Odhad celkového objemu živé hmoty na Zemi

Od počátku lidské civilizace se objem živé hmoty na Zemi zmenšil o polovinu. To je jeden ze zarážejících údajů z dosud nejobsáhlejšího globálního výzkumu hmotnosti živých organizmů. Ron Milo a jeho tým z izraelského Weizmann Institute of Science definovali biomasu jako hmotnost uhlíku v živých organizmech. Do biomasy tedy zahrnují životně důležité molekuly, např. proteiny nebo DNA, ale nepočítají vodu, které živé organizmy obsahují obvykle více než 60 %. Dospěli k závěru, že na Zemi je v živých organizmech celkem 550 000 milionů tun uhlíku (Mt C).  Pro srovnání: voda v relativně malém jezeře Erie v Severní Americe má přibližně stejnou hmotnost. Výzkum je založen na stovkách studií.

Publikovaná analýza poskytuje jiný, celostní pohled na složení biosféry, pomáhá porozumět její struktuře a dynamice. Sčítá biomasu ze všech říší - živočišné, rostlinné, hub, bakterií. Studie rozděluje souhrnných 550 gigatun uhlíku (Gt C) takto: dominantní říší jsou rostliny (≈450 Gt C) primárně suchozemské, zatímco živočichové (≈2 Gt C) jsou převážně mořští a bakterie (≈70 Gt C) a archaea (≈7 Gt C) žijí převážně v hlubších podpovrchových prostředích. Suchozemská biomasa je přibližně o dva řády vyšší než mořská biomasa, které se odhaduje celkem 6 Gt C (což je však mimochodem dvojnásobek dříve odhadovaného množství). Globální pyramida biomasy obsahuje více spotřebitelů než producentů. Jiným zajímavým výsledkem je, že množství biomasy lidí je o řád vyšší než všech divokých savců.

Všechno je jinak

Biologové měli tendenci se domnívat, že většinu biomasy tvoří bakterie. Není tomu tak. Počítáme-li hmotnost uhlíku, jsou to pevninské rostliny, které tvoří až 80 % celkové hmotnosti. Z výzkumu také vyplynulo, že od začátku lidské civilizace se toto množství snížilo o polovinu. Z toho vyplývá, že celková biomasa se rovněž více či méně zmenšila o polovinu. Pokles pevninské biomasy je částečně způsoben odlesňováním a jinými změnami ve využívání půdy a také lesním hospodařením. Jinými slovy: Využíváním půdy se o polovinu snížily globální zásoby biomasy. Jiný velký zásah lidí spočívá v tom, že dnešní biomasa domácích ptáků, zejména kuřat, je 30 × větší než biomasa všech divoce žijících ptáků. Celková biomasa lidí je 60 milionů tun uhlíku (MtC) a je o mnoho větší než souhrnná biomasa všech divokých savců, jejichž hmotnost je 7 MtC. Je to zejména dáno tím, že se počet lidí na Zemi zvýšil na 7,3 miliardy. Biomasa pevninských savců se snížila z 20 na 3 MtC. Hmotnost mořských savců, například velryb, se rovněž snížila, a to z 20 na 4 MtC. Po pevninských rostlinách jsou druhou největší skupinou biomasy bakterie, jejichž hmotnost je 70 000 MtC, což představuje 13 % z celkového množství. Devadesát procent těchto bakterií žije v půdě, až i hluboko pod zemí a v podzemních vodách. Na třetím místě jsou houby a po nich následují „archae“, což  jsou jednoduché buňky podobné bakteriím, a „protisté“ složitější jednobuněčné organizmy, jako například měňavky (améby). Hmotnost veškerých živočichů je 2 000 MtC, což představuje méně než 1 %. Dalším překvapením bylo to, že na pevnině je 50 × více biomasy než v oceánech, a to 470 000 MtC ve srovnání se 70 000 MtC hluboko pod oceány, a jen 6 000 MtC v oceánech. Důvodem je to, že pevninské rostliny musejí růst do výšky, aby dosáhly ke světlu.

Všechny údaje jsou však velmi hrubé. Vědci odhadují, že  neurčitosti se liší od 1,2 násobku  u rostlin až po 20násobek u virů. Celkové neurčitosti jsou 1,7 násobek. Mezi přesnější patří údaje o lesích, plodinách, lidech a hospodářských zvířatech. U skupin, jako jsou členovci, stále globální odhady chybí.

Jak se to počítá

Odhad množství biomasy se používá jako měřítko hojnosti, což umožňuje porovnávat taxony, jejichž členové jsou velmi rozdílných velikostí. Biomasa je také užitečným měřítkem pro kvantifikaci zásob prvků uzavřených v živých organizmech. Biomasa přepočítaná na uhlík je nezávislá na obsahu vody a takovéto výpočty se již dříve ve studiích rozsáhle využívaly. Nadzemní biomasa (≈320 Gt C) představuje přibližně 60 % globální biomasy, přičemž podzemní biomasa se skládá převážně z kořenů rostlin (≈130 Gt C) a mikroorganismů žijících v půdě a hluboko pod povrchem (≈100 Gt C). Rostlinná biomasa zahrnuje ≈70 % stonků a kmenů stromů, které jsou většinou dřevnaté a tudíž relativně metabolicky inertní. Bakterie zahrnují asi 90 % hluboké podpovrchové biomasy (většinou v podzemních vodách a pod mořskou hladinou), mají velmi pomalou metabolickou aktivitu a s tím související doby obratu od několika měsíců do tisíců let. Biomasa rostlin většinou sestává z ≈150 Gt C kořenů a listů rostlin. Zatímco hmyz dominuje z hlediska druhové bohatosti (s přibližně 1 milionem popsaných druhů), jeho poměrná část biomasy je nepatrná. Některé druhy přispívají mnohem víc než celé rodiny nebo dokonce třídy. Například antarktický druh krilu Euphausia superba přispívá k celkové biomase ≈ 0,05 Gt C, podobně jako ostatní významné druhy, jako jsou lidé nebo krávy. Tato hodnota je srovnatelná s příspěvkem termitů, kterých je mnoho druhů a výrazně překonává biomasu celé třídy obratlovců, jako jsou ptáci.

Dopad lidstva na biosféru

Během poměrně krátkého trvání lidské historie proběhly významné události, jako je domestikace hospodářských zvířat, přijetí zemědělského životního stylu a průmyslová revoluce, které výrazně zvýšily lidskou populaci a měly radikální ekologické účinky. Biomasa lidí (≈0,06 Gt C) a biomasa hospodářských zvířat (≈ 0,01 Gt C), v nichž dominuje skot a prasata, dnes vysoce převyšuje biomasu divoce žijících savců (≈0,007 Gt C). Platí to také pro divoké a domestikované ptáky, u kterých je biomasa domestikované drůbeže (≈0,005 Gt C, ve které dominují kuřata) zhruba trojnásobně vyšší než u volně žijících ptáků (≈0,002 Gt C). Ve skutečnosti lidé a hospodářská zvířata převažují nad všemi obratlovci, s výjimkou ryb. Přestože lidé a hospodářská zvířata převládají, jedná se o malou část ≈2 Gt C živočišné biomasy, která obsahuje především členovce (≈ 1 Gt C), následované rybami (≈ 0,7 Gt C). Srovnání současné globální biomasy s  hodnotami před nástupem lidstva, které lze jen velmi obtížně odhadnout přesně) dokládá dopad lidí na biosféru. Lidská aktivita přispěla k vyhynutí čtvrtohorní megafauny mezi lety 50 000 a 3 000. Ve studiích, které se tím zabývají, se tvrdí, že zanikla asi polovina velkých (> 40 kg) druhů pozemských savců. Biomasa divokých suchozemských savců před 50 000 lety byla odhadnuta Barnoskym na ≈0,02 Gt C. Současná biomasa volně žijících suchozemských savců je přibližně sedmkrát nižší (≈ 0,003 Gt C). Intenzivní lov velryb a jiných mořských savců vedl k pětinásobnému poklesu celkové biomasy mořských savců (z ≈ 0,02 Gt C na ≈ 0,004 Gt C). Zatímco celková biomasa volně žijících savců (jak mořských, tak pozemních) klesla o faktor ≈6, celková hmotnost savců vzrostla zhruba čtyřnásobně z ≈ 0,04 Gt C na ≈ 0,17 Gt C kvůli obrovskému nárůstu biomasy lidstva a jeho přidružených hospodářských zvířat. Dopad lidské civilizace na globální biomasu nebyl omezen na savce, ale také hluboce přetvořil celkové množství uhlíku zachyceného rostlinami. Celosvětové sčítání celkového počtu stromů, stejně jako srovnání skutečné a potenciální biomasy rostlin, naznačují, že celková rostlinná biomasa (a celková biomasa na Zemi) se zhruba snížila dvakrát relativně k její hodnotě před začátkem lidské civilizace. Celková biomasa plodin pěstovaných člověkem se odhaduje na ≈10 Gt C, což představuje pouze ≈ 2 % celkové rostlinné biomasy.

Zdroje: http://www.pnas.org/content/115/25/6506

Michael Le Page: Half of Earth´s life has vanished. New Scientist, 2018, č. 3179, s. 8