Les bioéléments, comme leur nom l’indique, sont les éléments chimiques du tableau périodique qui composent les différents êtres vivants de la planète. Bien que la vie soit composée d’environ 30 éléments, 96% de la masse cellulaire de presque tous les taxons auxquels vous pouvez penser ne se compose que de six d’entre eux: le carbone, l’oxygène, l’azote, l’hydrogène, le phosphore et le soufre. Ces éléments donnent naissance à des protéines, des vitamines, des acides nucléiques, des lipides, des glucides et de nombreux autres composés, donc concevoir la vie sans eux est une tâche impossible.

La matière organique présente sur Terre n’est pas fixe, mais est transformée grâce à l’utilisation de l’énergie. Par exemple, une plante pousse grâce à l’énergie lumineuse et aux composés inorganiques présents dans le sol, transformant les minéraux en carbone. Cette masse est consommée par un animal herbivore, puis par un carnivore puis par un super prédateur, jusqu’à sa mort. À ce stade, toute la matière accumulée se décompose dans les sols et nous recommençons le cycle.

Les chaînes trophiques dans les écosystèmes modulent ce flux d’énergie, c’est-à-dire le «qui mange qui» conditionne le fonctionnement des milieux et donc de toute vie présente dans l’environnement. De toute façon, Pour comprendre l’échange d’énergie dans différents systèmes biologiques, il est nécessaire de décrire en détail un terme de grand intérêt: la biomasse. Aujourd’hui, nous vous disons tout sur elle, alors lisez la suite.

Qu’est-ce que la biomasse?

La biomasse est la masse d’organismes biologiques vivants présents dans un écosystème donné à un moment donné. Le poids peut être déterminé au niveau d’un taxon ou d’une population spécifique (biomasse d’espèce) ou comprenant tous les éléments vivants qui coexistent dans l’environnement (biomasse communautaire ou communautaire). La biomasse est distribuée dans les écosystèmes terrestres de manière pyramidale dans la chaîne trophique, depuis les producteurs primaires qui en sont la base, jusqu’aux super prédateurs de la pointe.

Il est à noter que la biomasse n’est pas utilisée à 100% à tous les niveaux de l’écosystème. Nous nous expliquons. Sur le plan écologique, de toute la biomasse consommée par une vache sous forme d’herbe (100% de l’énergie), seulement 10% ira au niveau trophique suivant. Le mammifère doit brûler la matière organique qu’il consomme pour se nourrir, se reproduire, produire de la chaleur et finalement vivre, de sorte que seule une infime partie de l’énergie obtenue par la biomasse passe de niveau en niveau dans la chaîne. Heureusement, l’énergie solaire est «illimitée», donc cette perte ne doit pas être remarquée dans un écosystème sain tant qu’il y a des plantes qui réalisent la photosynthèse.

Un terme étroitement lié à la biomasse est la bioénergie, car il s’agit d’obtenir de l’énergie de manière renouvelable dans le secteur humain, grâce à l’utilisation de matière organique (qu’elle soit traitée naturellement dans l’écosystème ou mécaniquement). La biomasse et la bioénergie sont les deux faces d’une même médaille, mais le premier terme fait généralement référence à un événement naturel, tandis que le second a une applicabilité anthropique claire.

La biomasse de la Terre, en données brutes

En 2018, la recherche La distribution de la biomasse sur Terre a été publiée sur le portail scientifique PNAS, qui traitait estimer la biomasse sur toute la Terre sous forme de carbone (C), composant organique par excellence des êtres vivants. Un total de 550 gigatonnes de carbone ont été calculés, qui sont répartis entre les différents taxons vivants comme suit:

• Les plantes étaient le royaume producteur dominant. Celles-ci sont chargées de stocker 450 gigatonnes de carbone, soit 80% du total. Ils sont les principaux producteurs de tous les écosystèmes normaux.
• Derrière eux, vous serez surpris de savoir qu’il existe des bactéries, qui fournissent environ 70 Gt, soit 15% du carbone total. Bien que nous ne puissions pas les voir, ces micro-organismes sont partout.
• Les champignons, les archées et les protistes se classent respectivement troisième, quatrième et cinquième, avec un total de 12, 7 et 4 Gt.
• À la honte du summum de l’évolution, les animaux n’assument que 2 gigatonnes de carbone: seuls les virus contribuent moins que nous, avec 0,2 Gt.

De plus, cette étude a calculé que la quantité de biomasse terrestre est de deux ordres plus grande que la biomasse marine, mais on estime que le biote du milieu aquatique contribue au total à environ 6 gigatonnes de carbone, un chiffre qui n’est pas négligeable. Comme vous pouvez le voir, la majeure partie de la matière organique sur Terre se trouve dans les micro-organismes et les plantes.

Calcul de la biomasse

Le calcul de la biomasse totale produite dans un écosystème est une tâche extrêmement difficile, même si les nouvelles technologies (telles que Capteur d’imagerie laser de végétation) aident les chercheurs à faire des estimations assez fiables, du moins lorsqu’il s’agit de quantifier le carbone végétal dans un environnement. En raison de la complexité intrinsèque de la prise en compte de tous les éléments vivants du biome, Il est nécessaire de recourir à des équations et à des méthodes de régression, c’est-à-dire de calculer la biomasse produite par un individu puis d’extrapoler cette valeur à la population totale.

Pour vous donner une idée de la façon dont la biomasse peut être calculée, nous prendrons une boîte de Pétri avec des micro-organismes, la plus petite échelle à laquelle on puisse penser. Pour estimer le carbone, l’équation suivante est suivie:

Biomasse (en microgrammes de carbone / millilitre d’échantillon): N x Bv XF

Dans cette équation, N représente le nombre de micro-organismes comptés dans un millilitre d’échantillon, Bv est le biovolume est ce que chaque micro-organisme occupe (en µm ^ 3 échelle) et F est le facteur de conversion du carbone, en µg de C par µm ^ 3. Comme vous pouvez le voir, quantifier la biomasse dans un échantillon n’est pas facile, même pas lorsque l’on passe à des échelles microscopiques.

Productivité et biomasse

Un terme complètement lié à la biomasse est la productivité écologique. Ce paramètre est défini comme la production de matière organique dans une zone donnée par unité de temps, c’est-à-dire la quantité de biomasse générée dans un écosystème naturel ou un système artificiel humain.

L’unité la plus couramment utilisée pour quantifier la productivité dans un écosystème est le kilogramme / hectare par an, bien que d’autres échelles de poids (tonnes, gigatonnes), de surface (mètres carrés, centimètres carrés, etc.) et même de temps (jours) peuvent être utilisées. , heures, décennies). Tout dépend de l’utilité et de l’objectif de l’étude en question qui tente d’obtenir des paramètres spécifiques.

Prenons un exemple. Supposons que nous ayons une superficie de 40 hectares qui était vide au début, mais qui a été repeuplée avec des plantes qui, en moyenne, pèsent 1 kilogramme. Au total, nous comptons environ 1000 plantes des espèces d’intérêt à la fin de l’année, ce qui nous donne par conséquent 1000 kilogrammes de masse totale (biomasse des espèces). Si nous faisons les calculs pertinents (1 000 kg / 40 Ha), nous obtiendrons qu’au total, la productivité a été de 25 kg / Ha / an.

Ce modèle hypothétique présente un taux de productivité élevé, mais les choses changent beaucoup si on parle d’animaux. Pensez maintenant à une population de vaches qui, par exemple, a besoin d’une superficie de 20 000 hectares de terres pour prospérer. Peu importe le poids de ces mammifères d’élevage, ils seront moins d’individus au total que les plantes et, de plus, le terrain d’alimentation est plus large, ce qui nous donne une biomasse totale beaucoup plus faible.

En plus de cela, il est nécessaire de prendre en compte le point précédent: l’énergie qui saute d’un maillon à l’autre dans la chaîne n’est que de 10%. Les vaches utilisent 90% de l’énergie pour vivre, donc un écosystème principalement végétal est toujours plus productif qu’un écosystème avec des animaux abondants. Cependant, la sélection naturelle ne «cherche» pas à maximiser la productivité, mais à maintenir un équilibre stable à long terme entre tous les composants. Par conséquent, lorsque des espèces exotiques sont introduites dans un écosystème, le résultat est souvent désastreux.

résumé

Pour mettre tout ce que vous avez appris en perspective, nous comparons deux cas spécifiques: la productivité végétale (primaire) dans un désert est inférieure à 0,5 gramme / mètre carré / jour, tandis que dans un champ cultivé la valeur oscille de 10 grammes / mètre carré / jour. Plus il y a de plantes présentes dans un écosystème, plus il y aura de biomasse et, par conséquent, plus le taux de productivité est élevé.

En résumé, la biomasse reflète la quantité de matière organique dans un lieu et un site spécifiques, tandis que la productivité fait référence à la vitesse et à l’efficacité avec lesquelles cette matière organique est produite. Ces paramètres nous aident à comprendre le fonctionnement des écosystèmes naturels, mais ils nous permettent également de maximiser les avantages matériels et économiques lors de l’exploitation des terres à des fins humaines.

Références bibliographiques:

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