Augalai gauna saulės energiją ir naudoja ją neorganiniams junginiams paversti turtingais organiniais junginiais. Tiksliau, jie saulės šviesą ir anglies dioksidą paverčia gliukoze ir deguonimi. Todėl biologinei veiklai ekosistemoje reikia saulės energijos.
Gauta saulės energija ekosistemose vyksta energijos transformacija į cheminę energiją, kuri fotosintezės proceso metu yra susijusi su gliukozės forma kaip potenciali energija. Tada ši energija teka visoje ekosistemoje per maisto grandinę ir vadinamąjį procesą energijos srautas.
Energijos transformacija ekosistemose prasideda nuo fotosintezės
Fotosintezė žymi energijos konversijų grandinės pradžią ekosistemoje, kurią galima pamatyti daugelyje maisto grandinės pavyzdžių. Nemažai gyvūnų minta fotosintezės produktais, pavyzdžiui, kai ožkos ėda krūmus, kirminai ėda žolę, o žiurkės - grūdus. Kai gyvūnai minta šiais augaliniais produktais, maisto energija ir organiniai junginiai iš augalų perduodami gyvūnams.
Dauguma maisto grandinių pavyzdžių ekosistemose taip pat parodys, kad yra tie gyvūnai, kurie valgo augintojus pasisuko kiti gyvūnai, toliau pernešdami energiją ir organinius junginius iš vieno gyvūno į kitas. Kai kurie ekosistemos pavyzdžiai yra tai, kai žmonės valgo avis, kai paukščiai minta kirminais, o liūtai - zebrais. Ši energijos transformacijos grandinė iš vienos rūšies į kitą gali tęstis kelis ciklus, tačiau taip galiausiai baigiasi, kai nugaišę gyvūnai suyra, tampa grybų, bakterijų ir kitų mityba skaidytojai.
Skaidytojai
Grybai ir bakterijos yra pavyzdžiai skaidytojai energijos transformacijos ekosistemose. Jie yra atsakingi už sudėtingų organinių junginių skaidymą į paprastas maistines medžiagas. Skilėjai yra svarbūs ekosistemoje, nes jie skaido negyvas medžiagas, kuriose vis dar yra energijos šaltinių. Yra įvairių rūšių skaidančių organizmų, kurie yra atsakingi už paprastesnių maistinių medžiagų grąžinimą į dirvožemį, kad augalai galėtų juos naudoti - ir taip tęsiasi energijos transformacijos ciklas.
Energijos srautas ekosistemos pavyzdžiuose
Pirminių gamintojų sukaupta energija per maisto grandinę perduodama per skirtingus trofinius lygius vadinamajame reiškinyje energijos srautas. Energijos srautas pereina nuo pirminių gamintojų prie pirminių vartotojų ant antrinių vartotojų ir galiausiai į skaidytojus. Tik maždaug 10 procentų turimos energijos pereina iš vieno trofinio lygio į kitą.
Ekosistemų ir maisto grandinių pavyzdžiai ekosistemose rodo šią koncepciją šiek tiek lengviau.
Pavyzdžiui, miško ekosistemoje medžiai ir žolės saulės energiją paverčia chemine. Ta energija teka pagrindiniams ekosistemos vartotojams, pavyzdžiui, vabzdžiams, ir žolėdžiams, pavyzdžiui, elniams. Antriniai vartotojai, pavyzdžiui, lapės, vilkai ir paukščiai, valgo ir gauna energijos iš šių organizmų. Kai kuris nors iš šių organizmų miršta, grybai, kirminai ir kiti skaidytojai juos skaido, kad gautų energijos ir maistinių medžiagų.
Energijos srauto principai
Energijos srautas per maisto grandinę atsiranda dėl dviejų termodinamikos dėsnių, kurie taikomi ekosistemai.
Pirmasis termodinamikos dėsnis teigia, kad energijos transformacijos procesai nevyks savaime, nebent energija suskaidoma iš neatsitiktinės formos į atsitiktinę. Šis įstatymas reikalauja, kad ekosistemoje kiekvienas energijos perdavimas turėtų vykti pasklidus energijai į kvėpavimą ar nepasiekiamą šilumą. Paprasčiau tariant: energijos perdavimas tarp trofinių lygių taip pat praranda energiją per šilumą.
Antrasis termodinamikos dėsnis yra energijos išsaugojimo dėsnis, kuris teigia, kad energija gali būti transformuojama iš vieno šaltinio į kitą, tačiau ji nėra nei kuriama, nei sunaikinama. Jei padidėja arba sumažėja ekosistemos vidinė energija (E), atliekamas darbas (W) ir keičiasi šiluma (Q).