Tok energie (ekosystém): definícia, postup a príklady

An ekosystém je definované ako spoločenstvo rôznych organizmov interagujúcich navzájom s prostredím v konkrétnej oblasti. Zahŕňa všetky interakcie a vzťahy medzi nimi biotický (bývanie) a abiotický (neživé) faktory.

Energia je to, čo vedie k prosperite ekosystému. A zatiaľ všetko hmota je konzervovaná v ekosystéme, energie toky ekosystémom, čo znamená, že nie je konzervovaný. Energia vstupuje do všetkých ekosystémov ako slnečné svetlo a postupne sa stráca ako teplo späť do životného prostredia.

Predtým, ako energia vytečie z ekosystému ako teplo, prúdi medzi organizmami v procese tzv tok energie. Je to tento energetický tok, ktorý pochádza zo slnka a potom prechádza z organizmu do organizmu, ktorý je základom všetkých interakcií a vzťahov v rámci ekosystému.

Definícia toku energie je prenos energie zo slnka a na každú nasledujúcu úroveň potravinového reťazca v prostredí.

Každá úroveň toku energie na potravinový reťazec v ekosystéme je označený trofickou úrovňou, ktorá označuje pozíciu, ktorú určitý organizmus alebo skupina organizmov zaujíma v potravinovom reťazci. Začiatok reťaze, ktorý by bol na dne energetickej pyramídy, je

Za ďalšiu úroveň v potravinovom reťazci / energetickej pyramíde by sa považovala druhá trofická úroveň, ktorý zvyčajne zaberá typ primárneho spotrebiteľa ako bylinožravec, ktorý žerie rastliny alebo riasy. Každý nasledujúci krok v potravinovom reťazci je ekvivalentný novej trofickej úrovni.

Okrem trofických úrovní existuje ešte niekoľko výrazov, ktoré musíte vedieť, aby ste pochopili tok energie.

Biomasa:Biomasa je organický materiál alebo organická hmota. Biomasa je fyzický organický materiál, v ktorom sa ukladá energia, ako napríklad hmota, z ktorej sú vyrobené rastliny a zvieratá.

Produktivita: Produktivita je rýchlosť, akou sa energia začleňuje do tiel organizmov ako biomasa. Môžete definovať produktivitu pre všetky a všetky trofické úrovne. Napríklad, primárny produktivita je produktivita prvovýrobcov v ekosystéme.

Hrubá primárna produktivita (GPP): GPP je rýchlosť, akou sa energia zo slnka zachytáva v molekulách glukózy. V podstate meria, koľko celkovej chemickej energie generujú prvovýrobcovia v ekosystéme.

Čistá primárna produktivita (JE): JE tiež meria, koľko chemickej energie vyprodukujú prvovýrobcovia, ale berie do úvahy aj stratu energie v dôsledku metabolických potrieb samotných výrobcov. NPP je teda rýchlosť, akou sa energia zo slnka zachytáva a ukladá ako hmota z biomasy, a rovná sa množstvu dostupnej energie pre ostatné organizmy v ekosystéme. JE je vždy nižšia suma ako GPP.

JE sa líši v závislosti od ekosystému. Závisí to od premenných, ako sú:

• Dostupné slnečné svetlo.
• Živiny v ekosystéme.
• Kvalita pôdy.
• Teplota.
• Vlhkosť.
• CO₂ úrovniach.
  

Energia vstupuje do ekosystémov ako slnečné svetlo a producenti, ako sú suchozemské rastliny, riasy a fotosyntetické baktérie, ju transformujú na využiteľnú chemickú energiu. Akonáhle táto energia vstúpi do ekosystému pomocou fotosyntézy a títo producenti ju premenia na biomasu, energia preteká potravinovým reťazcom, keď organizmy konzumujú iné organizmy.

Tráva využíva fotosyntézu, chrobák žerie trávu, vták žerie chrobáka a podobne.

Keď sa posúvate hore na trofické úrovne a pokračujete v potravinovom reťazci, tok energie nie je stopercentne efektívny. Iba asi 10 percent dostupnej energie ju robí z jednej trofickej úrovne na ďalšiu trofickú úroveň alebo z jedného organizmu na druhý. Zvyšok tejto dostupnej energie (asi 90 percent tejto energie) sa stratí ako teplo.

Čistá produktivita každej úrovne klesá s faktorom 10, keď stúpate po každej trofickej úrovni.

Prečo nie je tento prevod stopercentne efektívny? Existujú tri hlavné dôvody:

1. Nie všetky organizmy z každej trofickej úrovne sú konzumované: Myslite na to takto: čistá primárna produktivita predstavuje všetku dostupnú energiu pre organizmy v ekosystéme, ktorú pre vyššie uvedené trofické úrovne poskytujú producenti týmto organizmom. Aby všetka táto energia mohla prúdiť z tejto úrovne na ďalšiu, znamená to, že je potrebné spotrebovať všetkých týchto výrobcov. Každé steblo trávy, každý mikroskopický kúsok rias, každý list, každý kvet a tak ďalej. To sa nestane, čo znamená, že časť tejto energie neprúdi z tejto úrovne do vyšších trofických úrovní.

2. Nie všetka energia je schopná preniesť z jednej úrovne na druhú: Druhým dôvodom, prečo je tok energie neefektívny, je ten, že časť energie nie je schopná prenosu, a tým sa stráca. Napríklad ľudia nemôžu stráviť celulózu. Napriek tomu, že táto celulóza obsahuje energiu, ľudia ju nemôžu stráviť a získať z nej energiu. Stratí sa ako „odpad“ (al. Výkaly).

Platí to pre všetky organizmy: existujú určité bunky a kúsky hmoty, ktoré nemôžu stráviť, a ktoré sa vylučujú ako odpad / ako teplo. Takže aj keď je dostupná energia, ktorú má kúsok jedla, jedno množstvo, je nemožné, aby organizmus, ktorý ju zje, získal každú jednotku dostupnej energie v rámci tejto potravy. Časť tejto energie sa vždy stratí.

3. Metabolizmus využíva energiu: Nakoniec organizmy spotrebúvajú energiu metabolické procesy ako bunkové dýchanie. Táto energia sa spotrebuje a nemôže sa potom preniesť na ďalšiu trofickú úroveň.

Tok energie možno opísať potravinovými reťazcami ako prenos energie z jedného organizmu do druhého, počnúc výrobcami a pohybom v reťazci vyššie, keď sa organizmy spotrebúvajú navzájom. Ďalším spôsobom, ako zobraziť tento typ reťazca alebo jednoducho zobraziť trofické úrovne, sú potravinové / energetické pyramídy.

Pretože tok energie je neefektívny, najnižšia úroveň potravinového reťazca je takmer vždy najväčšia z hľadiska energie aj biomasy. Preto sa objavuje na základni pyramídy; to je úroveň, ktorá je najväčšia. Postupom nahor po každej trofickej úrovni alebo každej úrovni potravinovej pyramídy klesá energia aj biomasa, a preto sa počet úrovní zúži a vizuálne sa zúži.

Popremýšľajte o tom takto: Stratou 90 percent dostupného množstva energie postupujete o úroveň vyššie. Ďalej prúdi iba 10 percent energie, ktorá nedokáže podporovať toľko organizmov ako predchádzajúca úroveň. To má na každej úrovni za následok menej energie aj menej biomasy.

To vysvetľuje, prečo je v potravinovom reťazci zvyčajne väčšie množstvo organizmov (napríklad tráva, hmyz a malé ryby, a oveľa menší počet organizmov na vrchole potravinového reťazca (napríklad medvede, veľryby a levy).

Tu je všeobecný reťazec toho, ako energia prúdi v ekosystéme:

1. Energia vstupuje do ekosystému prostredníctvom slnečného žiarenia ako solárna energia.
2. Prvovýrobcovia (a.k.a., prvá trofická úroveň) premieňajú túto slnečnú energiu na chemickú prostredníctvom fotosyntézy. Bežným príkladom sú suchozemské rastliny, fotosyntetické baktérie a riasy. Títo výrobcovia sú fotosyntetické autotrofy, čo znamená, že vytvárajú svoje vlastné potravinové / organické molekuly pomocou slnečnej energie a oxidu uhličitého.
3. Časť chemickej energie, ktorú výrobcovia vytvárajú, je potom začlenené do veci ktoré tvoria týchto výrobcov. Zvyšok sa stratí ako teplo a použije sa v metabolizme týchto organizmov.
4. Potom ich skonzumujú primárnych spotrebiteľov (a.k.a., druhá trofická úroveň). Bežným príkladom sú bylinožravce a všežravce, ktoré jedia rastliny. Energia, ktorá bola uložená v hmote týchto organizmov, sa prenáša na ďalšiu trofickú úroveň. Časť energie sa stráca ako teplo a ako odpad.
5. Ďalšia trofická úroveň zahŕňa ďalších konzumentov / predátorov, ktorí zožerú organizmy na druhej trofickej úrovni (sekundárni spotrebitelia, terciárni spotrebitelia atď). Pri každom kroku hore potravinovým reťazcom sa stratí časť energie.
6. Keď organizmy zomrú, rozkladače ako červy, baktérie a huby rozkladajú mŕtve organizmy a recyklujú živiny do ekosystému a berú si energiu sami pre seba. Ako vždy sa časť energie stále stráca ako teplo.

Bez výrobcov by nebolo možné, aby sa nejaké množstvo energie dostalo do ekosystému v použiteľnej podobe. Energia musí neustále vstupovať do ekosystému prostredníctvom slnečného žiarenia a títo prvovýrobcovia, inak by sa celá potravinová sieť / reťazec v ekosystéme zrútila a prestala existovať.

Lesné ekosystémy mierneho pásma sú skvelým príkladom na zobrazenie toho, ako funguje tok energie.

Všetko sa začína slnečnou energiou, ktorá vstupuje do ekosystému. Toto slnečné svetlo plus kysličník uhličitý bude v lesnom prostredí využívať množstvo prvovýrobcov, vrátane:

• Stromy (napríklad javor, dub, jaseň a borovica).
• Trávy.
• Vinič.
• Riasy v rybníkoch / potokoch.

Ďalej prichádzajú na rad hlavní spotrebitelia. V miernom lese by to malo zahŕňať bylinožravce, ako je jeleň, rôzne bylinožravé druhy hmyzu, veveričky, chipmunky, králiky a ďalšie. Tieto organizmy požierajú prvovýrobcov a svoju energiu začleňujú do svojich vlastných tiel. Časť energie sa stráca ako teplo a odpad.

Sekundárni a terciárni spotrebitelia potom konzumujú tieto ďalšie organizmy. V miernom lese sem patria zvieratá ako mývaly, dravý hmyz, líšky, kojoti, vlci, medvede a dravé vtáky.

Keď ktorýkoľvek z týchto organizmov zomrie, rozkladače rozložia telá mŕtvych organizmov a energia prúdi do rozkladačov. V miernom lese by to malo zahŕňať červy, huby a rôzne druhy baktérií.

Pyramídový koncept „toku energie“ možno demonštrovať aj na tomto príklade. Najdostupnejšia energia a biomasa je na najnižšej úrovni potravinovej / energetickej pyramídy: výrobcovia v podobe kvitnúcich rastlín, tráv, kríkov a ďalších. Úroveň s najmenšou energiou / biomasou je na vrchole pyramídového / potravinového reťazca v podobe spotrebiteľov na vysokej úrovni, ako sú medvede a vlci.

Zatiaľ čo morské ekosystémy ako koralový útes sú veľmi odlišné od suchozemských ekosystémov, ako sú lesy mierneho pásma, môžete vidieť, ako koncept toku energie funguje úplne rovnakým spôsobom.

Prvotnými producentmi v prostredí koralových útesov sú väčšinou mikroskopický planktón, mikroskopické organizmy podobné rastlinám, ktoré sa nachádzajú v koraloch a voľne sa vznášajú vo vode okolo koralového útesu. Odtiaľ rôzne ryby, mäkkýše a iné bylinožravé tvory, napríklad morské ježky, ktoré žijú v útese, spotrebujú týchto výrobcov (väčšinou riasy v tomto ekosystéme) na energiu.

Energia potom prúdi na ďalšiu trofickú úroveň, ktorou by v tomto ekosystéme boli väčšie dravé ryby, ako sú žraloky a barakudy, ako aj muréna, chňapal, lúčne lúče, kalmáre a ďalšie.

Rozkladače existujú aj v koralových útesoch. Niektoré príklady:

• Morské uhorky.
• Bakteriálne druhy.
• Krevety.
• Krehký hviezdice.
• Rôzne druhy krabov (napríklad krab na zdobenie).

S týmto ekosystémom môžete vidieť aj koncept pyramídy. Najdostupnejšia energia a biomasa existuje na prvej trofickej úrovni a na najnižšej úrovni potravinovej pyramídy: producenti vo forme rias a koralových organizmov. Úroveň s najmenšou energiou a akumulovanou biomasou je na vrchole v podobe spotrebiteľov na vysokej úrovni, ako sú žraloky.