Екосистем укључује животиње, биљке, микробе и неживе компоненте станишта око њих, попут воде, ваздуха и тла. Сваки живи организам захтева одређени облик производње енергије. Све животиње захтевају дисање, размену кисеоника за угљен-диоксид да би остале живе. Биљке такође захтевају дисање и кисеоник, али такође фиксирају или уклањају угљеник из околине и производе животворни кисеоник који користе животиње, подгреван соларном енергијом коју сакупљају користећи специјализоване органеле тзв хлоропласти. Нето размена екосистема израчунава се формулом која показује колико се угљеника уноси у животну средину у поређењу са колико се уклања. Размена нето екосистема такође се понекад назива „нето производња екосистема“.
Циклус угљеника
Да би се одржао живот на земљи какав је сада, треба уравнотежити угљеник у атмосфери и угљеник фиксиран у биолошким организмима. Ако не, доћи ће до климатских промена. Животиње и људи додају више угљеника у екосистем једноставним дисањем. Атмосферски угљеник се такође производи распадањем, јер мртве животиње и биљне материје ослобађају угљеник ускладиштен у њиховим ткивима, и сагоревањем дрвећа, биљака и фосилних горива, као што су:
- уље
- угља
Да би се супротставили овим ефектима, живе биљке називају се „умиваоницима угљеника“ јер уклањају угљен-диоксид из околине и трансформишу га у кисеоник и енергију хране.
Кључни фактори и услови
Неколико фактора је потребно за одређивање нето размене екосистема. Прва је нето примарна производња, односно нето количина органског угљеника који биљке уклањају из екосистема. Биљке су аутотрофи, што значи да су способне да формирају хранљиве састојке и енергију од неорганских супстанци и сунчеве светлости током процеса који се назива фотосинтеза. Укупна количина фиксираног угљеника - уклоњеног из екосистема - током фотосинтезе назива се бруто примарна производња. Међутим, биљке такође одају угљеник током дисања. Стога се нето примарна производња израчунава одузимањем количине угљеника које биљке дају током дисања од количине угљеника фиксиране током бруто примарне производње.
Утврђивање размене нето екосистема
Док су биљке аутотрофи, људи и животиње су хетеротрофи, што значи да захтевају органске хранљиве састојке - храну - из околине и морају да користе кисеоник за производњу енергије из сварене хране. Хетеротрофно дисање производи велике количине угљеника који се уноси у екосистем. Отуда се нето размена екосистема одређује одузимањем количине угљеника произведеног хетеротрофним дисањем од нето примарне производње.
Особине екосистема
Равнотежа угљеника је основна особина која осигурава одрживост и здравље екосистема. Мрежна размена екосистема помаже у процени равнотеже угљеничног циклуса. Како се израчунава одузимањем колико угљеника биљке поправљају или уклањају, од тога колико се угљеника ставља у екосистем, најбољи резултат би била негативна вредност. На пример, подаци од 1992. до 2000. године показују да су шуме на истоку Сједињених Држава имале нето размену екосистема у распону од -84 до -740. То указује на то да се уклања више угљеника него што се ослобађа. Ако се угљеник не уклони ефикасно, патиће квалитет ваздуха - и живот - у екосистему. Остали фактори које треба узети у обзир за равнотежу угљеника у екосистему су загађење из фабрика и возила, док океани такође уклањају угљеник из атмосфере.
