生態系におけるエネルギー変換

植物は太陽のエネルギーを受け取り、それを使用して無機化合物を豊富な有機化合物に変換します。 具体的には、太陽光と二酸化炭素をブドウ糖と酸素に変えます。 したがって、生態系の生物活性は太陽からのエネルギーを必要とします。

受け取った太陽エネルギーは、生態系で化学エネルギーにエネルギー変換されます。化学エネルギーは、光合成の過程で位置エネルギーとしてグルコースの形で結合されます。 このエネルギーは、食物連鎖と呼ばれるプロセスを通じて生態系全体に流れます。 エネルギーの流れ.

光合成 生態系における一連のエネルギー変換の始まりを示します。これは、多くの食物連鎖の例で見ることができます。 ヤギが低木を食べるとき、ワームが草を食べるとき、ラットが穀物を食べるときなど、多くの動物が光合成産物を食べます。 動物がこれらの植物製品を食べると、食物エネルギーと有機化合物が植物から動物に移動します。

生態系のほとんどの食物連鎖の例は、生産者を食べる動物が 他の動物に食べられ、さらにエネルギーと有機化合物を1匹の動物から 別の。 これのいくつかの生態系の例は、人間が羊を食べるとき、鳥がワームを食べるとき、そしてライオンがシマウマを食べるときです。 ある種から別の種へのこの一連のエネルギー変換は、数サイクル続く可能性がありますが、 死んだ動物が分解するとやがて終わり、菌類やバクテリアなどの栄養になります 分解者。

菌類やバクテリアはその一例です 分解者 生態系のエネルギー変換において。 それらは、複雑な有機化合物を単純な栄養素に分解する責任があります。 分解者は、まだエネルギー源を含んでいる死んだ物質を分解するので、生態系において重要です。 さまざまな種類の分解生物があり、植物が使用するために、より単純な栄養素を土壌に戻す役割を果たします。そのため、エネルギー変換サイクルが継続します。

一次生産者によって蓄積されたエネルギーは、食物連鎖を介して、次のような現象でさまざまな栄養レベルを介して伝達されます。 エネルギーの流れ. エネルギーの流れの経路は、一次生産者から一次消費者、二次消費者、そして最終的に分解者へと移動します。 利用可能なエネルギーの約10パーセントだけが1つの栄養段階から次の栄養段階に移動します。

生態系の例と生態系内の食物連鎖の例は、この概念を少し簡単に示しています。

たとえば、森林生態系では、木や草が太陽エネルギーを化学エネルギーに変換します。 そのエネルギーは、昆虫のような生態系の主要な消費者や鹿のような草食動物に流れます。 キツネ、オオカミ、鳥などの二次消費者は、これらの生物を食べてエネルギーを得ます。 これらの有機体のいずれかが死ぬと、真菌、ワーム、その他の分解者がそれらを分解してエネルギーと栄養素を受け取ります。

食物連鎖を通るエネルギーの流れは、生態系に適用される熱力学の2つの法則の結果として発生します。

熱力学の第1法則は、エネルギーが非ランダム形式からランダム形式に劣化しない限り、エネルギー変換を伴うプロセスは自発的に発生しないと述べています。 この法律は、生態系において、各エネルギー伝達は、呼吸または利用できない熱へのエネルギーの分散を伴うべきであることを要求しています。 簡単に言えば、栄養段階間のエネルギー移動も熱によるエネルギーの損失をもたらします。

熱力学の第二法則は、エネルギー保存の法則です。これは、エネルギーがあるソースから別のソースに変換される可能性があるが、作成も破壊もされないことを示しています。 生態系の内部エネルギー（E）が増減すると、仕事（W）が行われ、熱（Q）が変化します。