Energiaáramlás (ökoszisztéma): meghatározás, folyamat és példák

An ökoszisztéma a különböző szervezetek egymással és környezetükkel kölcsönhatásban álló közössége egy adott területen. Ez elszámolja a mindkettő közötti kölcsönhatást és kapcsolatot biotikus (élő) és abiotikus (nem élő) tényezők.

Az energia hajtja az ökoszisztéma fejlődését. És míg minden anyag konzerválva van egy ökoszisztémában, energia áramlik egy ökoszisztéma révén, vagyis nem konzervált. Az energia minden ökoszisztémába napfényként jut be, és fokozatosan elvész, amikor a hő visszakerül a környezetbe.

Mielőtt azonban az energia hő formájában áramlik ki az ökoszisztémából, az úgynevezett folyamatban organizmusok között áramlik energia-áramlás. Ez az energiaáramlás, amely a napból származik, majd szervezetről organizmusra megy, amely az ökoszisztémán belüli minden kölcsönhatás és kapcsolat alapja.

Az energiaáramlás meghatározása a napból és a tápláléklánc minden következő szintjéből származó energia átadása a környezetben.

Az energiaáramlás minden szintje a

Az élelmiszerlánc / energiapiramis következő szintjét felfelé a második trofikus szint, amelyet általában egy olyan elsődleges fogyasztó foglal el, mint egy növényevő, amely növényeket vagy algákat fogyaszt. Az élelmiszerlánc minden következő lépése egyenértékű egy új trofikus szinttel.

A trofikus szintek mellett van még néhány kifejezés, amelyet tudnia kell az energiaáramlás megértéséhez.

Biomassza:Biomassza szerves anyag vagy szerves anyag. A biomassza az a fizikai szerves anyag, amelyben az energia tárolódik, mint a növényeket és állatokat alkotó tömeg.

Termelékenység: A termelékenység az a sebesség, amellyel az energia beépül az organizmusok testébe, mint biomassza. Meghatározhatja a termelékenységet minden és minden trófikus szintre. Például, elsődleges termelékenység az őstermelők termelékenysége egy ökoszisztémában.

Bruttó elsődleges termelékenység (GPP): A GPP az a sebesség, amellyel a nap energiája megfogódik a glükóz molekulákban. Lényegében azt méri, hogy az elsődleges termelők mennyi teljes kémiai energiát termelnek egy ökoszisztémában.

Nettó elsődleges termelékenység (NPP): Az atomerőmű azt is méri, hogy mekkora kémiai energiát termelnek az őstermelők, de figyelembe veszi azt az energiát is, amelyet a termelők maguk vesznek el az anyagcsere-szükségletek miatt. Tehát, az atomerőmű az a sebesség, amellyel a nap energiája megfogható és tárolható biomassza anyagként, és ez megegyezik az ökoszisztéma többi szervezete számára rendelkezésre álló energiamennyiséggel. Az atomerőmű az mindig alacsonyabb összeg, mint a GPP.

Az atomerőmű az ökoszisztémától függően változik. Ez olyan változóktól függ, mint:

• Rendelkezésre álló napfény.
• Tápanyagok az ökoszisztémában.
• Talajminőség.
• Hőfok.
• Nedvesség.
• CO₂ szintek.
  

Az energia napfényként jut be az ökoszisztémákba, és a termelők, mint a szárazföldi növények, az algák és a fotoszintetikus baktériumok, felhasználható kémiai energiává alakítják át. Amint ez az energia fotoszintézis útján bejut az ökoszisztémába, és az említett termelők biomasszává alakítják, az energia átáramlik a táplálékláncon, amikor az organizmusok más szervezeteket fogyasztanak.

A fű fotoszintézist használ, a bogár füvet, a madár bogarat stb.

Ahogy felfelé halad a trofikus szinteken és folytatja az élelmiszerláncot, az energiaáramlás nem 100% -osan hatékony. A rendelkezésre álló energia csak körülbelül 10 százaléka teszi át egyik trofikus szintről a következő trofikus szintre, vagy egyik organizmusról a másikra. A rendelkezésre álló energia fennmaradó részét (ennek az energianak körülbelül 90% -a) hőveszteségként veszítjük el.

Az egyes szintek nettó termelékenysége 10-szeresére csökken, amikor felmegy az egyes trófikus szintekre.

Miért nem 100% -osan hatékony ez az átadás? Három fő oka van:

1. Az egyes trofikus szintekből nem minden organizmust fogyasztanak el: Gondoljon így: a nettó elsődleges termelékenység az ökoszisztémában található organizmusok számára rendelkezésre álló összes energia összegét jelenti, amelyet a termelők biztosítanak ezeknek a szervezeteknek magasabb trofikus szinten. Annak érdekében, hogy az összes energia az adott szintről a másikra áramoljon, ez azt jelenti, hogy ezeket a termelőket mind el kell fogyasztani. Minden fűszál, minden mikroszkopikus algadarab, minden levél, minden virág és így tovább. Ez nem történik meg, ami azt jelenti, hogy ennek az energiának egy része nem áramlik erről a szintről a magasabb trofikus szintekre.

2. Nem minden energia vihető át egyik szintről a következőre: A második ok, amiért az energiaáramlás nem hatékony, az az, hogy bizonyos energia nem képes átadni, és így elvész. Például az emberek nem tudják megemészteni a cellulózt. Annak ellenére, hogy a cellulóz energiát tartalmaz, az emberek nem tudják megemészteni és energiát nyerni belőle, és "hulladékként" veszik el (más néven ürülék).

Ez minden organizmusra igaz: vannak bizonyos sejtek és anyagdarabok, amelyeket nem tudnak megemészteni, amelyek hulladékként ürülnek / hőveszteségként. Tehát még akkor is, ha egy élelmiszer rendelkezésre álló energiája egy mennyiségű, lehetetlen, hogy egy szervezet, amely megeszi, megszerezze a rendelkezésre álló energia minden egységét az élelmiszerben. Ennek az energiának egy része mindig elvész.

3. Az anyagcsere energiát használ fel: Végül az élőlények energiát használnak fel anyagcsere folyamatok mint a sejtes légzés. Ez az energia felhasználódik, és ezután nem vihető át a következő trofikus szintre.

Az energiaáramlás az élelmiszerláncokon keresztül úgy írható le, mint az energia egyik szervezetből a másikba történő átvitele, kezdve a termelőktől és felfelé haladva, amikor az organizmusokat egymás fogyasztják. Az ilyen típusú láncok vagy egyszerűen a trofikus szintek megjelenítésének másik módja az élelmiszer / energia piramisok.

Mivel az energiaáramlás nem hatékony, az élelmiszerlánc legalacsonyabb szintje szinte mindig a legnagyobb mind az energia, mind a biomassza tekintetében. Ezért jelenik meg a piramis tövében; ez a legnagyobb szint. Ahogy halad felfelé az étkezési piramis minden trofikus szintjén vagy szintjén, mind az energia, mind a biomassza csökken, ezért a szintek szűkültek és vizuálisan szűkültek, ahogy haladunk a piramison.

Gondolj így: Minden szinten felfelé haladva elveszíti a rendelkezésre álló energiamennyiség 90 százalékát. Az energia mindössze 10 százaléka áramlik végig, amely nem képes annyi organizmust támogatni, mint az előző szint. Ez kevesebb energiát és kevesebb biomasszát eredményez minden szinten.

Ez megmagyarázza, miért van általában nagyobb számú organizmus alacsonyabban az élelmiszerláncban (például fű, rovarok és kishalak, például) és sokkal kevesebb organizmus található az élelmiszerlánc tetején (például medvék, bálnák és oroszlánok).

Itt van egy általános lánc arról, hogyan áramlik az energia az ökoszisztémában:

1. Az energia a napfény útján jut be az ökoszisztémába napenergia.
2. Őstermelők (más néven az első trófikus szint) a napenergiát fotoszintézis útján kémiai energiává alakítja. Gyakori példa a szárazföldi növények, fotoszintetikus baktériumok és algák. Ezek a termelők fotoszintetikus autotrófok, ami azt jelenti, hogy a nap energiájával és szén-dioxidjával saját élelmiszereket / szerves molekulákat hoznak létre.
3. A termelők által létrehozott kémiai energia egy része akkor keletkezik beépült az ügybe ez alkotja azokat a termelőket. A többit hőveszteségként veszítik el, és felhasználják ezeknek az organizmusoknak az anyagcseréjében.
4. Ezután fogyasztják őket elsődleges fogyasztók (más néven, második trofikus szint). Gyakori példák a növényevők és a mindenevők, amelyek növényeket fogyasztanak. Az ezekben az organizmusokban tárolt energia átkerül a következő trófikus szintre. Néhány energia elveszik hő és hulladék formájában.
5. A következő trófikus szint magában foglalja azokat a többi fogyasztót / ragadozót, amelyek megeszik a szervezeteket a második trofikus szinten (másodlagos fogyasztók, tercier fogyasztók stb). A táplálékláncon felfelé haladva minden egyes energia elvész.
6. Amikor az élőlények elpusztulnak, lebontók A férgekhez hasonlóan a baktériumok és a gombák lebontják az elhalt szervezeteket, és mind a tápanyagokat visszavezetik az ökoszisztémába, mind energiát vesznek maguknak. Mint mindig, némi energia még mindig elvész hő formájában.

Termelők nélkül nem lehetne bármilyen mennyiségű energia felhasználható formában belépni az ökoszisztémába. Az energiának folyamatosan be kell jutnia az ökoszisztémába a napfényen keresztül, és ezek az őstermelők, különben az ökoszisztéma egész élelmiszer-hálója / lánca összeomlik és megszűnik.

Mérsékelt hőmérsékletű erdei ökoszisztémák nagyszerű példa az energiaáramlás működésének bemutatására.

Az egész az ökoszisztémába jutó napenergiával kezdődik. Ezt a napfényt és szén-dioxidot számos őstermelő fogja használni erdei környezetben, beleértve:

• Fák (például juhar, tölgy, kőris és fenyő).
• Fű.
• Szőlő.
• Algák tavakban / patakokban.

Ezután következnek az elsődleges fogyasztók. A mérsékelt éghajlatú erdőben ide tartoznának a növényevők, például az őzek, a különféle növényevő rovarok, a mókusok, a mókusok, a nyulak és még sok más. Ezek az organizmusok megeszik az őstermelőket és beépítik energiájukat saját testükbe. Néhány energia elveszik hő és hulladék formájában.

A másodlagos és a harmadlagos fogyasztók ezután megeszik ezeket a többi szervezetet. Egy mérsékelt éghajlatú erdőben ide tartoznak olyan állatok, mint a mosómedve, ragadozó rovarok, rókák, prérifarkasok, farkasok, medvék és ragadozó madarak.

Amikor ezek közül a szervezetek közül bármelyik elpusztul, a bontók lebontják az elhalt szervezetek testét, és az energia a bontókhoz áramlik. Egy mérsékelt éghajlatú erdőben ez magában foglalja a férgeket, gombákat és különféle baktériumokat.

A piramis „energiaáramlás” koncepció ezzel a példával is bemutatható. A legtöbb rendelkezésre álló energia és biomassza az élelmiszer / energia piramis legalacsonyabb szintjén található: a termelők virágos növények, füvek, bokrok és egyebek formájában. A legkevesebb energiával / biomasszával rendelkező szint a piramis / tápláléklánc tetején található magas szintű fogyasztók formájában, mint például medvék és farkasok.

Míg tengeri ökoszisztémák mint a korallzátonyok, nagyon különböznek a földi ökoszisztémáktól, például a mérsékelt égövi erdőktől, láthatja, hogy az energiaáramlás fogalma pontosan ugyanúgy működik.

A korallzátonyok környezetében az elsődleges termelők többnyire mikroszkopikus plankton, mikroszkopikus növényszerű organizmusok találhatók a korallban, és szabadon lebegnek a korallzátony körüli vízben. Innentől kezdve különféle halak, puhatestűek és más növényevő élőlények, például a zátonyon élő tengeri sünök fogyasztják ezeket a termelőket (főként algák ebben az ökoszisztémában) energiára.

Ezután az energia a következő trófikus szintre áramlik, amely ebben az ökoszisztémában nagyobb ragadozó halak lennének, mint a cápák és a barracuda, valamint a muréna, a rablóhalak, a szúrósugarak, a tintahal és még sok más.

Bontók léteznek a korallzátonyokban is. Néhány példa:

• Tengeri uborka.
• Baktériumfajok.
• Garnélarák.
• Törékeny tengeri csillag.
• Különböző rákfajok (például a díszítő rák).

Láthatja a piramis fogalmát is ezzel az ökoszisztémával. A legtöbb rendelkezésre álló energia és biomassza az élelmiszer-piramis első trofikus szintjén és a legalacsonyabb szinten áll: a termelők algák és korallorganizmusok formájában. A legkevesebb energiát és felhalmozott biomasszát tartalmazó szint a csúcson van olyan magas szintű fogyasztók formájában, mint a cápák.