Spre deosebire de nutrienții care ciclu prin ecosisteme, energie curge prin ei. Aceasta înseamnă că energia trebuie să intre în ecosistem la un punct de plecare și apoi să treacă de la un organism la altul până când este consumată și pierdută complet. Fără acel pas inițial care permite energiei să curgă în ecosistem, viața de pe Pământ ar înceta să existe așa cum o cunoaștem noi.
Care este responsabilitatea pentru a permite energiei să pătrundă mai întâi în ecosistem? Slujba asta o are producători, de asemenea cunoscut ca si autotrofe. Aceste organisme sunt capabile să-și creeze propria energie chimică și cel mai adesea fac acest lucru prin fotosinteză.
Aceste organisme fotosintetice se bazează atât pe accesul la lumina soarelui, cât și pe nutrienți, pentru a produce energie. Puteți măsura productivitatea și eficiența organismelor fotosintetice. Aceasta se numește productivitatea fotosintetică (sau productivitatea primară) și este direct influențat de ceea ce se bazează producătorii: lumina soarelui și nutrienți.
Fluxul de energie în ecosistem
Organismele fotosintetice, cum ar fi plantele, unele bacterii și alge, sunt cunoscute ca „poarta” pentru ca energia să pătrundă în ecosisteme. Acest lucru se datorează faptului că utilizează dioxid de carbon din mediu, apă și energie solară (cunoscută și sub numele de lumina soarelui) fotosinteză, care transformă acea energie solară în energie chimică utilizabilă sub formă de glucoză.
Fără acest pas, nu ar exista nicio modalitate prin care energia să intre în ecosisteme pentru ca nivelurile / organismele trofice ulterioare să poată fi accesate.
Ce este productivitatea fotosintetică?
Productivitate fotosintetică, numit si productivitatea primară, este rata în care energia este adăugată organismelor ca biomasă la producătorii dintr-un ecosistem (cantitatea de materie care alcătuiește corpurile organismelor).
Productivitatea poate fi măsurată pentru orice tip de organism și nivel trofic, dar productivitatea fotosintetică măsoară în mod specific viteza cu care se adaugă energia la biomasa producătorilor fotosintetici precum plantele, bacterii și alge.
Doi factori care influențează fotosinteza și productivitatea fotosintetică
Formula și reacția chimică pentru fotosinteză arată astfel:
6H2O (apă) + 6CO2 (dioxid de carbon) + Lumina soarelui → C6H12O6 (glucoză) + 6O2 (oxigen)
Privind aceste cerințe pentru fotosinteză, este logic că lumina soarelui și disponibilitatea nutrienților sunt factorii care influențează productivitatea primară în ecosisteme, deoarece aceștia sunt factorii necesari pentru apariția fotosintezei.
Primul factor: lumina soarelui
Lumina soarelui, aka energie solara, este ceea ce determină apariția fotosintezei. În zonele în care lumina directă a soarelui este redusă sau deloc, productivitatea fotosintetică globală va fi mai mică, deoarece există mai puțină energie pentru a determina acea reacție.
Acesta este motivul pentru care majoritatea vieții fotosintetice din ecosistemele acvatice se află doar la nivelurile suprafeței apei (de la suprafață până la 656 picioare mai jos), deoarece lumina nu poate pătrunde cu adevărat mai adânc decât atât.
Acesta este și motivul pentru care productivitatea fotosintetică este mai mare în zonele mai apropiate de ecuator (unde există cea mai directă lumină solară) și mai scăzută în regiunile polare. Acesta este și motivul pentru care zonele fără lumină au o rată de productivitate primară zero, deoarece nu poate avea loc nici o fotosinteză.
De exemplu, a pădure tropicală are una dintre cele mai mari rate de productivitate primară datorită apropierii sale de ecuator. A pajiști temperate în SUA ar avea o productivitate mai mică decât pădurea tropicală tropicală de pe ecuator din cauza unei cantități mai mici de lumină solară disponibilă la acea latitudine.
Al doilea factor: nutrienți
Disponibilitatea nutrienților este al doilea factor care influențează productivitatea fotosintetică a unei regiuni. Pe lângă accesul la apă și dioxid de carbon, organismele fotosintetice au nevoie de substanțe nutritive pentru ca celulele și cloroplastele lor să funcționeze și să efectueze reacția metabolică.
Oamenii de știință au descoperit că magneziul, fierul, sulful, fosforul și compușii azotați sunt toți factori limitativi pentru productivitatea fotosintetică.
Ceea ce înseamnă acest lucru este că acești factori și nutrienți pot limita cât de productivă este fotosinteza, chiar dacă lumina soarelui este în exces. De exemplu, ocean deschis apele primesc cantități mari de lumină directă a soarelui. Dar, deoarece aceste ape au o viață atât de mică și acces la substanțe nutritive, productivitatea fotosintetică este foarte scăzută.
Nivelurile nutrienților sunt influențate de o serie de alți factori, inclusiv:
- Precipitaţii
- Tipul solului
- Organisme dintr-un ecosistem
- Descompunători
- Bacterii fixatoare de azot
- Evenimente naturale (erupție vulcanică, incendii, calamități naturale etc.)
- Curenți oceanici și / sau de vânt
- Climat
- Locație geografică