Rośliny otrzymują energię słoneczną i wykorzystują ją do przekształcania związków nieorganicznych w bogate związki organiczne. W szczególności zamieniają światło słoneczne i dwutlenek węgla w glukozę i tlen. Dlatego działania biologiczne w ekosystemie wymagają energii słonecznej.
Otrzymana energia słoneczna ulega w ekosystemach przemianie energetycznej w energię chemiczną, która w procesie fotosyntezy jest wiązana w formie glukozy jako energia potencjalna. Energia ta przepływa następnie przez ekosystem przez łańcuch pokarmowy i proces zwany przepływ energii.
Transformacja energetyczna w ekosystemach zaczyna się od fotosyntezy
Fotosynteza wyznacza początek łańcucha konwersji energii w ekosystemie, co widać na wielu przykładach łańcucha pokarmowego. Wiele zwierząt żywi się produktami fotosyntezy, na przykład gdy kozy zjadają krzewy, robaki jedzą trawę, a szczury jedzą ziarna. Kiedy zwierzęta żywią się tymi produktami roślinnymi, energia pokarmowa i związki organiczne są przenoszone z roślin na zwierzęta.
Większość przykładów łańcucha pokarmowego w ekosystemach pokaże również, że zwierzęta, które jedzą producentów, są w zjedzone przez inne zwierzęta, przenoszące dalej energię i związki organiczne z jednego zwierzęcia na inne. Przykładami tego ekosystemu są sytuacje, w których ludzie jedzą owce, ptaki żywią się robakami, a lwy jedzą zebry. Ten łańcuch transformacji energii z jednego gatunku do drugiego może trwać przez kilka cykli, ale ostatecznie kończy się, gdy martwe zwierzęta rozkładają się, stając się pożywieniem dla grzybów, bakterii i innych rozkładający się.
Rozkładniki
Grzyby i bakterie są przykładami rozkładający się w transformacji energetycznej w ekosystemach. Odpowiadają za rozkład złożonych związków organicznych na proste składniki odżywcze. Rozkładniki są ważne w ekosystemie, ponieważ rozkładają martwe materiały, które wciąż zawierają źródła energii. Istnieją różne typy organizmów rozkładających, które są odpowiedzialne za zwracanie do gleby prostszych składników odżywczych, które mają być wykorzystane przez rośliny – i tak cykl transformacji energetycznej trwa.
Przepływ energii w przykładach ekosystemów
Energia zgromadzona przez pierwotnych producentów jest przekazywana przez łańcuch pokarmowy przez różne poziomy troficzne w zjawisku zwanym przepływ energii. Ścieżka przepływu energii przesuwa się od producentów pierwotnych do odbiorców pierwotnych, do odbiorców wtórnych i wreszcie do rozkładników. Tylko około 10 procent dostępnej energii przechodzi z jednego poziomu troficznego na następny.
Przykłady ekosystemów i przykłady łańcuchów pokarmowych w ekosystemach pokazują tę koncepcję nieco łatwiej.
Na przykład w ekosystemie leśnym drzewa i trawy przekształcają energię słoneczną w energię chemiczną. Ta energia płynie do głównych konsumentów ekosystemu, takich jak owady i roślinożerne, takie jak jelenie. Konsumenci wtórni, tacy jak lisy, wilki i ptaki, jedzą i czerpią energię z tych organizmów. Kiedy którykolwiek z tych organizmów umiera, grzyby, robaki i inne rozkładające się organizmy rozkładają je, aby otrzymać energię i składniki odżywcze.
Zasady przepływu energii
Przepływ energii przez łańcuch pokarmowy wynika z dwóch praw termodynamiki, które są stosowane w ekosystemie.
Pierwsza zasada termodynamiki mówi, że procesy związane z transformacją energii nie będą zachodzić spontanicznie, chyba że nastąpi degradacja energii z postaci nielosowej do postaci losowej. Prawo to wymaga, aby w ekosystemie każdemu transferowi energii towarzyszyło rozproszenie energii na oddychanie lub niedostępne ciepło. Mówiąc najprościej: transfer energii między poziomami troficznymi powoduje również utratę energii przez ciepło.
Drugie prawo termodynamiki to prawo zachowania energii, które mówi, że energia może być przekształcana z jednego źródła do drugiego, ale nie jest ani tworzona, ani niszczona. Jeśli nastąpi wzrost lub spadek energii wewnętrznej (E) ekosystemu, praca (W) jest skończona, a ciepło (Q) się zmienia.