Augi saņem saules enerģiju un izmanto to, lai neorganiskos savienojumus pārvērstu bagātīgos organiskos savienojumos. Konkrēti, tie saules gaismu un oglekļa dioksīdu pārvērš glikozē un skābeklī. Tāpēc bioloģiskām aktivitātēm ekosistēmā ir vajadzīga saules enerģija.
Saņemtā saules enerģija ekosistēmās notiek enerģijas pārveidošanās ķīmiskajā enerģijā, kas fotosintēzes procesā glikozes veidā ir saistīta kā potenciālā enerģija. Šī enerģija pēc tam visā ekosistēmā plūst caur barības ķēdi un procesu, ko sauc enerģijas plūsma.
Enerģijas pārveidošana ekosistēmās sākas ar fotosintēzi
Fotosintēze iezīmē enerģijas pārveidošanas ķēdes sākumu ekosistēmā, ko var redzēt daudzos pārtikas ķēdes piemēros. Daudzi fotosintēzes produkti pārtiek no dzīvniekiem, piemēram, kad kazas ēd krūmus, tārpi ēd zāli un žurkas graudus. Kad dzīvnieki barojas ar šiem augu produktiem, pārtikas enerģija un organiskie savienojumi no augiem tiek pārnesti uz dzīvniekiem.
Lielākā daļa pārtikas ķēdes piemēru ekosistēmās arī parādīs, ka atrodas tie dzīvnieki, kuri ēd ražotājus savukārt pārēd citi dzīvnieki, tālāk pārnesot enerģiju un organiskos savienojumus no viena dzīvnieka uz cits. Daži ekosistēmas piemēri tam ir, kad cilvēki ēd aitas, kad putni barojas ar tārpiem un kad lauvas ēd zebras. Šī enerģijas transformācijas ķēde no vienas sugas uz otru var turpināties vairākus ciklus, bet tā galu galā beidzas, kad mirušie dzīvnieki sadalās, kļūstot par sēnīšu, baktēriju un citu barības vielu sadalītāji.
Sadalītāji
Sēnītes un baktērijas ir to piemēri sadalītāji enerģijas pārveidošanā ekosistēmās. Viņi ir atbildīgi par sarežģīto organisko savienojumu sadalīšanu vienkāršās barības vielās. Sadalītāji ir svarīgi ekosistēmā, jo tie noārda mirušos materiālus, kas joprojām satur enerģijas avotus. Ir dažādi sadalīšanās organismu veidi, kas ir atbildīgi par vienkāršāku barības vielu atgriešanu augsnē, lai tās izmantotu augiem - un tādējādi enerģijas transformācijas cikls turpinās.
Enerģijas plūsma ekosistēmas piemēros
Enerģija, ko uzkrājuši primārie ražotāji, tiek pārnesta caur pārtikas ķēdi dažādos trofiskos līmeņos parādībā, ko sauc enerģijas plūsma. Enerģijas plūsmas ceļš pāriet no primārajiem ražotājiem uz primārajiem patērētājiem uz sekundārajiem patērētājiem un visbeidzot uz sadalītājiem. Tikai aptuveni 10 procenti no pieejamās enerģijas pāriet no viena trofiskā līmeņa uz nākamo.
Ekosistēmu un pārtikas ķēžu piemēri ekosistēmās parāda šo jēdzienu mazliet vieglāk.
Piemēram, meža ekosistēmā koki un zāles pārvērš saules enerģiju ķīmiskā enerģijā. Šī enerģija plūst pie galvenajiem ekosistēmas patērētājiem, piemēram, kukaiņiem, un zālēdājiem, piemēram, briežiem. Sekundārie patērētāji, piemēram, lapsas, vilki un putni, ēd un iegūst enerģiju no šiem organismiem. Kad kāds no šiem organismiem mirst, sēnītes, tārpi un citi sadalītāji tos noārda, lai saņemtu enerģiju un barības vielas.
Enerģijas plūsmas principi
Enerģijas plūsma caur pārtikas ķēdi notiek divu termodinamikas likumu rezultātā, kas tiek piemēroti ekosistēmai.
Pirmais termodinamikas likums nosaka, ka procesi, kas saistīti ar enerģijas pārveidošanu, nenotiks spontāni, ja vien enerģijas degradācija nenotiks nejaušā formā nejaušā formā. Šis likums pieprasa, lai ekosistēmā katra enerģijas pārnešana būtu jāpapildina ar enerģijas dispersiju elpošanā vai nepieejamā siltumā. Vienkārši sakot: enerģijas pārnešana starp trofiskajiem līmeņiem rada arī enerģijas zudumu siltuma ietekmē.
Otrais termodinamikas likums ir enerģijas saglabāšanas likums, kas nosaka, ka enerģiju var pārveidot no viena avota uz otru, bet tā netiek ne radīta, ne iznīcināta. Ja ekosistēmas iekšējā enerģija (E) palielinās vai samazinās, tiek veikts darbs (W) un mainās siltums (Q).