távolítják el hatékonyan, akkor az ökoszisztémában a levegő és az élet minősége romlik. Az ökoszisztéma szénegyensúlyának mérlegeléséhez további tényezők a gyárak és a járművek által okozott szennyezések, miközben az óceánok is eltávolítják a szenet a légkörből.
