에너지 흐름 (생태계): 정의, 프로세스 및 예

안 생태계 특정 지역에서 서로 및 그들의 환경과 상호 작용하는 다양한 유기체의 공동체로 정의됩니다. 그것은 둘 사이의 모든 상호 작용과 관계를 설명합니다. 생물 (생활) 그리고 비 생물 (무생물) 요인.

에너지는 생태계가 번성하도록하는 원동력입니다. 그리고 모든 동안 물질은 보존된다 생태계에서 에너지 흐름 생태계를 통해 보존되지 않습니다. 에너지는 햇빛으로 모든 생태계에 들어가고 열이 환경으로 되돌아 가면서 점차 손실됩니다.

그러나 에너지가 열로 생태계 밖으로 흘러 나오기 전에는 에너지 흐름. 이 에너지 흐름은 태양에서 나온 다음 유기체에서 유기체로 이동하며 생태계 내의 모든 상호 작용과 관계의 기초입니다.

에너지 흐름의 정의는 태양으로부터 에너지를 전달하고 환경에서 먹이 사슬의 각 후속 수준으로 이동하는 것입니다.

에너지 흐름의 각 수준은 먹이 사슬 생태계에서 특정 유기체 또는 유기체 그룹이 먹이 사슬에서 차지하는 위치를 나타내는 영양 수준으로 지정됩니다. 에너지 피라미드의 맨 아래에있는 체인의 시작은 먼저 영양 수준. 첫 번째 영양 수준에는 광합성을 통해 태양 에너지를 사용 가능한 화학 에너지로 변환하는 생산자와 독립 영양가가 포함됩니다.

먹이 사슬 / 에너지 피라미드의 다음 단계는 두 번째 영양 수준, 일반적으로 식물이나 조류를 먹는 초식 동물과 같은 일차 소비자 유형이 차지합니다. 먹이 사슬의 각 후속 단계는 새로운 영양 수준과 동일합니다.

영양 수준 외에도 에너지 흐름을 이해하기 위해 알아야 할 몇 가지 용어가 더 있습니다.

바이오 매스 :바이오 매스 유기물 또는 유기물입니다. 바이오 매스는 식물과 동물을 구성하는 덩어리처럼 에너지가 저장되는 물리적 유기 물질입니다.

생산력: 생산성은 에너지가 생물체에 바이오 매스로 통합되는 속도입니다. 모든 영양 수준에 대한 생산성을 정의 할 수 있습니다. 예를 들면 일 순위 생산력 생태계에서 일차 생산자의 생산성입니다.

총 1 차 생산성 (GPP) : GPP는 태양 에너지가 포도당 분자에 포획되는 속도입니다. 본질적으로 생태계의 1 차 생산자가 생성하는 총 화학 에너지의 양을 측정합니다.

순 1 차 생산성 (NPP) : NPP는 또한 1 차 생산자가 생성하는 화학 에너지의 양을 측정하지만 생산자 자신의 대사 요구로 인해 손실 된 에너지도 고려합니다. 따라서 NPP는 태양의 에너지가 바이오 매스 물질로 포획되고 저장되는 속도이며 생태계의 다른 유기체가 사용할 수있는 에너지의 양과 같습니다. NPP는 항상 GPP보다 적은 금액.

NPP는 생태계에 따라 다릅니다. 다음과 같은 변수에 따라 다릅니다.

• 가능한 햇빛.
• 생태계의 영양소.
• 토양 품질.
• 온도.
• 수분.
• CO₂ 수준.
  

에너지는 햇빛으로 생태계에 들어가 육상 식물, 조류 및 광합성 박테리아와 같은 생산자에 의해 사용 가능한 화학 에너지로 변환됩니다. 이 에너지가 광합성을 통해 생태계에 들어가서 그 생산자에 의해 바이오 매스로 전환되면 유기체가 다른 유기체를 먹을 때 에너지가 먹이 사슬을 통해 흐릅니다.

잔디는 광합성을 사용하고, 딱정벌레는 풀을, 새는 딱정벌레를 먹는다.

영양 수준을 높이고 먹이 사슬을 따라 계속하면 에너지 흐름이 100 % 효율적이지 않습니다. 사용 가능한 에너지의 약 10 %만이 한 영양 수준에서 다음 영양 수준으로 또는 한 유기체에서 다음 수준으로 에너지를 만듭니다. 나머지 사용 가능한 에너지 (해당 에너지의 약 90 %)는 열로 손실됩니다.

각 레벨의 순 생산성은 각 영양 레벨이 올라 갈수록 10 배씩 감소합니다.

이 전송이 100 % 효율적이지 않은 이유는 무엇입니까? 세 가지 주요 이유가 있습니다.

1. 각 영양 수준의 모든 유기체가 소비되는 것은 아닙니다. 이렇게 생각해보십시오. 순 1 차 생산성은 생산자가 더 높은 영양 수준의 유기체를 위해 제공하는 생태계의 유기체에 사용할 수있는 모든 에너지에 해당합니다. 모든 에너지가 해당 레벨에서 다음 레벨로 흐르도록하려면 해당 생산자가 모두 소비되어야합니다. 모든 풀잎, 모든 미세한 조류, 모든 잎, 모든 꽃 등등. 그것은 일어나지 않습니다. 이것은 그 에너지의 일부가 그 수준에서 더 높은 영양 수준으로 흐르지 않는다는 것을 의미합니다.

2. 모든 에너지가 한 수준에서 다음 수준으로 전달 될 수있는 것은 아닙니다. 에너지 흐름이 비효율적 인 두 번째 이유는 일부 에너지가 전달 될 수 없어 손실되기 때문입니다. 예를 들어 인간은 셀룰로오스를 소화 할 수 없습니다. 셀룰로오스가 에너지를 포함하고 있지만, 사람들은 그것을 소화하지 못하고 에너지를 얻지 못하며 "폐기물"(일명 대변)로 손실됩니다.

이것은 모든 유기체에 해당됩니다. 소화 할 수없는 특정 세포와 물질이 폐기물로 배설되거나 열로 손실됩니다. 따라서 음식이 가지고있는 가용 에너지가 한 양이라도 그것을 먹는 유기체가 그 음식 내에서 가용 에너지의 모든 단위를 획득하는 것은 불가능합니다. 그 에너지 중 일부는 항상 손실됩니다.

3. 신진 대사는 에너지를 사용합니다. 마지막으로 유기체는 대사 과정 세포 호흡 처럼요 이 에너지는 소모되어 다음 영양 수준으로 이동할 수 없습니다.

에너지 흐름은 먹이 사슬을 통해 한 유기체에서 다음 유기체로의 에너지 전달로 설명 될 수 있으며, 생산자에서 시작하여 유기체가 서로 소비됨에 따라 사슬을 위로 이동합니다. 이러한 유형의 사슬을 표시하거나 단순히 영양 수준을 표시하는 또 다른 방법은 음식 / 에너지 피라미드를 이용하는 것입니다.

에너지 흐름이 비효율적이기 때문에 먹이 사슬의 가장 낮은 수준은 에너지와 바이오 매스 측면에서 거의 항상 가장 큽니다. 그것이 피라미드의 바닥에 나타나는 이유입니다. 그것은 가장 큰 수준입니다. 각 영양 수준 또는 음식 피라미드의 각 수준을 올라가면 에너지와 바이오 매스가 모두 감소합니다. 이것이 피라미드를 올라갈 때 레벨 수가 좁아지고 시각적으로 좁아지는 이유입니다.

이렇게 생각해보십시오. 각 레벨이 올라갈 때 사용 가능한 에너지 양의 90 %가 손실됩니다. 에너지의 10 %만이 흘러가는데, 이는 이전 수준만큼 많은 유기체를 지원할 수 없습니다. 그 결과 각 수준에서 에너지와 바이오 매스가 감소합니다.

그래서 일반적으로 먹이 사슬에 더 많은 유기체 (풀, 곤충, 작은 물고기, 예를 들어) 먹이 사슬의 맨 위에있는 훨씬 적은 수의 유기체 (예: 곰, 고래 및 사자).

다음은 생태계에서 에너지가 어떻게 흐르는 지에 대한 일반적인 체인입니다.

1. 에너지는 햇빛을 통해 생태계로 들어갑니다. 태양 에너지.
2. 1 차 생산자 (일명 첫 번째 영양 수준) 광합성을 통해 태양 에너지를 화학 에너지로 바꿉니다. 일반적인 예는 육상 식물, 광합성 박테리아 및 조류입니다. 이 생산자들은 광합성 독립 영양 생물입니다. 즉, 태양 에너지와 이산화탄소로 자체 식품 / 유기 분자를 생성합니다.
3. 생산자가 생성하는 화학 에너지 중 일부는 문제에 통합 그 생산자를 구성합니다. 나머지는 열로 손실되어 그 유기체의 신진 대사에 사용됩니다.
4. 그런 다음 소비됩니다. 주요 소비자 (a.k.a., 두 번째 영양 수준). 일반적인 예는 식물을 먹는 초식 동물과 잡식 동물입니다. 그 유기체의 물질에 저장된 에너지는 다음 영양 수준으로 전달됩니다. 일부 에너지는 열과 낭비로 손실됩니다.
5. 다음 영양 수준에는 두 번째 영양 수준에서 유기체를 먹을 다른 소비자 / 포식자가 포함됩니다 (2 차 소비자, 3 차 소비자 등). 먹이 사슬을 올라갈 때마다 약간의 에너지가 손실됩니다.
6. 유기체가 죽으면 분해자 벌레, 박테리아 및 곰팡이처럼 죽은 유기체를 분해하고 영양분을 생태계로 재활용하고 스스로 에너지를 가져옵니다. 항상 그렇듯이 일부 에너지는 여전히 열로 손실됩니다.

생산자가 없으면 사용 가능한 형태로 생태계에 어떤 양의 에너지도 들어갈 방법이 없습니다. 에너지는 햇빛과 주요 생산자를 통해 지속적으로 생태계에 유입되어야합니다. 그렇지 않으면 생태계의 전체 먹이 사슬 / 사슬이 붕괴되고 존재하지 않게됩니다.

온대 삼림 생태계 에너지 흐름이 어떻게 작동하는지 보여주는 좋은 예입니다.

그것은 모두 생태계에 들어가는 태양 에너지에서 시작됩니다. 이 햇빛과 이산화탄소는 다음을 포함하여 산림 환경의 여러 주요 생산자가 사용할 것입니다.

• 나무 (단풍 나무, 참나무, 재, 소나무 등).
• 목초.
• 덩굴.
• 연못 / 하천의 조류.

다음은 주요 소비자입니다. 온대 숲에서는 사슴, 다양한 초식 곤충, 다람쥐, 다람쥐, 토끼 등과 같은 초식 동물이 포함됩니다. 이 유기체는 일차 생산자를 먹고 자신의 에너지를 자신의 몸에 통합합니다. 일부 에너지는 열과 낭비로 손실됩니다.

2 차 및 3 차 소비자는 다른 유기체를 먹습니다. 온대 숲에서 여기에는 너구리, 육식 곤충, 여우, 코요테, 늑대, 곰 및 맹금과 같은 동물이 포함됩니다.

이 유기체 중 하나가 죽으면 분해자가 죽은 유기체의 몸을 분해하고 에너지가 분해기로 흐릅니다. 온대 숲에서는 벌레, 곰팡이 및 다양한 종류의 박테리아가 여기에 포함됩니다.

피라미드 형 "에너지 흐름"개념도이 예에서 설명 할 수 있습니다. 가장 가용 한 에너지와 바이오 매스는 식량 / 에너지 피라미드의 가장 낮은 수준에 있습니다. 생산자는 꽃 식물, 풀, 덤불 등의 형태입니다. 에너지 / 바이오 매스가 가장 적은 수준은 곰과 늑대와 같은 높은 수준의 소비자 형태로 피라미드 / 먹이 사슬의 최상위에 있습니다.

동안 해양 생태계 산호초처럼 온대림과 같은 육상 생태계와는 매우 다릅니다. 에너지 흐름의 개념이 똑같은 방식으로 작동하는 방식을 볼 수 있습니다.

산호초 환경의 주요 생산자는 대부분 미세한 플랑크톤, 산호에서 발견되는 미세한 식물과 유사한 유기체이며 산호초 주변의 물에서 자유롭게 떠 다니는 유기체입니다. 거기에서 암초에 사는 성게와 같은 다양한 물고기, 연체 동물 및 기타 초식 생물이 해당 생산자 (대부분이 생태계의 조류)를 에너지로 소비합니다.

그런 다음 에너지는 다음 영양 수준으로 흐릅니다.이 생태계에서는 곰치, 도미, 가오리, 오징어 등과 함께 상어와 바라쿠다와 같은 더 큰 육식성 물고기가 될 것입니다.

분해자는 산호초에도 존재합니다. 몇 가지 예는 다음과 같습니다.

• 해삼.
• 박테리아 종.
• 새우.
• 부서지기 쉬운 불가사리.
• 다양한 게 종 (예: 데코레이터 게).

이 생태계를 통해 피라미드의 개념을 볼 수도 있습니다. 가장 가용 한 에너지와 바이오 매스는 식품 피라미드의 첫 번째 영양 수준과 가장 낮은 수준에 존재합니다. 즉, 조류와 산호 생물 형태의 생산자입니다. 가장 적은 에너지와 축적 된 바이오 매스를 가진 수준은 상어와 같은 높은 수준의 소비자 형태로 최상위에 있습니다.