ენერგეტიკული გარდაქმნები ეკოსისტემებში

მცენარეები იღებენ მზის ენერგიას და იყენებენ მას არაორგანული ნაერთების მდიდარ ორგანულ ნაერთებად გადასაკეთებლად. კერძოდ, ისინი აქცევს მზის სინათლეს და ნახშირორჟანგს გლუკოზად და ჟანგბადად. ამიტომ, ეკოსისტემაში ბიოლოგიური საქმიანობა მზისგან ენერგიას მოითხოვს.

მიღებული მზის ენერგია ეკოსისტემებში განიცდის ენერგიის ტრანსფორმაციას ქიმიურ ენერგიად, რომელიც ფოტოსინთეზის პროცესში უკავშირდება გლუკოზის ფორმას, როგორც პოტენციურ ენერგიას. ეს ენერგია შემდეგ მთელ ეკოსისტემაში მიედინება კვების ჯაჭვის საშუალებით და პროცესის საშუალებით ენერგიის დინება.

ფოტოსინთეზი ეკოსისტემაში იწყება ენერგიის გადაკეთების ჯაჭვის დასაწყისი, რაც ჩანს კვების ჯაჭვის მრავალ მაგალითში. მთელი რიგი ცხოველები იკვებებიან ფოტოსინთეზის პროდუქტებით, მაგალითად, როდესაც თხა ბუჩქებს ჭამს, ჭიები ბალახს, ვირთხები კი მარცვლეულს. როდესაც ცხოველები იკვებებიან ამ მცენარეული პროდუქტებით, საკვები ენერგია და ორგანული ნაერთები მცენარეებიდან ცხოველებზე გადადის.

ეკოსისტემებში კვების ჯაჭვის უმეტესობა ასევე აჩვენებს, რომ ცხოველები იმყოფებიან სხვა ცხოველების მიერ შეჭამეს, ენერგიისა და ორგანული ნაერთების შემდგომი გადატანა ერთი ცხოველიდან სხვა ამის ზოგიერთი ეკოსისტემის მაგალითია, როდესაც ადამიანები ცხვარს ჭამენ, როდესაც ფრინველები მატლებით იკვებებიან და როდესაც ლომები ზებრებს ჭამენ. ენერგიის ტრანსფორმაციის ეს ჯაჭვი ერთი სახეობიდან მეორეში შეიძლება გაგრძელდეს რამდენიმე ციკლის განმავლობაში, მაგრამ ეს საბოლოოდ მთავრდება, როდესაც მკვდარი ცხოველები იშლება, რაც ხდება სოკოების, ბაქტერიების და სხვათა საკვები დამშლელები.

სოკოები და ბაქტერიები ამის მაგალითებია დამშლელები ეკოსისტემებში ენერგიის ტრანსფორმაციაში. ისინი პასუხისმგებელნი არიან რთული ორგანული ნაერთების მარტივ საკვებად დაყოფაზე. დამშლელები მნიშვნელოვანია ეკოსისტემაში, რადგან ისინი იშლება მკვდარი მასალები, რომლებიც ჯერ კიდევ შეიცავს ენერგიის წყაროებს. არსებობს სხვადასხვა სახის გამშლელი ორგანიზმები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ნიადაგში უფრო მარტივი საკვებ ნივთიერებების დაბრუნებაზე, რომლითაც მცენარეები გამოიყენებენ - და ამიტომ ენერგიის ტრანსფორმაციის ციკლი გრძელდება.

პირველადი მწარმოებლების მიერ დაგროვილი ენერგია საკვები ჯაჭვის მეშვეობით გადადის სხვადასხვა ტროფიკული დონის საშუალებით, ფენომენში, ე.წ. ენერგიის დინება. ენერგიის ნაკადის გზა გადადის პირველადი მწარმოებლებიდან პირველადი მომხმარებლებისკენ მეორად მომხმარებლებამდე და ბოლოს დაშლისკენ. არსებული ენერგიის მხოლოდ 10 პროცენტი გადადის ერთი ტროფიკული დონიდან მეორეზე.

ეკოსისტემების მაგალითები და ეკოსისტემების კვების ჯაჭვის მაგალითები ამ კონცეფციას ცოტათი აჩვენებს.

მაგალითად, ტყის ეკოსისტემაში ხეები და ბალახები მზის ენერგიას ქიმიურ ენერგიად გარდაქმნიან. ეს ენერგია ეკოსისტემის პირველადი მომხმარებლებისკენ მიედინება მწერებისა და ბალახისმჭამელების მსგავსად, ირემივით. მეორადი მომხმარებლები, როგორიცაა მელა, მგელი და ფრინველი, ჭამენ და ენერგიას იღებენ ამ ორგანიზმებისგან. როდესაც რომელიმე ორგანიზმი იღუპება, სოკოები, ჭიები და სხვა დამშლელები ანადგურებენ მათ ენერგიისა და საკვები ნივთიერებების მისაღებად.

ენერგიის დინება კვების ჯაჭვში ხდება თერმოდინამიკის ორი კანონის შედეგად, რომლებიც გამოიყენება ეკოსისტემაზე.

თერმოდინამიკის პირველი კანონი აცხადებს, რომ ენერგიის გარდაქმნის პროცესები არ მოხდება სპონტანურად, თუ არ მოხდება ენერგიის დეგრადაცია არა შემთხვევითი ფორმიდან შემთხვევით ფორმაში. ეს კანონი მოითხოვს, რომ ეკოსისტემაში თითოეული ენერგიის გადაცემა თან უნდა ახლდეს ენერგიის დისპერსიით სუნთქვაში ან მიუწვდომელ სითბოს. მარტივად რომ ვთქვათ: ენერგიის გადაცემას ტროფიკულ დონეებს შორის ასევე ხდება ენერგიის დაკარგვა სითბოს საშუალებით.

თერმოდინამიკის მეორე კანონია ენერგიის დაზოგვის კანონი, სადაც ნათქვამია, რომ ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას ერთი წყაროდან მეორეზე, მაგრამ არც იქმნება და არც განადგურებულია. თუ ეკოსისტემის შიდა ენერგიაში (E) ხდება ზრდა ან შემცირება, სამუშაო (W) სრულდება და სითბო (Q) იცვლება.