Energiavirta (ekosysteemi): Määritelmä, prosessi ja esimerkkejä

An ekosysteemi on määritelty erilaisten organismien yhteisöksi, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa ja ympäristönsä kanssa tietyllä alueella. Se ottaa huomioon kaikki molempien väliset vuorovaikutukset ja suhteet bioottinen (elävät) ja abioottinen (elämättömät) tekijät.

Energia ajaa ekosysteemin menestymään. Ja vaikka kaikki aine on säilynyt ekosysteemissä, energiaa virtaa ekosysteemin kautta, eli sitä ei ole konservoitu. Energia pääsee kaikkiin ekosysteemeihin auringonvalona ja häviää vähitellen lämmön takaisin ympäristöön.

Ennen kuin energia virtaa ekosysteemistä lämpönä, se virtaa organismien välillä prosessissa, jota kutsutaan energian virtaus. Tämä energiavirta, joka tulee auringosta ja siirtyy sitten organismista organismiin, on kaiken ekosysteemin vuorovaikutuksen ja suhteen perusta.

Energiavirran määritelmä on energian siirto auringosta ja jokaisella seuraavalla ravintoketjun tasolla ympäristössä.

Jokainen energian virtauksen taso

Ruokaketjun / energiapyramidin seuraavaa tasoa ylöspäin pidettäisiin toinen trofinen taso, jolla tavallisesti on ensisijainen kuluttaja, kuten kasvinsyöjä, joka syö kasveja tai levää. Jokainen seuraava vaihe elintarvikeketjussa vastaa uutta trofista tasoa.

Trofisten tasojen lisäksi on vielä muutama termi, joka sinun on tiedettävä ymmärräksesi energian virtausta.

Biomassa:Biomassa on orgaanista ainetta tai orgaanista ainetta. Biomassa on fyysinen orgaaninen materiaali, johon energia varastoidaan, kuten kasvien ja eläinten massa.

Tuottavuus: Tuottavuus on nopeus, jolla energia sisällytetään organismien elimiin biomassana. Voit määrittää tuottavuuden kaikille trofisille tasoille. Esimerkiksi, ensisijainen tuottavuus on alkutuottajien tuottavuus ekosysteemissä.

Bruttotuotanto (GPP): GPP on nopeus, jolla auringosta peräisin oleva energia siepataan glukoosimolekyyleihin. Se mittaa lähinnä sitä, kuinka paljon alkutuottajat tuottavat kemiallista kokonaisenergiaa ekosysteemissä.

Nettotuotanto (NPP): Ydinvoimala mittaa myös alkutuottajien tuottaman kemiallisen energian määrää, mutta siinä otetaan huomioon myös tuottajien itsensä aineenvaihduntatarpeiden vuoksi menetetty energia. Joten, ydinvoima on nopeus, jolla aurinkoenergia siepataan ja varastoidaan biomassana, ja se on yhtä suuri kuin ekosysteemin muille organismeille käytettävissä oleva energia. Ydinvoimala on aina pienempi summa kuin GPP.

Ydinvoimalat vaihtelevat ekosysteemistä riippuen. Se riippuu muuttujista, kuten:

• Käytettävissä oleva auringonvalo.
• Ravinteet ekosysteemissä.
• Maaperän laatu.
• Lämpötila.
• Kosteus.
• CO₂ tasoilla.
  

Energia pääsee ekosysteemeihin auringonvalona ja tuottajat, kuten maakasvit, levät ja fotosynteettiset bakteerit, muuttavat sen käyttökelpoiseksi kemialliseksi energiaksi. Kun tämä energia pääsee ekosysteemiin fotosynteesin kautta ja tuottajat muuttavat sen biomassaksi, energia virtaa ravintoketjun läpi, kun organismit syövät muita organismeja.

Ruoho käyttää fotosynteesiä, kovakuoriainen syö ruohoa, lintu syö kovakuoriaista ja niin edelleen.

Kun siirryt trofisella tasolla ylöspäin ja jatkat ruokaketjua pitkin, energian virtaus ei ole 100 prosenttia tehokas. Vain noin 10 prosenttia käytettävissä olevasta energiasta tekee sen trofisesta tasosta seuraavalle trofiselle tasolle tai yhdestä organismista toiseen. Loput käytettävissä olevasta energiasta (noin 90 prosenttia energiasta) menetetään lämpönä.

Kunkin tason nettotuottavuus laskee kertoimella 10, kun nouset kutakin trofista tasoa kohti.

Miksi tämä siirto ei ole 100 prosenttia tehokas? Syitä on kolme:

1. Kaikkia organismeja ei kuluteta kustakin trofisesta tasosta: Ajattele sitä tällä tavoin: nettotuotantoteho on koko ekosysteemissä olevien organismien käytettävissä oleva energia, jonka tuottajat tarjoavat näiden organismien korkeammilla trofisilla tasoilla. Jotta kaikki kyseinen energia virtaisi tältä tasolta seuraavalle, se tarkoittaa, että kaikki nämä tuottajat olisi kulutettava. Jokainen ruohoterä, jokainen mikroskooppinen leväpalas, jokainen lehti, jokainen kukka ja niin edelleen. Sitä ei tapahdu, mikä tarkoittaa, että osa energiasta ei virtaa tältä tasolta korkeammille trofisille tasoille.

2. Kaikkea energiaa ei voida siirtää tasolta seuraavalle: Toinen syy siihen, miksi energian virtaus on tehotonta, johtuu siitä, että jotkut energiat eivät kykene siirtymään ja menetetään siten. Esimerkiksi ihmiset eivät pysty sulattamaan selluloosaa. Vaikka kyseinen selluloosa sisältää energiaa, ihmiset eivät pysty pilkkomaan sitä ja saamaan siitä energiaa, ja se menetetään "jätteenä" (eli ulosteet).

Tämä pätee kaikkiin organismeihin: on tiettyjä soluja ja aineenpaloja, joita ne eivät pysty sulattamaan ja jotka erittyvät jätteinä / häviävät lämpönä. Joten vaikka ruoan palan käytettävissä oleva energia on yksi määrä, sitä syövän organismin on mahdotonta saada kaikki käytettävissä olevan energian yksiköt tuossa ruoassa. Osa energiasta häviää aina.

3. Aineenvaihdunta käyttää energiaa: Lopuksi organismit kuluttavat energiaa aineenvaihduntaprosessit kuten soluhengitys. Tämä energia on käytetty loppuun eikä sitä voida sitten siirtää seuraavalle trofiselle tasolle.

Energiavirtausta voidaan kuvata ravintoketjujen kautta energian siirtymänä organismista toiseen, alkaen tuottajista ja siirtymällä ketjussa ylöspäin, kun organismit kuluttavat toisiaan. Toinen tapa näyttää tämän tyyppinen ketju tai yksinkertaisesti näyttää trofiset tasot on ruoka / energiapyramidien kautta.

Koska energian virtaus on tehotonta, ravintoketjun alin taso on melkein aina suurin sekä energian että biomassan suhteen. Siksi se näkyy pyramidin pohjassa; se on taso, joka on suurin. Kun siirryt ylöspäin ruoan pyramidin jokaisella trofisella tasolla tai jokaisella tasolla, sekä energia että biomassa vähenevät, minkä vuoksi tasot kapenevat määrällisesti ja visuaalisesti kapenevat, kun siirryt ylös pyramidiin.

Ajattele sitä tällä tavalla: Menetät 90 prosenttia käytettävissä olevasta energiamäärästä liikkuessasi kullakin tasolla. Vain 10 prosenttia energiasta virtaa pitkin, mikä ei voi tukea yhtä monta organismia kuin edellinen taso. Tämä johtaa sekä vähemmän energiaa että vähemmän biomassaa kullakin tasolla.

Tämä selittää, miksi ravintoketjussa on yleensä suurempi määrä organismeja (kuten ruohoa, hyönteisiä ja pieniä kaloja, esimerkiksi paljon) ja paljon pienempi määrä organismeja ravintoketjun yläosassa (kuten esimerkiksi karhuja, valaita ja leijonia).

Tässä on yleinen ketju siitä, miten energia virtaa ekosysteemissä:

1. Energia pääsee ekosysteemiin auringonvalon kautta aurinkoenergia.
2. Alkutuottajat (alias, ensimmäinen trofinen taso) muuttaa aurinkoenergian kemialliseksi energiaksi fotosynteesin avulla. Yleisiä esimerkkejä ovat maakasvit, fotosynteettiset bakteerit ja levät. Nämä tuottajat ovat fotosynteettisiä autotrofeja, mikä tarkoittaa, että he luovat omat ruoka- / orgaaniset molekyylinsä aurinkoenergialla ja hiilidioksidilla.
3. Osa tuottajien luomasta kemiallisesta energiasta on silloin sisällytetty asiaan joka muodostaa nämä tuottajat. Loppu menetetään lämpönä ja sitä käytetään näiden organismien aineenvaihdunnassa.
4. He kuluttavat ne sitten ensisijaiset kuluttajat (alias, toinen trofinen taso). Yleisiä esimerkkejä ovat kasvinsyöjät ja kaikkiruokaiset, jotka syövät kasveja. Näiden organismien aineeseen varastoitu energia siirtyy seuraavalle trofiselle tasolle. Osa energiasta häviää lämpönä ja jätteenä.
5. Seuraava trofinen taso sisältää muut kuluttajat / saalistajat, jotka syövät organismit toisella trofisella tasolla (toissijaiset kuluttajat, tertiääriset kuluttajat ja niin edelleen). Jokaisella askeleella, jonka menet ylös ravintoketjussa, menetetään energiaa.
6. Kun organismit kuolevat, hajottajat matojen tavoin bakteerit ja sienet hajottavat kuolleet organismit ja kierrättävät ravintoaineet ekosysteemiin ja ottavat energiaa itselleen. Kuten aina, jonkin verran energiaa menetetään edelleen lämpönä.

Ilman tuottajia ei olisi mitään tapaa, jolla energiamäärä pääsee ekosysteemiin käyttökelpoisessa muodossa. Energian on jatkuvasti päästävä ekosysteemiin auringonvalon kautta ja nämä alkutuottajat, muuten koko ekosysteemin ruokaverkko / ketju romahtaisi ja lakkaisi olemasta.

Lauhkeat metsäekosysteemit ovat loistava esimerkki energianvirtauksen näyttämisestä.

Kaikki alkaa aurinkoenergiasta, joka tulee ekosysteemiin. Tätä auringonvaloa ja hiilidioksidia käyttävät monet alkutuottajat metsäympäristössä, mukaan lukien:

• Puut (kuten vaahtera, tammi, saarni ja mänty).
• Ruohot.
• Viiniköynnökset.
• Levät lammet / purot.

Seuraavaksi tulevat ensisijaiset kuluttajat. Lauhkeassa metsässä tähän sisältyisivät kasvinsyöjät, kuten peura, erilaiset kasvissyöjäiset hyönteiset, oravat, pikkuoravat, kanit ja paljon muuta. Nämä organismit syövät alkutuottajia ja sisällyttävät energiansa omaan kehoonsa. Osa energiasta menetetään lämmön ja jätteen muodossa.

Toissijaiset ja kolmannen asteen kuluttajat syövät sitten näitä muita organismeja. Lauhkeassa metsässä tähän kuuluvat eläimet, kuten pesukarhu, saalistajat, ketut, kojootit, sudet, karhut ja petolinnut.

Kun jokin näistä organismeista kuolee, hajottajat hajottavat kuolleiden organismien rungot ja energia virtaa hajottajiin. Lauhkeassa metsässä tämä käsittäisi matoja, sieniä ja erityyppisiä bakteereja.

Pyramidinen "energian virtaus" -konsepti voidaan osoittaa myös tällä esimerkillä. Eniten energiaa ja biomassaa on elintarvike- / energiapyramidin alimmalla tasolla: tuottajat kukkakasvien, ruohojen, pensaiden ja muun muodossa. Vähiten energiaa / biomassaa oleva taso on pyramidi / ruokaketjun yläosassa korkean tason kuluttajien, kuten karhujen ja susien muodossa.

Sillä aikaa meriekosysteemit kuten koralliriutta ovat hyvin erilaisia ​​maanpäällisissä ekosysteemeissä, kuten lauhkeat metsät, voit nähdä, kuinka energian virtauksen käsite toimii samalla tavalla.

Ensisijaiset tuottajat koralliriuttaympäristössä ovat enimmäkseen mikroskooppista planktonia, mikroskooppisia kasvien kaltaisia ​​organismeja, jotka löytyvät korallista ja kelluvat vapaasti koralliriutan ympäristössä. Sieltä erilaiset kalat, nilviäiset ja muut kasvissyöjät, kuten riutalla elävät merisiilit, kuluttavat näitä tuottajia (enimmäkseen levät tässä ekosysteemissä) energiaksi.

Energia virtaa sitten seuraavalle trofiselle tasolle, joka tässä ekosysteemissä olisi suurempia saaliskaloja, kuten hait ja barracuda, sekä mureenaa, snapper-kaloja, pistosäteitä, kalmaria ja paljon muuta.

Hajottajia esiintyy myös koralliriutoissa. Joitakin esimerkkejä ovat:

• Merikurkut.
• Bakteerilajit.
• Katkarapu.
• Hauras meritähti.
• Erilaiset rapulajit (esimerkiksi koristeluravut).

Voit myös nähdä pyramidin käsitteen tällä ekosysteemillä. Eniten energiaa ja biomassaa on ruokapyramidin ensimmäisellä trofisella tasolla ja alimmalla tasolla: tuottajat levien ja koralliorganismien muodossa. Vähiten energiaa ja kertynyttä biomassaa oleva taso on korkeimmalla tasolla korkean tason kuluttajien, kuten haiden, muodossa.