წმინდა ეკოსისტემების გაცვლის განმარტება

ეკოსისტემა მოიცავს ცხოველებს, მცენარეებს, მიკრობებს და მათ გარშემო არაცოცხალი ჰაბიტატის კომპონენტებს, როგორიცაა წყალი, ჰაერი და ნიადაგი. თითოეული ცოცხალი ორგანიზმი მოითხოვს ენერგიის გამომუშავების გარკვეულ ფორმას. ყველა ცხოველი მოითხოვს სუნთქვას, ჟანგბადის გაცვლას ნახშირორჟანგთან, რომ დარჩეს ცოცხალი. მცენარეები ასევე საჭიროებენ სუნთქვას და ჟანგბადს, მაგრამ ისინი ასევე აფიქსირებენ ან გამოაქვთ ნახშირბადი გარემოდან და წარმოქმნიან ცხოველების მიერ გამოყენებული მაცოცხლებელი ჟანგბადი, რომელიც მზის ენერგიით იკვებება, ისინი იღებენ სპეციალურ ორგანელებს, ე.წ. ქლოროპლასტები. წმინდა ეკოსისტემის გაცვლა გამოითვლება ფორმულით, რომელიც აჩვენებს, თუ რამდენი ნახშირბადი შეიტანება გარემოში, ვიდრე მოცილებული. წმინდა ეკოსისტემების გაცვლას ზოგჯერ "წმინდა ეკოსისტემის წარმოებას" უწოდებენ.

დედამიწაზე სიცოცხლის შესანარჩუნებლად, როგორც ახლაა, საჭიროა ნახშირბადის ატმოსფეროში და ბიოლოგიურ ორგანიზმებში დაფიქსირებული ნახშირბადის დაბალანსება. თუ არა, კლიმატის ცვლილება გამოიწვევს. ცხოველები და ადამიანები ეკოსისტემას უფრო მეტ ნახშირბადს უმატებენ უბრალოდ სუნთქვით. ატმოსფერული ნახშირბადი ასევე წარმოიქმნება დაშლის შედეგად, რადგან მკვდარი ცხოველები და მცენარეული ნივთიერებები გამოყოფენ ნახშირბადს, რომელიც ინახება მათ ქსოვილებში და ხეების, მცენარეების და წიაღისეული საწვავის წვის შედეგად, როგორიცაა:

• ზეთი
  
• ქვანახშირი

ამ ეფექტების საწინააღმდეგოდ ცოცხალ მცენარეებს "ნახშირბადის ნიჟარებს" უწოდებენ, რადგან ისინი გარემოდან ნახშირორჟანგს აშორებენ და ჟანგბადსა და საკვებ ენერგიად გარდაქმნიან.

ეკოსისტემის წმინდა გაცვლის დასადგენად რამდენიმე ფაქტორია საჭირო. პირველი არის წმინდა პირველადი წარმოება, რაც არის ორგანული ნახშირბადის წმინდა რაოდენობა, რომელიც მცენარეებმა ეკოსისტემიდან ამოიღეს. მცენარეები ავტოტროფებია, რაც ნიშნავს, რომ მათ შეუძლიათ არაორგანული ნივთიერებებისა და მზის სხივებისგან წარმოქმნან საკვები ნივთიერებები და ენერგია იმ პროცესის დროს, რომელსაც ფოტოსინთეზს უწოდებენ. ნახშირბადის საერთო რაოდენობას, რომელიც ფიქსირდება - ეკოსისტემიდან ამოღებულია - ფოტოსინთეზის დროს უწოდებენ უხეში პირველადი წარმოებას. ამასთან, სუნთქვის დროს მცენარეები ნახშირბადსაც გამოყოფენ. აქედან გამომდინარე, სუფთა პირველადი წარმოება გამოითვლება მცენარეთა მიერ სუნთქვის დროს გამოყოფილი ნახშირბადის რაოდენობის გამოკლებით პირველადი წარმოების დროს დაფიქსირებული ნახშირბადის რაოდენობით.

მიუხედავად იმისა, რომ მცენარეები ავტოტროფებია, ადამიანები და ცხოველები ჰეტეროტროფები არიან, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი გარემოსგან ორგანულ საკვებ ნივთიერებებს - საკვებს საჭიროებენ და უნდა გამოიყენონ ჟანგბადი მონელების საკვებისგან ენერგიის მისაღებად. ჰეტეროტროფიული სუნთქვით წარმოიქმნება დიდი რაოდენობით ნახშირბადი, რომელიც შედის ეკოსისტემაში. ამრიგად, ეკოსისტემის წმინდა გაცვლა განისაზღვრება ჰეტეროტროფული სუნთქვის შედეგად წარმოქმნილი ნახშირბადის რაოდენობის გამოკლებით წმინდა პირველადი წარმოებიდან.

ნახშირბადის ბალანსი არის ფუნდამენტური თვისება, რომელიც უზრუნველყოფს ეკოსისტემების მდგრადობას და ჯანმრთელობას. წმინდა ეკოსისტემების გაცვლა ხელს უწყობს ნახშირბადის ციკლის ბალანსს. რადგან გამოითვლება ნახშირბადის მცენარეების გამოკლების ან ამოღების გზით, რამდენი ნახშირბადის შეტანა ხდება ეკოსისტემაში, საუკეთესო შედეგი იქნება უარყოფითი მნიშვნელობა. მაგალითად, 1992 წლიდან 2000 წლამდე ჩატარებულმა მონაცემებმა აჩვენა, რომ აღმოსავლეთ შეერთებული შტატების ტყეებში მოხდა ეკოსისტემის გაცვლა -84-დან -740-მდე. ეს მიუთითებს იმაზე, რომ ნახშირბადის მეტი რაოდენობა იხსნება, ვიდრე გამოიყოფა. თუ ნახშირბადს ეფექტურად არ ამოიღებენ, ეკოსისტემაში ჰაერის და სიცოცხლის ხარისხი დაზარალდება. ეკოსისტემაში ნახშირბადის ბალანსის გასათვალისწინებელი სხვა ფაქტორებია ქარხნებისა და მანქანების დაბინძურება, ხოლო ოკეანეები ასევე ნახშირბადს ატმოსფეროდან.