Energy Flow (Ecosystem): Definisjon, prosess og eksempler

An økosystem er definert som et fellesskap av forskjellige organismer som samhandler med hverandre og deres miljø i et bestemt område. Det står for alle interaksjoner og forhold mellom begge biotisk (levende) og abiotisk (ikke-levende) faktorer.

Energi er det som driver økosystemet til å trives. Og mens alt saken er bevart i et økosystem, energi flyter gjennom et økosystem, noe som betyr at det ikke er bevart. Energi kommer inn i alle økosystemer som sollys og går tapt som varme tilbake i miljøet.

Imidlertid, før energi strømmer ut av økosystemet som varme, flyter den mellom organismer i en prosess som kalles energistrøm. Det er denne energistrømmen som kommer fra solen og deretter går fra organisme til organisme som er grunnlaget for alle interaksjoner og forhold i et økosystem.

Definisjonen av energistrøm er overføring av energi fra solen og opp hvert påfølgende nivå i næringskjeden i et miljø.

Hvert nivå av energistrøm på næringskjede i et økosystem er betegnet med et trofisk nivå, som refererer til posisjonen en bestemt organisme eller gruppe organismer inntar i næringskjeden. Starten på kjeden, som ville være i bunnen av energipyramiden, er

Det neste nivået opp i næringskjeden / energipyramiden vil bli betraktet som andre trofiske nivå, som vanligvis er okkupert av en type primærforbruker som en planteetning som spiser planter eller alger. Hvert påfølgende trinn i næringskjeden tilsvarer et nytt trofisk nivå.

Foruten trofiske nivåer, er det noen få termer du trenger å vite for å forstå energiflyten.

Biomasse:Biomasse er organisk materiale eller organisk materiale. Biomasse er det fysiske organiske materialet som energi lagres i, som massen som utgjør planter og dyr.

Produktivitet: Produktivitet er hastigheten som energi blir innlemmet i organismene som biomasse. Du kan definere produktivitet for alle trofiske nivåer. For eksempel, hoved produktivitet er produktiviteten til primærprodusenter i et økosystem.

Brutto primærproduktivitet (GPP): GPP er hastigheten som energien fra solen fanges opp i glukosemolekyler. Den måler i hovedsak hvor mye total kjemisk energi som genereres av primærprodusenter i et økosystem.

Netto primær produktivitet (NPP): NPP måler også hvor mye kjemisk energi som genereres av primærprodusenter, men den tar også hensyn til energien som går tapt på grunn av metabolske behov fra produsentene selv. Så NPP er hastigheten som energien fra solen fanges opp og lagres som biomasse, og den er lik mengden tilgjengelig energi til de andre organismer i økosystemet. NPP er alltid et lavere beløp enn GPP.

NPP varierer avhengig av økosystemet. Det avhenger av variabler som:

• Tilgjengelig sollys.
• Næringsstoffer i økosystemet.
• Jordkvalitet.
• Temperatur.
• Fuktighet.
• CO₂ nivåer.
  

Energi kommer inn i økosystemer som sollys og transformeres til brukbar kjemisk energi av produsenter som landplanter, alger og fotosyntetiske bakterier. Når denne energien kommer inn i økosystemet via fotosyntese og omdannes til biomasse av disse produsentene, strømmer energi gjennom næringskjeden når organismer spiser andre organismer.

Gress bruker fotosyntese, billen spiser gress, fuglen spiser billen og så videre.

Når du beveger deg opp trofiske nivåer og fortsetter langs næringskjeden, er ikke energistrømmen 100 prosent effektiv. Bare om lag 10 prosent av den tilgjengelige energien gjør det fra ett trofisk nivå til det neste trofiske nivået, eller fra en organisme til den neste. Resten av den tilgjengelige energien (omtrent 90 prosent av den energien) går tapt som varme.

Nettoproduktiviteten til hvert nivå reduseres med en faktor 10 når du går opp hvert trofiske nivå.

Hvorfor er ikke denne overføringen 100 prosent effektiv? Det er tre hovedårsaker:

1. Ikke alle organismer fra hvert trofiske nivå forbrukes: Tenk på det på denne måten: netto primærproduktivitet utgjør all tilgjengelig energi for organismer i et økosystem som produseres av disse organismer i høyere trofiske nivåer. For å få all den energistrømmen fra det nivået til det neste, betyr det at alle disse produsentene må konsumeres. Hvert gressklipp, hvert mikroskopisk stykke alger, hvert blad, hver blomst og så videre. Det skjer ikke, noe som betyr at noe av den energien ikke strømmer fra det nivået til de høyere trofiske nivåene.

2. Ikke all energi kan overføres fra ett nivå til det neste: Den andre grunnen til at strømmen av energi er ineffektiv er at noe energi ikke er i stand til å overføres og dermed går tapt. For eksempel kan mennesker ikke fordøye cellulose. Selv om den cellulosen inneholder energi, kan folk ikke fordøye den og få energi fra den, og den går tapt som "avfall" (aka avføring).

Dette gjelder for alle organismer: det er visse celler og biter av stoff som de ikke kan fordøye som vil bli utskilt som avfall / tapt som varme. Så selv om den tilgjengelige energien som en matbit har, er en mengde, er det umulig for en organisme som spiser den å skaffe seg hver enhet tilgjengelig energi i maten. Noe av den energien vil alltid gå tapt.

3. Metabolisme bruker energi: Til slutt bruker organismer energi til metabolske prosesser som cellulær respirasjon. Denne energien er brukt opp og kan ikke overføres til neste trofiske nivå.

Energistrøm kan beskrives gjennom næringskjeder som overføring av energi fra en organisme til den neste, begynnende med produsentene og beveger seg oppover kjeden når organismer forbrukes av hverandre. En annen måte å vise denne typen kjeder på eller bare å vise trofiske nivåer er gjennom mat / energipyramider.

Fordi energistrømmen er ineffektiv, er det laveste nivået i næringskjeden nesten alltid det største når det gjelder både energi og biomasse. Derfor dukker den opp ved foten av pyramiden; det er det nivået som er det største. Når du beveger deg oppover hvert trofisk nivå eller hvert nivå av matpyramiden, reduseres både energi og biomasse, og derfor reduseres nivåene i antall og blir smalere visuelt når du beveger deg oppover pyramiden.

Tenk på det på denne måten: Du mister 90 prosent av den tilgjengelige mengden energi når du beveger deg opp hvert nivå. Bare 10 prosent av energien strømmer med, noe som ikke kan støtte så mange organismer som det forrige nivået. Dette resulterer i både mindre energi og mindre biomasse på hvert nivå.

Det forklarer hvorfor det vanligvis er et større antall organismer lavere i næringskjeden (som gress, insekter og småfisk, for eksempel) og et mye mindre antall organismer på toppen av næringskjeden (for eksempel bjørner, hvaler og løver).

Her er en generell kjede av hvordan energi strømmer i et økosystem:

1. Energi kommer inn i økosystemet via sollys som solenergi.
2. Primære produsenter (altså det første trofiske nivået) gjør solenergi til kjemisk energi via fotosyntese. Vanlige eksempler er landplanter, fotosyntetiske bakterier og alger. Disse produsentene er fotosyntetiske autotrofer, noe som betyr at de lager sin egen mat / organiske molekyler med solens energi og karbondioksid.
3. Noe av den kjemiske energien som produsentene lager er da innlemmet i saken som utgjør disse produsentene. Resten går tapt som varme og brukes i organismenes metabolisme.
4. De blir så fortært av primære forbrukere (aka andre trofiske nivå). Vanlige eksempler er planteetere og altetende som spiser planter. Energien som er lagret i organismenes materie overføres til det neste trofiske nivået. Noe energi går tapt som varme og som avfall.
5. Det neste trofiske nivået inkluderer andre forbrukere / rovdyr som vil spise organismer på det andre trofiske nivået (sekundære forbrukere, tertiære forbrukere og så videre). For hvert trinn du går opp i næringskjeden, går noe energi tapt.
6. Når organismer dør, nedbrytere som ormer, bakterier og sopp bryter ned de døde organismer og resirkulerer næringsstoffer i økosystemet og tar energi for seg selv. Som alltid er noe energi fortsatt tapt som varme.

Uten produsenter ville det ikke være noen måte for noen mengde energi å komme inn i økosystemet i en brukbar form. Energi må kontinuerlig komme inn i økosystemet via sollys og de primære produsentene, ellers ville hele matnett / kjeden i økosystemet kollapse og opphøre å eksistere.

Tempererte skogøkosystemer er et godt eksempel for å vise hvordan energistrømmen fungerer.

Det hele starter med solenergien som kommer inn i økosystemet. Dette sollyset pluss karbondioksid vil bli brukt av en rekke primærprodusenter i et skogsmiljø, inkludert:

• Trær (som lønn, eik, ask og furu).
• Gress.
• Vines.
• Alger i dammer / bekker.

Deretter kommer hovedforbrukerne. I den tempererte skogen vil dette inkludere planteetere som hjort, forskjellige planteetende insekter, ekorn, chipmunks, kaniner og mer. Disse organismene spiser hovedprodusentene og innlemmer energien i sine egne kropper. Noe energi går tapt som varme og avfall.

Sekundære og tertiære forbrukere spiser deretter de andre organismer. I en temperert skog inkluderer dette dyr som vaskebjørn, rovdyr, rev, prærieulver, ulv, bjørn og rovfugl.

Når noen av disse organismene dør, bryter nedbrytere ned de døde organismenes kropper, og energien strømmer til nedbryterne. I en temperert skog vil dette omfatte ormer, sopp og forskjellige typer bakterier.

Det pyramidale "strømmen av energi" -konseptet kan også demonstreres med dette eksemplet. Den mest tilgjengelige energien og biomassen er på det laveste nivået av mat / energipyramiden: produsentene i form av blomstrende planter, gress, busker og mer. Nivået med minst energi / biomasse er på toppen av pyramiden / næringskjeden i form av høyt forbrukere som bjørn og ulv.

Samtidig som marine økosystemer som et korallrev er veldig forskjellige fra terrestriske økosystemer som tempererte skoger, kan du se hvordan konseptet med energistrøm fungerer på nøyaktig samme måte.

Primære produsenter i et korallrevsmiljø er for det meste mikroskopisk plankton, mikroskopiske plantelignende organismer som finnes i korallen og frittflytende i vannet rundt korallrevet. Derfra forbruker forskjellige fisker, bløtdyr og andre planteetende skapninger, som kråkeboller som lever i revet, produsentene (for det meste alger i dette økosystemet) for energi.

Energi strømmer deretter til neste trofiske nivå, som i dette økosystemet vil være større rovfisk som haier og barracuda sammen med morålen, snapperfisken, sværstråler, blekksprut og mer.

Nedbrytere eksisterer også i korallrev. Noen eksempler inkluderer:

• Agurker.
• Bakteriearter.
• Reke.
• Skøre sjøstjerner.
• Ulike krabbearter (for eksempel dekoratørkrabben).

Du kan også se begrepet pyramiden med dette økosystemet. Den mest tilgjengelige energien og biomassen eksisterer på det første trofiske nivået og det laveste nivået av matpyramiden: produsentene i form av alger og korallorganismer. Nivået med minst energi og akkumulert biomasse er øverst i form av høyt nivå forbrukere som haier.