Planten ontvangen de energie van de zon en gebruiken deze om anorganische verbindingen om te zetten in rijke organische verbindingen. In het bijzonder zetten ze zonlicht en koolstofdioxide om in glucose en zuurstof. Daarom vereisen biologische activiteiten in een ecosysteem energie van de zon.
De ontvangen zonne-energie ondergaat in ecosystemen een energietransformatie in chemische energie, die tijdens het proces van fotosynthese in glucosevorm als potentiële energie wordt gebonden. Deze energie stroomt vervolgens door het hele ecosysteem door de voedselketen en een proces genaamd energiestroom.
Energietransformatie in ecosystemen begint met fotosynthese
Fotosynthese markeert het begin van een keten van energieconversies in een ecosysteem, wat te zien is in veel voorbeelden van voedselketens. Een aantal dieren voedt zich met de fotosyntheseproducten, zoals wanneer geiten struiken eten, wormen gras eten en ratten granen. Wanneer dieren zich voeden met deze plantaardige producten, worden voedselenergie en organische verbindingen van de planten naar de dieren overgebracht.
De meeste voorbeelden van voedselketens in ecosystemen zullen ook laten zien dat de dieren die producenten eten, zich in worden opgegeten door andere dieren, waardoor energie en organische verbindingen van het ene dier naar een ander. Enkele voorbeelden van ecosystemen hiervan zijn wanneer mensen schapen eten, wanneer vogels zich voeden met wormen en wanneer leeuwen zebra's eten. Deze keten van energietransformatie van de ene soort naar de andere kan verschillende cycli doorgaan, maar het is eindigt uiteindelijk wanneer de dode dieren ontbinden en voeding worden voor schimmels, bacteriën en andere ontbinders.
Afbrekers
Schimmels en bacteriën zijn voorbeelden van ontbinders bij energietransformatie in ecosystemen. Ze zijn verantwoordelijk voor het afbreken van de complexe organische verbindingen in eenvoudige voedingsstoffen. Afbrekers zijn belangrijk in het ecosysteem omdat ze dode materialen afbreken die nog energiebronnen bevatten. Er zijn verschillende soorten ontbindende organismen, die verantwoordelijk zijn voor het terugbrengen van eenvoudigere voedingsstoffen naar de bodem om door planten te worden gebruikt - en zo gaat de energietransformatiecyclus door.
Energiestroom in voorbeelden van ecosystemen
Energie die door de primaire producenten wordt verzameld, wordt via de voedselketen via verschillende trofische niveaus overgedragen in een fenomeen dat energiestroom. Het pad van de energiestroom gaat van primaire producenten naar primaire consumenten naar secundaire consumenten en uiteindelijk naar decomposers. Slechts ongeveer 10 procent van de beschikbare energie gaat van het ene trofische niveau naar het volgende.
Ecosysteemvoorbeelden en voedselketenvoorbeelden binnen ecosystemen laten dit concept iets eenvoudiger zien.
In een bosecosysteem transformeren bomen en grassen bijvoorbeeld zonne-energie in chemische energie. Die energie stroomt naar de primaire consumenten van het ecosysteem zoals insecten en herbivoren zoals herten. Secundaire consumenten zoals vossen, wolven en vogels eten en krijgen energie van die organismen. Wanneer een van die organismen sterft, breken schimmels, wormen en andere ontbinders ze af om energie en voedingsstoffen te ontvangen.
Principes van energiestroom
De energiestroom door een voedselketen vindt plaats als gevolg van twee wetten van de thermodynamica, die worden toegepast op het ecosysteem.
De eerste wet van de thermodynamica stelt dat processen waarbij energietransformatie betrokken is, niet spontaan zullen plaatsvinden, tenzij er degradatie van energie is van een niet-willekeurige vorm naar een willekeurige vorm. Deze wet vereist dat in een ecosysteem elke energieoverdracht gepaard moet gaan met verspreiding van energie in ademhaling of niet-beschikbare warmte. Simpel gezegd: energieoverdracht tussen trofische niveaus leidt ook tot energieverlies door warmte.
De tweede wet van de thermodynamica is de wet van behoud van energie, die stelt dat energie van de ene bron naar de andere kan worden getransformeerd, maar niet wordt gecreëerd of vernietigd. Als er een toename of afname optreedt in de interne energie (E) van een ecosysteem, wordt arbeid (W) verricht en verandert warmte (Q).
