ऊर्जा प्रवाह (पारिस्थितिकी तंत्र): परिभाषा, प्रक्रिया और उदाहरण

एक पारिस्थितिकी तंत्र एक विशेष क्षेत्र में एक दूसरे और उनके पर्यावरण के साथ बातचीत करने वाले विभिन्न जीवों के समुदाय के रूप में परिभाषित किया गया है। यह दोनों के बीच सभी अंतःक्रियाओं और संबंधों के लिए जिम्मेदार है जैविक (जीवित) और अजैव (निर्जीव) कारक।

ऊर्जा वह है जो पारिस्थितिकी तंत्र को पनपने के लिए प्रेरित करती है। और जबकि सभी पदार्थ संरक्षित है एक पारिस्थितिकी तंत्र में, ऊर्जा बहती एक पारिस्थितिकी तंत्र के माध्यम से, जिसका अर्थ है कि यह संरक्षित नहीं है। ऊर्जा सभी पारिस्थितिक तंत्रों में सूर्य के प्रकाश के रूप में प्रवेश करती है और धीरे-धीरे पर्यावरण में वापस गर्मी के रूप में खो जाती है।

हालांकि, इससे पहले कि ऊर्जा पारितंत्र से ऊष्मा के रूप में प्रवाहित हो, यह जीवों के बीच एक प्रक्रिया में प्रवाहित होती है जिसे कहा जाता है ऊर्जा प्रवाह. यह ऊर्जा प्रवाह है जो सूर्य से आता है और फिर जीव से जीव में जाता है जो एक पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर सभी इंटरैक्शन और संबंधों का आधार है।

ऊर्जा प्रवाह की परिभाषा सूर्य से ऊर्जा का स्थानांतरण और पर्यावरण में खाद्य श्रृंखला के प्रत्येक बाद के स्तर पर है।

ऊर्जा के प्रत्येक स्तर पर प्रवाह होता है खाद्य श्रृंखला एक पारिस्थितिकी तंत्र में एक पोषी स्तर द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है, जो उस स्थिति को संदर्भित करता है जो एक निश्चित जीव या जीवों का समूह खाद्य श्रृंखला पर रहता है। श्रृंखला की शुरुआत, जो ऊर्जा पिरामिड के निचले भाग में होगी, है प्रथम पौष्टिकता स्तर. पहले पोषी स्तर में उत्पादक और स्वपोषी शामिल हैं जो प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से सौर ऊर्जा को प्रयोग करने योग्य रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।

खाद्य श्रृंखला/ऊर्जा पिरामिड में अगला स्तर ऊपर माना जाएगा level दूसरा पोषी स्तर, जो आमतौर पर एक प्रकार के प्राथमिक उपभोक्ता द्वारा कब्जा कर लिया जाता है जैसे कि एक शाकाहारी जो पौधों या शैवाल को खाता है। खाद्य श्रृंखला में प्रत्येक बाद का चरण एक नए पोषी स्तर के बराबर होता है।

ट्राफिक स्तरों के अलावा, ऊर्जा प्रवाह को समझने के लिए आपको कुछ और शब्दों की जानकारी होनी चाहिए।

बायोमास:बायोमास कार्बनिक पदार्थ या कार्बनिक पदार्थ है। बायोमास भौतिक कार्बनिक पदार्थ है जिसमें ऊर्जा संग्रहित होती है, जैसे कि वह द्रव्यमान जो पौधों और जानवरों को बनाता है।

उत्पादकता: उत्पादकता वह दर है जिस पर जीवों के शरीर में बायोमास के रूप में ऊर्जा शामिल होती है। आप किसी भी और सभी पोषी स्तरों के लिए उत्पादकता को परिभाषित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, मुख्य उत्पादकता एक पारिस्थितिकी तंत्र में प्राथमिक उत्पादकों की उत्पादकता है।

सकल प्राथमिक उत्पादकता (जीपीपी): जीपीपी वह दर है जिस पर सूर्य से ऊर्जा ग्लूकोज अणुओं में कैद होती है। यह अनिवार्य रूप से मापता है कि एक पारिस्थितिकी तंत्र में प्राथमिक उत्पादकों द्वारा कितनी कुल रासायनिक ऊर्जा उत्पन्न होती है।

शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता (एनपीपी): एनपीपी यह भी मापता है कि प्राथमिक उत्पादकों द्वारा कितनी रासायनिक ऊर्जा उत्पन्न की जाती है, लेकिन यह स्वयं उत्पादकों द्वारा चयापचय आवश्यकताओं के कारण खोई गई ऊर्जा को भी ध्यान में रखता है। तो, एनपीपी वह दर है जिस पर सूर्य से ऊर्जा प्राप्त की जाती है और बायोमास पदार्थ के रूप में संग्रहीत की जाती है, और यह पारिस्थितिकी तंत्र में अन्य जीवों के लिए उपलब्ध ऊर्जा की मात्रा के बराबर है। एनपीपी है हमेशा जीपीपी की तुलना में कम राशि।

एनपीपी पारिस्थितिकी तंत्र के आधार पर भिन्न होता है। यह चर पर निर्भर करता है जैसे:

• उपलब्ध धूप।
• पारिस्थितिकी तंत्र में पोषक तत्व।
• मिट्टी की गुणवत्ता।
• तापमान।
• नमी।
• सीओ₂ स्तर।
  

ऊर्जा पारिस्थितिक तंत्र में सूर्य के प्रकाश के रूप में प्रवेश करती है और भूमि पौधों, शैवाल और प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया जैसे उत्पादकों द्वारा प्रयोग करने योग्य रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। एक बार जब यह ऊर्जा प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से पारिस्थितिकी तंत्र में प्रवेश करती है और उन उत्पादकों द्वारा बायोमास में परिवर्तित हो जाती है, तो ऊर्जा खाद्य श्रृंखला के माध्यम से प्रवाहित होती है जब जीव अन्य जीवों को खाते हैं।

घास प्रकाश संश्लेषण का उपयोग करती है, भृंग घास खाता है, पक्षी भृंग खाता है, इत्यादि।

जैसे-जैसे आप पोषी स्तर ऊपर जाते हैं और खाद्य श्रृंखला के साथ आगे बढ़ते हैं, ऊर्जा प्रवाह 100 प्रतिशत कुशल नहीं होता है। उपलब्ध ऊर्जा का लगभग 10 प्रतिशत ही इसे एक पोषी स्तर से अगले पोषी स्तर तक या एक जीव से दूसरे जीव में बनाता है। शेष उपलब्ध ऊर्जा (उस ऊर्जा का लगभग 90 प्रतिशत) ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है।

जैसे-जैसे आप प्रत्येक पोषी स्तर में ऊपर जाते हैं, प्रत्येक स्तर की शुद्ध उत्पादकता 10 के कारक से घट जाती है।

यह स्थानांतरण 100 प्रतिशत कुशल क्यों नहीं है? तीन मुख्य कारण हैं:

1. प्रत्येक पोषी स्तर के सभी जीवों का उपभोग नहीं किया जाता है: इसके बारे में इस तरह से सोचें: शुद्ध प्राथमिक उत्पादकता एक पारिस्थितिकी तंत्र में जीवों के लिए उपलब्ध सभी ऊर्जा के बराबर होती है जो उत्पादकों द्वारा उच्च ट्राफिक स्तरों में उन जीवों के लिए प्रदान की जाती है। उस स्तर से अगले स्तर तक ऊर्जा प्रवाहित होने के लिए, इसका मतलब है कि उन सभी उत्पादकों को उपभोग करने की आवश्यकता होगी। घास का हर ब्लेड, शैवाल का हर सूक्ष्म टुकड़ा, हर पत्ता, हर फूल वगैरह। ऐसा नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि उस ऊर्जा का कुछ हिस्सा उस स्तर से उच्च पोषी स्तर तक प्रवाहित नहीं होता है।

2. सभी ऊर्जा एक स्तर से दूसरे स्तर पर स्थानांतरित नहीं हो पाती है ऊर्जा का प्रवाह अक्षम होने का दूसरा कारण यह है कि कुछ ऊर्जा स्थानांतरित होने में असमर्थ है और इस प्रकार खो जाती है। उदाहरण के लिए, मनुष्य सेल्यूलोज को पचा नहीं सकता है। भले ही उस सेलूलोज़ में ऊर्जा होती है, लोग इसे पचा नहीं सकते हैं और इससे ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं, और यह "अपशिष्ट" (a.k.a., मल) के रूप में खो जाता है।

यह सभी जीवों के लिए सच है: कुछ कोशिकाएँ और पदार्थ के टुकड़े हैं जिन्हें वे पचा नहीं सकते हैं जो अपशिष्ट के रूप में उत्सर्जित/गर्मी के रूप में नष्ट हो जाएंगे। इसलिए भले ही भोजन के एक टुकड़े में उपलब्ध ऊर्जा एक मात्रा में हो, लेकिन उस जीव के लिए यह असंभव है कि वह उस भोजन के भीतर उपलब्ध ऊर्जा की प्रत्येक इकाई को प्राप्त कर सके। उस ऊर्जा में से कुछ हमेशा खो जाएगी।

3. चयापचय ऊर्जा का उपयोग करता है: अंत में, जीव ऊर्जा का उपयोग करते हैं चयापचय प्रक्रियाएं सेलुलर श्वसन की तरह। इस ऊर्जा का उपयोग किया जाता है और फिर इसे अगले पोषी स्तर पर स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है।

ऊर्जा प्रवाह को खाद्य श्रृंखलाओं के माध्यम से एक जीव से दूसरे जीव में ऊर्जा के हस्तांतरण के रूप में वर्णित किया जा सकता है, जो उत्पादकों से शुरू होता है और श्रृंखला को ऊपर ले जाता है क्योंकि जीव एक दूसरे द्वारा उपभोग किए जाते हैं। इस प्रकार की श्रृंखला को प्रदर्शित करने का या केवल पोषी स्तरों को प्रदर्शित करने का एक अन्य तरीका भोजन/ऊर्जा पिरामिड के माध्यम से है।

क्योंकि ऊर्जा प्रवाह अक्षम है, ऊर्जा और बायोमास दोनों के मामले में खाद्य श्रृंखला का निम्नतम स्तर लगभग हमेशा सबसे बड़ा होता है। इसलिए यह पिरामिड के आधार पर दिखाई देता है; यही वह स्तर है जो सबसे बड़ा है। जैसे-जैसे आप प्रत्येक पोषी स्तर या खाद्य पिरामिड के प्रत्येक स्तर को ऊपर ले जाते हैं, ऊर्जा और बायोमास दोनों घटते जाते हैं, यही कारण है कि पिरामिड के ऊपर जाने पर स्तर संख्या में संकीर्ण और दृष्टिगत रूप से संकीर्ण होते जाते हैं।

इसके बारे में इस तरह से सोचें: जैसे-जैसे आप प्रत्येक स्तर पर आगे बढ़ते हैं, आप उपलब्ध ऊर्जा का ९० प्रतिशत खो देते हैं। केवल 10 प्रतिशत ऊर्जा प्रवाहित होती है, जो पिछले स्तर के जितने जीवों का समर्थन नहीं कर सकती है। इसके परिणामस्वरूप प्रत्येक स्तर पर कम ऊर्जा और कम बायोमास दोनों होते हैं।

यही कारण है कि आमतौर पर खाद्य श्रृंखला में जीवों की संख्या अधिक होती है (जैसे घास, कीड़े और छोटी मछलियाँ, उदाहरण के लिए) और खाद्य श्रृंखला के शीर्ष पर बहुत कम संख्या में जीव (जैसे भालू, व्हेल और शेर, उदाहरण के लिए)।

पारिस्थितिकी तंत्र में ऊर्जा कैसे प्रवाहित होती है, इसकी एक सामान्य श्रृंखला यहां दी गई है:

1. ऊर्जा पारिस्थितिकी तंत्र में सूर्य के प्रकाश के द्वारा प्रवेश करती है जैसे सौर ऊर्जा.
2. प्राथमिक उत्पादक (उर्फ, पहला ट्राफिक स्तर) प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से उस सौर ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदल देता है। सामान्य उदाहरण भूमि पौधे, प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया और शैवाल हैं। ये उत्पादक प्रकाश संश्लेषक स्वपोषी हैं, जिसका अर्थ है कि वे सूर्य की ऊर्जा और कार्बन डाइऑक्साइड के साथ अपना भोजन/कार्बनिक अणु स्वयं बनाते हैं।
3. उस रासायनिक ऊर्जा में से कुछ जो निर्माता बनाते हैं, वह है मामले में शामिल जो उन निर्माताओं को बनाता है। बाकी गर्मी के रूप में खो जाता है और उन जीवों के चयापचय में उपयोग किया जाता है।
4. इसके बाद इनका सेवन किया जाता है प्राथमिक उपभोक्ता (उर्फ, दूसरा ट्राफिक स्तर)। सामान्य उदाहरण शाकाहारी और सर्वाहारी हैं जो पौधों को खाते हैं। उन जीवों के पदार्थ में संचित ऊर्जा को अगले पोषी स्तर पर स्थानांतरित कर दिया जाता है। कुछ ऊर्जा गर्मी और अपशिष्ट के रूप में खो जाती है।
5. अगले पोषी स्तर में अन्य उपभोक्ता/शिकारी शामिल हैं जो दूसरे पोषी स्तर पर जीवों को खाएंगे (द्वितीयक उपभोक्ता, तृतीयक उपभोक्ता, इत्यादि). प्रत्येक चरण के साथ आप खाद्य श्रृंखला में ऊपर जाते हैं, कुछ ऊर्जा खो जाती है।
6. जब जीव मर जाते हैं, अपघटक जैसे कीड़े, बैक्टीरिया और कवक मृत जीवों को तोड़ते हैं और दोनों पोषक तत्वों को पारिस्थितिकी तंत्र में पुन: चक्रित करते हैं और अपने लिए ऊर्जा लेते हैं। हमेशा की तरह, कुछ ऊर्जा अभी भी गर्मी के रूप में खो जाती है।

उत्पादकों के बिना, किसी भी मात्रा में ऊर्जा का उपयोग करने योग्य रूप में पारिस्थितिकी तंत्र में प्रवेश करने का कोई तरीका नहीं होगा। ऊर्जा को लगातार सूर्य के प्रकाश और उन प्राथमिक उत्पादकों के माध्यम से पारिस्थितिकी तंत्र में प्रवेश करना चाहिए, अन्यथा पारिस्थितिकी तंत्र में संपूर्ण खाद्य वेब/श्रृंखला ढह जाएगी और अस्तित्व समाप्त हो जाएगा।

समशीतोष्ण वन पारिस्थितिकी तंत्र ऊर्जा प्रवाह कैसे काम करता है यह प्रदर्शित करने के लिए एक महान उदाहरण हैं।

यह सब सौर ऊर्जा से शुरू होता है जो पारिस्थितिकी तंत्र में प्रवेश करती है। इस सूर्य के प्रकाश और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग वन पर्यावरण में कई प्राथमिक उत्पादकों द्वारा किया जाएगा, जिनमें शामिल हैं:

• पेड़ (जैसे मेपल, ओक, राख और देवदार)।
• घास।
• बेलें।
• तालाबों/धाराओं में शैवाल।

इसके बाद प्राथमिक उपभोक्ता आते हैं। समशीतोष्ण जंगल में, इसमें हिरण जैसे शाकाहारी, विभिन्न शाकाहारी कीड़े, गिलहरी, चिपमंक्स, खरगोश और बहुत कुछ शामिल होंगे। ये जीव प्राथमिक उत्पादकों को खाते हैं और अपनी ऊर्जा को अपने शरीर में शामिल करते हैं। कुछ ऊर्जा गर्मी और अपशिष्ट के रूप में खो जाती है।

द्वितीयक और तृतीयक उपभोक्ता तब उन अन्य जीवों को खाते हैं। समशीतोष्ण जंगल में, इसमें रैकून, शिकारी कीड़े, लोमड़ी, कोयोट, भेड़िये, भालू और शिकार के पक्षी जैसे जानवर शामिल हैं।

जब इनमें से कोई भी जीव मर जाता है, तो डीकंपोजर मृत जीवों के शरीर को तोड़ देते हैं और ऊर्जा डीकंपोजर में प्रवाहित हो जाती है। समशीतोष्ण जंगल में, इसमें कीड़े, कवक और विभिन्न प्रकार के बैक्टीरिया शामिल होंगे।

पिरामिड "ऊर्जा का प्रवाह" अवधारणा को इस उदाहरण के साथ भी प्रदर्शित किया जा सकता है। सबसे अधिक उपलब्ध ऊर्जा और बायोमास भोजन/ऊर्जा पिरामिड के निम्नतम स्तर पर है: उत्पादक फूलों के पौधे, घास, झाड़ियों और अधिक के रूप में। कम से कम ऊर्जा/बायोमास वाला स्तर पिरामिड/खाद्य श्रृंखला के शीर्ष पर भालू और भेड़िये जैसे उच्च स्तर के उपभोक्ताओं के रूप में होता है।

जबकि समुद्री पारिस्थितिक तंत्र जैसे कोरल रीफ समशीतोष्ण जंगलों जैसे स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र से बहुत अलग हैं, आप देख सकते हैं कि ऊर्जा प्रवाह की अवधारणा ठीक उसी तरह कैसे काम करती है।

प्रवाल भित्तियों के वातावरण में प्राथमिक उत्पादक ज्यादातर सूक्ष्म प्लवक, सूक्ष्म पौधे जैसे जीव होते हैं जो प्रवाल में पाए जाते हैं और प्रवाल भित्ति के आसपास पानी में मुक्त तैरते हैं। वहाँ से, विभिन्न मछलियाँ, मोलस्क और अन्य शाकाहारी जीव, जैसे समुद्री अर्चिन जो चट्टान में रहते हैं, ऊर्जा के लिए उन उत्पादकों (ज्यादातर इस पारिस्थितिकी तंत्र में शैवाल) का उपभोग करते हैं।

ऊर्जा तब अगले ट्राफिक स्तर तक बहती है, जो इस पारिस्थितिकी तंत्र में मोरे ईल, स्नैपर मछली, स्टिंग रे, स्क्विड और अधिक के साथ शार्क और बाराकुडा जैसी बड़ी शिकारी मछली होगी।

प्रवाल भित्तियों में भी डीकंपोजर मौजूद हैं। कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:

• समुद्री खीरा।
• जीवाणु प्रजाति।
• झींगा।
• भंगुर तारामछली।
• विभिन्न केकड़े प्रजातियां (उदाहरण के लिए, डेकोरेटर केकड़ा)।

आप इस पारिस्थितिकी तंत्र के साथ पिरामिड की अवधारणा को भी देख सकते हैं। सबसे अधिक उपलब्ध ऊर्जा और बायोमास पहले ट्राफिक स्तर और खाद्य पिरामिड के निम्नतम स्तर पर मौजूद हैं: शैवाल और प्रवाल जीवों के रूप में उत्पादक। कम से कम ऊर्जा और संचित बायोमास वाला स्तर उच्च स्तर के उपभोक्ताओं जैसे शार्क के रूप में शीर्ष पर है।