Un ecosistema comprende animali, piante, microbi e i componenti dell'habitat non vivente che li circonda, come acqua, aria e suolo. Ogni organismo vivente richiede una certa forma di produzione di energia. Tutti gli animali richiedono la respirazione, lo scambio di ossigeno con anidride carbonica, per rimanere in vita. Le piante richiedono anche respirazione e ossigeno, ma fissano o rimuovono anche il carbonio dall'ambiente e producono ossigeno vitale utilizzato dagli animali, alimentato dall'energia solare che raccolgono utilizzando organelli specializzati chiamati specialized cloroplasti. Lo scambio netto dell'ecosistema è calcolato da una formula che mostra quanto carbonio viene immesso nell'ambiente rispetto a quanto viene rimosso. Lo scambio netto dell'ecosistema è talvolta chiamato anche "produzione netta dell'ecosistema".
Il ciclo del carbonio
Per mantenere la vita sulla terra così com'è ora, il carbonio nell'atmosfera e il carbonio fissato negli organismi biologici devono essere bilanciati. In caso contrario, ne risulterà il cambiamento climatico. Gli animali e le persone aggiungono più carbonio all'ecosistema semplicemente respirando. Il carbonio atmosferico è anche prodotto dal decadimento, poiché animali morti e materia vegetale rilasciano carbonio immagazzinato nei loro tessuti e dalla combustione di alberi, piante e combustibili fossili, come:
- olio
- carbone
Per contrastare questi effetti, le piante viventi vengono chiamate "pozzi di assorbimento del carbonio" perché rimuovono l'anidride carbonica dall'ambiente e la trasformano in ossigeno ed energia alimentare.
Fattori chiave e termini
Sono necessari diversi fattori per determinare lo scambio netto dell'ecosistema. Il primo è la produzione primaria netta, che è la quantità netta di carbonio organico rimosso dall'ecosistema dalle piante. Le piante sono autotrofi, il che significa che sono in grado di formare nutrienti ed energia da sostanze inorganiche e dalla luce solare durante un processo chiamato fotosintesi. La quantità totale di carbonio fissata - rimossa dall'ecosistema - durante la fotosintesi è chiamata produzione primaria lorda. Tuttavia, le piante emettono carbonio anche durante la respirazione. Pertanto, la produzione primaria netta viene calcolata sottraendo la quantità di carbonio emessa dalle piante durante la respirazione dalla quantità di carbonio fissata durante la produzione primaria lorda.
Determinazione dello scambio netto dell'ecosistema
Mentre le piante sono autotrofi, gli esseri umani e gli animali sono eterotrofi, il che significa che richiedono nutrienti organici - cibo - dall'ambiente e devono usare l'ossigeno per produrre energia dal cibo digerito. La respirazione eterotrofa produce grandi quantità di carbonio che viene immesso nell'ecosistema. Quindi, lo scambio netto dell'ecosistema è determinato sottraendo la quantità di carbonio prodotta dalla respirazione eterotrofica dalla produzione primaria netta.
Proprietà degli ecosistemi
Il bilancio del carbonio è una proprietà fondamentale che garantisce che gli ecosistemi siano sostenibili e sani. Lo scambio netto dell'ecosistema aiuta a misurare l'equilibrio del ciclo del carbonio. Poiché viene calcolato sottraendo quanto carbonio riparano o rimuovono le piante, da quanto carbonio viene immesso nell'ecosistema, il miglior risultato sarebbe un valore negativo. Ad esempio, i dati dal 1992 al 2000 hanno mostrato che le foreste negli Stati Uniti orientali avevano scambi ecosistemici netti che andavano da -84 a -740. Ciò indica che viene rimosso più carbonio di quello rilasciato. Se il carbonio non viene rimosso in modo efficiente, la qualità dell'aria - e della vita - in un ecosistema ne risentirà. Altri fattori da considerare per il bilancio del carbonio in un ecosistema è l'inquinamento da fabbriche e veicoli, mentre gli oceani rimuovono anche il carbonio dall'atmosfera.