Ellentétben a tápanyagokkal, amelyek ciklus az ökoszisztémákon keresztül, energia áramlik rajtuk keresztül. Ez azt jelenti, hogy az energiának kiindulási ponton kell bekerülnie az ökoszisztémába, majd az egyik organizmusról a másikra megy, amíg el nem fogy és teljesen elvész. Annak a kezdeti lépésnek a nélkül, amely lehetővé teszi az energia áramlását az ökoszisztémába, az élet a Földön megszűnik létezni, ahogy ismerjük.
Mi felelős azért, hogy az energia először beléphessen az ökoszisztémába? Ez a munka a feladata termelők, más néven autotrófok. Ezek az organizmusok képesek létrehozni saját kémiai energiájukat, és leggyakrabban ezt fotoszintézis útján teszik meg.
Ezek a fotoszintetikus organizmusok mind a napfényhez, mind a tápanyagokhoz való hozzáférésre támaszkodnak az energiatermelés érdekében. Mérheti a fotoszintetikus organizmusok termelékenységét és hatékonyságát. Ezt úgy hívják fotoszintetikus termelékenység (vagy elsődleges termelékenység), és közvetlenül befolyásolja az, amire a termelők támaszkodnak: napfény és tápanyagok.
Energiaáramlás az ökoszisztémában
A fotoszintetikus organizmusok, mint a növények, egyes baktériumok és algák az ökoszisztémákba jutás energiájának "átjárójaként" ismertek. Ennek az az oka, hogy a környezeti szén-dioxid, víz és napenergia (más néven napfény) felhasználásához teljesítenek fotoszintézis, amely ezt a napenergiát felhasználható kémiai energiává alakítja glükóz formájában.
E lépés nélkül nincs mód az energia bejutására az ökoszisztémákba, hogy a későbbi trofikus szintek / szervezetek hozzáférjenek.
Mi a fotoszintetikus termelékenység?
A fotoszintetikus termelékenység, más néven elsődleges termelékenység, az az arány, amellyel az ökoszisztéma termelőiben az energia hozzáadódik az organizmusokhoz mint biomassza (az organizmus testét alkotó anyagmennyiség).
A termelékenység bármilyen organizmustípusra és trofikus szintre mérhető, de a fotoszintetikus termelékenység kifejezetten méri az energia hozzáadásának sebességét a fotoszintetikus termelők biomasszájához, például a növényekhez, baktériumok és algák.
A fotoszintézist és a fotoszintetikus termelékenységet befolyásoló két tényező
A fotoszintézis képlete és kémiai reakciója így néz ki:
6H2O (víz) + 6CO2 (szén-dioxid) + Napfény → C6H12O6 (glükóz) + 6O2 (oxigén)
A fotoszintézis ezen követelményeit tekintve logikus napfény és tápanyagok elérhetősége az ökoszisztémák elsődleges termelékenységét befolyásoló tényezők, mivel ezek szükségesek a fotoszintézis kialakulásához.
Első tényező: Napfény
Napfény, más néven napenergia, az hajtja a fotoszintézist. Azokon a területeken, ahol kevés vagy egyáltalán nincs közvetlen napfény, a teljes fotoszintetikus termelékenység alacsonyabb lesz, mivel kevesebb energia áll rendelkezésre a reakció kiváltására.
Ezért van az, hogy a vízi ökoszisztémákban a legtöbb fotoszintetikus élet csak a víz felszíni szintjein folyik (a felszíntől lefelé 656 láb alatt), mivel a fény ennél mélyebben nem tud behatolni.
Ezért is nagyobb a fotoszintetikus termelékenység az Egyenlítőhöz közelebb eső területeken (ahol a legközvetlenebb a napfény), és a legalacsonyabb a sarki területeken. Ezért a fény nélküli területeken az elsődleges termelékenységi ráta nulla, mivel nem valósulhat meg fotoszintézis.
Például a trópusi esőerdő rendelkezik az egyik legmagasabb elsődleges termelékenységi rátával az Egyenlítő közvetlen közelében. A mérsékelt égövi gyep az Egyesült Államokban alacsonyabb lenne a termelékenysége, mint az egyenlítői trópusi esőerdőknek, mivel ennél a szélességnél kevesebb rendelkezésre álló napfény található.
Második tényező: tápanyagok
A tápanyagok elérhetősége a második tényező, amely befolyásolja a régió fotoszintetikus termelékenységét. A vízhez és a szén-dioxidhoz való hozzáférés mellett a fotoszintetikus organizmusoknak tápanyagokra van szükségük ahhoz, hogy sejtjeik és kloroplasztik működjenek és elvégezzék az anyagcsere-reakciót.
A tudósok azt találták, hogy a magnézium, a vas, a kén, a foszfor és a nitrogénes vegyületek mind korlátozó tényezők a fotoszintetikus termelékenység érdekében.
Ez azt jelenti, hogy ezek a tényezők és tápanyagok korlátozhatják a fotoszintézis produktivitását akkor is, ha a napfény túl sok. Például, nyílt óceán a vizek nagy mennyiségű közvetlen napfényt kapnak. De mivel ezeknek a vizeknek olyan kevés az élettartama és a tápanyagokhoz való hozzáférés, a fotoszintetikus termelékenység nagyon alacsony.
A tápanyagszintet számos más tényező befolyásolja, többek között:
- Csapadék
- Talajtípus
- Szervezetek egy ökoszisztémában
- Bontók
- Nitrogénmegkötő baktériumok
- Természeti események (vulkánkitörés, tűzesetek, természeti katasztrófák stb.)
- Óceán- és / vagy széláramok
- Éghajlat
- Földrajzi hely