Biomasse på Jorden
Total biomasse på Jorden er ca. 550 gigatonn karbon (Gt C). Av dette utgjør plantene ca. 450 Gt C, tilsvarende 81.8%, hvor mesteparten terrestre embryofytter. Av de ca. 450 Gt C plantebiomasse er er 320 Gt C over bakken og planterøtter utgjør ca.130 Gt C. Bioasse sopp ca.12 GtC (2.2%). Biomase dyr ca.2 Gt C (0.36%), hvoravde fleste lever marint. Biomasse protister ca. 4 Gt C (0.7%), bakterier (Bacteria) ca.70 Gt C (12.7%), arkebakterier (Archaea) ca. 7 Gt C (1,3%) de fleste lever ii dyphavet). Bio,asse virus ca. 0.2 Gt C (0.04%), hvor det bl.a. i havet er funnet store mengder virus
Giga i gigatonn vil si 109 (1000000000) tonn karbon som C. Karbon (C) har atommasse=12, Karbondioksid (CO2) har atommasse 44 g mol-1 det vil si atommassen for C (12) og to atommasser for oksygen O (2·16= 32) gir atommasse 44 for CO2. For ≈ 550 gigatonn karbon (Gt C) tilsvarer dette ca. (550/12)·44= 2017 gigatonn CO2 hvis all biomassen blir omsatt i cellerespirasjon. 1 petagram (1015 gram)= 1 gigatonn. | gigatonn (Gt) = 109 tonn = 1000000000 tonn.1 tonn= 1000 kg= 106 gram.
Biomasse dyr
Fordelingen av 2 Gt C i dyr: inneholder mennesker ca. 0.06 Gt C (3%), husdyr ca. 0.1 Gt C (5%) , artropoder ca. 1 Gt C (50%), mollusker ca. 0.02 Gt C (1%), anneliderca. 0.02 Gt C (1%), cnidarier ca. 0.1 Gt C (5%) fisk 0.ca. 7 Gt C (35%), ville pattedyr ca. 0.007 Gt C (0.35%), ville fugler ca.0.002 GtC (0.1%).
Av alle pattedyrene på Jorden utgjør menneskene 36%, husdyrene 60%, ville pattedyr 4%. Det vil si at vi og husdyrene våre utgjør 96% av alle pattedyrene på Jorden.
Litteratur
Yinon M. Bar-On a , Rob Phillipsb,c , and Ron Milo: The biomass distribution on Earth. PNAS115 (25) (2018) 6506-6511, doi.org/10.1073/pnas.1711842115
Primærproduksjon og biomasse
Mengden energi fiksert i fotosyntesen per areal og tidsenhet kalles brutto primærproduksjon. Ikke all energi i fotosyntesen overføres til biomasse. Det er et energitap ved respirasjon og annen metabolsk aktivitet. Respirasjon er fordelt på de autotrofe (RA) og heterotrofe (RH), rotrespirasjon og jordrespirasjon. Respirasjonen for et blad kan være fra ca. 1 - 50 μmol oksygen per time og gram friskvekt Trekkes dette fra får vi et uttrykk for netto primærproduksjon. Tørrvekten av plantematerialet kalles biomasse. Deler av netto primærproduksjonen brukes av heterotrofe organismer: grasetere (herbivore), insekter, og av nedbrytere (sopp, bakterier).
\(6CO_2 + 12 H_2O + (N,K,P,S, Ca,Mg,`Fe, Cu,...)\;\;\overrightarrow {\text{lysenergi}}\;\;\; C_6H_{12}O_6\; + 6O_2 \;+ \;6 H_2O\)
Utgangsmaterialet for all primærproduksjon av masse er enkle uorganiske forbindelser som karbondioksid (CO2), vann (H2O) og mineraler (makronæringsstoffer og mikronæringsstoffer). Produktene er komplekse organiske molekyler (her svært forenklet skrevet som et karbohydrat (C6H12O6)), oksygen (O2) og vann. Ca. 88% av tørket biomasse har sin opprinnelse fra CO2, ca. 7% kommer fra vann, og de resterende ca. 5% er mineraler, men forholdstallene varierer litt avhengig av type plantermateriale
Forholdet mellom biomasse i skudd og røtter har betydning for veksttilpasningen. Ettårige planter har ofte mest biomasse over jorda. Flerårige planter med mangel på vann og næring vil ha fordeler av å satse på et velutviklet rotsystem. 60 - 90 % av netto primærproduksjon i grassletter vil være vekst i rotbiomasse.
Strøfallet er næring for dekompositører og detritusspisere, og på denne måten resirkuleres næringen. Forholdet mellom akkumulering og nedbrytning av strøfall sier noe om hvor effektivt nedbrytningen skjer. Mengden strøfall varierer fra ca. 200-1600 g m-2 år-1. Nedbrytningen av planterester varierer fra 100% per år i tropisk regnskog til 1-12% i året i barskog. Vegetasjonen dekker ca. 30% av jordoverflaten og står for ca.50-70% av produksjonen på jorda.
Netto Økosystem produksjon (NEP) versus netto primærproduksjon til blad (NPP). Et estimat av vegetasjonsfotosyntese kan bestemmes med eddy-kovarianseanalyse hvor man måler vertikal vindhastighet og CO2-konsentrasjon over vegetasjonen.
Årlig GPP i skog fra 1000-1500 g C m-2 år-1, mens maksimal GPP fra 18-38 mmol CO2 m-2 s-1.
Klorofyllinnholdet i et blad er ca. 200-600 mg klorofyll m-2. På landjorda kan vi regne i snitt ca. 1.5 g klorofyll per kvadratmeter. 1 kg organisk tørrstoff tilsvarer ca. 16 MJ og det trengs ca. 300-1200 liter vann for å produsere 1 kg tørrstoff. Til å fordampe 1 kg vann ved 20oC trengs 2.454 MJ kg-1.
|
Økosystem |
Areal 106 km2 |
NPP g m-2år-1 |
Totalt NPP 109 tonn år-1 |
Biomasse kg m-2 |
|
Tropisk regnskog |
17.0 |
2.200 |
37.4 |
45 |
|
Annen tropisk skog |
7.5 |
1.600 |
12.0 |
35 |
|
Temperert løvskog |
7.0 |
1.200 |
8.4 |
30 |
|
Temperert nåleskog |
5.0 |
1.300 |
6.5 |
35 |
|
Boreal skog |
12.0 |
800 |
9.6 |
20 |
|
Skog, buskstepper |
8.5 |
700 |
6.0 |
6 |
|
Savanner |
15.0 |
900 |
13.5 |
4 |
|
Tempererte grassletter |
9.0 |
600 |
5.4 |
1.6 |
|
Tundra alpine strøk |
8.0 |
140 |
1.1 |
0.6 |
|
Ørken, halvørken |
18.0 |
90 |
1.6 |
0.7 |
|
Stein, sand, is |
24.0 |
3 |
0.07 |
0.02 |
|
Dyrket mark |
14.0 |
650 |
9.1 |
1.0 |
|
Sump, marsklandskap |
2.0 |
3.000 |
6.0 |
15.0 |
|
Sjøer, elver |
2.0 |
400 |
0.8 |
0.02 |
|
Hav |
361.0 |
125 |
41.5 |
|
|
Totalt |
510 |
|
172.0 |
|
Biomasse produseres i alle fotosyntetiserende organismer, og mengden biomasse som blir produsert varierer med næringskjeder i biomer og økosystemer: Tabell (pdf).
Primærproduksjonen og biomassen minker over tid i et økosystem. Mengden heterotrofe organismer øker relativt til total biomasse og dødt organisk materiale gir økt biodiversitet.
Økt energitilførsel til et økosystem kan øke primærproduksjonen, men kan samtidig destabilisere sammenhengen mellom de eksisterende næringskjedene. Produksjonseffektivitet er et mål på hvor stor prosent av assimilert energi som blir inkorporert i biomasse.
Fossil biomasse
Alt fossilt brensel (kull, olje, gass) på Jorden er rester av biomasse med opprinnelse fra fotosyntese gjennom flere hundre millioner år.
Et tenkt eksempel: Hvis vi forutsetter at all dioksygen (O2) i atmosfære (21%) og oppløst i vann på Jorden har sin opprinnelse fra fotosyntese, så vil hvis alt både fossil, død og levende biomasse som finnes på Jorden blir brent opp (eller respirert) så vil oksygenkonsentrasjonen bli lik null. Ut fra Jordens kjente mengder av O2 er det således mulig å bergne hvor mye biomasse (fossile rester, død og levende) som finnes på Jorden i sedimenter og jord. Prøv deg gjerne på regnestykket, og bli forbauset over hvor mye biomasse det finnes på Jorden. Eller kan deler av Jordens oksygen (O2) ha en annen opprinnelse enn fotosyntese ?
\(C_6H_{12}O_6 \; +\; 6O_2 \rightarrow\; 6CO_2 + 6 H_2O\)
Organisk materiale består ikke bare av karbon (C), hydrogen (H),og oksygen (CH2O), men også av nitrogen (N), svovel (S) med flere, som også blir respirert, eventuelt forbrent.
"Men i ei djup myr, der årmillionane stablar seg på kvarandre i tjukke flater, der skogane og graset, kornet og beinmargen har destillert all i kraft gjennom årtider..." .Tor Obrestad "Eld i turrsogen myr".
“De begyndte at ta op Poteten og blev færdig med den til Mikaeli, som den gamle Sædvane var”. Knut Hamsun “Markens grøde”. Mikkelsmesse = 29. September