Energistrøm (økosystem): definition, proces og eksempler

En økosystem er defineret som et samfund af forskellige organismer, der interagerer med hinanden og deres miljø i et bestemt område. Det tegner sig for alle interaktioner og forhold mellem begge biotisk (levende) og abiotisk (ikke-levende) faktorer.

Energi er det, der får økosystemet til at trives. Og mens alt sagen er bevaret i et økosystem, energi strømmer gennem et økosystem, hvilket betyder, at det ikke er bevaret. Energi kommer ind i alle økosystemer som sollys og går gradvist tabt som varme tilbage i miljøet.

Men inden energi strømmer ud af økosystemet som varme, flyder den mellem organismer i en proces kaldet energistrøm. Det er denne energistrøm, der kommer fra solen og derefter går fra organisme til organisme, der er grundlaget for alle interaktioner og relationer inden for et økosystem.

Definitionen af ​​energistrøm er overførsel af energi fra solen og op hvert efterfølgende niveau af fødekæden i et miljø.

Hvert niveau af energistrøm på

Det næste niveau op i fødekæden / energipyramiden vil blive betragtet som andet trofisk niveau, som normalt er optaget af en type primærforbruger som en planteædende plante, der spiser planter eller alger. Hvert efterfølgende trin i fødekæden svarer til et nyt trofisk niveau.

Udover trofiske niveauer er der et par flere termer, du har brug for at kende for at forstå energistrømmen.

Biomasse:Biomasse er organisk materiale eller organisk materiale. Biomasse er det fysiske organiske materiale, som energi lagres i, ligesom den masse, der udgør planter og dyr.

Produktivitet: Produktivitet er den hastighed, hvormed energi inkorporeres i organismers organer som biomasse. Du kan definere produktivitet for alle trofiske niveauer. For eksempel, primær produktivitet er de primære producenters produktivitet i et økosystem.

Bruttoprimærproduktivitet (GPP): GPP er den hastighed, hvormed energien fra solen fanges i glukosemolekyler. Det måler i det væsentlige, hvor meget total kemisk energi der genereres af primære producenter i et økosystem.

Primær nettoproduktivitet (NPP): NPP måler også, hvor meget kemisk energi der genereres af primære producenter, men det tager også højde for den energi, der går tabt på grund af metaboliske behov fra producenterne selv. Så NPP er den hastighed, hvormed energien fra solen fanges og lagres som biomasse, og den er lig med den mængde, der er tilgængelig energi til de andre organismer i økosystemet. NPP er altid et lavere beløb end GPP.

NPP varierer afhængigt af økosystemet. Det afhænger af variabler som:

• Tilgængeligt sollys.
• Næringsstoffer i økosystemet.
• Jordkvalitet.
• Temperatur.
• Fugtighed.
• CO₂ niveauer.
  

Energi kommer ind i økosystemer som sollys og omdannes til brugbar kemisk energi af producenter som landplanter, alger og fotosyntetiske bakterier. Når denne energi kommer ind i økosystemet via fotosyntese og omdannes til biomasse af disse producenter, strømmer energi gennem fødekæden, når organismer spiser andre organismer.

Græs bruger fotosyntese, bille spiser græs, fugl spiser bille og så videre.

Når du bevæger dig op trofiske niveauer og fortsætter langs fødekæden, er energistrømmen ikke 100 procent effektiv. Kun omkring 10 procent af den tilgængelige energi gør det fra et trofisk niveau til det næste trofiske niveau eller fra en organisme til den næste. Resten af ​​den tilgængelige energi (ca. 90 procent af den energi) går tabt som varme.

Nettoproduktiviteten for hvert niveau falder med en faktor 10, når du går op for hvert trofisk niveau.

Hvorfor er denne overførsel ikke 100 procent effektiv? Der er tre hovedårsager:

1. Ikke alle organismer fra hvert trofiske niveau forbruges: Tænk på det på denne måde: den primære nettoproduktivitet udgør al den tilgængelige energi til organismer i et økosystem, der leveres af producenter til disse organismer i højere trofiske niveauer. For at få al denne energistrøm fra dette niveau til det næste betyder det, at alle disse producenter skal forbruges. Hvert græsstrå, hvert mikroskopisk stykke alger, hvert blad, hver blomst og så videre. Det sker ikke, hvilket betyder, at noget af den energi ikke strømmer fra dette niveau op til de højere trofiske niveauer.

2. Ikke al energi kan overføres fra et niveau til det næste: Den anden grund til, at strømmen af ​​energi er ineffektiv, er, at noget energi ikke er i stand til at blive overført og dermed går tabt. For eksempel kan mennesker ikke fordøje cellulose. Selvom den cellulose indeholder energi, kan folk ikke fordøje den og få energi fra den, og den går tabt som "affald" (aka afføring).

Dette gælder for alle organismer: der er visse celler og stykker stof, som de ikke kan fordøje, der udskilles som affald / tabt som varme. Så selvom den tilgængelige energi, som et stykke mad har, er en mængde, er det umuligt for en organisme, der spiser den, at få hver enhed af tilgængelig energi inden for den mad. Noget af den energi vil altid gå tabt.

3. Metabolisme bruger energi: Endelig bruger organismer energi til metaboliske processer som cellulær respiration. Denne energi er brugt op og kan derefter ikke overføres til det næste trofiske niveau.

Energistrøm kan beskrives gennem fødekæder som overførsel af energi fra en organisme til den næste, begyndende med producenterne og bevæger sig op ad kæden, når organismer forbruges af hinanden. En anden måde at vise denne type kæde på eller blot at vise de trofiske niveauer er gennem mad / energipyramider.

Fordi energistrømmen er ineffektiv, er det laveste niveau i fødekæden næsten altid det største med hensyn til både energi og biomasse. Derfor vises det ved bunden af ​​pyramiden; det er det niveau, der er det største. Når du bevæger dig op ad hvert trofisk niveau eller hvert niveau af madpyramiden, falder både energi og biomasse, hvorfor niveauerne indsnævres i antal og indsnævres visuelt, når du bevæger dig op ad pyramiden.

Tænk på det på denne måde: Du mister 90 procent af den tilgængelige mængde energi, når du bevæger dig op hvert niveau. Kun 10 procent af energien strømmer sammen, hvilket ikke kan understøtte så mange organismer som det foregående niveau. Dette resulterer i både mindre energi og mindre biomasse på hvert niveau.

Det forklarer, hvorfor der normalt er et større antal organismer lavere i fødekæden (som græs, insekter og små fisk, for eksempel) og et meget mindre antal organismer øverst i fødekæden (f.eks. bjørne, hvaler og løver).

Her er en generel kæde af, hvordan energi strømmer i et økosystem:

1. Energi kommer ind i økosystemet via sollys som solenergi.
2. Primære producenter (aka det første trofiske niveau) gør solenergi til kemisk energi via fotosyntese. Almindelige eksempler er landplanter, fotosyntetiske bakterier og alger. Disse producenter er fotosyntetiske autotrofer, hvilket betyder, at de skaber deres egen mad / organiske molekyler med solens energi og kuldioxid.
3. Noget af den kemiske energi, som producenterne skaber, er da indarbejdet i sagen det udgør disse producenter. Resten går tabt som varme og bruges i organismenes stofskifte.
4. De forbruges derefter af primære forbrugere (aka andet trofisk niveau). Almindelige eksempler er planteædere og altædende dyr, der spiser planter. Den energi, der er lagret i disse organismer, overføres til det næste trofiske niveau. Noget energi går tabt som varme og som affald.
5. Det næste trofiske niveau inkluderer andre forbrugere / rovdyr, der spiser organismerne på det andet trofiske niveau (sekundære forbrugere, tertiære forbrugere og så videre). For hvert trin du går op i fødekæden, går noget energi tabt.
6. Når organismer dør, nedbrydere ligesom orme, bakterier og svampe nedbryder de døde organismer og genbruger begge næringsstoffer i økosystemet og tager energi til sig selv. Som altid går noget energi stadig tabt som varme.

Uden producenter ville der ikke være nogen måde for nogen mængde energi at komme ind i økosystemet i en anvendelig form. Energi skal løbende komme ind i økosystemet via sollys og de primære producenter, ellers ville hele fødevarenettet / kæden i økosystemet kollapse og ophøre med at eksistere.

Tempererede skovøkosystemer er et godt eksempel på at vise, hvordan energistrøm fungerer.

Det hele starter med solenergien, der kommer ind i økosystemet. Dette sollys plus kuldioxid vil blive brugt af en række primære producenter i et skovmiljø, herunder:

• Træer (såsom ahorn, eg, aske og fyr).
• Græs.
• Vinstokke.
• Alger i damme / vandløb.

Dernæst kommer de primære forbrugere. I den tempererede skov vil dette omfatte planteædere som hjorte, forskellige planteædende insekter, egern, jordegern, kaniner og mere. Disse organismer spiser de primære producenter og inkorporerer deres energi i deres egne kroppe. Noget energi går tabt som varme og spild.

Sekundære og tertiære forbrugere spiser derefter de andre organismer. I en tempereret skov inkluderer dette dyr som vaskebjørne, rovdyr, ræve, prærieulve, ulve, bjørne og rovfugle.

Når nogen af ​​disse organismer dør, nedbryder nedbrydere de døde organismeres kroppe, og energien strømmer til nedbrydere. I en tempereret skov vil dette omfatte orme, svampe og forskellige typer bakterier.

Det pyramideformede "strøm af energi" -konceptet kan også demonstreres med dette eksempel. Den mest tilgængelige energi og biomasse er på det laveste niveau af mad / energipyramiden: producenterne i form af blomstrende planter, græs, buske og mere. Niveauet med mindst energi / biomasse er øverst i pyramiden / fødekæden i form af forbrugere på højt niveau som bjørne og ulve.

Mens marine økosystemer ligesom et koralrev er meget forskellige fra terrestriske økosystemer som tempererede skove, kan du se, hvordan begrebet energistrøm fungerer på nøjagtig samme måde.

Primære producenter i et koralrevsmiljø er for det meste mikroskopisk plankton, mikroskopiske plantelignende organismer, der findes i koralen og fritflydende i vandet omkring koralrevet. Derfra forbruger forskellige fisk, bløddyr og andre planteædende væsner, som søpindsvin, der lever i revet, disse producenter (for det meste alger i dette økosystem) til energi.

Energi flyder derefter til det næste trofiske niveau, som i dette økosystem ville være større rovfisk som hajer og barracuda sammen med moræle, snapperfisk, brostråler, blæksprutter og mere.

Nedbrydere findes også i koralrev. Nogle eksempler inkluderer:

• Hav agurker.
• Bakteriearter.
• Reje.
• Skør søstjerne.
• Forskellige krabberarter (for eksempel dekoratørkrabben).

Du kan også se begrebet pyramiden med dette økosystem. Den mest tilgængelige energi og biomasse findes på det første trofiske niveau og det laveste niveau af fødevarepyramiden: producenterne i form af alger og koralorganismer. Niveauet med mindst energi og akkumuleret biomasse er øverst i form af forbrugere på højt niveau som hajer.