mini|hochkant=1.4|82 % der Biomasse sind pflanzlichen Ursprungs und die höchste Produktivität wird in den immerfeuchten Tropenwäldern erreicht. mini|hochkant=1.4|Zuckerrohr ist ein wichtiger Lieferant von Biomasse, die als Nahrung oder energetisch genutzt wird.
Als Biomasse wird die Stoffmasse von Lebewesen oder deren Körperteilen bezeichnet. Diese Stoffgemische werden mithilfe ihrer Masse quantifiziert.
In der Ökologie wird die Biomasse häufig nur für ausgesuchte, räumlich klar umrissene Ökosysteme oder nur für bestimmte, einzelne Populationen erfasst. Gelegentlich gibt es zudem Versuche, die Biomasse der gesamten Ökosphäre abzuschätzen.
Die Vegetation entwickelt sich nach dem Prinzip der „Optimalgesellschaft“ immer nach einer möglichst großen Primärproduktion durch die Umwandlung der vorhandenen abiotischen Faktoren mit Hilfe der Photosynthese in Biomasse. Sehr große Niederschlagsmengen, hohe Luftfeuchtigkeit und staunasse Böden sind ideal für eine große Biomasseproduktion, die sich immer in Wäldern verwirklicht. Das Maximum wird in Bezug auf die weltweiten Biome bei den tropischen Regenwäldern erreicht; auf der Ebene regionaler Biotope sind es jedoch Wälder in etwas kühlerem (noch fast frostfreiem) Klima mit gedämpfter Sonneneinstrahlung, wie es etwa bei den Küstenmammutbaumwäldern Kaliforniens und den Riesen-Eukalyptus-Wäldern Südost-Australiens und Tasmaniens vorhanden ist.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.
In der Ökologie existiert kein einheitlicher Biomasse-Begriff. In der Energietechnik ist mit Biomasse nur die energetisch nutzbare Biomasse gemeint.
Begriff Bisher 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:
Ökologische Biomasse-Begriffe sind nicht einheitlich. Ein Grund ist, dass Biomasse sich verändert, während Lebewesen untereinander und mit ihrer unbelebten Umwelt wechselwirken. Derzeit besteht keine Einigkeit über die Definition. Stattdessen existiert eine bunte Vielfalt von ökologischen Biomasse-Begriffen nebeneinander.
Energietechnische Biomasse-Begriffe umfassen ausschließlich solche biotischen Stoffe, die als Energiequellen genutzt werden können. Die diversen energietechnischen Biomasse-Begriffe unterscheiden sich voneinander bloß in Nuancen.
Ökologischer Begriff „Biomasse“ Die Entwicklung des ökologischen Biomasse-Begriffs führt zurück in die 1920er. Damals versuchte der russische Naturwissenschaftler Wladimir Iwanowitsch Wernadski (1863–1945) zu schätzen, welche Masse alle irdischen Lebewesen zusammen genommen besitzen könnten.V. Vernadsky: The Biosphere. New York 1998, ISBN 0-387-98268-X, S. 70. Er stellte seine Schätzungen das erste Mal 1922 oder 1923 vor, als er in Paris Vorlesungen über Geochemie hielt. Ein Essay zur Vorlesung wurde 1924 in französischer Sprache veröffentlicht.V. I. Vernadsky: La Géochimie. Paris 1924. Nach weiteren Überlegungen ließ Wernadski 1926 ein kurzes Buch in russischer Sprache folgen.V. I. Vernadsky: биосфера [Biosfera]. Leningrad 1926. In seinen Überlegungen verwendete er allerdings noch nicht den Ausdruck Biomasse.
Die Bezeichnung Biomasse wurde ein Jahr später eingeführt. Die Einführung erfolgte durch den deutschen Zoologen Reinhard Demoll (1882–1960).R. Demoll: Betrachtungen über Produktionsberechnungen. In: Archiv für Hydrobiologie. 18, 1927, S. 462. Die Bezeichnung wurde 1931 aufgegriffen vom russischen Ozeanographen Lev Aleksandrovich Zenkevich (1889–1970):
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 ökologischen Biomasse-Begriffs, die immer noch verwendet wird.A. Christian, I. Mackensen-Friedrichs, C. Wendel, E. Westdorf-Bröring: Stoffwechselphysiologie. Braunschweig 2006, ISBN 3-507-10918-2.
Biomasse (Demoll 1927): Masse der Lebewesen pro Raumbereich.
Zenkevich beeinflusste die erste naturwissenschaftliche Publikation, die in ihrem Titel den Ausdruck Biomasse führte. Sie wurde ebenfalls von einem Russen verfasst. Im Jahr 1934 veröffentlichte der Gewässerbiologe Veniamin Grigor'evič Bogorov (1904–1971) seine Studie Seasonal Changes in Biomass of Calanus finmarchicus in the Plymouth Area in 1930.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)
Bogorov befasste sich mit der Biomasse aller Ruderfußkrebse der Art Calanus finmarchicus in den Gewässern 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 über Calciumchlorid getrocknet worden waren.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) Er maß also ihr Trockengewicht. Somit entwickelte Bogorov eine zweite Definition des ökologischen Biomasse-Begriffs, die ebenfalls bis heute Gültigkeit besitzt.N. A. Campbell, J. B. Reece: Biologie. München 2006, ISBN 3-8273-7180-5, S. 1414, 1500.
Biomasse (Bogorov 1934): Gemeinsame Trockenmasse aller Individuen einer Population.
Innerhalb von sieben Jahren waren bereits zwei verschiedene Definitionen des ökologischen Biomasse-Begriffs entwickelt worden. In den darauf folgenden Jahrzehnten gesellten sich viele weitere hinzu, die von den beiden ursprünglichen Definitionen mehr oder weniger stark abwichen: Die meisten ökologischen Biomasse-Begriffe beziehen sich auf getrocknete Biomasse.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. Stöcker, G. Dietrich (Hrsg.): Brockhaus abc Biologie. Leipzig, 1986, ISBN 3-325-00073-8, S. 105.N. A. Campbell, J. B. Reece: Biologie. München 2006, ISBN 3-8273-7180-5, S. 1414, 1500. Gelegentlich jedoch wird der Wassergehalt nicht heraus gerechnet.Meyers Taschenlexikon Biologie. Mannheim / Wien / Zürich 1988, ISBN 3-411-02970-6, S. 100.Biomasse. In: M. Koops: Biologie-Lexikon. Link Einige ökologische Biomasse-Begriffe beinhalten sowohl lebende als auch tote Biomasse.Biomasse. In: K. Gebhardt (Verantw.): Umwelt unter einem D,A,CH · Das Umweltlexikon. Hamburg, 1995–2012.Biomasse. In: M. Koops: Biologie-Lexikon. Link Andere beziehen sich ausschließlich auf lebende Biomasse.F. W. Stöcker, G. Dietrich (Hrsg.): Brockhaus abc Biologie. Leipzig 1986, ISBN 3-325-00073-8, S. 105.Müfit Bahadir, Harun Parlar, Michael Spiteller (Hrsg.): Springer Umweltlexikon. Heidelberg / Berlin / New York 1995, ISBN 3-540-54003-2, S. 172. Die meisten ökologischen Biomasse-Begriffe umfassen die Masse der Zellen. Und sie umfassen zusätzlich jene Dinge, die von Zellen ausgeschieden oder abgesondert werden.T. Müller (Verantw.): Biomasse – ein Gebot der Nachhaltigkeit. Wuppertal Artikel Vereinzelt jedoch wird ausschließlich die Zellsubstanz als Biomasse bezeichnet.A. Fallert-Müller, 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 für angewandte Umweltforschung, 2011 In der Vergangenheit bezogen sich viele ökologische Biomasse-Begriffe allein auf die Massen von Pflanzen und Tieren. Zunehmend wird aber auch die Masse der Mikroorganismen berücksichtigt.
Kein ökologischer Biomasse-Begriff schließt fossile Energieträger, Kerogen oder biogene Sedimentgesteine mit ein, obwohl jene Stoffe abgewandelte Formen toter Biomasse darstellen.
Energietechnischer Biomasse-Begriff Der energietechnische Biomasse-Begriff umfasst ausschließlich tierische und pflanzliche Erzeugnisse, die zur Gewinnung von Heizenergie, von elektrischer Energie und als Kraftstoffe verwendet werden können. Im Vergleich mit den ökologischen 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 können.U. Harder (Red.): Biomasse. KIDS.Greenpeace. Hamburg.
Als Formen energietechnisch berücksichtigter Biomasse werden genannt: Holzpellets, Hackschnitzel, Stroh, Getreide,Bundesverband der landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaften e. V.: Biomasse Heizanlagen. Kassel 2008, S. 3 (pdf) Altholz, pflanzliches Treibgut, Biodiesel und Biogas.Bundesministeriums der Justiz in Zusammenarbeit mit der juris GmbH: Verordnung über die Erzeugung von Strom aus Biomasse (Biomasseverordnung – BiomasseV). Berlin 2001, S. 1–2 (pdf) Energietechnisch relevante Biomasse kann demnach in gasförmiger, flüssiger und fester Form vorliegen.M. Seidel: Definition und Allgemeines zur Biomasse. Berlin, 19. Februar 2010
Typen von Biomasse Kriterien Biomasse kann nach drei unterschiedlichen Kriterien typisiert werden. Die drei Kriterien und die jeweiligen Typen von Biomasse ergeben sich aus den verschiedenen ökologischen Biomasse-Begriffen.
Wassergehalt Frischbiomasse Die Biomasse einschließlich des enthaltenen Wassers. Trockenbiomasse Die Biomasse ohne gegebenenfalls darin enthaltenem Wasser. Herkunft Phytomasse Die Biomasse stammt von Pflanzen. Zoomasse Die Biomasse stammt von Tieren. Mikrobielle Biomasse Die Biomasse stammt von Mikroorganismen (einschließlich Pilzen).U. Gisi: Bodenökologie. Stuttgart / New York 1997, ISBN 3-13-747202-4 zitiert nach R. Skorupski: Bestimmung der mikrobiellen Biomasse mit Bodenatmungskurven. Berlin 2003, S. 9 (pdf) Lebendigkeit 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 An der Basis der Bildung von Biomasse stehen die Primärproduzenten. Das sind Organismen, die energiearme Baustoffe der unbelebten Umwelt entnehmen und in Nährstoffe umwandeln. Die Energie, die sie für diese Umwandlung benötigen, entnehmen sie ebenfalls der unbelebten Umwelt (Autotrophie). Unbelebte Energiequellen der Autotrophie sind Licht (Photoautotrophie) und bestimmte chemische Reaktionen (Chemoautotrophie). Die meistverbreiteten, vielzelligen Primärproduzenten des Festlandes sind die photoautotrophen Landpflanzen. Die meistverbreiteten Primärproduzenten der lichtdurchfluteten Meeresbereiche sind mikroskopisch klein und gehören somit zum Phytoplankton.
mini|300px|Nahrungspyramide: 1000 kg Getreide pro Jahr werden von 3000 Feldmäusen in 90 kg Körpergewicht umgesetzt. Ein Mäusebussard frisst 3000 Feldmäuse pro Jahr und wiegt 1 kg. Somit bleibt nur ein geringer Teil der Biomasse in der nächsten Trophiestufe erhalten.
Konsumenten ernähren sich von den Primärproduzenten 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).