La distribució de la biomassa als ecosistemes terrestres i marins

La distribució dels organismes vius a la Terra es pot quantificar mitjançant diverses unitats, com ara el nombre d’individus o d’espècies. Tanmateix, els biòlegs solen utilitzar una unitat diferent: la biomassa. La biomassa es refereix a la massa total d’organismes vius en una zona o ecosistema determinat, i inclou des de bacteris microscòpics fins a arbres gegantins, així com la matèria orgànica que produeixen o consumeixen. Aquesta unitat és especialment útil per comprendre la contribució de diferents grups d’organismes als fluxos d’elements, sovint descrits en unitats de carboni, com Gt C (gigatones de carboni = 1.000.000.000.000 quilograms) per a estimacions globals.

Dins dels diferents ecosistemes de la Terra, la piràmide de biomassa serveix com a representació fonamental del flux d’energia i de l’estructura tròfica. Comparar la piràmide de biomassa entre els ecosistemes marins i terrestres revela diferències fascinants, constituïdes pels reptes i oportunitats únics que presenta cada ambient. Endinsem-nos en les profunditats dels mons marí i terrestre per descobrir les complexitats de les seves piràmides de biomassa!

La piràmide clàssica: distribució de la biomassa terrestre

La piràmide de biomassa terrestre, sovint representada en llibres de text, és una piràmide amb una base ampla i un vèrtex estret. Aquesta forma reflecteix el principi bàsic de la transferència d’energia en els ecosistemes, coneguda com la regla del 10%. A mesura que l’energia flueix a través de la cadena alimentària, aproximadament el 90% es perd a cada nivell tròfic a causa de la respiració cel·lular i d’altres processos. En conseqüència, els productors primaris, principalment les plantes i arbres, formen la vasta base de la piràmide i donen suport, al nivell següent, a una població més petita d’herbívors (consumidors). Aquests herbívors, al seu torn, donen suport a una població encara més petita de carnívors (consumidors d’ordre superior), situats a la part superior de la piràmide. Aquesta disminució progressiva de la biomassa a mesura que pugem per la cadena alimentària dona com a resultat la forma característica de piràmide.

Tanmateix, cal destacar que es tracta d’un model simplificat, i els ecosistemes del món real presenten més complexitat. Per exemple, els descomponedors tenen un paper vital en la descomposició de la matèria orgànica morta i en la devolució de nutrients al sistema, formant una cadena alimentària detrítica que funciona en paral·lel a la cadena alimentària herbívora i de depredació. A més, alguns ecosistemes poden tenir múltiples nivells tròfics dins de cada categoria de consumidor, cosa que afecta encara més la forma de la piràmide.

La piràmide invertida de la biomassa marina

Els ecosistemes marins presenten un panorama diferent. A diferència de la piràmide terrestre, la piràmide de biomassa marina sovint s’assembla a una piràmide invertida o a una forma de diamant. Aquesta estructura única reflecteix la contribució significativa d’organismes microscòpics com el fitoplàncton i els bacteris a la biomassa total. Malgrat la seva mida petita, els productors primaris (fitoplàncton) formen la base de la cadena alimentària i donen suport a una diversitat de zooplàncton i d’altres consumidors. El fitoplàncton pot presentar una biomassa molt petita en comparació amb la de les plantes terrestres (1 Gt C i 450-470 Gt C, respectivament), però mostra taxes de producció similars (estimades al voltant de 50 Gt C anuals per a tots dos), gràcies a la ràpida reproducció i a la taxa de renovació del fitoplàncton. Així, mentre que les plantes terrestres ostenten la corona en termes de massa total, el fitoplàncton marí porta la corona del poder de producció, cosa que fa destacar la naturalesa diversa i complexa de la vida a la Terra, on la mida no sempre dicta l’eficiència.

Les dades per a la taula s’han extret de https://www.encyclopedie-environnement.org/en/life/distribution-biomass-planet/ - Imatge generada amb AI i modificada per Albert Calbet.

A mesura que pugem per la cadena alimentària, la biomassa dels consumidors augmenta. El zooplàncton, animals microscòpics que s’alimenten de fitoplàncton, tenen una biomassa estimada similar a la del fitoplàncton. Més amunt de la cadena alimentària, els peixos tenen una biomassa estimada d’aproximadament 0,7 Gt C. Aquesta biomassa acumulada de depredadors reflecteix l’acumulació d’energia a mesura que puja per la cadena alimentària. Els grans mamífers marins, com les balenes i els taurons, es troben al capdamunt de la cadena alimentària i, malgrat la seva mida impressionant, tenen una biomassa estimada relativament baixa, d’aproximadament 0,004 Gt C. Això es deu al fet que són depredadors àpex (per exemple els taurons) amb poblacions més petites i esperances de vida més llargues, que requereixen menys aliment en total en comparació amb els nivells tròfics inferiors.

Distribució de la biomassa sota els nostres peus

Sota la superfície bulliciosa del nostre planeta hi ha un món ocult ple de vida: una vasta biosfera dominada per bacteris i arquees (tots dos inclosos dins dels procariotes). Aquestes meravelles microscòpiques, que sovint passen per alt i són subestimades, ostenten el títol de les formes de vida més abundants a la Terra, residint en quantitats enormes no només en els nostres entorns familiars, sinó també en les profunditats del subsol terrestre i marí. Les estimacions suggereixen que els bacteris i les arquees contribueixen col·lectivament a la quantitat impressionant de 30-60 Gt de carboni a la biomassa total de la Terra, xifra que representa aproximadament el 70% de la biomassa del subsol terrestre profund. Això eclipsa la biomassa de tots els animals del nostre planeta, posant de manifest la immensitat d’aquest domini microbià. Només per comparació, la biomassa combinada de bacteris i arquees en el sòl de la superfície terrestre i els ecosistemes marins representa 7,5 i 1,6 Gt C, respectivament.

L'àmplia biomassa de bacteris i arquees al subsol té un paper crucial en diversos cicles biogeoquímics, influint en processos com l’emmagatzematge de carboni, el reciclatge de nutrients o la producció de metà. A més, l’ambient del subsol presenta un conjunt únic de reptes per a la vida. La llum solar, la principal font d’energia per a la majoria d’organismes, hi és absent i obliga els bacteris i les arquees a dependre de fonts d’energia alternatives. Per exemple, poden utilitzar energia química de diversos processos, com la descomposició de minerals o l’oxidació del metà, per alimentar el seu creixement i supervivència. A més, l’ambient del subsol sovint està mancat d’oxigen, fet que implica el domini d’organismes anaeròbics, és a dir, aquells que poden prosperar en absència d’oxigen. Aquestes adaptacions permeten que els bacteris i les arquees floreixin en aquest regne desafiador, formant la pedra angular de la biosfera oculta.

Imatge generada amb AI per Albert Calbet.

La comparació de les formes de les piràmides de biomassa terrestre i marina revela la fascinant diversitat de maneres com s’organitza la vida a la Terra. La piràmide terrestre reflecteix el principi de disminució d’energia a mesura que s’avança per la cadena tròfica, mentre que la piràmide marina mostra el paper important dels organismes microscòpics i el seu reciclatge ràpid de matèria i energia. Comprendre aquestes diferències és crucial per apreciar les característiques úniques de cada ecosistema i per desenvolupar estratègies de conservació eficaces per protegir el delicat equilibri de la vida al nostre planeta.