Taimed saavad päikese energiat ja kasutavad seda anorgaaniliste ühendite muundamiseks rikkalikeks orgaanilisteks ühenditeks. Täpsemalt muudavad nad päikesevalguse ja süsinikdioksiidi glükoosiks ja hapnikuks. Seetõttu vajavad bioloogilised tegevused ökosüsteemis päikeselt energiat.
Vastuvõetud päikeseenergia toimub ökosüsteemides energia muundumisel keemiliseks energiaks, mis on fotosünteesi käigus seotud potentsiaalse energiana glükoosi kujul. Seejärel voolab see energia kogu ökosüsteemis läbi toiduahela ja nn protsessi energiavoog.
Energia muundamine ökosüsteemides algab fotosünteesist
Fotosüntees tähistab ökosüsteemi energia muundamise ahela algust, mida võib näha paljudes toiduahela näidetes. Paljud loomad toituvad fotosünteesiproduktidest, näiteks kui kitsed söövad põõsaid, ussid söövad rohtu ja rotid teravilja. Kui loomad toituvad nendest taimsetest saadustest, kanduvad toiduenergia ja orgaanilised ühendid taimedelt loomadele.
Enamik ökosüsteemide toiduahela näiteid näitab ka seda, et loomad, kes söövad tootjaid, on omakorda teiste loomade poolt söödud, kandes edasi energiat ja orgaanilisi ühendeid ühelt loomalt teisele teine. Mõned ökosüsteemi näited selle kohta on see, kui inimesed söövad lambaid, kui linnud toituvad ussidest ja kui lõvid söövad sebraid. See energia muundumise ahel ühelt liigilt teisele võib jätkuda mitu tsüklit, kuid seda lõpeb lõpuks, kui surnud loomad lagunevad, muutudes seente, bakterite ja teiste toitaineks lagundajad.
Lagundajad
Seened ja bakterid on näited lagundajad ökosüsteemide energia muundamisel. Nad vastutavad komplekssete orgaaniliste ühendite lagundamise eest lihtsateks toitaineteks. Lagundajad on ökosüsteemis olulised, kuna nad lagundavad surnud materjale, mis sisaldavad endiselt energiaallikaid. Lagunevaid organisme on erinevat tüüpi, mis vastutavad lihtsamate toitainete viimise eest pinnasesse, et taimed neid kasutaksid - ja nii jätkub energia muundamise tsükkel.
Energiavoog ökosüsteemi näidetes
Esmatootjate kogunenud energia kandub toiduahela kaudu läbi erinevate troofiliste tasemete nn nähtuses energiavoog. Energiavoogude rada liigub esmatootjatelt esmatarbijatelt teiseste tarbijate ja lõpuks lagundajate poole. Ainult umbes 10 protsenti olemasolevast energiast liigub ühelt troofiliselt tasemelt teisele.
Ökosüsteemi näited ja ökosüsteemide toiduahela näited näitavad seda kontseptsiooni natuke lihtsamalt.
Näiteks muundavad metsaökosüsteemis puud ja kõrrelised päikeseenergiat keemiliseks energiaks. See energia voolab ökosüsteemi esmatarbijateni nagu putukad ja taimtoidulised nagu hirved. Sekundaarsed tarbijad nagu rebased, hundid ja linnud söövad ja saavad nendest organismidest energiat. Kui mõni neist organismidest sureb, lõhustavad seened, ussid ja muud lagundajad neid energia ja toitainete saamiseks.
Energiavoogude põhimõtted
Energia vool läbi toiduahela toimub kahe termodünaamika seaduse tulemusena, mida rakendatakse ökosüsteemile.
Termodünaamika esimene seadus ütleb, et energia muundumisega seotud protsessid ei toimu spontaanselt, välja arvatud juhul, kui toimub energia lagunemine juhuslikust vormist juhuslikuks. See seadus nõuab, et ökosüsteemis peaks energiaülekandega kaasnema energia hajumine hingamiseks või kättesaamatuks soojuseks. Lihtsamalt öeldes: energia ülekandmine troofiliste tasemete vahel põhjustab ka soojuse kaudu energia kadu.
Termodünaamika teine seadus on energia jäävuse seadus, mis ütleb, et energia võib muunduda ühest allikast teise, kuid seda ei looda ega hävitata. Kui ökosüsteemi siseenergia (E) suureneb või väheneb, tehakse tööd (W) ja soojus (Q) muutub.