Energetske transformacije u ekosustavima

Biljke primaju sunčevu energiju i koriste je za pretvaranje anorganskih spojeva u bogate organske spojeve. Konkretno, sunčevu svjetlost i ugljični dioksid pretvaraju u glukozu i kisik. Stoga biološke aktivnosti u ekosustavu zahtijevaju sunčevu energiju.

Primljena sunčeva energija prolazi kroz energetsku transformaciju u ekosustavima u kemijsku energiju, koja je vezana u obliku glukoze kao potencijalna energija tijekom procesa fotosinteze. Ta energija zatim teče kroz ekosustav kroz prehrambeni lanac i proces tzv protok energije.

Fotosinteza označava početak lanca pretvorbe energije u ekosustavu, što se može vidjeti u mnogim primjerima lanca prehrane. Brojne se životinje hrane proizvodima fotosinteze, primjerice kada koze jedu grmlje, crvi jedu travu, a štakori jedu žitarice. Kada se životinje hrane tim biljnim proizvodima, energija hrane i organski spojevi prenose se s biljaka na životinje.

Većina primjera lanca prehrane u ekosustavima također će pokazati da su one životinje koje jedu proizvođače okret koji pojedu druge životinje, daljnjim prijenosom energije i organskih spojeva s jedne životinje na još. Neki od primjera ekosustava su kada ljudi jedu ovce, kada se ptice hrane crvima i kada lavovi jedu zebre. Ovaj lanac energetske transformacije iz jedne vrste u drugu može se nastaviti nekoliko ciklusa, ali on na kraju završava kada se mrtve životinje raspadaju, postajući prehrana za gljive, bakterije i ostalo razlagači.

Gljivice i bakterije su primjeri razlagači u transformaciji energije u ekosustavima. Oni su odgovorni za razgradnju složenih organskih spojeva na jednostavne hranjive sastojke. Razlagači su važni u ekosustavu jer razgrađuju mrtve materijale koji još uvijek sadrže izvore energije. Postoje različite vrste organizama koji se raspadaju, a koji su odgovorni za vraćanje jednostavnijih hranjivih tvari u tlo koje će biljke koristiti - i tako se nastavlja ciklus energetske transformacije.

Energija akumulirana od strane primarnih proizvođača prenosi se kroz prehrambeni lanac kroz različite trofičke razine u fenomenu tzv protok energije. Put protoka energije kreće se od primarnih proizvođača do primarnih potrošača do sekundarnih potrošača i na kraju do razlagača. Samo približno 10 posto raspoložive energije prelazi s jedne trofičke razine na drugu.

Primjeri ekosustava i primjeri lanca prehrane unutar ekosustava pokazuju ovaj koncept malo lakšim.

Primjerice, u šumskom ekosustavu drveće i trave transformiraju sunčevu energiju u kemijsku. Ta energija teče do primarnih potrošača ekosustava poput insekata i biljojeda poput jelena. Sekundarni potrošači poput lisica, vukova i ptica jedu i dobivaju energiju iz tih organizama. Kad bilo koji od tih organizama umre, gljivice, crvi i drugi razlagači razgrađuju ih da bi dobili energiju i hranjive sastojke.

Protok energije kroz prehrambeni lanac nastaje kao rezultat dva zakona termodinamike koji se primjenjuju na ekosustav.

Prvi zakon termodinamike kaže da se procesi koji uključuju transformaciju energije neće dogoditi spontano ukoliko ne dođe do degradacije energije iz ne slučajnog oblika u slučajni oblik. Ovaj zakon zahtijeva da u ekosustavu svaki prijenos energije prati disperzija energije u disanje ili nedostupna toplina. Jednostavno rečeno: prijenos energije između trofičkih razina također rezultira gubitkom energije toplinom.

Drugi zakon termodinamike je zakon očuvanja energije koji kaže da se energija može transformirati iz jednog izvora u drugi, ali niti se stvara niti uništava. Ako dođe do povećanja ili smanjenja unutarnje energije (E) ekosustava, posao (W) je gotov, a toplina (Q) se mijenja.