Pretok energije (ekosistem): opredelitev, postopek in primeri

An ekosistem je opredeljena kot skupnost različnih organizmov, ki med seboj sodelujejo in njihovim okoljem na določenem območju. Upošteva vse interakcije in odnose med obema biotski (živi) in abiotski (neživi) dejavniki.

Energija je tista, ki poganja ekosistem, da uspeva. In medtem ko vse zadeva je ohranjena v ekosistemu, energija pretoki skozi ekosistem, kar pomeni, da ni ohranjen. Energija vstopa v vse ekosisteme kot sončna svetloba in se s toploto postopoma izgublja nazaj v okolje.

Preden pa energija izteče iz ekosistema kot toplota, teče med organizmi v postopku, imenovanem pretok energije. Ta pretok energije, ki prihaja iz sonca in nato prehaja iz organizma v organizem, je osnova vseh interakcij in odnosov znotraj ekosistema.

Definicija pretoka energije je prenos energije od sonca in navzgor na vsako naslednjo stopnjo prehranjevalne verige v okolju.

Vsaka stopnja pretoka energije na prehranjevalna veriga v ekosistemu je označena s trofično ravnjo, ki se nanaša na položaj določenega organizma ali skupine organizmov na prehranjevalni verigi. Začetek verige, ki bi bila na dnu energetske piramide, je

Naslednja stopnja v prehranjevalni verigi / energetski piramidi bi se štela za drugi trofični nivo, ki ga običajno zaseda vrsta primarnega potrošnika, kot je rastlinojed, ki jedo rastline ali alge. Vsak naslednji korak v prehranjevalni verigi je enak novi trofični ravni.

Poleg trofičnih ravni morate vedeti še nekaj izrazov, da razumete pretok energije.

Biomasa:Biomasa je organski material ali organska snov. Biomasa je fizični organski material, v katerem je shranjena energija, tako kot masa, ki tvori rastline in živali.

Produktivnost: Produktivnost je hitrost vključevanja energije v telesa organizmov kot biomase. Določite lahko produktivnost za vse trofične ravni. Na primer primarni produktivnost je produktivnost primarnih proizvajalcev v ekosistemu.

Bruto primarna produktivnost (GPP): GPP je hitrost zajemanja sončne energije v molekulah glukoze. V bistvu meri, koliko celotne kemične energije ustvarijo primarni proizvajalci v ekosistemu.

Neto primarna produktivnost (NPP): NPP meri tudi, koliko kemične energije proizvedejo primarni proizvajalci, vendar upošteva tudi energijo, ki so jo proizvajalci sami izgubili zaradi presnovnih potreb. NPP je torej hitrost, s katero se sončna energija zajame in shrani kot snov biomase, in je enaka količini energije, ki je na voljo drugim organizmom v ekosistemu. NPP je nenehno nižji znesek od GPP.

NPP se razlikuje glede na ekosistem. Odvisno od spremenljivk, kot so:

• Na voljo sončna svetloba.
• Hranila v ekosistemu.
• Kakovost tal.
• Temperatura.
• Vlaga.
• CO₂ ravni.
  

Energija vstopi v ekosisteme kot sončna svetloba in jo proizvajalci, kot so kopenske rastline, alge in fotosintetske bakterije, spremenijo v uporabno kemično energijo. Ko ta energija s fotosintezo vstopi v ekosistem in jo ti proizvajalci pretvorijo v biomaso, energija teče skozi prehranjevalno verigo, ko organizmi jedo druge organizme.

Grass uporablja fotosintezo, hrošč poje travo, ptica hrošča in tako naprej.

Ko se dvignete po trofični ravni in nadaljujete po prehranjevalni verigi, pretok energije ni 100-odstotno učinkovit. Le približno 10 odstotkov razpoložljive energije preide iz ene trofične stopnje v naslednjo trofično raven ali iz enega organizma v drugega. Preostanek razpoložljive energije (približno 90 odstotkov te energije) se izgubi kot toplota.

Neto produktivnost vsake stopnje se zmanjša za faktor 10, ko se dvignete na vsako trofično raven.

Zakaj ta prenos ni 100-odstotno učinkovit? Obstajajo trije glavni razlogi:

1. Ne zaužijejo se vsi organizmi z vsake trofične ravni: Pomislite tako: neto primarna produktivnost znaša vso razpoložljivo energijo za organizme v ekosistemu, ki jo proizvajalci zagotavljajo za te organizme v višjih trofičnih ravneh. Da bi ves ta energijski tok tekel s te ravni na naslednjo, to pomeni, da bi bilo treba porabiti vse te proizvajalce. Vsaka travna trava, vsak mikroskopski kos alg, vsak list, vsak cvet itd. To se ne zgodi, kar pomeni, da del te energije ne teče s te ravni na višje trofične ravni.

2. Vse energije ni mogoče prenesti z ene ravni na drugo: Drugi razlog, zakaj je pretok energije neučinkovit, je, ker se neka energija ne more prenesti in se tako izgubi. Na primer, ljudje ne morejo prebaviti celuloze. Čeprav ta celuloza vsebuje energijo, je ljudje ne morejo prebaviti in iz nje pridobiti energijo, zato se izgubi kot "odpadek" (tudi iztrebki).

To velja za vse organizme: nekatere celice in koščki snovi, ki jih ne morejo prebaviti, se izločijo kot odpadki / izgubijo kot toplota. Torej, četudi je razpoložljiva energija, ki jo ima kos hrane, ena sama, organizmu, ki ga poje, ni mogoče pridobiti vsake enote razpoložljive energije v tej hrani. Del te energije bo vedno izgubljen.

3. Presnova uporablja energijo: Nazadnje, organizmi porabijo energijo za presnovni procesi kot celično dihanje. Ta energija se porabi in je ni mogoče prenesti na naslednjo trofično raven.

Pretok energije lahko po prehranjevalnih verigah opišemo kot prenos energije iz enega organizma v drugega, začenši s proizvajalci in se premika po verigi navzgor, ko organizme porabljajo drugi. Drug način za prikaz te vrste verige ali preprosto za prikaz trofičnih ravni je skozi piramide s hrano / energijo.

Ker je pretok energije neučinkovit, je najnižja raven prehranjevalne verige skoraj vedno največja tako z vidika energije kot biomase. Zato se pojavi na dnu piramide; to je največja raven. Ko se premikate navzgor po vsaki trofični ravni ali vsaki ravni prehranske piramide, se tako energija kot biomasa zmanjšujeta, zato se ravni, ko se premikate po piramidi navzgor, zmanjšujejo in vizualno zožijo.

Pomislite na to tako: Ko se premikate po stopnji navzgor, izgubite 90 odstotkov razpoložljive količine energije. Le 10 odstotkov energije teče vzdolž, kar ne more podpirati toliko organizmov kot prejšnja raven. Posledica tega je manj energije in manj biomase na vsaki ravni.

To pojasnjuje, zakaj je v prehranjevalni verigi običajno večje število organizmov (kot so trava, žuželke in majhne ribe, na primer) in veliko manjše število organizmov na vrhu prehranjevalne verige (na primer medvedi, kiti in levi).

Tu je splošna veriga, kako energija teče v ekosistemu:

1. Energija vstopi v ekosistem prek sončne svetlobe kot sončna energija.
2. Primarni proizvajalci (alias, prva trofična raven) s fotosintezo to sončno energijo spremeni v kemično energijo. Pogosti primeri so kopenske rastline, fotosintetske bakterije in alge. Ti proizvajalci so fotosintetski avtotrofi, kar pomeni, da s sončno energijo in ogljikovim dioksidom ustvarjajo lastne molekule hrane / organske molekule.
3. Nekaj ​​te kemične energije, ki jo ustvarjajo proizvajalci, je takrat vključena v zadevo ki sestavljajo te proizvajalce. Preostanek se izgubi kot toplota in se uporabi pri presnovi teh organizmov.
4. Nato jih zaužijejo primarni potrošniki (alias, druga trofična raven). Pogosti primeri so rastlinojede in vsejedje, ki jedo rastline. Energija, ki je bila shranjena v snovi teh organizmov, se prenese na naslednjo trofično raven. Nekaj ​​energije se izgubi kot toplota in kot odpadki.
5. Naslednja trofična raven vključuje druge potrošnike / plenilce, ki bodo jedli organizme na drugi trofični ravni (sekundarni potrošniki, terciarni potrošniki itd). Z vsakim korakom navzgor po prehranjevalni verigi se nekaj energije izgubi.
6. Ko organizmi umrejo, razgrajevalci podobno kot črvi, bakterije in glive razgrajujejo odmrle organizme in oboje reciklirajo hranila v ekosistem in si vzamejo energijo. Kot vedno se nekaj energije še vedno izgubi kot toplota.

Brez proizvajalcev ne bi bilo nobene količine energije, ki bi v uporabni obliki vstopila v ekosistem. Energija mora nenehno vstopati v ekosistem prek sončne svetlobe in tistih primarnih proizvajalcev, sicer bi se celotna mreža / veriga hrane v ekosistemu propadla in prenehala obstajati.

Zmerni gozdni ekosistemi so odličen primer za prikaz, kako deluje pretok energije.

Vse se začne s sončno energijo, ki vstopi v ekosistem. To sončno svetlobo in ogljikov dioksid bodo uporabljali številni primarni proizvajalci v gozdnem okolju, vključno z:

• Drevesa (kot so javor, hrast, jesen in bor).
• Trave.
• Trta.
• Alge v ribnikih / potokih.

Sledijo primarni potrošniki. V zmernem gozdu bi to vključevalo rastlinojede živali, kot so jeleni, različne rastlinojede žuželke, veverice, veverice, zajci in še več. Ti organizmi jedo primarne proizvajalce in svojo energijo vključujejo v svoja telesa. Nekaj ​​energije se izgubi kot toplota in odpadki.

Sekundarni in terciarni potrošniki nato jedo te druge organizme. V zmernem gozdu to vključuje živali, kot so rakuni, plenilske žuželke, lisice, kojoti, volkovi, medvedi in roparice.

Ko kateri koli od teh organizmov umre, razgraditelji razgradijo telesa mrtvih organizmov in energija teče do razgraditeljev. V zmernem gozdu bi to vključevalo črve, glive in različne vrste bakterij.

Tudi s tem primerom lahko dokažemo piramidalni koncept "pretoka energije". Najbolj razpoložljiva energija in biomasa je na najnižji ravni piramide s hrano / energijo: proizvajalci v obliki cvetočih rastlin, trav, grmovnic in še več. Raven z najmanj energije / biomase je na vrhu piramide / prehranske verige v obliki potrošnikov na visoki ravni, kot so medvedi in volkovi.

Medtem morski ekosistemi kot se koralni greben zelo razlikuje od kopenskih ekosistemov, kot so zmerni gozdovi, lahko vidite, kako koncept pretoka energije deluje popolnoma enako.

Primarni proizvajalci v okolju koralnih grebenov so večinoma mikroskopski plankton, mikroskopski rastlinski organizmi, ki jih najdemo v koralah in prosto plavajo v vodi okoli koralnega grebena. Od tam različne ribe, mehkužci in druga rastlinojeda bitja, kot so morski ježki, ki živijo na grebenu, porabijo te proizvajalce (večinoma alge v tem ekosistemu) za energijo.

Nato se energija pretaka na naslednjo trofično raven, ki bi bila v tem ekosistemu večje plenilske ribe, kot so morski psi in barakuda, skupaj z morsko jeguljo, morskimi ribami, žarki, lignji in drugim.

Razkrojevalci obstajajo tudi na koralnih grebenih. Nekaj ​​primerov vključuje:

• Morske kumare.
• Bakterijske vrste.
• Kozica.
• Krhke morske zvezde.
• Različne vrste rakov (na primer rakovica dekorater).

Ogledate si lahko tudi koncept piramide s tem ekosistemom. Najbolj razpoložljiva energija in biomasa obstaja na prvi trofični ravni in najnižji ravni prehrambene piramide: proizvajalci v obliki alg in koralnih organizmov. Raven z najmanj energije in nakopičene biomase je na vrhu v obliki potrošnikov na visoki ravni, kot so morski psi.