Et økosystem inkluderer dyr, planter, mikrober og ikke-levende habitatkomponenter rundt dem, som vann, luft og jord. Hver levende organisme krever en viss form for energiproduksjon. Alle dyr krever åndedrett, utveksling av oksygen mot karbondioksid, for å holde seg i live. Planter krever også åndedrett og oksygen, men de fester eller fjerner også karbon fra miljøet og produserer livgivende oksygen brukt av dyr, drevet av solenergi de høster ved hjelp av spesialiserte organeller kalt kloroplaster. Netto økosystemutveksling beregnes med en formel som viser hvor mye karbon som legges i miljøet sammenlignet med hvor mye som fjernes. Netto økosystemutveksling kalles også noen ganger "netto økosystemproduksjon."
Karbonsyklusen
For å opprettholde livet på jorden slik det er nå, må karbon i atmosfæren og karbon fiksert i biologiske organismer balanseres. Hvis ikke, vil klimaendringene oppstå. Dyr og mennesker tilfører mer karbon til økosystemet ved å puste. Atmosfærisk karbon produseres også ved forfall, ettersom døde dyr og plantemateriale frigjør karbon lagret i vevet deres, og ved forbrenning av trær, planter og fossile brensler, slik som:
- olje
- kull
For å motvirke disse effektene blir levende planter referert til som "karbonvask" fordi de fjerner karbondioksid fra miljøet og forvandler det til oksygen og matenergi.
Viktige faktorer og vilkår
Flere faktorer er nødvendige for å bestemme netto økosystemutveksling. Den første er netto primærproduksjon, som er nettomengden av organisk karbon fjernet fra økosystemet av planter. Planter er autotrofer, noe som betyr at de er i stand til å danne næringsstoffer og energi fra uorganiske stoffer og sollys under en prosess som kalles fotosyntese. Den totale mengden karbon som er fiksert - fjernet fra økosystemet - under fotosyntese kalles brutto primærproduksjon. Imidlertid gir planter også karbon under respirasjon. Derfor beregnes netto primærproduksjon ved å trekke mengden karbon som avgis av planter under respirasjon fra mengden karbon som er fast under brutto primærproduksjon.
Bestemmelse av netto økosystemutveksling
Mens planter er autotrofer, er mennesker og dyr heterotrofer, noe som betyr at de trenger organiske næringsstoffer - mat - fra miljøet og må bruke oksygen til å produsere energi fra fordøyd mat. Heterotrof respirasjon produserer store mengder karbon som settes inn i økosystemet. Derfor bestemmes netto økosystemutveksling ved å trekke mengden karbon produsert ved heterotrof respirasjon fra nettoprimærproduksjonen.
Egenskaper til økosystemer
Karbonbalanse er en grunnleggende egenskap som sikrer at økosystemene er bærekraftige og sunne. Netto økosystemutveksling hjelper til med å måle balansen i karbonsyklusen. Ettersom det beregnes ved å trekke hvor mye karbonplanter som fikser eller fjerner, fra hvor mye karbon som blir satt inn i økosystemet, vil det beste resultatet være en negativ verdi. For eksempel viste data fra 1992 til 2000 at skoger i det østlige USA hadde netto økosystemutvekslinger fra -84 til -740. Dette indikerer at mer karbon fjernes enn det frigjøres. Hvis karbon ikke fjernes effektivt, vil kvaliteten på luft - og liv - i et økosystem lide. Andre faktorer å ta hensyn til for karbonbalanse i et økosystem er forurensning fra fabrikker og kjøretøy, mens hav også fjerner karbon fra atmosfæren.
