ენერგიის დინება (ეკოსისტემა): განმარტება, პროცესი და მაგალითები

ან ეკოსისტემა განისაზღვრება, როგორც სხვადასხვა ორგანიზმების საზოგადოება, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან და მათ გარემოში კონკრეტულ სფეროში. ეს ითვალისწინებს ორივე ურთიერთქმედებასა და ურთიერთობას ბიოტიკური (ცოცხალი) და აბიოტიკური (არაცოცხალი) ფაქტორები.

ენერგია არის ის, რაც ეკოსისტემას აყვავებისკენ უბიძგებს. და ყველა მატერია დაცულია ეკოსისტემაში, ენერგია მიედინება ეკოსისტემის საშუალებით, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის არ არის დაცული. ენერგია მზის შუქის სახით შემოდის ყველა ეკოსისტემაში და თანდათან იკარგება, როგორც სითბო ხდება გარემოში.

ამასთან, სანამ ენერგია ეკოსისტემიდან სითბოს სახით გადმოვა, ის ორგანიზმებს შორის მიედინება პროცესში, ე.წ. ენერგიის დინება. სწორედ ეს ენერგიის ნაკადი მოდის მზიდან და შემდეგ მიდის ორგანიზმიდან ორგანიზმში, ეს არის ეკოსისტემის ყველა ურთიერთქმედების და ურთიერთობის საფუძველი.

ენერგიის დინების განმარტება არის ენერგიის გადატანა მზიდან და გარემოში კვების ჯაჭვის ყოველი შემდეგი დონის ზემოთ.

ენერგიის თითოეული დონის დინება კვების ჯაჭვი

კვების ჯაჭვის / ენერგეტიკული პირამიდის შემდეგი საფეხური ჩაითვლება მეორე ტროფიკული დონე, რომელსაც, ჩვეულებრივ, პირველადი მომხმარებლების ისეთი სახეობა უჭირავს, როგორც ბალახოვანი მცენარე, რომელიც ჭამს მცენარეებს ან წყალმცენარეებს. კვების ჯაჭვის ყოველი შემდეგი ნაბიჯი ექვემდებარება ახალ ტროფიკულ დონეს.

ტროფიკული დონის გარდა, კიდევ რამდენიმე ტერმინი უნდა იცოდეთ, რომ გაიგოთ ენერგიის დინება.

ბიომასა:ბიომასა არის ორგანული მასალა ან ორგანული ნივთიერებები. ბიომასა არის ფიზიკური ორგანული მასალა, რომელშიც ენერგია ინახება, ისევე როგორც მასა, რომელიც ქმნის მცენარეებსა და ცხოველებს.

პროდუქტიულობა: პროდუქტიულობა არის ენერგია ორგანიზმების სხეულში ბიომასის სახით შეტანით. თქვენ შეგიძლიათ განსაზღვროთ პროდუქტიულობა ნებისმიერი და ყველა ტროფიკული დონისთვის. Მაგალითად, პირველადი პროდუქტიულობა ეკოსისტემაში პირველადი მწარმოებლების პროდუქტიულობაა.

მთლიანი პირველადი პროდუქტიულობა (GPP): GPP არის სიჩქარე, რომლითაც მზის ენერგია იკავებს გლუკოზის მოლეკულებში. ეს არსებითად ზომავს რამდენი ქიმიური ენერგია გენერირდება ეკოსისტემაში პირველადი მწარმოებლების მიერ.

წმინდა პირველადი პროდუქტიულობა (NPP): NPP ასევე ზომავს რამდენი ქიმიური ენერგია გამომუშავდება პირველადი მწარმოებლების მიერ, მაგრამ ის ასევე ითვალისწინებს თვით მწარმოებლების მიერ მეტაბოლური საჭიროებების გამო დაკარგული ენერგიის დაკარგვას. ასე რომ, NPP არის სიჩქარე, რომლითაც მზე ენერგია იკავებს და ინახება როგორც ბიომასის მატერია, და ეს ტოლია ეკოსისტემის სხვა ორგანიზმებისთვის ხელმისაწვდომი ენერგიის რაოდენობით. NPP არის ყოველთვის დაბალი თანხა ვიდრე GPP.

NPP იცვლება ეკოსისტემის მიხედვით. ეს დამოკიდებულია ისეთ ცვლადებზე, როგორიცაა:

• ხელმისაწვდომი მზის.
• საკვები ნივთიერებები ეკოსისტემაში.
• ნიადაგის ხარისხი.
• ტემპერატურა
• ტენიანობა.
• კომპანია₂ დონეზე.
  

ენერგია ეკოსისტემებში შედის მზის შუქზე და გარდაიქმნება გამოსაყენებელ ქიმიურ ენერგიად მწარმოებლების მიერ, როგორიცაა მიწის მცენარეები, წყალმცენარეები და ფოტოსინთეზური ბაქტერიები. მას შემდეგ, რაც ეს ენერგია ეკოსისტემაში შედის ფოტოსინთეზის გზით და იმ მწარმოებლების მიერ გადაიქცევა ბიომასაში, ენერგია მიედინება კვების ჯაჭვში, როდესაც ორგანიზმები ჭამენ სხვა ორგანიზმებს.

ბალახი იყენებს ფოტოსინთეზს, ხოჭო ჭამს ბალახს, ფრინველი ჭამს ხოჭოს და ა.შ.

ტროფიკული დონის ასვლისას და კვების ჯაჭვის გასწვრივ, ენერგიის დინება 100 პროცენტით ეფექტური არ არის. არსებული ენერგიის მხოლოდ 10 პროცენტია იგი ერთი ტროფიკული დონიდან შემდეგ ტროფიკულ დონეზე ან ერთი ორგანიზმიდან მეორეზე. არსებული ენერგიის დანარჩენი ნაწილი (ამ ენერგიის დაახლოებით 90 პროცენტი) სითბოს დაკარგავს.

თითოეული დონის წმინდა პროდუქტიულობა 10 ტროფიკული დონის ასვლისას 10 – ით მცირდება.

რატომ არ არის ეს გადაცემა 100 პროცენტიანი ეფექტური? არსებობს სამი ძირითადი მიზეზი:

1. ყველა ტროფიკული დონის ყველა ორგანიზმი არ არის მოხმარებული: იფიქრე ასე: წმინდა პირველადი პროდუქტიულობა წარმოადგენს ორგანიზმისთვის არსებულ ენერგიას მთელ ეკოსისტემაში, რომელსაც პროდიუსერები უზრუნველყოფენ უფრო მაღალი ტროფიკული დონის ორგანიზმებისათვის. იმისათვის, რომ მთელი ენერგია ამ დონიდან შემდეგ ეტაპზე გადავიდეს, ეს ნიშნავს, რომ ყველა იმ მწარმოებლის მოხმარება უნდა მოხდეს. ბალახის ყოველი დანა, წყალმცენარეების ყველა მიკროსკოპული ნაჭერი, ყოველი ფოთოლი, ყველა ყვავილი და ა.შ. ეს არ ხდება, რაც ნიშნავს, რომ ამ ენერგიის ნაწილი არ მიედინება ამ დონიდან მაღალ ტროფიკულ დონემდე.

2. ყველა ენერგიის გადატანა არ შეიძლება ერთი დონიდან მეორეზე: მეორე მიზეზი, რის გამოც ენერგიის დინება არაეფექტურია, არის ის, რომ გარკვეული ენერგია ვერ გადადის და, შესაბამისად, იკარგება. მაგალითად, ადამიანს არ შეუძლია ცელულოზის მონელება. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ცელულოზა შეიცავს ენერგიას, ადამიანები ვერ ითვისებენ მას და მიიღებენ ენერგიას მისგან და ის იკარგება, როგორც "ნარჩენები" (განავლის სახით).

ეს ეხება ყველა ორგანიზმს: არსებობს გარკვეული უჯრედები და ნივთიერებების ნაწილები, რომელთა ათვისებასაც ვერ შეძლებენ, რომლებიც გამოიყოფა ნარჩენების სახით / დაიკარგება, როგორც სითბო. მაშინაც კი, თუ საკვების ნაწილს აქვს ერთი ენერგია, შეუძლებელია ორგანიზმისთვის, რომელიც მას ჭამს, მიიღოს ამ ენერგიის ყველა შესაძლო ენერგია. ამ ენერგიის ნაწილი ყოველთვის დაიკარგება.

3. მეტაბოლიზმი იყენებს ენერგიას: დაბოლოს, ორგანიზმები ენერგიას ხარჯავენ მეტაბოლური პროცესები ფიჭური სუნთქვის მსგავსად. ეს ენერგია იხარჯება და შემდეგ არ შეიძლება გადავიდეს შემდეგ ტროფიკულ დონეზე.

ენერგიის დინება საკვების ჯაჭვების საშუალებით შეიძლება აღწერილი იყოს, როგორც ენერგიის გადატანა ერთი ორგანიზმიდან მეორეზე, დაწყებული მწარმოებლებით და ჯაჭვით ზემოთ გადაადგილებით, რადგან ორგანიზმებს ერთმანეთი ხარჯავს. ამ ტიპის ჯაჭვის ჩვენების ან უბრალოდ ტროფიკული დონის ჩვენების კიდევ ერთი გზაა საკვები / ენერგიის პირამიდები.

იმის გამო, რომ ენერგიის დინება არაეფექტურია, კვების ჯაჭვის ყველაზე დაბალი დონე თითქმის ყოველთვის ყველაზე დიდია როგორც ენერგიის, ასევე ბიომასის მხრივ. ამიტომ ის პირამიდის ძირში ჩნდება; ეს არის ყველაზე დიდი დონე. კვების ტროფიკული დონის ან კვების პირამიდის თითოეულ დონეზე მაღლა ასვლისას, ენერგიაც და ბიომასაც იკლებს, რის გამოც პირამიდაზე ასვლისას დონე იწურება რიცხვით და ვიზუალურად ვიწროვდება.

იფიქრე ასე: თითოეულ დონეზე ასვლისთანავე კარგავ ენერგიის 90 პროცენტს. ენერგიის მხოლოდ 10 პროცენტი მიედინება გასწვრივ, რაც ვერ შეძლებს იმდენი ორგანიზმის მხარდაჭერას, როგორც წინა დონეზე. ამის შედეგად თითოეულ დონეზე ხდება ნაკლები ენერგია და ნაკლები ბიომასა.

ეს განმარტავს, თუ რატომ არის ჩვეულებრივ ორგანიზმის უფრო მეტი საკვები ჯაჭვზე (როგორიცაა ბალახი, მწერები და პატარა თევზები, მაგალითად) და ორგანიზმის გაცილებით ნაკლები რაოდენობა კვების ჯაჭვის ზედა ნაწილში (მაგალითად, დათვები, ვეშაპები და ლომები).

აქ მოცემულია ზოგადი ჯაჭვი, თუ როგორ მიედინება ენერგია ეკოსისტემაში:

1. ენერგია ეკოსისტემაში შედის მზის შუქის საშუალებით მზის ენერგია.
2. პირველადი მწარმოებლები (მაგალითად, პირველი ტროფიკული დონე) მზის ენერგიას ქიმიურ ენერგიად აქცევს ფოტოსინთეზის საშუალებით. გავრცელებული მაგალითებია მიწის მცენარეები, ფოტოსინთეზური ბაქტერიები და წყალმცენარეები. ეს მწარმოებლები არიან ფოტოსინთეზური ავტოტროფები, რაც ნიშნავს, რომ ისინი ქმნიან საკუთარ საკვებს / ორგანულ მოლეკულებს მზის ენერგიით და ნახშირორჟანგით.
3. ზოგიერთი ქიმიური ენერგია, რომელსაც მწარმოებლები ქმნიან, მაშინ არის ამ საკითხში შეტანილი ეს ქმნის იმ მწარმოებლებს. დანარჩენი სითბოს დაკარგავენ და ამ ორგანიზმების მეტაბოლიზმში იყენებენ.
4. შემდეგ ისინი მოიხმარენ პირველადი მომხმარებლები (ახ.წ. მეორე ტროფიკული დონე). გავრცელებული მაგალითებია ბალახისმჭამელები და ყოვლისმჭამელები, რომლებიც მცენარეებს ჭამენ. ამ ორგანიზმების ნივთიერებებში შენახული ენერგია გადადის შემდეგ ტროფიკულ დონეზე. გარკვეული ენერგია იკარგება როგორც სითბო და ნარჩენები.
5. შემდეგი ტროფიკული დონე მოიცავს სხვა მომხმარებლებს / მტაცებლებს, რომლებიც ორგანიზმებს შეჭამენ მეორე ტროფიკულ დონეზე (მეორადი მომხმარებლები, მესამეული მომხმარებლები და ა.შ.). კვების ჯაჭვზე ყოველი ნაბიჯის გადადგმისას, ენერგია იკარგება.
6. როდესაც ორგანიზმები იღუპებიან, დამშლელები როგორც ჭიები, ბაქტერიები და სოკოები ანადგურებენ მკვდარ ორგანიზმებს და ორივე ახდენენ ნივთიერებების გადამუშავებას ეკოსისტემაში და ენერგიას იღებენ თავისთვის. როგორც ყოველთვის, გარკვეული ენერგია სითბოს მსგავსად იკარგება.

მწარმოებლების გარეშე, ენერგიის ნებისმიერი ოდენობის გამოსაყენებელი ფორმით ეკოსისტემაში შეღწევის საშუალება აღარ არსებობს. ენერგია მუდმივად უნდა შევიდეს ეკოსისტემაში მზის შუქის და პირველადი მწარმოებლების საშუალებით, თორემ ეკოსისტემაში მთელი საკვები ქსელი / ჯაჭვი იშლება და არსებობას წყვეტს.

ზომიერი ტყის ეკოსისტემები შესანიშნავი მაგალითია ენერგიის ნაკადის მუშაობის საჩვენებლად.

ყველაფერი იწყება მზის ენერგიით, რომელიც ეკოსისტემაში შედის. ეს მზის პლუს ნახშირორჟანგი გამოყენებული იქნება ტყის გარემოში მრავალი პირველადი მწარმოებლის მიერ, მათ შორის:

• ხეები (როგორიცაა ნეკერჩხალი, მუხა, ნაცარი და ფიჭვი).
• ბალახები.
• ვაზი
• წყალმცენარეები აუზებში / ნაკადებში.

შემდეგ მოდის პირველადი მომხმარებელი. ზომიერ ტყეში ეს მოიცავს ბალახოვან ცხოველებს, როგორიცაა ირემი, სხვადასხვა ბალახოვანი მწერები, ციყვი, თახვები, კურდღელი და სხვა. ეს ორგანიზმები ჭამენ პირველადი მწარმოებლებს და თავიანთ ენერგიას ათავსებენ საკუთარ სხეულში. ენერგია იკარგება სითბოს და ნარჩენების სახით.

ამის შემდეგ მეორადი და მესამეული მომხმარებლები ჭამენ სხვა ორგანიზმებს. ზომიერ ტყეში ეს მოიცავს ცხოველებს, როგორიცაა ენოტები, მტაცებლური მწერები, მელა, კოიოტები, მგლები, დათვები და მტაცებელი ფრინველები.

როდესაც რომელიმე ამ ორგანიზმიდან იღუპება, გამშლელები ანადგურებენ მკვდარი ორგანიზმების სხეულებს და ენერგია მიედინება დაშლისკენ. ზომიერ ტყეში ეს მოიცავს მატლებს, სოკოებს და სხვადასხვა სახის ბაქტერიებს.

პირამიდული "ენერგიის დინების" კონცეფციის დემონსტრირება შესაძლებელია ამ მაგალითითაც. ყველაზე ხელმისაწვდომი ენერგია და ბიომასა საკვები / ენერგეტიკული პირამიდის ყველაზე დაბალ დონეზეა: მწარმოებლები აყვავებული მცენარეების, ბალახების, ბუჩქების და სხვა სახით. ყველაზე ნაკლები ენერგიის / ბიომასის დონე არის პირამიდის / კვების ჯაჭვის სათავეში მაღალი დონის მომხმარებლების სახით, როგორიცაა დათვები და მგლები.

მიუხედავად იმისა საზღვაო ეკოსისტემები მარჯნის რიფივით განსხვავდება ხმელეთის ეკოსისტემებისგან, როგორიცაა ზომიერი ტყეები, თქვენ ხედავთ, როგორ მუშაობს ენერგიის ნაკადის კონცეფცია ზუსტად ისე.

მარჯნის რიფების გარემოში პირველადი მწარმოებლები ძირითადად მიკროსკოპული პლანქტონები, მიკროსკოპული მცენარეების მსგავსი ორგანიზმებია, რომლებიც გვხვდება მარჯანში და თავისუფლად მოძრაობენ წყალში მარჯნის რიფის გარშემო. იქიდან სხვადასხვა თევზი, მოლუსკი და სხვა ბალახოვანი არსება, მაგალითად ზღვის ზღარბები, რომლებიც ცხოვრობენ რიფში, მოიხმარენ იმ მწარმოებლებს (ძირითადად ამ ეკოსისტემის წყალმცენარეებს) ენერგიის მისაღებად.

შემდეგ ენერგია მიედინება შემდეგ ტროფიკულ დონემდე, რაც ამ ეკოსისტემაში უფრო დიდი მტაცებლური თევზი იქნება, როგორიცაა ზვიგენები და ბარაკუდა, მოლის გველთევზასთან, თევზებთან, სხივებთან, კალმარებთან და ა.შ.

დამშლელები არსებობენ მარჯნის რიფებშიც. რამდენიმე მაგალითი მოიცავს:

• ზღვის კიტრი.
• ბაქტერიული სახეობები.
• კრევეტები.
• მყიფე ზღვის ვარსკვლავი.
• კრაბის სხვადასხვა სახეობა (მაგალითად, დეკორატორი კრაბი).

ამ ეკოსისტემასთან ასევე შეგიძლიათ იხილოთ პირამიდის კონცეფცია. ყველაზე ხელმისაწვდომი ენერგია და ბიომასა არსებობს პირველი ტროფიკულ დონეზე და კვების პირამიდის ყველაზე დაბალ დონეზე: მწარმოებლები წყალმცენარეებისა და მარჯნის ორგანიზმების სახით. ყველაზე ნაკლები ენერგიისა და დაგროვილი ბიომასის დონე ზედა ნაწილშია მაღალი დონის მომხმარებლების სახით, როგორიცაა ზვიგენები.