Un ecosistem include animale, plante, microbi și componentele habitatului non-viu din jurul lor, cum ar fi apa, aerul și solul. Fiecare organism viu necesită o anumită formă de producere a energiei. Toate animalele necesită respirație, schimbul de oxigen cu dioxid de carbon, pentru a rămâne în viață. Plantele necesită, de asemenea, respirație și oxigen, dar fixează sau elimină carbonul din mediu și produc oxigen dătător de viață folosit de animale, alimentat de energia solară pe care îl recoltează folosind organele specializate numite cloroplaste. Schimbul net de ecosisteme este calculat printr-o formulă care arată cât de mult carbon este introdus în mediu comparativ cu cât este eliminat. Schimbul de ecosisteme nete este, de asemenea, numit uneori „producție de ecosistem net”.
Ciclul carbonului
Pentru a menține viața pe pământ așa cum este acum, carbonul din atmosferă și carbonul fixat în organismele biologice trebuie echilibrate. În caz contrar, vor avea loc schimbări climatice. Animalele și oamenii adaugă mai mult carbon ecosistemului prin simpla respirație. Carbonul atmosferic este, de asemenea, produs prin descompunere, deoarece animalele moarte și materia vegetală eliberează carbon stocat în țesuturile lor și prin arderea copacilor, plantelor și combustibililor fosili, cum ar fi:
- ulei
- cărbune
Pentru a contracara aceste efecte, plantele vii sunt denumite „chiuvete de carbon” deoarece elimină dioxidul de carbon din mediu și îl transformă în oxigen și energie alimentară.
Factori cheie și termeni
Sunt necesari mai mulți factori pentru a determina schimbul net de ecosisteme. Prima este producția primară netă, care este cantitatea netă de carbon organic îndepărtat din ecosistem de către plante. Plantele sunt autotrofe, ceea ce înseamnă că sunt capabile să formeze nutrienți și energie din substanțe anorganice și lumina soarelui în timpul unui proces numit fotosinteză. Cantitatea totală de carbon fixată - scoasă din ecosistem - în timpul fotosintezei se numește producție primară brută. Cu toate acestea, plantele degajă și carbon în timpul respirației. Prin urmare, producția primară netă este calculată prin scăderea cantității de carbon degajate de plante în timpul respirației din cantitatea de carbon stabilită în timpul producției primare brute.
Determinarea schimbului de ecosisteme nete
În timp ce plantele sunt autotrofe, oamenii și animalele sunt heterotrofe, ceea ce înseamnă că necesită nutrienți organici - alimente - din mediu și trebuie să utilizeze oxigen pentru a produce energie din alimentele digerate. Respirația heterotrofă produce cantități mari de carbon care este introdus în ecosistem. Prin urmare, schimbul net de ecosisteme este determinat prin scăderea cantității de carbon produsă prin respirația heterotrofă din producția primară netă.
Proprietățile ecosistemelor
Balanța de carbon este o proprietate fundamentală care asigură că ecosistemele sunt durabile și sănătoase. Schimbul net de ecosisteme ajută la măsurarea echilibrului ciclului carbonului. Deoarece se calculează scăzând cât de mult fixează sau elimină plantele de carbon, din cât de mult carbon este introdus în ecosistem, cel mai bun rezultat ar fi o valoare negativă. De exemplu, datele din 1992 până în 2000 au arătat că pădurile din estul Statelor Unite au avut schimburi nete de ecosisteme, de la -84 la -740. Acest lucru indică faptul că se elimină mai mult carbon decât este eliberat. Dacă carbonul nu este eliminat eficient, calitatea aerului - și a vieții - într-un ecosistem va avea de suferit. Alți factori de luat în considerare pentru echilibrul carbonului într-un ecosistem este poluarea de la fabrici și vehicule, în timp ce oceanele îndepărtează și carbonul din atmosferă.