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Als Biomasse wird die Stoffmasse von Lebewesen oder deren Korperteilen bezeichnet Diese Stoffgemische werden mithilfe ihrer Masse quantifiziert 82 der Biomasse sind pflanzlichen Ursprungs und die hochste Produktivitat wird in den immerfeuchten Tropenwaldern erreicht Zuckerrohr ist ein wichtiger Lieferant von Biomasse die als Nahrung oder energetisch genutzt wird In der Okologie wird die Biomasse haufig nur fur ausgesuchte raumlich klar umrissene Okosysteme oder nur fur bestimmte einzelne Populationen erfasst Gelegentlich gibt es zudem Versuche die Biomasse der gesamten Okosphare abzuschatzen Die Vegetation entwickelt sich nach dem Prinzip der Optimalgesellschaft immer nach einer moglichst grossen Primarproduktion durch die Umwandlung der vorhandenen abiotischen Faktoren mit Hilfe der Photosynthese in Biomasse Sehr grosse Niederschlagsmengen hohe Luftfeuchtigkeit und staunasse Boden sind ideal fur eine grosse Biomasseproduktion die sich immer in Waldern verwirklicht Das Maximum wird in Bezug auf die weltweiten Biome bei den tropischen Regenwaldern erreicht auf der Ebene regionaler Biotope sind es jedoch Walder in etwas kuhlerem noch fast frostfreiem Klima mit gedampfter Sonneneinstrahlung wie es etwa bei den Kustenmammutbaumwaldern Kaliforniens und den Riesen Eukalyptus Waldern Sudost Australiens und Tasmaniens vorhanden ist 1 In der Okologie existiert kein einheitlicher Biomasse Begriff In der Energietechnik ist mit Biomasse nur die energetisch nutzbare Biomasse gemeint Inhaltsverzeichnis 1 Begriff 1 1 Okologischer Begriff Biomasse 1 2 Energietechnischer Biomasse Begriff 2 Typen von Biomasse 2 1 Kriterien 2 2 Lebende Biomasse 2 3 Tote Biomasse 3 Zusammensetzung von Biomasse 4 Mengen 4 1 Mengen nach dem okologischen Biomasse Begriff 4 2 Mengen nach dem energietechnischen Biomasse Begriff 5 Biomassenutzung 5 1 Vorteile 5 2 Nachteile 5 3 Biomassenutzung in Deutschland 6 Siehe auch 7 Literatur 8 Weblinks 9 EinzelnachweiseBegriff BearbeitenBisher konnte sich kein einheitlicher Biomasse Begriff etablieren Die in der Literatur auffindbaren Biomasse Begriffe unterscheiden sich mehr oder weniger stark Zudem lassen sie sich in zwei Gruppen gliedern Okologische Biomasse Begriffe sind nicht einheitlich Ein Grund ist dass Biomasse sich verandert wahrend Lebewesen untereinander und mit ihrer unbelebten Umwelt wechselwirken Derzeit besteht keine Einigkeit uber die Definition Stattdessen existiert eine bunte Vielfalt von okologischen Biomasse Begriffen nebeneinander Energietechnische Biomasse Begriffe umfassen ausschliesslich solche biotischen Stoffe die als Energiequellen genutzt werden konnen Die diversen energietechnischen Biomasse Begriffe unterscheiden sich voneinander bloss in Nuancen Okologischer Begriff Biomasse Bearbeiten Die Entwicklung des okologischen Biomasse Begriffs fuhrt zuruck in die 1920er Damals versuchte der russische Naturwissenschaftler Wladimir Iwanowitsch Wernadski 1863 1945 zu schatzen welche Masse alle irdischen Lebewesen zusammen genommen besitzen konnten 2 Er stellte seine Schatzungen das erste Mal 1922 oder 1923 vor als er in Paris Vorlesungen uber Geochemie hielt Ein Essay zur Vorlesung wurde 1924 in franzosischer Sprache veroffentlicht 3 Nach weiteren Uberlegungen liess Wernadski 1926 ein kurzes Buch in russischer Sprache folgen 4 In seinen Uberlegungen verwendete er allerdings noch nicht den Ausdruck Biomasse Die Bezeichnung Biomasse wurde ein Jahr spater eingefuhrt Die Einfuhrung erfolgte durch den deutschen Zoologen Reinhard Demoll 1882 1960 5 Die Bezeichnung wurde 1931 aufgegriffen vom russischen Ozeanographen Lev Aleksandrovich Zenkevich 1889 1970 By biomass Demoll we term the quantity of substance in living organisms per unit of surface or volume Mit Biomasse nach Reinhard Demoll bezeichnen wir die Menge an Substanz in lebenden Organismen pro Einheit Oberflache oder pro Einheit Volumen Lev Aleksandrovich Zenkevich Fish food in the Barents Sea Introduction In L A Zenkevich V A Brotsky A Dektereva Fish food of the Barents Sea In Reports of State Oceanographical Institute Moscow Session I 4 1931 6 Zenkevich und vor ihm Demoll benannten mit Biomasse einfach die Masse die alle lebenden Organismen eines bestimmten Bereichs zusammen genommen besitzen Hier zeigt sich die erste Definition des okologischen Biomasse Begriffs die immer noch verwendet wird 7 Biomasse Demoll 1927 Masse der Lebewesen pro Raumbereich Zenkevich beeinflusste die erste naturwissenschaftliche Publikation die in ihrem Titel den Ausdruck Biomasse fuhrte Sie wurde ebenfalls von einem Russen verfasst Im Jahr 1934 veroffentlichte der Gewasserbiologe Veniamin Grigor evic Bogorov 1904 1971 seine Studie Seasonal Changes in Biomass of Calanus finmarchicus in the Plymouth Area in 1930 8 Bogorov befasste sich mit der Biomasse aller Ruderfusskrebse der Art Calanus finmarchicus in den Gewassern von Plymouth Er betrachtete demnach die Biomasse einer bestimmten Population also der Individuen einer Art innerhalb eines bestimmten Areals die miteinander eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden Aus Bogorovs Studie geht ausserdem hervor dass er die Biomasse erst mass nachdem die gefangenen Organismen in einem Exsiccator uber Calciumchlorid getrocknet worden waren 9 Er mass also ihr Trockengewicht Somit entwickelte Bogorov eine zweite Definition des okologischen Biomasse Begriffs die ebenfalls bis heute Gultigkeit besitzt 10 Biomasse Bogorov 1934 Gemeinsame Trockenmasse aller Individuen einer Population Innerhalb von sieben Jahren waren bereits zwei verschiedene Definitionen des okologischen Biomasse Begriffs entwickelt worden In den darauf folgenden Jahrzehnten gesellten sich viele weitere hinzu die von den beiden ursprunglichen Definitionen mehr oder weniger stark abwichen Die meisten okologischen Biomasse Begriffe beziehen sich auf getrocknete Biomasse 11 12 13 Gelegentlich jedoch wird der Wassergehalt nicht heraus gerechnet 14 15 Einige okologische Biomasse Begriffe beinhalten sowohl lebende als auch tote Biomasse 16 17 18 Andere beziehen sich ausschliesslich auf lebende Biomasse 19 20 Die meisten okologischen Biomasse Begriffe umfassen die Masse der Zellen Und sie umfassen zusatzlich jene Dinge die von Zellen ausgeschieden oder abgesondert werden 21 Vereinzelt jedoch wird ausschliesslich die Zellsubstanz als Biomasse bezeichnet 22 23 In der Vergangenheit bezogen sich viele okologische Biomasse Begriffe allein auf die Massen von Pflanzen und Tieren Zunehmend wird aber auch die Masse der Mikroorganismen berucksichtigt Kein okologischer Biomasse Begriff schliesst fossile Energietrager Kerogen oder biogene Sedimentgesteine mit ein obwohl jene Stoffe abgewandelte Formen toter Biomasse darstellen Energietechnischer Biomasse Begriff Bearbeiten Der energietechnische Biomasse Begriff umfasst ausschliesslich tierische und pflanzliche Erzeugnisse die zur Gewinnung von Heizenergie von elektrischer Energie und als Kraftstoffe verwendet werden konnen Im Vergleich mit den okologischen Biomasse Begriffen ist der energietechnische Biomasse Begriff viel enger gefasst Denn erstens bezieht er sich ausschliesslich auf tierische und pflanzliche nie jedoch auf mikrobielle Stoffe Und zweitens umfasst er innerhalb der tierischen und pflanzlichen Stoffe nur solche Substanzen die energietechnisch verwertet werden konnen 24 Biomasse Organische Stoffe biogener nicht fossiler Art zur energetischen Nutzung Verwendung in Biomasse Heizanlagen Bundesverband der landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaften e V Biomasse Heizanlagen Kassel 2008 S 3 25 Biomasse im Sinne dieser Verordnung sind Energietrager aus Phyto und Zoomasse Hierzu gehoren auch aus Phyto und Zoomasse resultierende Folge und Nebenprodukte Ruckstande und Abfalle deren Energiegehalt aus Phyto und Zoomasse stammt Bundesministeriums der Justiz in Zusammenarbeit mit der juris GmbH Verordnung uber die Erzeugung von Strom aus Biomasse Biomasseverordnung BiomasseV Berlin 2001 S 1 26 Als Formen energietechnisch berucksichtigter Biomasse werden genannt Holzpellets Hackschnitzel Stroh Getreide 27 Altholz pflanzliches Treibgut Biodiesel und Biogas 28 Energietechnisch relevante Biomasse kann demnach in gasformiger flussiger und fester Form vorliegen 29 Typen von Biomasse BearbeitenKriterien Bearbeiten Biomasse kann nach drei unterschiedlichen Kriterien typisiert werden Die drei Kriterien und die jeweiligen Typen von Biomasse ergeben sich aus den verschiedenen okologischen Biomasse Begriffen Kriterium Wassergehalt Frischbiomasse Die Biomasse einschliesslich des enthaltenen Wassers Trockenbiomasse Die Biomasse ohne gegebenenfalls darin enthaltenem Wasser Kriterium Herkunft der Biomasse Phytomasse Die Biomasse stammt von Pflanzen Zoomasse Die Biomasse stammt von Tieren Mikrobielle Biomasse Die Biomasse stammt von Mikroorganismen einschliesslich Pilzen 30 Kriterium Lebendigkeit der Biomasse Lebende Biomasse Die Biomasse befindet sich an bzw in lebenden Organismen Tote Biomasse Die Biomasse befindet sich an bzw in toten Organismen beziehungsweise ist abgestorben Lebende Biomasse Bearbeiten An der Basis der Bildung von Biomasse stehen die Primarproduzenten Das sind Organismen die energiearme Baustoffe der unbelebten Umwelt entnehmen und in Nahrstoffe umwandeln Die Energie die sie fur diese Umwandlung benotigen entnehmen sie ebenfalls der unbelebten Umwelt Autotrophie Unbelebte Energiequellen der Autotrophie sind Licht Photoautotrophie und bestimmte chemische Reaktionen Chemoautotrophie Die meistverbreiteten vielzelligen Primarproduzenten des Festlandes sind die photoautotrophen Landpflanzen Die meistverbreiteten Primarproduzenten der lichtdurchfluteten Meeresbereiche sind mikroskopisch klein und gehoren somit zum Phytoplankton nbsp Nahrungspyramide 1000 kg Getreide pro Jahr werden von 3000 Feldmausen in 90 kg Korpergewicht umgesetzt Ein Mausebussard frisst 3000 Feldmause pro Jahr und wiegt 1 kg Somit bleibt nur ein geringer Teil der Biomasse in der nachsten Trophiestufe erhalten Konsumenten ernahren sich von den Primarproduzenten und oder von anderen Konsumenten Die verzehrten Organismen oder Organismenteile werden von den Konsumenten verdaut und anschliessend genutzt um eigene Biomasse aufzubauen Auf diese Weise wird zum Beispiel pflanzliche Biomasse umgewandelt in tierische Biomasse zum Beispiel Veredelung Dabei kann nicht samtliche verzehrte Biomasse vollstandig verdaut werden Ein gewisser Anteil wird wieder weitgehend unverdaut ausgeschieden Zudem verwenden Konsumenten den grossten Teil der verdaubaren Biomasse zur Energiebereitstellung Katabolismus Nur ein kleiner Teil wird in korpereigene Biomasse gewandelt Anabolismus Demzufolge stellen Konsumenten nur einen geringen Teil der gesamten Biomasse Auch abgestorbene Pflanzen Tiere und andere Lebewesen werden als Biomasse bezeichnet Solche Biomasse wird wiederum von Destruenten zersetzt und zum Aufbau eigener Biomasse genutzt Destruenten fuhren letztlich zum weitestgehenden Abbau von Biomasse Am Ende werden wieder jene energiearmen Baustoffe freigesetzt aus denen die Primarproduzenten neue Biomasse aufbauen konnen Der Stoffkreislauf wird geschlossen Tote Biomasse Bearbeiten Einen grossen Anteil der Biomasse macht tote organ ism ische Substanz aus Tote Biomasse wird allgemein Bestandsabfall genannt Bei Pflanzen besteht die tote Biomasse tote Phytomasse aus abgestorbenen oder abgestossenen Pflanzenteilen Dazu zahlen abgebrochene abgerissene Blatter Seitensprosse Zweige und Aste Ausserdem das gefallene Laub uberzahlige Pollen und Spermatozoiden nicht gekeimte Pflanzensporen und samen sowie liegen gebliebene Fruchte Es konnen aber auch ganze Pflanzen absterben Grossere tote Aste und ganze abgestorbene Baume werden Totholz genannt Bei Tieren besteht die tote Biomasse tote Zoomasse ebenfalls aus abgestorbenen oder abgestossenen Korperteilen Dazu zahlen ausgefallene oder ausgerissene Haare Federn und Schuppen Ebenso Exuvien Puppenhullen Kokonreste Eierschalen Eihaute Reste und abgestossene Plazenten Ausserdem ausgerissene und abgetrennte Korperteile Autotomie und ubrig gebliebenes Sperma bei ausserer Befruchtung Fischmilch Es konnen aber naturlich auch ganze Tiere absterben Kadaver oder nicht befruchtete Eier anfallen Zur toten Zoomasse gehoren weiterhin viele Ausscheidungen zuvorderst die Exkremente Tote Phytomasse von Landpflanzen ohne Totholz heisst Streu Streu bildet mit der Zeit auf der Erdoberflache eine dicke Schicht Streuschicht Streuauflage In die Streuschicht ist auch tote Zoomasse eingebettet Der Bestandsabfall der in Gewassern anfallt wird Detritus genannt Neben der Bezeichnung tote Biomasse existiert auch die Bezeichnung Nekromasse In der fachwissenschaftlichen Literatur werden beide Bezeichnungen allerdings nur in einigen Fallen synonym verwendet 31 In anderen Fallen bezeichnet Nekromasse demhingegen ausschliesslich tote Phytomasse 32 Ein Teil der toten Biomasse lagert sich in Bereichen ab an denen Destruenten kaum existieren konnen In derart destruentenarmen Bereichen herrscht meistens extreme Sauerstoffarmut Hypoxie oder gar Sauerstofffreiheit Anoxie Wegen der stark eingeschrankten Destruententatigkeit konnen sich in jenen Bereichen allmahlich umfangreiche Mengen kaum zersetzter Biomasse ansammeln Diese kaum zersetzte Biomasse wird zum Ausgangsstoff fur Fossile Energietrager Dazu zahlen Erdgas und Erdol sowie die beiden biogenen Sedimente Kohle und Torf Fossile Energietrager werden nicht mehr als Biomasse betrachtet Das Gleiche gilt fur Kerogen und fur die ubrigen biogenen Sedimente Zwar gehen auch biogene Kalksteine biogene Kieselgesteine und biogene Phosphorite auf bestimmte Formen toter Biomasse zuruck Dennoch werden sie ebenfalls nicht zur Biomasse gezahlt Zusammensetzung von Biomasse BearbeitenBiomasse besteht vor allem aus lebenden oder toten Lebewesen die wiederum aus einer Vielzahl verschiedener Verbindungen bestehen Die quantitativ wichtigsten Verbindungen lassen sich zu drei Verbindungsklassen zusammenfassen Kohlenhydrate Zucker Sie machen den grossten Teil der Biomasse aus und bestehen aus Kohlenstoff Sauerstoff und Wasserstoff Sie kommen z B als Monomer Monosaccharid Einfachzucker Glucose Traubenzucker Disaccharid Zweifachzucker Saccharose Rohr oder Rubenzucker oder als Polysaccharid Vielfachzucker Starke und Cellulose haufig vor In Pflanzen dienen sie als Energiespeicher v a Starke oder Baustoff v a Cellulose Fette Ole Lipide Fette kommen vor allem als Triacylglycerid vor einem Ester aus drei Fettsauren und Glycerin Die Elemente Kohlenstoff Wasserstoff und Sauerstoff sind enthalten wobei der Sauerstoff einen deutlich kleineren Anteil ausmacht als bei den Kohlenhydraten Daher ist Fett pro Masse deutlich energiereicher Es findet sich in Derivaten als Baustoff der Zellmembran aber vor allem als Speichersubstanz z B in Olfruchten Proteine Eiweisse Proteine sind Polymere aus verschiedenen Aminosauren Sie bestehen aus Kohlenstoff Wasserstoff Sauerstoff Stickstoff und Schwefel Als Enzyme oder Baustoff Strukturproteine erfullen sie zentrale Funktionen bei Pflanzen und Tieren Daneben finden sich noch viele weitere Verbindungen in Biomasse wie Lignin Nukleotide und anderes Hinsichtlich der enthaltenen chemischen Elemente besteht Biomasse hauptsachlich aus Kohlenstoff Sauerstoff Wasserstoff Stickstoff Schwefel Phosphor Kalium Calcium und Magnesium zu geringeren Anteilen aus Eisen Mangan Zink Kupfer Chlor Bor Molybdan und weiteren Elementen Den grossten Teil der Biomasse machen lebende oder abgestorbene Pflanzen aus Lebende Pflanzen bestehen vor allem aus Kohlenhydraten wie Cellulose Mehrjahrige Pflanzen bilden Holz das vor allem aus Lignocellulose einer Verknupfung von Lignin und Cellulose besteht Nach dem Absterben von Pflanzen werden leicht abbaubare Verbindungen wie Proteine Fette und Mono und Oligosaccharide meist schnell abgebaut Schwer bis sehr schwer abbaubare Verbindungen wie Cellulose und Lignocellulose uberdauern deutlich langer Im Falle von Lignin ist dies auf den hohen Anteil an Benzol Ringen in der chemischen Struktur zuruckzufuhren 33 Mengen BearbeitenDie Menge an Biomasse wird in der Regel angegeben als ihre Trockenbiomasse 34 Als Masseinheiten werden verwendet Gramm g Kilogramm kg Tonne Einheit t und Gigatonne 109 t Zunehmend wird anstelle der Trockenmasse auch ihr Gehalt an Kohlenstoff angegeben denn auf diese Weise wird deutlich wie viel Kohlenstoff in Biomasse gespeichert vorliegt Weiterhin wird dadurch abschatzbar wie viel anorganischer Kohlenstoff in Kohlendioxid und Hydrogencarbonat jahrlich der unbelebten Umwelt entnommen und von den Lebewesen in Biomasse neu eingebaut wird Mengen nach dem okologischen Biomasse Begriff Bearbeiten nbsp Anteil der Biomasse aller SaugetiereDie Menge der Biomasse der gesamten Okosphare bleibt schwer abzuschatzen In der Literatur finden sich unterschiedliche und zum Teil sehr widerspruchliche Angaben Uneinigkeit besteht vor allem in vier zentralen Punkten Die Menge an Biomasse die global derzeit existiert Die Menge an Biomasse die global jahrlich neu produziert wird Die Anteile an Biomasse die global jahrlich einerseits von terrestrischen und andererseits von marinen Organismen produziert werden Der okologische Biomasse Begriff der benutzt wird Aus ihm ergibt sich namlich welche Stoffgemische uberhaupt als Biomasse angesehen werden und in die Abschatzungen mit einfliessen Verschiedene Naturwissenschaftler konnen fur die gleichen Lebewesen Gruppen mitunter sehr unterschiedliche Biomasse Werte liefern Diese Widerspruche entstehen dadurch dass die verschiedenen Wissenschaftler nicht immer die gleichen okologischen Biomasse Begriffe benutzen Beispielsweise fallen die Werte von Frischbiomasse viel hoher aus als von Trockenbiomasse Denn das enthaltene Wasser tragt umfangreich zum Gewicht bei wird aber von einigen Autoren nicht zur Biomasse gerechnet weil sie den Begriff Biomasse auf organische Stoffe beschranken Genauso liegen die Biomasse Werte niedriger wenn nur die Biomasse in lebenden Organismen gesehen wird und die Riesenmenge toter Biomasse unberucksichtigt bleibt Die erste Schatzung der gesamten Biomasse der irdischen Okosphare erfolgte 1926 durch Wladimir Iwanowitsch Wernadski Er gab ihre Masse mit 1020 bis 1021 g Gramm an was 100 000 bis 1 Mio 1015 g bzw Gigatonnen entspricht 35 Dabei sollte die globale Biozonose jahrlich weit mehr als 1025 g neue Biomasse produzieren wobei allerdings der grosste Teil sofort wieder abgebaut wurde 36 Zweiundsechzig Jahre spater also 1988 schatzte zum Beispiel der russische Meeresforscher Jewgeni Alexandrowitsch Romankewitsch die globale Biomasse auf 750 1015 g gebundenen Kohlenstoff Er bemass die jahrlich neu gebildete Biomasse mit 120 1015 g 37 Neben diesen zwei Beispielen gibt es in der Literatur noch eine ganze Reihe weiterer Schatzwerte 38 Jahr Schatzer Schatzgrosse geschatzte Masse CGS Einheiten Neubildung Jahr1926 Wladimir Iwanowitsch Wernadski Gesamtmasse 100T bis 1 Mio Gt 1020 bis 1021 g gt 1025 g1988 Jewgeni Alexandrowitsch Romankewitsch Kohlenstoff 750 Gt 0 75 1018 g 0 12 1018 gDer weit uberwiegende Teil der globalen Biomasse wird durch autotrophe Organismen gebildet vor allem Cyanobakterien Algen und Landpflanzen Alle drei Gruppen betreiben eine bestimmte Form der Autotrophie die Photohydroautotrophie genannt wird Stoff und Energiewechsel Sie stellen nach Romankewitsch eine lebende Biomasse von 740 1015 g gebundenen Kohlenstoff 37 Dabei sollen mehr als 99 Prozent der gesamten photohydroautrotroph gebildeten Biomasse in Landpflanzen vorhanden sein 39 mit einer Biomasse von 738 1015 g gebundenen Kohlenstoff 37 Es wird geschatzt dass marine Algen etwa die Halfte der weltweiten jahrlichen Primarproduktion durchfuhren und dabei rund 50 1015 g Kohlenstoff binden 40 Die Menge der marin erzeugten Biomasse konnte auch um mehr als das Zehnfache hoher liegen 41 Jahrlich sollen global 45 50 1015 g Kohlenstoff des Kohlendioxids von Phytoplankton gebunden werden 42 Wurde das Phytoplankton der Meere weniger Kohlendioxid zu Biomasse umwandeln lage die Kohlendioxidkonzentration der Atmosphare vermutlich bei 565 statt 365 ppm 43 In den Weltmeeren sinkt abgestorbenes Phytoplankton auf den Meeresgrund und nimmt dabei etwa 15 oder 8 1015 g des zuvor in Oberflachennahe assimilierten Kohlenstoffs mit in die Tiefe Andere Wissenschaftler schatzen die Menge der jahrlich marin gebildeten Biomasse auf etwa 530 1015 g nehmen also einen mehr als zehnmal hoheren Wert an Von diesen 530 Gigatonnen sinken nur drei Prozent oder 16 1015 g als Meeresschnee hinab in lichtlose Meeresbereiche und wird dort als abgestorbener Biomasse zur Grundlage eigener Okosysteme 44 sie kann langfristig auch unter dem hohen Druck der Tiefsee geologisch zu Erdol oder Erdgas umgewandelt und so der Biomasse entzogen werden Nach einer 2018 veroffentlichten Studie des Weizmann Institute of Science Israel verteilt sich die Biomasse der Erde wie folgt auf die verschiedenen Lebensformen 45 82 Pflanzen 13 Mikroorganismen 5 Tiere und Pilze der Mensch macht dabei 0 01 aus Hinsichtlich des anthropogenen Einflusses auf die Biosphare ist die heutige Verteilung der Biomasse aller Landsaugetiere aufschlussreich 45 60 Haus und Nutztiere 36 Menschen 4 WildtiereDemnach leben heute nach Gewicht 15 mal so viele Haus und Nutztiere wie Wildtiere auf der Erde und der Mensch selbst macht mehr als ein Drittel der Biomasse aller Saugetiere aus Ahnlich ungewohnlich ist die Verteilung der Vogel wo 70 auf Geflugel entfallen und nur 30 auf Vogel in freier Wildbahn Von allen auf der Erde lebenden Saugetieren gehoren 60 zu den Nutztieren die meisten davon Rinder und Schweine Ohne Einbeziehung des Menschen beliefe sich der Anteil der Nutztiere an allen Saugetieren sogar auf fast 94 Die israelischen Wissenschaftler analysierten fur ihre Arbeit hunderte von Studien Dabei kamen auch Satellitendaten und Daten der Gensequenzierung zum Einsatz Die Autoren verweisen jedoch auch bei dieser Studie auf erhebliche Unsicherheiten insbesondere bei den Mikroorganismen Die Autoren der Studie geben zwar an dass bei manchen ihrer Schatzungen erhebliche Unsicherheiten bestehen bleiben Dies sei vor allem bei Bakterien der Fall die tief unter der Erdoberflache leben Nichtsdestotrotz ist die Studie als erste ihrer Art wegweisend Diese Studie ist die erste umfassende Analyse der Biomasseverteilung aller Organismen auf der Erde Vor allem liefert sie zwei wichtige Erkenntnisse Erstens dass Menschen extrem effizient darin sind naturliche Ressourcen auszubeuten Sie haben auf so gut wie allen Kontinenten wilde Saugetiere getotet und in manchen Fallen ausgerottet fur Nahrung oder zum Spass Und zweitens dass die Biomasse von Pflanzen global gesehen uberwaltigend dominierend ist Paul Falkowski Rutgers University USA 45 Die oben dargestellten Zahlen befassen sich mit der Biomasse der gesamten Erde oder ihrer grossen Teilraume Festland Meer und Tiefsee Es gibt auch viele naturwissenschaftliche Publikationen die sich mit der Biomasse kleinerer Okosysteme oder einzelner Populationen beschaftigen 46 und deren Biomasse Angaben umso genauer sein konnen je einfacher die untersuchten Okosysteme fur Menschen erreichbar sind Beispiel Wald Biomasse Umfang und Biomasse Produktion von nur schwerlich untersuchbaren Okosystemen und Biozonosen sind vergleichsweise schwieriger abzuschatzen Beispiel Plankton 47 Bisher kaum abzuschatzen sind Biomasse Umfang und Biomasse Produktion rein mikrobieller und zudem schwer zuganglicher Okosysteme So konnte ein erheblicher Anteil der gesamten irdischen Biomasse bisher fast ganzlich unbemerkt in den Zellen von Archaeen und Bakterien vorliegen die tiefe Ozeansedimente bewohnen 48 Die Hauptunsicherheiten bei der Schatzung von Biomassen bestehen in den wenig erforschten Raumen der Meere und vor allem in den noch kaum erkundeten rein prokaryotischen Biozonosen Es gilt aber als sicher dass der weit uberwiegende Hauptanteil der lebenden Biomasse der Okosphare aus autotrophen Organismen besteht und die Gesamtbiomasse der Okosphare mindestens mehrere 10 Gigatonnen Kohlenstoff umfasst Mengen nach dem energietechnischen Biomasse Begriff Bearbeiten nbsp Abhangig von den Faktoren die berucksichtigt werden ergeben sich unterschiedliche Biomassepotentiale siehe auch Artikel Biomassepotenzial zum Potenzial von Bioenergie siehe auch Artikel Bioenergie Das Volumen der landwirtschaftlichen Abfalle wird auf 10 bis 14 km geschatzt 49 Das sind jahrlich durchschnittlich 42 5 t neuer Biomasse pro ha In naturbelassenen Waldern steht dieser Produktion ein Abbau von Biomasse Totholz Laub etc in ahnlicher Dimension gegenuber so dass netto keine Zu oder Abnahme erfolgt Die jahrlich allein in den Waldern produzierte Biomasse enthalt das 25fache der Energie des jahrlich geforderten Erdols 50 Eine durchschnittliche 80 jahrige Buche hat etwa eine Hohe von 25 Meter und besitzt eine Trockenmasse von 1 8 Tonnen Holz In ihr sind etwa 0 9 Tonnen Kohlenstoff gebunden Die Energiemenge des Holzes dieser Buche entspricht etwa 900 Liter Heizol Eine lebende Buche erzeugt den Sauerstoffbedarf fur 10 Menschen Aus technischen okonomischen okologische und anderen Grunden ist nur ein Teil der Biomasse fur die Nutzung durch den Menschen erschliessbar so dass ihr potentieller Beitrag zur Energieversorgung begrenzt ist Die Energie der jahrlich erzeugten pflanzlichen Nahrungsmittel fur die Erdbevolkerung entspricht etwa 20 Exajoule Reste der Nahrungsmittelproduktion Reis Weizen Mais Zuckerrohr die fur den menschlichen Organismus nicht verwertbar sind wie Stangel Hulsen usw mit einem theoretisch gewinnbaren Energieinhalt von ca 65 Exajoule werden derzeit einfach verbrannt Die verbrannte Biomasse aus Resten der Nahrungsmittelproduktion betragt jahrlich etwa 2 Gigatonnen Mindestens 38 Exajoule waren energetisch jahrlich nutzbar 51 Das theoretisch nutzbare Biomassepotenzial der Erde entspricht einem Energieinhalt von 2000 bis 2900 Exajoule der Landmasse und etwa 1000 Exajoule in Gewassern und Meeren Technisch konnte man jahrlich ca 1200 Exajoule nutzen 51 Manche technisch moglichen Nutzungen haben jedoch bei okonomischen Belangen Grenzen Okonomisch nutzbar nach Abwagung der Kosten waren nur ca 800 Exajoule im Jahr Der weltweite Verbrauch an Primarenergie Erdol Erdgas Kohle Atomenergie erneuerbarer Energie betrug im Jahre 2004 etwa 463 Exajoule 52 Biomassenutzung Bearbeiten Hauptartikel Bioenergie Biomasse hat fur Menschen eine wichtige Funktion als Lebensmittel und als Futtermittel in der Tierzucht Rohstoff nachwachsender Rohstoff abgekurzt Nawaro und Energietrager so genannte Bioenergien wie Brennholz Biokraftstoff etc Der Mensch nutzt derzeit einen betrachtlichen Teil der weltweit verfugbaren Biomasse Aber auch vom Menschen nicht genutzte Biomasse hat eine wichtige Funktion in Okosystemen beispielsweise als Nahrstoff oder Lebensraum fur verschiedene Lebewesen Daruber hinaus sind grosse Mengen Kohlenstoff in Biomasse gespeichert die beim Abbau der Biomasse als das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid CO2 freigesetzt werden Biomasse spielt deshalb eine bedeutende Rolle fur das Klima Vorteile Bearbeiten Die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen kann der Schonung von Rohstoffressourcen wie beispielsweise Erdol dienen Bei regionaler Bereitstellung der nachwachsenden Rohstoffe kann die politische und okonomische Abhangigkeit zum Beispiel von Staaten mit grossen Erdolvorkommen sinken Erneuerbare Energien aus nachwachsenden Rohstoffen ermoglichen eine CO2 neutrale bzw eine CO2 armere Energieerzeugung Nachwachsende Rohstoffe lassen sich relativ gunstig lagern Nachteile Bearbeiten Bei Ausweitung der Biomassenutzung auf bislang ungenutzte Naturflachen zum Beispiel Rodung von Waldern konnen Okosysteme zerstort und die Biodiversitat gefahrdet werden Vor allem bei der Brandrodung werden ausserdem grosse Mengen CO2 freigesetzt Die zunehmende energetische und stoffliche Nutzung kann zur Flachenkonkurrenz gegenuber der Nahrungsmittelproduktion fuhren siehe Artikel Bioenergie und Biokraftstoff Bei der landwirtschaftlichen Biomasseerzeugung werden Dungemittel Stickstoff Phosphor Kali Dunger und andere Dunger eingesetzt was zu Treibhausgasemissionen Distickstoffmonoxid aus Stickstoffdunger Nitrat Eintrag NO3 ins Grundwasser Nahrstoffeintrag in Oberflachengewasser Eutrophierung und weiteren Schadigungen fuhrt Durch Pestizid einsatz konnen Umwelt und Gesundheitsschaden entstehen Durch die Ausweitung der Bewasserung landwirtschaftlicher Flachen werden Wasserressourcen genutzt die okologisch wichtig sind oder andernorts die Trinkwasserversorgung sicherstellen 53 Die Verbrennung fester Biomasse beispielsweise Holz ist ohne besondere Massnahmen mit hoheren Schadstoffemissionen Kohlenmonoxid Russ PAK verbunden als bei Verbrennung von Ol oder Gas 54 Durch Verbrennung in Anlagen wird Trocken und Totholz dem naturlichen Kreislauf entzogen und der uber Jahrzehnte in den Sedimenten des Waldbodens gespeicherte Kohlenstoff in kurzer Zeit als CO2 in die Atmosphare verbracht Die Ernte Aufarbeitung und Verbringung ist mit grossem Verbrauch von fossilen Energiequellen und elektrischer Energie sowie umfangreichem maschinellen Aufwand verbunden Biomassenutzung in Deutschland Bearbeiten Der grosste Teil der in Deutschland genutzten Biomasse dient der Erzeugung von Lebensmitteln und Futtermitteln als nachwachsender Rohstoff zur stofflichen Nutzung Nutzholz Starke und dergleichen oder der klassischen energetischen Verwendung in Form von Brennholz auch in Form des Agraischen Anbaus in Kurzumtriebsplantagen Rechtliche Definitionen enthalt die Biomasseverordnung BiomasseV 55 Seit mehreren Jahren findet eine deutliche Zunahme der Biomassenutzung statt Hauptgrund ist die zunehmende energetische Verwendung Bioenergie Durch das Erneuerbare Energien Gesetz EEG wird unter anderem der Einsatz von Biomasse zur Stromerzeugung gefordert wie beispielsweise die Verbrennung von Holz in Biomasseheizwerken und Biomasseheizkraftwerken oder die Vergarung von Gulle und Silage aus Energiepflanzen in Biogasanlagen und anschliessende Verstromung des Biogases Biokraftstoffe werden durch reduzierte Steuersatze Energiesteuergesetz und Beimischungsquoten Biokraftstoffquotengesetz staatlich unterstutzt da sie fossile Rohstoffe schonen das Klima weniger belasten und die Importabhangigkeit reduzieren Der nachhaltige Anbau also die Beachtung okologischer und sozialer Kriterien wird durch die Biomassestrom Nachhaltigkeitsverordnung BioSt NachV sichergestellt Hersteller von Bioenergie oder Biokraftstoffen mussen nachweisen dass die Produkte umwelt klima und naturschonend hergestellt wurden Der Nachweis erfolgt im Rahmen einer Zertifizierung durch akkreditierte Zertifizierungsstellen wie zum Beispiel Bureau Veritas oder den Technischen Uberwachungs Verein Damit werden okologische Schaden wie zum Beispiel die energetische Nutzung von Palmol aus abgeholzten Regenwaldgebieten vermieden Die Warmeerzeugung aus Bioenergie wird durch das Erneuerbare Energien Warmegesetz EEWarmeG gefordert vor allem die Nutzung von Biomasse fur Pelletheizungen und Hackschnitzelheizungen Die Nutzung von Holz und Stroh zu Heizzwecken in Deutschland steigerte sich von 1995 bis 2006 von 124 Petajoule auf 334 Petajoule Die Herstellung von Biodiesel erhohte sich von 2 Petajoule im Jahr 1995 auf 163 Petajoule im Jahr 2006 Die Biogasproduktion nahm von 14 Petajoule im Jahr 1995 auf 66 Petajoule im Jahr 2006 zu 56 Zum Vergleich Der gesamte Mineralolverbrauch in Deutschland betrug 5179 Petajoule im Jahr 2006 Bei der Stromerzeugung steigerte sich der Anteil aus Biomasse und biogenem Abfall von 670 GWh bzw 1 350 GWh im Jahr 1995 auf 14 988 GWh bzw 3 600 GWh im Jahr 2006 Die Stromerzeugung aus Biomasse entsprach im Jahr 2006 etwa der Stromerzeugung aus Wasserkraft 56 2013 wurden in Deutschland auf mehr als einem Zehntel der Ackerbauflachen Energiepflanzen als Garsubstrat fur Biogasanlagen angebaut Siehe auch BearbeitenBiomassekonversion Biomassevergasung Biomass to Liquid Biomasseverflussigung Deutsches Biomasseforschungszentrum Bioraffinerie Halmgutartige Biomasse Osterreichischer Biomasse Verband Starke als nachwachsender Rohstoff Zucker als nachwachsender Rohstoff Zertifizierung Biomasse Literatur BearbeitenNachhaltige Bioenergie Stand und Ausblick Zusammenfassender Endbericht zum Vorhaben Entwicklung von Strategien und Nachhaltigkeitsstandards zur Zertifizierung von Biomasse fur den internationalen Handel von Oko Institut IFEU i A des Umweltbundesamts Darmstadt Heidelberg 2010 PDF Datei 343 kB Wissenschaftlicher Beirat Globale Umweltveranderungen Zukunftsfahige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung Jahresgutachten 2008 Berlin PDF Datei 17 2 MB FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations The State of Agriculture 2008 Biofuels prospects risks and opportunities Rom Sachverstandigenrat fur Umweltfragen SRU Klimaschutz durch Biomasse Sondergutachten Erich Schmidt Verlag Berlin 2007 ISBN 978 3 503 10602 8 kostenloser Download auf www umweltrat de als Volltext oder als Kurzfassung 10 Seiten umweltrat de Bundesamt fur Naturschutz BfN Informationen und Vortrage zur 7 Vilmer Sommerakademie Biomasseproduktion der grosse Nutzungswandel in Natur und Landschaft in Zeiten des Klimawandels Memento vom 16 November 2010 im Internet Archive 2007Nutzungskonkurrenzen bei Biomasse Memento vom 9 Marz 2012 im Internet Archive PDF 289 kB Studie des Wuppertal Instituts fur Klima Umwelt Energie vom April 2008 Stefan Hausmann Daniel Pohl Patrick Jonas Bioenergie CleanTech Branche Deutschland Treiber im Fokus Deutsches CleanTech Institut DCTI Bonn 2010 PDF 12 5 MB Weblinks Bearbeiten nbsp Wiktionary Biomasse Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Holz Energie aus Biomasse BINE Informationsdienst Forderung Biomasse Informationsportal zur Fordermoglichkeiten von Heizungen mit Biomasse in Deutschland Global net primary productivity Ubersichtskarte uber die globale Primarproduktion von Biomasse an Land Global Carbon Project Deutsches BiomasseForschungsZentrum DBFZ Biomasse Informationen des Bundesamts fur Energie Schweiz Einzelnachweise Bearbeiten Robert Van Pelt Stephen C Sillett William A Kruse James A Freund u Russell D Kramer Emergent crowns and light use complementarity lead to global maximum biomass and leaf area in Sequoia sempervirens forests in Forest Ecology and Management 375 2016 DOI 10 1016 j foreco 2016 05 018 S 280 283 288 290 V Vernadsky The Biosphere New York 1998 ISBN 0 387 98268 X S 70 V I Vernadsky La Geochimie Paris 1924 V I Vernadsky biosfera Biosfera Leningrad 1926 R Demoll Betrachtungen uber Produktionsberechnungen In Archiv fur Hydrobiologie 18 1927 S 462 V G Bogorvo Seasonal Changes in Biomass of Calanus finmarchicus in the Plymouth Area in 1930 In Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom New Series 19 1934 S 585 doi 10 1017 S0025315400046658 pdf 7 3 MB A Christian I Mackensen Friedrichs C Wendel E Westdorf Broring Stoffwechselphysiologie Braunschweig 2006 ISBN 3 507 10918 2 V G Bogorov Seasonal Changes in Biomass of Calanus finmarchicus in the Plymouth Area in 1930 In Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom New Series 19 1934 S 585 612 doi 10 1017 S0025315400046658 pdf 7 3 MB V G Bogorov Seasonal Changes in Biomass of Calanus finmarchicus in the Plymouth Area in 1930 In Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom New Series 19 1934 S 589 doi 10 1017 S0025315400046658 pdf 7 3 MB N A Campbell J B Reece Biologie Munchen 2006 ISBN 3 8273 7180 5 S 1414 1500 V G Bogorov Seasonal Changes in Biomass of Calanus finmarchicus in the Plymouth Area in 1930 In Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom New Series 19 1934 S 589 doi 10 1017 S0025315400046658 pdf 7 3 MB F W Stocker G Dietrich Hrsg Brockhaus abc Biologie Leipzig 1986 ISBN 3 325 00073 8 S 105 N A Campbell J B Reece Biologie Munchen 2006 ISBN 3 8273 7180 5 S 1414 1500 Meyers Taschenlexikon Biologie Mannheim Wien Zurich 1988 ISBN 3 411 02970 6 S 100 Biomasse In M Koops Biologie Lexikon Link Biomasse In K Gebhardt Verantw Umwelt unter einem D A CH Das Umweltlexikon Hamburg 1995 2012 Biomasse In M Koops Biologie Lexikon Link Martin Kaltschmitt Hans Hartmann Hermann Hofbauer Energie aus Biomasse Grundlagen Techniken und Verfahren 2 Auflage Springer Berlin 2009 ISBN 978 3 540 85094 6 S 2 3 eingeschrankte Vorschau in der Google Buchsuche F W Stocker G Dietrich Hrsg Brockhaus abc Biologie Leipzig 1986 ISBN 3 325 00073 8 S 105 M Bahadir H Parlar M Spiteller Hrsg Springer Umweltlexikon Heidelberg Berlin New York 1995 ISBN 3 540 54003 2 S 172 T Muller Verantw Biomasse ein Gebot der Nachhaltigkeit Wuppertal Artikel A Fallert Muller P Falkenburg U Maid Bearb Lexikon der Biochemie Band 1 A bis I Heidelberg Berlin 1999 ISBN 3 8274 0370 7 S 128 F Waskow Verantw Umweltlexikon Online KATALYSE Institut fur angewandte Umweltforschung 2011 Artikel U Harder Red Biomasse KIDS Greenpeace Hamburg Bundesverband der landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaften e V Biomasse Heizanlagen Kassel 2008 S 3 pdf Bundesministeriums der Justiz in Zusammenarbeit mit der juris GmbH Verordnung uber die Erzeugung von Strom aus Biomasse Biomasseverordnung BiomasseV Berlin 2001 S 1 pdf Bundesverband der landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaften e V Biomasse Heizanlagen Kassel 2008 S 3 pdf Bundesministeriums der Justiz in Zusammenarbeit mit der juris GmbH Verordnung uber die Erzeugung von Strom aus Biomasse Biomasseverordnung BiomasseV Berlin 2001 S 1 2 pdf M Seidel Definition und Allgemeines zur Biomasse Berlin 19 Februar 2010 online Memento vom 1 August 2012 im Webarchiv archive today U Gisi Bodenokologie Stuttgart New York 1997 ISBN 3 13 747202 4 zitiert nach R Skorupski Bestimmung der mikrobiellen Biomasse mit Bodenatmungskurven Berlin 2003 S 9 pdf U Gisi Bodenokologie Stuttgart New York 1997 ISBN 3 13 747202 4 zitiert nach R Skorupski Bestimmung der mikrobiellen Biomasse mit Bodenatmungskurven Berlin 2003 S 9 pdf M Schaefer Worterbuch der Okologie Heidelberg Berlin 2003 ISBN 3 8274 0167 4 S 263 Florian Nagel Electricity from wood through the combination of gasification and solid oxide fuel cells Ph D Thesis Swiss Federal Institute of Technology Zurich 2008 L E Rodin N I Bazilevich N N Rozov Productivity of the World s main ecosystems In D E Reichle J F Franklin D W Goodall Hrsg Productivity of World Ecosystems Washington 1975 ISBN 0 309 02317 3 S 13 26 V Vernadsky The Biosphere New York 1998 ISBN 0 387 98268 X S 70 V Vernadsky The Biosphere New York 1998 ISBN 0 387 98268 X S 72 a b c E A Romankevich Earth living matter biogeochemical aspects In Geokhimiya 2 1988 S 292 306 L E Rodin N I Bazilevich N N Rozov Productivity of the World s main ecosystems In D E Reichle J F Franklin D W Goodall Hrsg Productivity of World Ecosystems Washington 1975 ISBN 0 309 02317 3 S 25 U Sonnewald Physiologie In Strasburger Lehrbuch der Botanik Heidelberg 2008 ISBN 978 3 8274 1455 7 S 274 W Probst Algen allgegenwartig und vielseitig nutzbar In Unterricht Biologie 365 2011 S 6 C R McClain Uppige Vielfalt trotz Nahrungsmangel In Spektrum der Wissenschaft 11 2011 S 68 W Probst Algen allgegenwartig und vielseitig nutzbar In Unterricht Biologie 365 2011 S 6 Paul G Falkowski Der unsichtbare Wald im Meer In Spektrum der Wissenschaften Heft 6 2003 S 56 ff C R McClain Uppige Vielfalt trotz Nahrungsmangel In Spektrum der Wissenschaft 11 2011 S 68 a b c Jedes zweite Saugetier ist ein Nutztier In albert schweitzer stiftung de Albert Schweitzer Stiftung fur unsere Mitwelt Berlin 15 Juni 2018 abgerufen am 10 Marz 2023 L E Rodin N I Bazilevich N N Rozov Productivity of the World s main ecosystems In D E Reichle J F Franklin D W Goodall Hrsg Productivity of World Ecosystems Washington 1975 ISBN 0 309 02317 3 S 13 26 J Auf dem Kampe Das Plankton Projekt In GEO 12 2011 S 70 88 J P Fischer T G Ferdelman Vierzig Tage in der Wasserwuste In Spektrum der Wissenschaft 03 2010 S 16 18 Deutschlandfunk Forschung aktuell vom 8 Nov 2009 Craig Morris Zukunftsenergie Die Wende zum nachhaltigen Energiesystem Heise Zeitschriften Verlag Hannover 2006 S 39 ff a b Landolt Bornstein New Series VIII 3C 5 Biomass S 334 ff Bundesministerium fur Wirtschaft und Technologie Energiedaten Tab 31 Primarenergieverbrauch nach Landern und Regionen Fred Pearce Wenn die Flusse versiegen 1 Auflage Verlag Antje Kunstmann 2007 Feinstaubentwicklung CO2 neutrales Heizen mit Haken In VDI Nachrichten 26 Marz 2010 S 18 Verordnung uber die Erzeugung von Strom aus Biomasse vom 21 Juni 2001 PDF 58 kB a b Bundesministerium fur Wirtschaft und Technologie Energiedaten Tab 20 Erneuerbare Energien Normdaten Sachbegriff GND 4006877 8 lobid OGND AKS LCCN sh90000612 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Biomasse amp oldid 231690384