Le piante ricevono l'energia del sole e la usano per convertire i composti inorganici in ricchi composti organici. Nello specifico, trasformano la luce solare e l'anidride carbonica in glucosio e ossigeno. Pertanto, le attività biologiche in un ecosistema richiedono energia dal sole.
L'energia solare ricevuta subisce una trasformazione energetica negli ecosistemi in energia chimica, che è legata sotto forma di glucosio come energia potenziale durante il processo di fotosintesi. Questa energia scorre quindi in tutto l'ecosistema attraverso la catena alimentare e un processo chiamato flusso di energia.
La trasformazione energetica negli ecosistemi inizia con la fotosintesi
Fotosintesi segna l'inizio di una catena di conversioni energetiche in un ecosistema, che può essere vista in molti esempi di catena alimentare. Un certo numero di animali si nutre dei prodotti della fotosintesi, come quando le capre mangiano arbusti, i vermi mangiano l'erba ei topi mangiano i cereali. Quando gli animali si nutrono di questi prodotti vegetali, l'energia alimentare e i composti organici vengono trasferiti dalle piante agli animali.
La maggior parte degli esempi di catena alimentare negli ecosistemi mostrerà anche che quegli animali che mangiano i produttori sono in volta mangiato da altri animali, trasferendo ulteriormente energia e composti organici da un animale a un altro. Alcuni esempi di questo ecosistema sono quando gli umani mangiano pecore, quando gli uccelli si nutrono di vermi e quando i leoni mangiano zebre. Questa catena di trasformazione dell'energia da una specie all'altra può continuare per diversi cicli, ma... alla fine finisce quando gli animali morti si decompongono, diventando nutrimento per funghi, batteri e altro decompositori.
Decompositori
Funghi e batteri sono esempi di decompositori nella trasformazione energetica negli ecosistemi. Sono responsabili della scomposizione dei composti organici complessi in semplici nutrienti. I decompositori sono importanti nell'ecosistema perché abbattono i materiali morti che contengono ancora fonti di energia. Esistono diversi tipi di organismi decompositori, che sono responsabili della restituzione di nutrienti più semplici al suolo per essere utilizzati dalle piante, e così il ciclo di trasformazione dell'energia continua.
Flusso di energia negli esempi di ecosistema
L'energia accumulata dai produttori primari viene trasferita attraverso la catena alimentare attraverso diversi livelli trofici in un fenomeno chiamato flusso di energia. Il percorso del flusso di energia si sposta dai produttori primari ai consumatori primari, ai consumatori secondari e infine ai decompositori. Solo il 10% circa dell'energia disponibile si sposta da un livello trofico al successivo.
Esempi di ecosistemi ed esempi di catena alimentare all'interno degli ecosistemi mostrano questo concetto un po' più facilmente.
Ad esempio, in un ecosistema forestale, alberi ed erbe trasformano l'energia solare in energia chimica. Quell'energia fluisce verso i consumatori primari dell'ecosistema come insetti ed erbivori come i cervi. I consumatori secondari come volpi, lupi e uccelli mangiano e ottengono energia da questi organismi. Quando uno di questi organismi muore, funghi, vermi e altri decompositori li scompongono per ricevere energia e sostanze nutritive.
Principi del flusso di energia
Il flusso di energia attraverso una catena alimentare avviene come risultato di due leggi della termodinamica, che vengono applicate all'ecosistema.
La prima legge della termodinamica afferma che i processi che coinvolgono la trasformazione dell'energia non si verificano spontaneamente a meno che non vi sia una degradazione dell'energia da una forma non casuale a una forma casuale. Questa legge richiede che in un ecosistema ogni trasferimento di energia sia accompagnato da dispersione di energia nella respirazione o calore non disponibile. In poche parole: il trasferimento di energia tra i livelli trofici comporta anche una perdita di energia attraverso il calore.
La seconda legge della termodinamica è la legge di conservazione dell'energia, che afferma che l'energia può essere trasformata da una sorgente all'altra ma non viene né creata né distrutta. Se si verifica un aumento o una diminuzione dell'energia interna (E) di un ecosistema, il lavoro (W) è compiuto e il calore (Q) cambia.
