Energijos srautas (ekosistema): apibrėžimas, procesas ir pavyzdžiai

An ekosistema apibrėžiama kaip įvairių organizmų, sąveikaujančių tarpusavyje ir su jų aplinka tam tikroje srityje, bendrija. Tai atspindi visas abiejų sąveikas ir santykius biotinis (gyvenantys) ir abiotinis (negyvybingi) veiksniai.

Energija skatina klestėti ekosistemą. Ir nors visi materija yra išsaugota ekosistemoje, energijos teka per ekosistemą, vadinasi, ji nėra išsaugota. Energija patenka į visas ekosistemas kaip saulės šviesa ir palaipsniui prarandama kaip šiluma atgal į aplinką.

Tačiau prieš energijai tekant iš ekosistemos kaip šilumai, ji teka tarp organizmų vadinamame procese energijos srautas. Būtent šis energijos srautas, gaunamas iš saulės ir paskui pereinantis iš organizmo į organizmą, yra visos ekosistemos sąveikos ir santykių pagrindas.

Energijos srauto apibrėžimas yra energijos perdavimas iš saulės ir aukštesnio kiekvieno maisto grandinės lygio aplinkoje.

Kiekvienas energijos srauto lygis mitybos grandinė ekosistemoje žymimas trofiniu lygiu, kuris nurodo tam tikro organizmo ar organizmų grupės vietą maisto grandinėje. Grandinės, kuri būtų energijos piramidės apačioje, pradžia yra

Kitas maisto grandinės aukštis / energijos piramidė būtų laikoma antrasis trofinis lygis, kurį paprastai užima pagrindinis vartotojas, pavyzdžiui, žolėdis, kuris valgo augalus ar dumblius. Kiekvienas tolesnis maisto grandinės žingsnis prilygsta naujam trofiniam lygiui.

Be trofinių lygių, yra dar keli terminai, kuriuos turite žinoti, kad suprastumėte energijos srautą.

Biomasė:Biomasė yra organinė medžiaga arba organinė medžiaga. Biomasė yra fizinė organinė medžiaga, kurioje kaupiama energija, kaip ir masė, sudaranti augalus ir gyvūnus.

Našumas: Produktyvumas - tai greitis, kuriuo energija įsijungia į organizmų kūnus kaip biomasė. Galite apibrėžti bet kokio trofinio lygio produktyvumą. Pavyzdžiui, pirminis produktyvumas yra pirminių gamintojų produktyvumas ekosistemoje.

Bendras pirminis produktyvumas (GPP): GPP - tai saulės energijos pagavimo greitis gliukozės molekulėse. Iš esmės matuojama, kiek visos cheminės energijos sukuria pirminiai gamintojai ekosistemoje.

Grynasis pirminis našumas (AE): AE taip pat matuoja, kiek cheminės energijos gamina pirminiai gamintojai, tačiau taip pat atsižvelgiama į energiją, prarastą dėl pačių gamintojų medžiagų apykaitos poreikių. Taigi, AE yra saulės energijos pagavimo ir kaupimo kaip biomasės medžiaga sparta, ir ji lygi kitiems ekosistemos organizmams prieinamos energijos kiekiui. AE yra visada mažesnė suma nei GPP.

AE skiriasi priklausomai nuo ekosistemos. Tai priklauso nuo tokių kintamųjų kaip:

• Galima saulės šviesa.
• Maistinės medžiagos ekosistemoje.
• Dirvožemio kokybė.
• Temperatūra.
• Drėgmė.
• CO₂ lygius.
  

Energija patenka į ekosistemas kaip saulės šviesa, o tokie gamintojai kaip žemės augalai, dumbliai ir fotosintetinės bakterijos ją paverčia tinkama naudoti chemine energija. Kai fotosintezės metu ši energija patenka į ekosistemą ir tie gamintojai ją paverčia biomase, energija teka per maisto grandinę, kai organizmai valgo kitus organizmus.

Žolė naudoja fotosintezę, vabalas valgo žolę, paukštis - vabalą ir pan.

Kylant trofiniu lygmeniu ir toliau einant maisto grandine, energijos srautas nėra 100 proc. Efektyvus. Tik apie 10 procentų turimos energijos paverčia ją nuo vieno trofinio lygio iki kito trofinio lygio arba iš vieno organizmo į kitą. Likusi tos turimos energijos dalis (apie 90 proc. Visos energijos) prarandama kaip šiluma.

Kiekvieno lygio grynasis produktyvumas sumažėja 10 kartų, kai pakylate kiekvieną trofinį lygį.

Kodėl šis perdavimas nėra 100 proc. Efektyvus? Yra trys pagrindinės priežastys:

1. Vartojami ne visi kiekvieno trofinio lygio organizmai: Pagalvokite apie tai tokiu būdu: grynasis pirminis produktyvumas sudaro visą turimą energiją, skirtą organizmams ekosistemoje, kurią gamintojai teikia tiems organizmams, kurių organizme yra didesnis trofinis lygis. Norint, kad visa ta energija tekėtų iš to lygio į kitą, tai reiškia, kad visus tuos gamintojus reikėtų sunaudoti. Kiekvienas žolės peilis, kiekvienas mikroskopinis dumblių gabalas, kiekvienas lapas, kiekviena gėlė ir pan. Tai neįvyksta, o tai reiškia, kad dalis tos energijos neteka iš to lygio į aukštesnį trofinį lygį.

2. Ne visa energija gali būti perkelta iš vieno lygio į kitą: Antroji priežastis, kodėl energijos srautas yra neefektyvus, yra ta, kad tam tikra energija yra nepajėgi perduoti ir todėl prarandama. Pavyzdžiui, žmonės negali virškinti celiuliozės. Nors celiuliozėje yra energijos, žmonės negali jos suvirškinti ir iš jos gauti energijos, ir ji prarandama kaip „atliekos“ (dar vadinamos išmatomis).

Tai pasakytina apie visus organizmus: yra tam tikrų ląstelių ir materijos gabalų, kurių jie negali suvirškinti, kurie išsiskiria kaip atliekos / prarandami kaip šiluma. Taigi, net jei turimas energijos kiekis yra vienas kiekis, organizmui, kuris jį valgo, neįmanoma gauti kiekvieno turimo energijos vieneto tame maiste. Dalis tos energijos visada bus prarasta.

3. Metabolizmas naudoja energiją: Galiausiai organizmai sunaudoja energiją medžiagų apykaitos procesai kaip korinis kvėpavimas. Ši energija yra sunaudota ir negali būti perkelta į kitą trofinį lygį.

Energijos srautą per maisto grandines galima apibūdinti kaip energijos perdavimą iš vieno organizmo į kitą, pradedant gamintojais ir judant grandine aukštyn, kai organizmus vartoja vienas kitas. Kitas būdas parodyti tokio tipo grandines arba tiesiog parodyti trofinius lygius yra maisto / energijos piramidės.

Kadangi energijos srautas yra neefektyvus, žemiausias maisto grandinės lygis beveik visada yra didžiausias tiek energijos, tiek biomasės atžvilgiu. Štai kodėl jis pasirodo piramidės pagrinde; tai yra didžiausias lygis. Judant aukštyn kiekvienu maisto piramidės trofiniu lygiu arba kiekvienu lygiu, mažėja ir energijos, ir biomasės, todėl lygiai skaičiumi ir vizualiai siaurėja judant aukštyn piramide.

Pagalvokite apie tai taip: Jūs prarandate 90 procentų turimo energijos kiekio, kai pakyla aukštyn kiekviename lygyje. Tik 10 procentų energijos teka kartu, o tai negali palaikyti tiek organizmų, kiek buvo ankstesniame lygyje. Dėl to kiekviename lygmenyje gaunama mažiau energijos ir mažiau biomasės.

Tai paaiškina, kodėl maisto grandinėje paprastai yra didesnis organizmų skaičius (pavyzdžiui, žolė, vabzdžiai ir mažos žuvys, maisto grandinės viršuje (pvz., lokiai, banginiai ir liūtai).

Štai bendroji grandinė, kaip energija teka ekosistemoje:

1. Energija patenka į ekosistemą per saulės šviesą saulės energija.
2. Pirminiai gamintojai (dar žinomas kaip pirmasis trofinis lygis) fotosintezės būdu paverčia tą saulės energiją chemine energija. Dažni pavyzdžiai yra sausumos augalai, fotosintetinės bakterijos ir dumbliai. Šie gamintojai yra fotosintetiniai autotrofai, o tai reiškia, kad jie patys sukuria maisto / organines molekules su saulės energija ir anglies dioksidu.
3. Dalis tos cheminės energijos, kurią sukuria gamintojai, yra tada įtraukta į klausimą tai sudaro tuos gamintojus. Likusi dalis prarandama kaip šiluma ir naudojama tų organizmų medžiagų apykaitai.
4. Tada juos vartoja pirminių vartotojų (dar kitaip, antrasis trofinis lygis). Dažni pavyzdžiai yra žolėdžiai ir visaėdžiai, kurie valgo augalus. Tų organizmų medžiagoje sukaupta energija perkeliama į kitą trofinį lygį. Dalis energijos prarandama kaip šiluma ir kaip atliekos.
5. Į kitą trofinį lygį įeina kiti vartotojai / plėšrūnai, kurie valgys organizmus antrajame trofiniame lygyje (antriniai vartotojai, tretiniai vartotojai ir pan). Kiekvienu žingsniu einant maisto grandine prarandama tam tikra energija.
6. Kai organizmai miršta, skaidytojai kaip kirminai, bakterijos ir grybai skaido negyvus organizmus ir perduoda maistines medžiagas į ekosistemą ir pasiima energiją sau. Kaip visada, dalis energijos vis tiek prarandama kaip šiluma.

Be gamintojų jokiu būdu energijos kiekis nepatektų į ekosistemą tinkama forma. Energija turi nuolat patekti į ekosistemą per saulės spindulius, o tie pirminiai gamintojai, kitaip visa ekosistemos maisto tinklas / grandinė sugriūtų ir nustotų egzistuoti.

Vidutinio klimato miškų ekosistemos yra puikus energijos srauto veikimo pavyzdys.

Viskas prasideda nuo saulės energijos, kuri patenka į ekosistemą. Šią saulės šviesą ir anglies dioksidą naudos daugybė miško aplinkos pirminių gamintojų, įskaitant:

• Medžiai (pavyzdžiui, klevas, ąžuolas, uosis ir pušis).
• Žolės.
• Vynmedžiai.
• Dumbliai tvenkiniuose / upeliuose.

Toliau ateina pagrindiniai vartotojai. Vidutinio klimato miške tai būtų žolėdžiai gyvūnai, tokie kaip elniai, įvairūs žolėdžiai vabzdžiai, voverės, burundukai, triušiai ir kt. Šie organizmai valgo pirminius gamintojus ir įtraukia savo energiją į savo kūną. Dalis energijos prarandama kaip šiluma ir atliekos.

Tada antriniai ir tretiniai vartotojai valgo tuos kitus organizmus. Vidutinio klimato miške tai apima gyvūnus, tokius kaip meškėnai, plėšrieji vabzdžiai, lapės, kojotai, vilkai, lokiai ir plėšrieji paukščiai.

Kai kuris nors iš šių organizmų miršta, skaidytojai skaido negyvų organizmų kūnus, o energija teka skaidytojams. Vidutinio klimato miške tai apims kirminus, grybus ir įvairias bakterijas.

Šiuo pavyzdžiu taip pat galima parodyti piramidinę „energijos srauto“ koncepciją. Daugiausia energijos ir biomasės yra žemiausiame maisto / energijos piramidės lygyje: augintojai - žydintys augalai, žolės, krūmai ir kt. Mažiausiai energijos / biomasės turintis lygis yra piramidės / maisto grandinės viršuje - tai yra aukšto lygio vartotojai, pavyzdžiui, lokiai ir vilkai.

Nors jūrų ekosistemos kaip koralinis rifas labai skiriasi nuo sausumos ekosistemų, tokių kaip vidutinio klimato miškai, galite pamatyti, kaip energijos srauto samprata veikia lygiai taip pat.

Pirminiai koralinių rifų aplinkos gamintojai yra mikroskopinis planktonas, mikroskopiniai į augalus panašūs organizmai, randami koraluose ir laisvai plaukiantys aplink koralinį rifą esančiame vandenyje. Iš ten įvairios žuvys, moliuskai ir kiti augalėdžiai padarai, pavyzdžiui, rifuose gyvenantys jūros ežiai, sunaudoja tuos augintojus (daugiausia šios ekosistemos dumblius) energijai gauti.

Tada energija teka į kitą trofinį lygį, kuris šioje ekosistemoje būtų stambesnės plėšriosios žuvys, tokios kaip rykliai ir barakuda, kartu su murenomis, snapinėmis žuvimis, stintų spinduliais, kalmarais ir kt.

Skilėjai egzistuoja ir koralų rifuose. Keletas pavyzdžių:

• Jūros agurkai.
• Bakterijų rūšys.
• Krevetės.
• Trapi jūros žvaigždė.
• Įvairios krabų rūšys (pavyzdžiui, dekoratyvinis krabas).

Taip pat galite pamatyti šios ekosistemos piramidės sampratą. Daugiausia energijos ir biomasės yra pirmuoju ir žemiausiu maisto piramidės lygiu: dumblių ir koralų organizmų pavidalu. Mažiausiai energijos ir sukauptos biomasės turintis lygis yra aukščiausias aukšto lygio vartotojų, pavyzdžiui, ryklių, pavidalu.