Σε αντίθεση με τα θρεπτικά συστατικά που κύκλος μέσω οικοσυστημάτων, ενέργεια ρέει μέσω αυτών. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια πρέπει να εισέλθει στο οικοσύστημα σε σημείο εκκίνησης και στη συνέχεια πηγαίνει από τον ένα οργανισμό στον άλλο μέχρι να εξαντληθεί και να χαθεί εντελώς. Χωρίς αυτό το αρχικό βήμα που επιτρέπει στην ενέργεια να ρέει στο οικοσύστημα, η ζωή στη Γη θα παύσει να υπάρχει όπως το ξέρουμε.
Τι είναι υπεύθυνο για την είσοδο της ενέργειας στην πρώτη είσοδο στο οικοσύστημα; Αυτή η δουλειά βρίσκεται παραγωγοί, επίσης γνωστός ως αυτοτροφικά. Αυτοί οι οργανισμοί είναι σε θέση να δημιουργήσουν τη δική τους χημική ενέργεια και τις περισσότερες φορές το κάνουν μέσω της φωτοσύνθεσης.
Αυτοί οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί βασίζονται τόσο στην πρόσβαση στο ηλιακό φως όσο και στα θρεπτικά συστατικά για την παραγωγή ενέργειας. Μπορείτε να μετρήσετε την παραγωγικότητα και την αποδοτικότητα των φωτοσυνθετικών οργανισμών. Αυτό ονομάζεται φωτοσυνθετική παραγωγικότητα (ή πρωτογενής παραγωγικότητα) και επηρεάζεται άμεσα από το τι βασίζονται οι παραγωγοί: ηλιακό φως και ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες.
Ενεργειακή ροή στο οικοσύστημα
Οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί όπως τα φυτά, ορισμένα βακτήρια και φύκια είναι γνωστοί ως «πύλη» για την είσοδο της ενέργειας στα οικοσυστήματα. Αυτό συμβαίνει επειδή χρησιμοποιούν περιβαλλοντικό διοξείδιο του άνθρακα, νερό και ηλιακή ενέργεια (γνωστό και ως ηλιακό φως) για να εκτελέσουν φωτοσύνθεση, η οποία μετατρέπει αυτήν την ηλιακή ενέργεια σε χρησιμοποιήσιμη χημική ενέργεια με τη μορφή γλυκόζης.
Χωρίς αυτό το βήμα, δεν θα υπήρχε τρόπος εισόδου της ενέργειας στα οικοσυστήματα για πρόσβαση στα επόμενα τροφικά επίπεδα / οργανισμούς.
Τι είναι η φωτοσυνθετική παραγωγικότητα;
Φωτοσυνθετική παραγωγικότητα, επίσης λέγεται πρωτογενής παραγωγικότητα, είναι ο ρυθμός προσθήκης ενέργειας στους οργανισμούς ως βιομάζα σε παραγωγούς ενός οικοσυστήματος (ποσότητα ύλης που απαρτίζεται από τα σώματα των οργανισμών).
Η παραγωγικότητα μπορεί να μετρηθεί για οποιοδήποτε τύπο οργανισμού και τροφικό επίπεδο, αλλά φωτοσυνθετική παραγωγικότητα μετρά συγκεκριμένα τον ρυθμό με τον οποίο προστίθεται ενέργεια στη βιομάζα φωτοσυνθετικών παραγωγών όπως τα φυτά, βακτήρια και φύκια.
Δύο παράγοντες που επηρεάζουν τη φωτοσύνθεση και τη φωτοσυνθετική παραγωγικότητα
Ο τύπος και η χημική αντίδραση για τη φωτοσύνθεση μοιάζει με αυτό:
6Η2O (νερό) + 6CO2 (διοξείδιο του άνθρακα) + Φως του ήλιου → C6Η12Ο6 (γλυκόζη) + 6O2 (οξυγόνο)
Κοιτάζοντας αυτές τις απαιτήσεις για φωτοσύνθεση, είναι λογικό ηλιακό φως και διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν την πρωτογενή παραγωγικότητα στα οικοσυστήματα, καθώς αυτοί είναι οι παράγοντες που απαιτούνται για την εμφάνιση της φωτοσύνθεσης.
Πρώτος παράγοντας: Φως του ήλιου
Sunlight, γνωστός και ως ηλιακή ενέργεια, είναι αυτό που οδηγεί τη φωτοσύνθεση να συμβεί. Σε περιοχές όπου υπάρχει λίγο ή καθόλου άμεσο ηλιακό φως, η συνολική φωτοσυνθετική παραγωγικότητα θα είναι χαμηλότερη, καθώς υπάρχει λιγότερη ενέργεια για να προωθηθεί αυτή η αντίδραση.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η περισσότερη φωτοσυνθετική ζωή στα υδρόβια οικοσυστήματα είναι μόνο σε επιφανειακά επίπεδα του νερού (από την επιφάνεια έως τα 656 πόδια κάτω), καθώς το φως δεν μπορεί πραγματικά να διεισδύσει σε βάθος από αυτό.
Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο η φωτοσυνθετική παραγωγικότητα είναι υψηλότερη σε περιοχές πιο κοντά στον ισημερινό (όπου υπάρχει το πιο άμεσο ηλιακό φως) και χαμηλότερη στις πολικές περιοχές. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο οι περιοχές χωρίς φως έχουν πρωταρχικό ρυθμό παραγωγικότητας μηδέν καθώς δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί φωτοσύνθεση.
Για παράδειγμα, α τροπικό δάσος έχει ένα από τα υψηλότερα πρωτογενή ποσοστά παραγωγικότητας λόγω της εγγύτητάς του με τον ισημερινό. ΕΝΑ εύκρατο λιβάδι στις Η.Π.Α. θα είχε χαμηλότερη παραγωγικότητα από το τροπικό τροπικό δάσος στον ισημερινό λόγω χαμηλότερης ποσότητας διαθέσιμου ηλιακού φωτός σε αυτό το γεωγραφικό πλάτος.
Δεύτερος παράγοντας: Θρεπτικά συστατικά
Η διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών είναι ο δεύτερος παράγοντας που επηρεάζει τη φωτοσυνθετική παραγωγικότητα μιας περιοχής. Εκτός από την πρόσβαση στο νερό και το διοξείδιο του άνθρακα, οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί χρειάζονται θρεπτικά συστατικά προκειμένου τα κύτταρα και οι χλωροπλάστες να λειτουργούν και να εκτελούν τη μεταβολική αντίδραση.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι το μαγνήσιο, ο σίδηρος, το θείο, ο φώσφορος και οι αζωτούχες ενώσεις είναι όλες περιοριστικοί παράγοντες για φωτοσυνθετική παραγωγικότητα.
Αυτό σημαίνει ότι αυτοί οι παράγοντες και τα θρεπτικά συστατικά μπορούν να περιορίσουν το πόσο παραγωγική είναι η φωτοσύνθεση, ακόμη και αν το φως του ήλιου είναι υπερβολικό. Για παράδειγμα, ανοιχτός ωκεανός Τα νερά δέχονται μεγάλες ποσότητες άμεσου ηλιακού φωτός. Αλλά επειδή αυτά τα νερά έχουν τόσο μικρή ζωή και πρόσβαση σε θρεπτικά συστατικά, η φωτοσυνθετική παραγωγικότητα είναι πολύ χαμηλή.
Τα επίπεδα θρεπτικών ουσιών επηρεάζονται από διάφορους άλλους παράγοντες, όπως:
- Βροχόπτωση
- Τύπος εδάφους
- Οργανισμοί σε ένα οικοσύστημα
- Αποσυνθέτες
- Βακτήρια που καθορίζουν άζωτο
- Φυσικές εκδηλώσεις (ηφαιστειακή έκρηξη, πυρκαγιές, φυσικές καταστροφές κ.λπ.)
- Ρεύματα ωκεανού ή / και ανέμου
- Κλίμα
- Γεωγραφική τοποθεσία