A növények megkapják a nap energiáját és felhasználják a szervetlen vegyületek gazdag szerves vegyületekké történő átalakítására. Pontosabban a napfényt és a szén-dioxidot glükózzá és oxigénné változtatják. Ezért az ökoszisztéma biológiai tevékenységei energiát igényelnek a naptól.
A befogadott napenergia az ökoszisztémákban kémiai energiává alakul át, amely a fotoszintézis folyamata során potenciális energiaként glükóz formában kötődik. Ez az energia azután az ökoszisztémában az élelmiszerláncon és az úgynevezett folyamaton keresztül áramlik energia-áramlás.
Az energiaátalakítás az ökoszisztémákban a fotoszintézissel kezdődik
Fotoszintézis az energiaátalakítás láncolatának kezdetét jelenti egy ökoszisztémában, amely számos tápláléklánc-példában látható. Számos állat táplálkozik a fotoszintézis termékeivel, például amikor a kecskék cserjéket esznek, a férgek füvet, a patkányok pedig szemeket. Amikor az állatok e növényi termékekkel táplálkoznak, az élelmiszerenergia és a szerves vegyületek átkerülnek a növényekből az állatokba.
Az ökoszisztémákban található legtöbb tápláléklánc-példa azt is megmutatja, hogy azok az állatok vannak, amelyek a termelőket eszik viszont más állatok megették, tovább továbbítva az energiát és a szerves vegyületeket egy állatból egy másik. Néhány ökoszisztéma-példa erre, amikor az emberek juhokat esznek, amikor a madarak férgekkel táplálkoznak, és amikor az oroszlánok zebrákat fogyasztanak. Ez az energia-átalakulási lánc egyik fajról a másikra több cikluson át folytatódhat, de ez végül akkor ér véget, amikor az elhullott állatok lebomlanak, és táplálékgá válnak a gombák, baktériumok és egyéb állatok számára lebontók.
Bontók
A gombák és a baktériumok példák erre lebontók az ökoszisztémák energiaátalakításában. Feladataik a komplex szerves vegyületek egyszerű tápanyagokra bontása. A bontók azért fontosak az ökoszisztémában, mert lebontják az elhalt anyagokat, amelyek még mindig tartalmaznak energiaforrásokat. Különböző típusú lebontó szervezetek léteznek, amelyek felelősek azért, hogy egyszerűbb tápanyagok kerüljenek a talajba, hogy a növények felhasználhassák őket - és így az energiaátalakítási ciklus folytatódik.
Energiaáramlás az ökoszisztéma példáiban
Az őstermelők által felhalmozott energiát az úgynevezett jelenség különböző trofikus szinteken keresztül juttatja el az élelmiszerláncon keresztül energia-áramlás. Az energiaáramlás útja az őstermelőktől az elsődleges fogyasztókig a másodlagos fogyasztókig, végül a bontókhoz kerül. A rendelkezésre álló energia csak körülbelül 10 százaléka mozog egyik trofikus szintről a másikra.
Az ökoszisztéma-példák és az ökoszisztémákon belüli tápláléklánc-példák kissé könnyebben mutatják ezt a koncepciót.
Például egy erdei ökoszisztémában a fák és a füvek átalakítják a napenergiát kémiai energiává. Ez az energia az ökoszisztéma elsődleges fogyasztóihoz, például rovarokhoz és növényevőkhöz, például szarvashoz áramlik. A másodlagos fogyasztók, mint például a rókák, a farkasok és a madarak, ezekből a szervezetekből esznek és energiát nyernek. Amikor ezek közül bármelyik szervezet elpusztul, a gombák, férgek és más lebontók lebontják őket, hogy energiát és tápanyagokat kapjanak.
Az energiaáramlás alapelvei
A táplálékláncon keresztüli energiaáramlás a termodinamika két törvényének eredményeként következik be, amelyeket az ökoszisztémára alkalmaznak.
A termodinamika első törvénye kimondja, hogy az energiaátalakítással járó folyamatok csak spontán módon fognak bekövetkezni, kivéve, ha az energia nem véletlenszerű formáról véletlenszerű formára degradálódik. Ez a törvény megköveteli, hogy egy ökoszisztémában minden energiaátadással együtt járjon az energia szétszóródása légzésbe vagy nem elérhető hővé. Egyszerűen fogalmazva: a trofikus szintek közötti energiaátadás hőveszteséget is eredményez.
A termodinamika második törvénye az energiamegmaradás törvénye, amely kimondja, hogy az energia átalakulhat egyik forrásból a másikba, de nem jön létre és nem semmisül meg. Ha az ökoszisztéma belső energiájában (E) növekedés vagy csökkenés következik be, akkor a munka (W) megtörténik, és a hő (Q) megváltozik.
