Tok energie (ekosystém): definice, postup a příklady

An ekosystém je definována jako společenství různých organismů, které v určité oblasti interagují navzájem a se svým prostředím. Zahrnuje všechny interakce a vztahy mezi nimi biotický (žijící) a abiotický (neživé) faktory.

Energie je to, co pohání ekosystém k prosperitě. A přesto všichni hmota je zachována v ekosystému, energie teče prostřednictvím ekosystému, což znamená, že není konzervován. Energie vstupuje do všech ekosystémů jako sluneční světlo a postupně se ztrácí jako teplo zpět do životního prostředí.

Než však energie vytéká z ekosystému jako teplo, proudí mezi organismy v procesu zvaném tok energie. Základem všech interakcí a vztahů v ekosystému je právě tento tok energie, který vychází ze slunce a poté přechází z organismu na organismus.

Definice toku energie je přenos energie ze slunce a na každou následující úroveň potravinového řetězce v prostředí.

Každá úroveň toku energie na potravní řetězec v ekosystému je označen trofickou úrovní, která se vztahuje k poloze určitého organismu nebo skupiny organismů v potravinovém řetězci. Začátek řetězce, který by byl ve spodní části energetické pyramidy, je

Další úroveň v potravinovém řetězci / energetické pyramidě by byla považována za druhá trofická úroveň, který je obvykle obsazen typem primárního spotřebitele, jako je býložravec, který jí rostliny nebo řasy. Každý následující krok v potravinovém řetězci je ekvivalentní nové trofické úrovni.

Kromě trofických úrovní existuje ještě několik termínů, které musíte znát, abyste porozuměli toku energie.

Biomasa:Biomasa je organický materiál nebo organická hmota. Biomasa je fyzický organický materiál, ve kterém je energie uložena, stejně jako hmota, která tvoří rostliny a zvířata.

Produktivita: Produktivita je rychlost, jakou je energie začleněna do těl organismů jako biomasa. Můžete definovat produktivitu pro všechny a všechny trofické úrovně. Například, hlavní produktivita je produktivita primárních producentů v ekosystému.

Hrubá primární produktivita (GPP): GPP je rychlost, jakou je energie ze slunce zachycena v molekulách glukózy. V podstatě měří, kolik celkové chemické energie generují primární producenti v ekosystému.

Čistá primární produktivita (NPP): JE také měří, kolik chemické energie generují primární producenti, ale bere v úvahu také energii ztracenou v důsledku metabolických potřeb samotných producentů. NPP je tedy rychlost, při které je energie ze slunce zachycena a uložena jako hmota z biomasy, a rovná se množství dostupné energie pro ostatní organismy v ekosystému. JE je vždy nižší částka než GPP.

JE se liší v závislosti na ekosystému. Závisí to na proměnných, jako jsou:

• Dostupné sluneční světlo.
• Živiny v ekosystému.
• Kvalita půdy.
• Teplota.
• Vlhkost.
• CO₂ úrovně.
  

Energie vstupuje do ekosystémů jako sluneční světlo a producenti, jako jsou suchozemské rostliny, řasy a fotosyntetické bakterie, ji přeměňují na využitelnou chemickou energii. Jakmile tato energie vstupuje do ekosystému pomocí fotosyntézy a je těmito producenty přeměněna na biomasu, proudí energie potravním řetězcem, když organismy konzumují jiné organismy.

Tráva používá fotosyntézu, brouk jí trávu, pták jí brouka a tak dále.

Jak postupujete nahoru na trofické úrovně a pokračujete v potravinovém řetězci, tok energie není stoprocentně efektivní. Pouze asi 10 procent dostupné energie se dostává z jedné trofické úrovně do další trofické úrovně nebo z jednoho organismu do druhého. Zbytek této dostupné energie (asi 90 procent této energie) se ztrácí jako teplo.

Čistá produktivita každé úrovně klesá s faktorem 10, jak jdete po každé trofické úrovni.

Proč není tento přenos stoprocentně efektivní? Existují tři hlavní důvody:

1. Ne všechny organismy z každé trofické úrovně jsou spotřebovány: Přemýšlejte o tom takto: čistá primární produktivita představuje veškerou dostupnou energii pro organismy v ekosystému, kterou producentům poskytují tyto organismy ve vyšších trofických úrovních. Aby veškerá ta energie proudila z této úrovně na další, znamená to, že všichni tito výrobci by museli být spotřebováni. Každé stéblo trávy, každý mikroskopický kousek řas, každý list, každá květina atd. To se neděje, což znamená, že část této energie neproudí z této úrovně do vyšších trofických úrovní.

2. Ne veškerá energie může být přenesena z jedné úrovně do další: Druhým důvodem, proč je tok energie neúčinný, je to, že určitá energie není schopna přenosu, a tím je ztracena. Například lidé nemohou strávit celulózu. I když tato celulóza obsahuje energii, lidé ji nemohou trávit a získávat z ní energii a ztrácejí se jako „odpad“ (neboli výkaly).

To platí pro všechny organismy: existují určité buňky a částice hmoty, které nedokážou strávit, které se budou vylučovat jako odpad / ztracené jako teplo. Takže i když je dostupná energie, kterou má kus jídla, v jednom množství, je nemožné, aby organismus, který ji sní, získal každou jednotku dostupné energie v tomto jídle. Část této energie bude vždy ztracena.

3. Metabolismus využívá energii: Nakonec organismy spotřebovávají energii metabolické procesy jako buněčné dýchání. Tato energie je spotřebována a nelze ji poté přenést na další trofickou úroveň.

Tok energie lze popsat prostřednictvím potravinových řetězců jako přenos energie z jednoho organismu do druhého, počínaje producenty a pohybem v řetězci nahoru, protože organismy jsou spotřebovávány navzájem. Dalším způsobem, jak zobrazit tento typ řetězce nebo jednoduše zobrazit trofické úrovně, jsou potravinové / energetické pyramidy.

Protože tok energie je neúčinný, nejnižší úroveň potravinového řetězce je téměř vždy největší z hlediska energie i biomasy. Proto se objevuje na základně pyramidy; to je úroveň, která je největší. Jak se pohybujete nahoru po každé trofické úrovni nebo každé úrovni potravní pyramidy, energie i biomasa se snižují, a proto se hladiny postupně snižují a vizuálně se snižují.

Přemýšlejte o tom takto: Postupem každé úrovně ztrácíte 90 procent dostupného množství energie. Pouze 10 procent energie proudí podél, což nemůže podporovat tolik organismů jako předchozí úroveň. Výsledkem je jak méně energie, tak méně biomasy na každé úrovni.

To vysvětluje, proč je v potravinovém řetězci obvykle vyšší počet organismů (jako je tráva, hmyz a malé ryby, například) a mnohem menší počet organismů v horní části potravinového řetězce (například medvědi, velryby a lvi).

Zde je obecný řetězec toho, jak energie proudí v ekosystému:

1. Energie vstupuje do ekosystému prostřednictvím slunečního světla jako solární energie.
2. Prvovýrobci (a.k.a., první trofická úroveň) přeměňují tuto sluneční energii na chemickou energii pomocí fotosyntézy. Běžnými příklady jsou suchozemské rostliny, fotosyntetizující bakterie a řasy. Tito výrobci jsou fotosyntetické autotrofy, což znamená, že vytvářejí své vlastní potravinové / organické molekuly se sluneční energií a oxidem uhličitým.
3. Část chemické energie, kterou producenti vytvářejí, je tedy začleněn do záležitosti který tvoří ty producenty. Zbytek se ztrácí jako teplo a používá se v metabolismu těchto organismů.
4. Poté jsou konzumovány primární spotřebitelé (aka druhá trofická úroveň). Běžnými příklady jsou býložravci a všežravci, kteří se živí rostlinami. Energie, která byla uložena ve hmotě těchto organismů, se přenáší na další trofickou úroveň. Část energie se ztrácí jako teplo a jako odpad.
5. Další trofická úroveň zahrnuje další konzumenty / predátory, kteří budou jíst organismy na druhé trofické úrovni (sekundární spotřebitelé, terciární spotřebitelé atd). S každým krokem nahoru v potravinovém řetězci se ztrácí nějaká energie.
6. Když organismy umírají, rozkladače jako červi, bakterie a houby rozkládají mrtvé organismy a recyklují živiny do ekosystému a berou energii pro sebe. Jako vždy se část energie stále ztrácí jako teplo.

Bez výrobců by neexistoval způsob, jak by se jakékoli množství energie dostalo do ekosystému v použitelné formě. Energie musí neustále vstupovat do ekosystému prostřednictvím slunečního záření a ti primární producenti, jinak by se zhroutila celá potravinová síť / řetězec v ekosystému a přestala existovat.

Mírné lesní ekosystémy jsou skvělým příkladem pro zobrazení toho, jak funguje tok energie.

Všechno to začíná sluneční energií, která vstupuje do ekosystému. Toto sluneční světlo plus oxid uhličitý bude v lesním prostředí využíváno řadou prvovýrobců, včetně:

• Stromy (například javor, dub, jasan a borovice).
• Trávy.
• Vinice.
• Řasy v rybnících / potokech.

Dále přicházejí primární spotřebitelé. V mírném lese by to mělo zahrnovat býložravce jako jeleni, různé býložravé druhy hmyzu, veverky, chipmunky, králíky a další. Tyto organismy pojídají primární producenty a začleňují svou energii do svých vlastních těl. Část energie se ztrácí jako teplo a odpad.

Sekundární a terciární spotřebitelé pak tyto ostatní organismy jedí. V mírném lese to zahrnuje zvířata jako mývalové, dravý hmyz, lišky, kojoti, vlci, medvědi a draví ptáci.

Když některý z těchto organismů zemře, rozkládače rozkládají těla mrtvých organismů a energie proudí do rozkládačů. V mírném lese by to mělo zahrnovat červy, houby a různé druhy bakterií.

Pyramidový koncept „toku energie“ lze demonstrovat také na tomto příkladu. Nejdostupnější energie a biomasa je na nejnižší úrovni potravinové / energetické pyramidy: producenti v podobě kvetoucích rostlin, trav, keřů a dalších. Úroveň s nejmenší energií / biomasou je na vrcholu pyramidového / potravinového řetězce v podobě spotřebitelů na vysoké úrovni, jako jsou medvědi a vlci.

Zatímco mořské ekosystémy stejně jako korálový útes se velmi liší od suchozemských ekosystémů, jako jsou mírné lesy, můžete vidět, jak koncept toku energie funguje přesně stejným způsobem.

Primárními producenty v prostředí korálových útesů jsou většinou mikroskopický plankton, mikroskopické rostlinné organismy nalezené v korále a volně plovoucí ve vodě kolem korálového útesu. Odtamtud různé ryby, měkkýši a další býložraví tvorové, jako mořští ježci, kteří žijí v útesu, spotřebovávají tyto producenty (většinou řasy v tomto ekosystému) na energii.

Energie poté proudí na další trofickou úroveň, což by v tomto ekosystému byly větší dravé ryby, jako jsou žraloci a barakudy, spolu s murény, chňapalem, žihadly, chobotnicí a dalšími.

Rozkladače existují také v korálových útesech. Některé příklady zahrnují:

• Mořské okurky.
• Bakteriální druhy.
• Krevety.
• Křehká hvězdice.
• Různé druhy krabů (například krab dekoratérů).

S tímto ekosystémem můžete také vidět koncept pyramidy. Nejdostupnější energie a biomasa existuje na první trofické úrovni a na nejnižší úrovni potravní pyramidy: producenti ve formě řas a korálových organismů. Hladina s nejmenší energií a akumulovanou biomasou je nahoře ve formě spotřebitelů na vysoké úrovni, jako jsou žraloci.