Проток енергије (екосистем): дефиниција, поступак и примери

Ан екосистем се дефинише као заједница различитих организама који међусобно комуницирају и њихово окружење на одређеном подручју. Обрачунава све интеракције и односе између обоје биотички (живи) и абиотичан (неживи) фактори.

Енергија је та која покреће екосустав да напредује. И док сви материја је очувана у екосистему, енергије тече кроз екосистем, што значи да није очуван. Енергија улази у све екосистеме као сунчева светлост и постепено се губи топлином назад у животну средину.

Међутим, пре него што енергија исцури из екосистема као топлота, она тече између организама у процесу тзв ток енергије. Управо је тај проток енергије који долази од сунца, а затим прелази из организма у организам, основа свих интеракција и односа унутар екосистема.

Дефиниција протока енергије је пренос енергије од сунца и према сваком следећем нивоу ланца исхране у окружењу.

Сваки ниво протока енергије на ланац исхране у екосистему је означен трофичким нивоом, који се односи на положај који одређени организам или група организама заузима на ланцу исхране. Почетак ланца, који би се налазио на дну енергетске пирамиде, је

Следећи ниво у ланцу исхране / енергетској пирамиди би се сматрао други трофички ниво, коју обично заузима врста примарног потрошача попут биљоједа који једе биљке или алге. Сваки следећи корак у ланцу исхране еквивалентан је новом трофичном нивоу.

Поред трофичних нивоа, постоји још неколико израза које треба да знате да бисте разумели проток енергије.

Биомаса:Биомаса је органски материјал или органска материја. Биомаса је физички органски материјал у којем се складишти енергија, попут масе која чини биљке и животиње.

Продуктивност: Продуктивност је брзина којом се енергија уграђује у тела организама као биомаса. Можете дефинисати продуктивност за било који трофички ниво. На пример, Примарна продуктивност је продуктивност примарних произвођача у екосистему.

Бруто примарна продуктивност (ГПП): ГПП је брзина којом се енергија сунца хвата у молекуле глукозе. У основи се мери колико укупну хемијску енергију генеришу примарни произвођачи у екосуставу.

Нето примарна продуктивност (НПП): НПП такође мери колико хемијске енергије генеришу примарни произвођачи, али такође узима у обзир и енергију изгубљену због метаболичких потреба самих произвођача. Дакле, НПП је брзина којом се енергија сунца хвата и складишти као материја биомасе и једнака је количини енергије доступне осталим организмима у екосистему. НПП је увек нижи износ од ГПП.

НПП варира у зависности од екосистема. Зависи од променљивих као што су:

• Доступна сунчева светлост.
• Хранљиве материје у екосистему.
• Квалитет тла.
• Температура.
• Влага.
• ЦО₂ нивоа.
  

Енергија улази у екосистеме као сунчева светлост, а произвођачи је трансформишу у употребљиву хемијску енергију попут копнених биљака, алги и фотосинтетских бактерија. Једном када ова енергија фотосинтезом уђе у екосистем и ти произвођачи претворе у биомасу, енергија тече кроз прехрамбени ланац када организми једу друге организме.

Грасс користи фотосинтезу, буба једе траву, птица једе бубу и тако даље.

Како се крећете према трофичним нивоима и настављате дуж ланца исхране, проток енергије није 100 посто ефикасан. Само око 10 процената расположиве енергије пролази од једног до другог трофичног нивоа, или од једног организма до следећег. Остатак те расположиве енергије (око 90 посто те енергије) губи се као топлота.

Нето продуктивност сваког нивоа се смањује за 10 пута како се пењете према сваком трофичном нивоу.

Зашто овај пренос није 100 посто ефикасан? Три су главна разлога:

1. Не конзумирају се сви организми са сваког трофичног нивоа: Замислите то овако: нето примарна продуктивност износи сву расположиву енергију за организме у екосистему коју произвођачи обезбеђују за те организме у вишим трофичким нивоима. Да би сва та енергија текла од тог нивоа до следећег, то значи да би сви ти произвођачи требали бити потрошени. Свака влат траве, сваки микроскопски комадић алги, сваки лист, сваки цвет и тако даље. То се не дешава, што значи да део те енергије не тече са тог нивоа на виши трофични ниво.

2. Није сва енергија у стању да се пренесе са једног нивоа на други: Други разлог зашто је проток енергије неефикасан је тај што нека енергија није у стању да се пренесе и, према томе, губи се. На пример, људи не могу да сваре целулозу. Иако та целулоза садржи енергију, људи је не могу сварити и из ње добити енергију, а она се губи као „отпад“ (ака, измет).

Ово важи за све организме: постоје одређене ћелије и комадићи материје које они не могу сварити, а који ће се излучити као отпад / изгубити као топлота. Дакле, чак и ако је расположива енергија коју комад хране има једна количина, немогуће је да организам који га поједе добије сваку јединицу расположиве енергије у тој храни. Део те енергије ће увек бити изгубљен.

3. Метаболизам користи енергију: И на крају, организми троше енергију за метаболички процеси попут ћелијског дисања. Ова енергија се троши и не може се затим пренети на следећи трофични ниво.

Проток енергије може се описати кроз прехрамбене ланце као пренос енергије из једног организма у други, почевши од произвођача и крећући се према ланцу док се организми троше. Други начин за приказ ове врсте ланца или једноставно за приказ трофичких нивоа је путем пирамида хране / енергије.

Будући да је проток енергије неефикасан, најнижи ниво ланца исхране је готово увек највећи и у погледу енергије и биомасе. Због тога се појављује у основи пирамиде; то је ниво који је највећи. Како се крећете према сваком трофичном нивоу или сваком нивоу прехрамбене пирамиде, смањују се и енергија и биомаса, због чега се нивои сужавају у броју и визуелно сужавају док се крећете према пирамиди.

Замислите то на следећи начин: Губите 90 процената расположиве количине енергије док се крећете према горе за сваки ниво. Само 10 процената енергије протиче, што не може да подржи толико организама као претходни ниво. То резултира и са мање енергије и са мање биомасе на сваком нивоу.

То објашњава зашто је обично већи број организама ниже у прехрамбеном ланцу (попут траве, инсеката и ситне рибе, на пример) и много мањи број организама на врху ланца исхране (попут медведа, китова и лавова, на пример).

Ево општег ланца како енергија тече у екосистему:

1. Енергија улази у екосистем сунчевом светлошћу као соларна енергија.
2. Примарни произвођачи (ака, први трофички ниво) претварају ту соларну енергију у хемијску енергију путем фотосинтезе. Уобичајени примери су копнене биљке, фотосинтетске бактерије и алге. Ови произвођачи су фотосинтетски аутотрофи, што значи да стварају сопствене молекуле / храну са сунчевом енергијом и угљен-диоксидом.
3. Део те хемијске енергије коју произвођачи стварају је тада уграђена у ствар то чини те произвођаче. Остатак се губи као топлота и користи се у метаболизму тих организама.
4. Тада их поједу примарни потрошачи (а.к.а., други трофички ниво). Уобичајени примери су биљоједи и свеједи који једу биљке. Енергија која је била ускладиштена у материји тих организама преноси се на следећи трофични ниво. Нешто енергије се губи као топлота и као отпад.
5. Следећи трофични ниво укључује остале потрошаче / предаторе који ће јести организме на другом трофичном нивоу (секундарни потрошачи, терцијарни потрошачи итд). Са сваким кораком који се пењете према ланцу исхране, нешто енергије се губи.
6. Када организми умру, разлагачи попут црва, бактерије и гљивице разграђују мртве организме и обоје рециклирају хранљиве материје у екосустав и узимају енергију за себе. Као и увек, нека енергија се и даље губи као топлота.

Без произвођача не би било начина да било која количина енергије уђе у екосистем у употребљивом облику. Енергија мора непрекидно улазити у екосистем путем сунчеве светлости и тих примарних произвођача, иначе би се читава мрежа / ланац хране у екосистему урушила и престала да постоји.

Умерени шумски екосистеми су сјајан пример за приказ како функционише проток енергије.

Све почиње са соларном енергијом која улази у екосистем. Ову сунчеву светлост и угљен-диоксид користиће већи број примарних произвођача у шумском окружењу, укључујући:

• Дрвеће (попут јавора, храста, јасена и бора).
• Трава.
• Винес.
• Алге у барама / потоцима.

Следе примарни потрошачи. У умереној шуми ово би укључивало биљоједе попут јелена, разне биљоједе инсекте, веверице, веверице, зечеве и још много тога. Ови организми једу примарне произвођаче и уграђују своју енергију у своја тела. Нешто енергије се губи као топлота и отпад.

Секундарни и терцијарни потрошачи тада једу те друге организме. У умереној шуми то укључује животиње попут ракуна, предаторских инсеката, лисица, којота, вукова, медведа и птица грабљивица.

Када било који од ових организама умре, разлагачи распадају тела мртвих организама, а енергија тече до разлагача. У умереној шуми ово би укључивало црва, гљивице и разне врсте бактерија.

И на овом примеру се може демонстрирати пирамидални концепт „протока енергије“. Најдоступнија енергија и биомаса налазе се на најнижем нивоу пирамиде храна / енергија: произвођачи у облику цветних биљака, трава, грмља и још много тога. Ниво са најмање енергије / биомасе налази се на врху ланца пирамида / хране у облику потрошача на високом нивоу попут медведа и вукова.

Док морски екосистеми попут коралног гребена веома се разликују од копнених екосистема попут умерених шума, можете видети како концепт протока енергије функционише на потпуно исти начин.

Примарни произвођачи у окружењу коралних гребена углавном су микроскопски планктон, микроскопски биљни организми који се налазе у кораљу и слободно плутају у води око коралног гребена. Одатле, разне рибе, мекушци и друга биљоједа створења, попут јежинаца који живе на гребену, троше те произвођаче (углавном алге у овом екосистему) за енергију.

Тада енергија тече до следећег трофичног нивоа, што би у овом екосистему биле веће грабежљиве рибе попут ајкула и баракуда, заједно с муреном, снаппер-ом, убодним зрацима, лигњама и још много тога.

Распадници постоје и у коралним гребенима. Неки примери укључују:

• Морски краставци.
• Врсте бактерија.
• Шкампи.
• Крхка морска звезда.
• Разне врсте ракова (на пример, рак декоратер).

Такође можете видети концепт пирамиде са овим екосистемом. Најрасположивија енергија и биомаса постоје на првом трофичном нивоу и на најнижем нивоу прехрамбене пирамиде: произвођачи у облику алги и коралних организама. Ниво са најмање енергије и акумулиране биомасе је на врху у облику потрошача на високом нивоу попут ајкула.