Un écosystème comprend les animaux, les plantes, les microbes et les éléments de l'habitat non-vivant qui les entourent, tels que l'eau, l'air et le sol. Chaque organisme vivant nécessite une certaine forme de production d'énergie. Tous les animaux ont besoin de respiration, l'échange d'oxygène pour le dioxyde de carbone, pour rester en vie. Les plantes ont également besoin de respiration et d'oxygène, mais elles fixent ou éliminent également le carbone de l'environnement et produisent de l'oxygène vital pour les animaux, alimenté par l'énergie solaire qu'ils récoltent en utilisant des organites spécialisés appelés chloroplastes. L'échange net de l'écosystème est calculé au moyen d'une formule qui indique la quantité de carbone mise dans l'environnement par rapport à la quantité éliminée. L'échange net d'écosystème est aussi parfois appelé «production nette d'écosystème».
Le cycle du carbone
Pour maintenir la vie sur terre comme maintenant, le carbone dans l'atmosphère et le carbone fixé dans les organismes biologiques doivent être équilibré. Sinon, le changement climatique en résultera. Les animaux et les personnes ajoutent plus de carbone à l'écosystème en respirant simplement. Le carbone atmosphérique est également produit par décomposition, car les animaux morts et les matières végétales libèrent du carbone stocké dans leurs tissus, et par la combustion d'arbres, de plantes et de combustibles fossiles, tels que le pétrole et le charbon. Pour contrecarrer ces effets, les plantes vivantes sont appelées «puits de carbone» parce qu'elles éliminent le dioxyde de carbone de l'environnement et le transforment en oxygène et en énergie alimentaire.
Facteurs clés et conditions
Plusieurs facteurs sont nécessaires pour déterminer l'échange net de l'écosystème. Le premier est la production primaire nette, qui est la quantité nette de carbone organique éliminée de l'écosystème par les plantes. Les plantes sont autotrophes, ce qui signifie qu'elles sont capables de former des nutriments et de l'énergie à partir de substances inorganiques et de la lumière du soleil au cours d'un processus appelé photosynthèse. La quantité totale de carbone fixée - retirée de l'écosystème - au cours de la photosynthèse est appelée production primaire brute. Cependant, les plantes dégagent également du carbone pendant la respiration. Par conséquent, la production primaire nette est calculée en soustrayant la quantité de carbone émise par les plantes pendant la respiration de la quantité de carbone fixée pendant la production primaire brute.
Détermination des échanges nets d'écosystèmes
Alors que les plantes sont autotrophes , les humains et les animaux sont hétérotrophes, ce qui signifie qu'ils ont besoin de nutriments organiques - de la nourriture - de l'environnement et doivent utiliser l'oxygène pour produire de l'énergie à partir des aliments digérés. La respiration hétérotrophe produit de grandes quantités de carbone qui sont mises dans l'écosystème. Par conséquent, l'échange net des écosystèmes est déterminé en soustrayant la quantité de carbone produite par la respiration hétérotrophique de la production primaire nette.
Propriétés des écosystèmes
Le bilan carbone est une propriété fondamentale qui garantit la durabilité des écosystèmes et bon pour la santé. Les échanges nets d'écosystème permettent d'évaluer l'équilibre du cycle du carbone. Comme il est calculé en soustrayant combien de plantes de carbone fixent ou enlèvent, de combien de carbone est mis dans l'écosystème, le meilleur résultat serait une valeur négative. Par exemple, les données de 1992 à 2000 ont montré que les forêts de l'est des États-Unis avaient des échanges écosystémiques nets allant de -84 à -740. Cela indique que plus de carbone est éliminé que libéré. Si le carbone n'est pas efficacement éliminé, la qualité de l'air et de la vie dans un écosystème en souffrira. D'autres facteurs à considérer pour l'équilibre du carbone dans un écosystème sont la pollution provenant des usines et des véhicules, tandis que les océans éliminent également le carbone de l'atmosphère.
