生物质定义 生态学


简介

生物质是指任何和所有可以从植物中提取的有机物质,包括树木、农作物和藻类。自古以来,它一直是重要的能源来源,并且与不可再生能源相比,它具有多种优势。在印度,约32%的能源需求是由某种形式的生物质满足的。

定义生物质

生物质是赋予生物量的简称。它指的是特定环境或生态系统中动植物的总量(SI单位kg/m2)。它包括陆地和水生生物。它包括微生物、动物和植物。生物质的研究对于商业用途至关重要,可促进国家发展(纤维、燃料等)。它还有助于涉及生态系统生产力、养分和能量平衡以及每个组成部分对全球碳循环影响的科学研究。

生物群落的各个部分

我们生物群落的六大主要部分是:

  • 沙漠生物群落——它们是炎热干燥的地区,约占地球总陆地面积的20%。它们进一步细分为半干旱、炎热干燥、寒冷和沿海沙漠。

  • 森林生物群落——主要由树木和植被种植园组成,能够储存碳,约占地球总陆地面积的30%。它们进一步细分为温带森林、热带森林和北方森林。

  • 水生生物群落——它们是地球表面存在的水体,约占地球总面积的75%。它们细分为淡水生物群落和海洋生物群落。

  • 苔原生物群落——它们是最冷的陆地生物群落,生物多样性非常低。它们细分为高山苔原和北极苔原生物群落。

  • 草原生物群落——它们指的是广阔的草地,可能有或可能没有少量分散的树木。它们细分为温带草原和热带稀树草原。

  • 灌木丛或灌木林生物群落——它们主要指的是灌木,夏季干燥炎热,冬季潮湿凉爽。它们仅存在于世界少数地区。

生物量金字塔

生物量金字塔指的是不同营养级单位面积上不同类型生物量的图形表示。两种主要的生物量金字塔是倒金字塔和正金字塔。生物量金字塔对于在每个营养级进行可用生物量量化非常重要。

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生物质的例子(陆地和海洋)

陆地生物质是指存在于陆地上的生态系统。植物和植被是陆地生物质的主要物种,充当生产者。食草动物,例如水牛、奶牛、长颈鹿、斑马、鹿、小型昆虫等,是主要消费者,以生产者为食。次级消费者,例如狮子、老虎、蛇、熊等,主要以主要消费者为食。生物量的数量遵循以下模式:植物>初级消费者>次级消费者。

海洋(或水生)生物质是指发生在水体中的动植物。在这里,浮游植物是主要的生产者。浮游动物(例如螨虫、轮虫等)是主要的消费者,而食人鱼、鲨鱼等是水生生物群落中的次级消费者。

生物质的可用性

根据印度政府新能源和可再生能源部 (MNRE) 最近进行的一项研究,印度目前的生物质总量估计为每年约 7.5 亿公吨,每年约有 2.3 亿公吨的剩余量。

从生物质中获取能量

植物将太阳能转化为化学能以备后用。这种化学能(碳化合物)可以用来转化为热能或电能,也可以转化为生物燃料作为能源。可以从生物质中获得的各种形式的能量包括:

  • 木材——木材的全部或任何部分(锯末、原木、木颗粒和木片以及树皮)都可以通过燃烧、热电联产或气化来获取能量。

  • 农业产品——植物性材料,包括能源作物及其残留物,都可以加热以产生能量来驱动锅炉。大多数情况下,这种能量在相同的农业过程中被重复使用,从而降低了整个过程的总成本。它们还可以用来生产生物肥料或堆肥。

  • 沼气——沼气或甲烷可以通过死生物质的微生物作用产生,为烹饪和取暖提供能量。

  • 垃圾填埋场——废物通常倾倒在指定的场所,在那里长期堆积成大堆。它们会释放各种气体,这些气体可以收集起来用于加热。

  • 生物燃料——生物乙醇和生物柴油可以通过生化途径由废弃生物质生产。这些燃料比化石燃料污染少。

生物质的优点和局限性

生物质提供多种优势,例如:

  • 生物质提供一种可再生能源,这种能源相对清洁、免费、可靠且持续。
  • 它有助于减少废物。
  • 它不会向环境额外排放碳,从而减轻污染。

与生物质相关的局限性包括:

  • 它需要较高的初始设置成本。
  • 它需要较大的操作空间。
  • 与化石燃料相比,它的效率较低。

对环境的影响

生物质能源有助于保护我们的环境,因为燃烧生物质衍生燃料释放的二氧化碳量与植物在光合作用过程中捕获的量相似。因此,它可以被认为是一个碳中和过程。然而,在生物质转化为生物能源的过程中会释放一些污染物。

生物质转化为能源的过程

将生物质转化为能源的各种方法包括:

  • 直接燃烧——这是从生物质中获取能量最广泛使用的方法。生物质可以直接燃烧产生热量,用于加热水、建筑物、工业过程以及通过蒸汽轮机发电。

  • 热化学过程——包括生物质的热解或气化。热解是在无空气条件下较低温度(400-500℃)下生物质的热分解,而气化是在更高温度(800-900℃)下进行的。

  • 生化过程——是指利用微生物酶通过发酵、厌氧消化或堆肥等各种过程分解生物质的碳水化合物部分,从而获得糖。这些糖可以进一步通过微生物或化学方法加工,以生产液体或气体燃料。

结论

生物质是一种可再生能源,涉及燃烧动植物废物。几乎所有工业废物都含有可以转化为有用能源的成分。考虑到使用不可再生能源的缺点,人们正在大力发展用于将生物质转化为生物能源的高效技术。

常见问题

Q1. 如何测量生物质?

答:通过测量生物体的干重并将其除以收获该生物体的面积来计算生物质。

Q2. 你对生物群落这个词有什么理解?

答:生物群落是指具有相同特征并已适应周围非生物因素的一组相似的生态系统。

更新于:2022年11月29日

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