За разлика от хранителните вещества, които цикъл чрез екосистеми, енергия потоци чрез тях. Това означава, че енергията трябва да навлезе в екосистемата в начална точка и след това преминава от един организъм в друг, докато се изразходва и загуби напълно. Без тази първоначална стъпка, която позволява на енергията да тече в екосистемата, животът на Земята би престанал да съществува, както го познаваме.
Какво е отговорно за позволяването на енергията да навлезе първо в екосистемата? Тази работа лежи производители, също известен като автотрофи. Тези организми са в състояние да създадат своя собствена химическа енергия и най-често правят това чрез фотосинтеза.
Тези фотосинтетични организми разчитат както на достъп до слънчева светлина, така и на хранителни вещества, за да произвеждат енергия. Можете да измервате производителността и ефективността на фотосинтетичните организми. Това се казва фотосинтетична производителност (или първична производителност) и е пряко повлиян от това, на което производителите разчитат: слънчева светлина и хранителни вещества.
Енергиен поток в екосистемата
Фотосинтетичните организми като растения, някои бактерии и водорасли са известни като "портал" за навлизане на енергия в екосистемите. Това е така, защото те използват въглероден диоксид в околната среда, вода и слънчева енергия (известна още като слънчева светлина) за изпълнение фотосинтеза, който превръща тази слънчева енергия в използваема химическа енергия под формата на глюкоза.
Без тази стъпка не би имало начин енергията да влезе в екосистемите, за да има достъп до последващи трофични нива / организми.
Какво е фотосинтетична производителност?
Фотосинтетична производителност, също наричан първична производителност, е скоростта, при която енергията се добавя към организмите като биомаса при производителите в една екосистема (количество вещество, което изгражда телата на организмите).
Производителността може да бъде измерена за всеки тип организъм и трофично ниво, но фотосинтетична продуктивност по-специално измерва скоростта, с която се добавя енергия към биомасата на производителите на фотосинтези като растенията, бактерии и водорасли.
Два фактора, които влияят на фотосинтезата и фотосинтетичната производителност
Формулата и химичната реакция за фотосинтеза изглежда така:
6Н2O (вода) + 6CO2 (въглероден диоксид) + слънчева светлина → C6Н12О6 (глюкоза) + 602 (кислород)
Разглеждайки тези изисквания за фотосинтеза, има смисъл слънчева светлина и наличност на хранителни вещества са факторите, влияещи върху първичната производителност в екосистемите, тъй като това са факторите, необходими за фотосинтезата.
Първи фактор: Слънчева светлина
Слънчева светлина, известна още слънчева енергия, е това, което кара фотосинтезата да се случи. В райони, където има малко или никаква пряка слънчева светлина, общата фотосинтетична производителност ще бъде по-ниска, тъй като има по-малко енергия за задвижване на тази реакция.
Ето защо повечето фотосинтетични животни във водните екосистеми са само на повърхностните нива на водата (от повърхността до 656 фута по-долу), тъй като светлината наистина не може да проникне по-дълбоко от това.
Това е и причината фотосинтетичната производителност да е по-висока в райони по-близо до екватора (където има най-много пряка слънчева светлина) и най-ниска в полярните области. Това е и причината за области без никаква светлина да има първична степен на производителност нула, тъй като не може да се осъществи фотосинтеза.
Например, a тропическа гора има един от най-високите нива на първична производителност поради близостта му до екватора. A умерено пасище в САЩ ще има по-ниска производителност от тропическата гора на екватора поради по-малкото количество налична слънчева светлина на тази географска ширина.
Втори фактор: Хранителни вещества
Наличността на хранителни вещества е вторият фактор, който влияе на фотосинтетичната производителност на региона. Освен достъп до вода и въглероден диоксид, фотосинтетичните организми се нуждаят от хранителни вещества, за да могат клетките им и хлоропластите да функционират и да извършват метаболитната реакция.
Учените са установили, че магнезият, желязото, сярата, фосфорът и азотните съединения са всички ограничаващи фактори за фотосинтетична производителност.
Това означава, че тези фактори и хранителни вещества могат да ограничат производителността на фотосинтезата, дори ако слънчевата светлина е в излишък. Например, открит океан водите получават големи количества пряка слънчева светлина. Но тъй като тези води имат толкова малък живот и достъп до хранителни вещества, продуктивността на фотосинтезата е много ниска.
Нивата на хранителните вещества се влияят от редица други фактори, включително:
- Валежи
- Тип на почвата
- Организми в една екосистема
- Разложители
- Азотфиксиращи бактерии
- Природни събития (вулканично изригване, пожари, природни бедствия и др.)
- Океански и / или вятърни течения
- Климат
- Географско местоположение