Ekosistema apima gyvūnus, augalus, mikrobus ir aplink juos esančius negyvus buveinių komponentus, tokius kaip vanduo, oras ir dirvožemis. Kiekvienam gyvam organizmui reikalinga tam tikra energijos gamybos forma. Visiems gyvūnams reikalingas kvėpavimas, deguonies keitimas anglies dioksidu, kad jie išliktų gyvi. Augalams taip pat reikalingas kvėpavimas ir deguonis, tačiau jie taip pat fiksuoja arba pašalina anglį iš aplinkos ir gamina gyvybę suteikiantis deguonis, kurį naudoja gyvūnai, kurį skatina saulės energija, kurią jie surenka naudodami specializuotus organelius, vadinamus chloroplastai. Grynasis ekosistemos mainas apskaičiuojamas pagal formulę, rodančią, kiek anglies į aplinką išleidžiama, palyginti su tuo, kiek pašalinama. Grynasis ekosistemų mainas taip pat kartais vadinamas „grynąja ekosistemų gamyba“.
Anglies ciklas
Norint išlaikyti gyvybę žemėje, kokia yra dabar, atmosferoje esanti anglis ir biologiniuose organizmuose užfiksuota anglis turi būti subalansuoti. Jei ne, tai sukels klimato pokyčius. Gyvūnai ir žmonės prideda daugiau anglies į ekosistemą paprasčiausiai kvėpuodami. Atmosferos anglis taip pat susidaro irstant, nes negyvi gyvūnai ir augalinės medžiagos išskiria anglį, saugomą jų audiniuose, ir deginant medžius, augalus ir iškastinį kurą, pvz.:
- Alyva
- anglis
Siekiant neutralizuoti šį poveikį, gyvi augalai vadinami „anglies absorbuotojais“, nes jie pašalina anglies dioksidą iš aplinkos ir paverčia jį deguonimi bei maisto energija.
Pagrindiniai veiksniai ir terminai
Norint nustatyti grynąjį ekosistemos mainą, reikia kelių veiksnių. Pirmasis yra grynoji pirminė gamyba, tai yra grynas organinės anglies kiekis, kurį augalai pašalina iš ekosistemos. Augalai yra autotrofai, o tai reiškia, kad jie gali suformuoti maistines medžiagas ir energiją iš neorganinių medžiagų ir saulės spindulių vykstant procesui, vadinamam fotosinteze. Bendras anglies kiekis, pašalintas iš ekosistemos, fotosintezės metu vadinamas bendrąja pirmine gamyba. Tačiau augalai kvėpuodami išskiria ir anglį. Taigi grynoji pirminė gamyba apskaičiuojama atėmus anglies kiekį, kurį augalai skleidžia kvėpavimo metu, iš anglies kiekio, nustatyto pirminės pirminės gamybos metu.
Grynosios ekosistemos mainų nustatymas
Nors augalai yra autotrofai, žmonės ir gyvūnai yra heterotrofai, o tai reiškia, kad jiems reikia organinių maistinių medžiagų - maisto - iš aplinkos ir jie turi naudoti deguonį gamindami energiją iš suvirškinto maisto. Heterotrofinis kvėpavimas sukelia didelį anglies kiekį, kuris patenka į ekosistemą. Taigi grynasis ekosistemos mainas nustatomas atėmus anglies kiekį, susidariusį per heterotrofinį kvėpavimą, iš grynosios pirminės produkcijos.
Ekosistemų savybės
Anglies balansas yra pagrindinė savybė, užtikrinanti ekosistemų tvarumą ir sveikatą. Grynasis ekosistemų mainas padeda įvertinti anglies ciklo pusiausvyrą. Kadangi jis apskaičiuojamas atėmus, kiek anglies augalai fiksuoja ar pašalina, iš kiek anglies yra dedama į ekosistemą, geriausias rezultatas būtų neigiama vertė. Pavyzdžiui, duomenys nuo 1992 iki 2000 metų parodė, kad miškuose rytinėje JAV valstijos grynasis ekosistemų mainai svyruoja nuo -84 iki -740. Tai rodo, kad anglies pašalinama daugiau nei išsiskiria. Jei anglis nebus pašalinta efektyviai, nukentės oro ir gyvybės kokybė ekosistemoje. Kiti veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti siekiant anglies pusiausvyros ekosistemoje, yra gamyklų ir transporto priemonių tarša, o vandenynai taip pat pašalina anglį iš atmosferos.
