Un ecosistema comprende animali, piante, microbi e componenti dell'habitat non vivente che li circondano, come acqua, aria e suolo. Ogni organismo vivente richiede una certa forma di produzione di energia. Tutti gli animali richiedono la respirazione, lo scambio di ossigeno per il biossido di carbonio, per rimanere in vita. Le piante richiedono anche respirazione e ossigeno, ma fissano o rimuovono il carbonio dall'ambiente e producono ossigeno vitale usato dagli animali, alimentato dall'energia solare che raccolgono usando organelli specializzati chiamati cloroplasti. Lo scambio di ecosistema netto è calcolato da una formula che mostra la quantità di carbonio immessa nell'ambiente rispetto a quanto viene rimosso. Lo scambio netto di ecosistemi viene anche chiamato "produzione di ecosistema netto".
Il ciclo del carbonio
Per mantenere la vita sulla terra così com'è, il carbonio nell'atmosfera e il carbonio fissato negli organismi biologici devono essere equilibrato. Altrimenti, il risultato sarà il cambiamento climatico. Animali e persone aggiungono più carbonio all'ecosistema semplicemente respirando. Il carbonio atmosferico è anche prodotto dal decadimento, poiché animali morti e materiale vegetale rilasciano carbonio immagazzinato nei loro tessuti e dalla combustione di alberi, piante e combustibili fossili, come petrolio e carbone. Per contrastare questi effetti, le piante viventi vengono chiamate "pozzi di carbonio" perché rimuovono l'anidride carbonica dall'ambiente e la trasformano in ossigeno e energia alimentare.
Fattori chiave e termini
Diversi fattori sono necessari per determinare lo scambio di ecosistema netto. Il primo è la produzione primaria netta, che è la quantità netta di carbonio organico rimosso dall'ecosistema dalle piante. Le piante sono autotrofi, il che significa che sono in grado di formare nutrienti ed energia dalle sostanze inorganiche e dalla luce solare durante un processo chiamato fotosintesi. La quantità totale di carbonio fissata - rimossa dall'ecosistema - durante la fotosintesi si chiama produzione primaria lorda. Tuttavia, le piante emettono anche carbonio durante la respirazione. Quindi, la produzione primaria netta viene calcolata sottraendo la quantità di carbonio emessa dalle piante durante la respirazione dalla quantità di carbonio fissata durante la produzione primaria lorda.
Determinazione dello scambio di ecosistema netto
Mentre le piante sono autotrofi , gli esseri umani e gli animali sono eterotrofi, il che significa che richiedono nutrienti organici - cibo - dall'ambiente e devono usare l'ossigeno per produrre energia dal cibo digerito. La respirazione eterotrofa produce grandi quantità di carbonio che viene immesso nell'ecosistema. Quindi, lo scambio netto di ecosistemi è determinato sottraendo la quantità di carbonio prodotta dalla respirazione eterotrofa dalla produzione primaria netta.
Proprietà degli ecosistemi
Il bilancio del carbonio è una proprietà fondamentale che garantisce che gli ecosistemi siano sostenibili e salutare. Lo scambio netto di ecosistemi aiuta a misurare l'equilibrio del ciclo del carbonio. Poiché viene calcolato sottraendo la quantità di carbonio che le piante fissano o rimuovono, dalla quantità di carbonio immessa nell'ecosistema, il risultato migliore sarebbe un valore negativo. Ad esempio, i dati dal 1992 al 2000 hanno dimostrato che le foreste degli Stati Uniti orientali avevano scambi di ecosistema netti che andavano da -84 a -740. Questo indica che viene rimosso più carbone di quello che viene rilasciato. Se il carbonio non viene rimosso in modo efficiente, la qualità dell'aria e della vita in un ecosistema ne risentirà. Altri fattori da considerare per il bilancio del carbonio in un ecosistema sono l'inquinamento da fabbriche e veicoli, mentre gli oceani rimuovono anche il carbonio dall'atmosfera.
