المحتوى
يشمل النظام البيئي الحيوانات والنباتات والميكروبات ومكونات الموائل غير الحية من حولها ، مثل الماء والهواء والتربة. كل كائن حي يتطلب شكل معين من إنتاج الطاقة. جميع الحيوانات تتطلب التنفس ، وتبادل الأكسجين لثاني أكسيد الكربون ، للبقاء على قيد الحياة. تحتاج النباتات أيضًا إلى التنفس والأكسجين ، ولكنها أيضًا تقوم بإصلاح أو إزالة الكربون من البيئة وتنتج أكسجينًا حيويًا تستخدمه الحيوانات ، وتغذيه الطاقة الشمسية التي تجمعها باستخدام عضيات متخصصة تسمى البلاستيدات الخضراء. يتم احتساب صافي تبادل النظام الإيكولوجي من خلال صيغة توضح كمية الكربون التي يتم وضعها في البيئة مقارنةً بالكميات التي تتم إزالتها. أحيانًا ما يسمى صافي تبادل النظام البيئي "صافي إنتاج النظام البيئي".
دورة الكربون
للحفاظ على الحياة على الأرض كما هي الآن ، يجب موازنة الكربون الموجود في الجو والكربون الموجود في الكائنات الحية. إذا لم يكن كذلك ، فإن تغير المناخ سوف ينتج. تضيف الحيوانات والأشخاص المزيد من الكربون إلى النظام البيئي بمجرد التنفس. كما يتم إنتاج الكربون في الغلاف الجوي عن طريق التحلل ، حيث تقوم الحيوانات الميتة والمواد النباتية بإطلاق الكربون المخزن في أنسجها ، وكذلك عن طريق حرق الأشجار والنباتات والوقود الأحفوري ، مثل النفط والفحم. لمواجهة هذه التأثيرات ، يشار إلى النباتات الحية باسم "أحواض الكربون" لأنها تزيل ثاني أكسيد الكربون من البيئة وتحوله إلى أكسجين وطاقة غذائية.
العوامل الرئيسية والشروط
هناك حاجة إلى عدة عوامل لتحديد صافي تبادل النظم الإيكولوجية. الأول هو الإنتاج الأولي الصافي ، وهو المبلغ الصافي للكربون العضوي الذي تتم إزالته من النظام البيئي بواسطة النباتات. النباتات هي autotrophs ، مما يعني أنها قادرة على تكوين المواد الغذائية والطاقة من المواد غير العضوية وضوء الشمس خلال عملية تسمى التمثيل الضوئي. يُطلق على الكمية الإجمالية للكربون الثابت - المُزال من النظام البيئي - أثناء عملية التمثيل الضوئي الإنتاج الإجمالي الأولي. ومع ذلك ، فإن النباتات تعطي أيضًا الكربون أثناء التنفس. وبالتالي ، يتم حساب صافي الإنتاج الأولي عن طريق طرح كمية الكربون المنبعثة من النباتات أثناء التنفس من كمية الكربون الثابتة خلال إجمالي الإنتاج الأولي.
تحديد صافي تبادل النظم الايكولوجية
في حين أن النباتات هي autotrophs ، فإن البشر والحيوانات هي heterotrophs ، وهذا يعني أنها تتطلب العناصر الغذائية العضوية - الغذاء - من البيئة ويجب استخدام الأكسجين لإنتاج الطاقة من الأغذية المهضومة. ينتج التنفس غير المتجانس كميات كبيرة من الكربون التي يتم وضعها في النظام البيئي. وبالتالي ، يتم تحديد صافي تبادل النظام الإيكولوجي عن طريق طرح كمية الكربون الناتجة عن التنفس المتغاير من صافي الإنتاج الأولي.
خصائص النظم البيئية
يعد توازن الكربون خاصية أساسية تضمن استدامة وصحة النظم الإيكولوجية. يساعد تبادل النظام البيئي الصافي في قياس توازن دورة الكربون. نظرًا لأنه يتم حسابه بطرح مقدار إصلاح أو إزالة مصانع الكربون ، من كمية الكربون التي يتم وضعها في النظام البيئي ، فإن أفضل نتيجة ستكون قيمة سالبة. على سبيل المثال ، أظهرت البيانات من عام 1992 إلى عام 2000 أن الغابات في شرق الولايات المتحدة لديها تبادل النظم الإيكولوجية الصافية تتراوح من -84 إلى -740. هذا يشير إلى أنه يتم إزالة الكربون أكثر مما تم إصداره. إذا لم تتم إزالة الكربون بكفاءة ، فسوف تعاني جودة الهواء والحياة في النظام البيئي. من العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها لتوازن الكربون في النظام البيئي التلوث الناتج عن المصانع والمركبات ، بينما تزيل المحيطات أيضًا الكربون من الجو.