바이오매스

바이오매스(biomass)는 에너지를 생산하기 위해 사용되는 식물이나 동물 등 생물유기체를 말한다. 바이오매스는 바이오에너지의 원료이다. 바이오매스는 태양에너지를 받아 유기물을 합성하는 식물과 이들을 식량으로 하는 동물, 미생물 등의 생물유기체를 총칭하는 말이다. 바이오매스는 생태학적 측면에서는 생물유기체에 속하는 모든 종 또는 동물과 식물들의 한 종을 서식지의 단위 면적 또는 단위 부피 내에서 생체량으로 나타낸다.

개요

바이오매스란 단위 면적당 생물체의 중량 또는 단위 시간당 단위 면적의 생물체 무게를 의미한다. 연구의 목적이나 분석 방법에 따라서 바이오매스의 의미와 측정방식 및 대상은 다양하다. 동물의 바이오매스는 동물량, 식물의 경우 현존량이나 식물량과 동의어로 사용된다. 동물의 바이오매스는 생중량을 의미하고 식물의 경우 지상부의 건조중량을 의미한다. 바이오매스는 특정 종의 중량을 의미하기도 하지만 단위 면적을 구성하는 군락의 모든 식물체의 중량을 의미하기도 한다. 또한 식물을 대상으로 한 연구에서 바이오매스는 일반적으로 지상부의 건중량을 의미한다. 바이오매스는 복원 대상지의 생산량 평가의 지표 중 하나로 이용되기도 한다.

지구상에 살아 있는 생물의 바이오매스는 약 5500억-5600억 톤으로 추정된다. 연간 총 1차 생산량은 1천억 톤이 넘는 것으로 추정된다. 바이오매스를 바탕으로 생산량을 추정할 수 있는데, 바이오매스가 클수록 1차 생산량도 클 것으로 추정할 수 있으며, 이는 생태계 관리에 중요한 지표로 사용될 수 있다. 육상의 식생은 지구 표면적의 약 30%를 점유하고, 지구 전체 총 1차 생산량의 62%를 차지하며, 바이오매스의 대부분은 육상식생으로 구성되어 있다. 생태계의 유형에 따라 순 1차 생산량이 다르다. 예를 들면, 열대우림의 경우 수고가 높고 잎 면적지수가 높으며 광량이 많기 때문에 햇빛 에너지의 사용 효율이 높아 생산량이 많다. 또한 임령에 따라서도 생산력이 달라지는데, 임분이 성숙함에 따라 생산력이 점진적으로 증가하다가 노령림으로 접어듦에 따라 생산력은 감소하게 된다. 생산력과 바이오매스의 관계는 '바이오매스 축적비'로 나타낼 수 있다. 이는 생태계의 에너지 흐름을 설명하기 위한 에너지의 체류시간식을 변형시킨 것이다. 각 영양단계에서 에너지의 체류시간이 길수록 더 많은 에너지가 축적됨을 의미하는데 에너지를 계산하기 어렵기 때문에 이를 대체해서 바이오매스를 넣으면 바이오매스 축적비가 된다.

바이오매스 피라미드

바이오매스 피라미드는 영양단계 피라미드의 각 단계를 특정 생태계의 모든 생물의 건조중량으로 나타낸 것으로 측정된 양은 단위 시간당 ㎡당 g으로 표시한다. 각 단계는 생산자, 1차 소비자(초식동물), 2차 소비자(포식동물), 3차 소비자(최종 포식자), 분해자로 구성되어 있다. 대부분의 바이오매스 피라미드에서는 생산자가 가장 큰 비중을 차지하는 반면에 3차소비자는 가장 적은 바이오매스를 나타낸다. 그러나 생산자가 가장 적은 바이오매스를 차지하는 경우도 존재한다. 예를 들어, 봄철 수생태계에서 대규모로 발생하는 식물플랑크톤의 바이오매스는 이를 소비하는 1차 생산자의 바이오매스보다 적은 역피라미드로 나타난다.

바이오매스 피라미드는 개체 수 피라미드 또는 생물에너지 피라미드와 비교할 수 있다. 일반적으로 생산자가 목본인 경우에는 바이오매스는 크지만 개체 수가 적은 반면에, 초본인 경우에는 바이오매스는 적지만 개체 수는 많다. 바이오매스 피라미드와 개체 수 피라미드는 피라미드의 가장 아래쪽을 차지하는 생산자가 1차 소비자보다 작아지기도 하고 커지기도 하지만 생물에너지 피라미드에서는 늘 생산자가 크다. 해양생태계에서 식물플랑크톤은 생체량이 더 큰 동물플랑크톤의 먹이가 되고, 또한 동물플랑크톤은 육식성 물고기에게 먹힌다. 하지만 생물에너지 피라미드는 절대로 거꾸로 뒤집힌 피라미드형이 되지 않는다. 열역학 법칙에 따르면 가장 높은 자유 에너지의 양은 가장 낮은 영양단계에서 발견되어 영양단계가 높아질수록 에너지전환 효율은 감소한다.

측정방법

바이오매스의 측정 방법은 연구의 목적, 대상, 분석 방법에 따라서 달라진다. 동물을 대상으로 한 연구의 경우에는 연구 현장에서 포획된 동물의 무게를 살아 있는 상태 그대로 측정하는 방법이 많이 이용된다. 식물의 경우 초본과 목본을 다른 방법으로 측정한다. 초본은 소규모의 방형구(quadrat) 내에 포함되어 있는 지상부를 잘라내어 건조한 뒤 중량을 측정한다. 목본은 조사를 위해 넓은 면적을 모두 벌목하여 조사할 수 없기 때문에 크기가 다른 소수의 표본 개체를 벌목하여 크기와 바이오매스 간의 회귀직선을 만들어 방형구에 존재하는 목본의 크기를 측정 후 바이오매스로 환산하여 사용한다.

참고자료

• 〈바이오매스〉, 《위키백과》
• 〈바이오매스〉, 《네이버 지식백과》

같이 보기

• 바이오
• 연료
• 바이오에너지

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