Enerji Akışı (Ekosistem): Tanım, Süreç ve Örnekler

bir ekosistem belirli bir alanda birbirleriyle ve çevreleriyle etkileşime giren çeşitli organizmaların bir topluluğu olarak tanımlanır. Her ikisi arasındaki tüm etkileşimleri ve ilişkileri açıklar. biyotik (yaşayan) ve cansız (cansız) faktörler.

Enerji, ekosistemi gelişmeye iten şeydir. Ve tüm iken madde korunur bir ekosistemde, enerji akışlar bir ekosistem aracılığıyla, yani korunmaz. Enerji tüm ekosistemlere güneş ışığı olarak girer ve ısı olarak çevreye geri döner.

Bununla birlikte, enerji ekosistemden ısı olarak akmadan önce, organizmalar arasında akar. enerji akışı. Güneşten gelen ve bir ekosistem içindeki tüm etkileşimlerin ve ilişkilerin temeli olan organizmadan organizmaya giden bu enerji akışıdır.

Enerji akışının tanımı, enerjinin güneşten ve bir ortamda besin zincirinin sonraki her bir seviyesinden aktarılmasıdır.

Enerji akışının her bir seviyesi besin zinciri Bir ekosistemde, belirli bir organizmanın veya organizma grubunun besin zincirinde işgal ettiği konumu ifade eden bir trofik seviye ile belirlenir. Enerji piramidinin en altında olacak olan zincirin başlangıcı,

Besin zincirinde/enerji piramidinde bir sonraki seviye, ikinci trofik seviyegenellikle bitkileri veya algleri yiyen bir otobur gibi bir tür birincil tüketici tarafından işgal edilir. Besin zincirindeki sonraki her adım, yeni bir trofik seviyeye eşdeğerdir.

Trofik seviyelerin yanı sıra, enerji akışını anlamak için bilmeniz gereken birkaç terim daha var.

biyokütle:biyokütle organik madde veya organik maddedir. Biyokütle, bitkileri ve hayvanları oluşturan kütle gibi, enerjinin depolandığı fiziksel organik malzemedir.

üretkenlik: Verimlilik, enerjinin organizmaların vücutlarına biyokütle olarak dahil edilme oranıdır. Herhangi bir ve tüm trofik seviyeler için üretkenliği tanımlayabilirsiniz. Örneğin, birincil verimlilik bir ekosistemdeki birincil üreticilerin üretkenliğidir.

Brüt birincil üretkenlik (GPP): GPP, güneşten gelen enerjinin glikoz moleküllerinde yakalanma hızıdır. Esasen, bir ekosistemdeki birincil üreticiler tarafından toplam kimyasal enerjinin ne kadar üretildiğini ölçer.

Net birincil üretkenlik (NPP): NPP ayrıca birincil üreticiler tarafından ne kadar kimyasal enerji üretildiğini ölçer, ancak üreticilerin metabolik ihtiyaçları nedeniyle kaybedilen enerjiyi de hesaba katar. Dolayısıyla NPP, güneşten gelen enerjinin biyokütle maddesi olarak yakalanma ve depolanma hızıdır ve ekosistemdeki diğer organizmalar için mevcut enerji miktarına eşittir. NPP her zaman GPP'den daha düşük bir miktar.

NPP ekosisteme bağlı olarak değişir. Aşağıdakiler gibi değişkenlere bağlıdır:

• Mevcut güneş ışığı.
• Ekosistemdeki besinler.
• Toprak kalitesi.
• Sıcaklık.
• Nem.
• CO₂ seviyeler.
  

Enerji, ekosistemlere güneş ışığı olarak girer ve kara bitkileri, algler ve fotosentetik bakteriler gibi üreticiler tarafından kullanılabilir kimyasal enerjiye dönüştürülür. Bu enerji fotosentez yoluyla ekosisteme girdikten ve bu üreticiler tarafından biyokütleye dönüştürüldüğünde, organizmalar diğer organizmaları yediğinde enerji besin zinciri boyunca akar.

Ot fotosentez yapar, böcek ot yer, kuş böceği yer vb.

Trofik seviyelere yükseldikçe ve besin zinciri boyunca devam ettikçe, enerji akışı yüzde 100 verimli olmaz. Mevcut enerjinin sadece yaklaşık yüzde 10'u, bir trofik seviyeden bir sonraki trofik seviyeye veya bir organizmadan diğerine geçiş yapar. Mevcut enerjinin geri kalanı (bu enerjinin yaklaşık yüzde 90'ı) ısı olarak kaybolur.

Her trofik seviyeye çıktıkça her seviyenin net üretkenliği 10 kat azalır.

Bu transfer neden yüzde 100 verimli değil? Üç ana nedeni vardır:

1. Her trofik seviyedeki tüm organizmalar tüketilmez: Bunu şu şekilde düşünün: net birincil üretkenlik, üreticiler tarafından daha yüksek trofik seviyelerdeki organizmalar için sağlanan bir ekosistemdeki organizmalar için mevcut tüm enerjiye eşittir. O seviyeden diğerine tüm bu enerji akışını sağlamak için, tüm bu üreticilerin tüketilmesi gerektiği anlamına gelir. Her çimen yaprağı, her mikroskobik alg parçası, her yaprak, her çiçek vb. Bu olmaz, yani o enerjinin bir kısmı o seviyeden daha yüksek trofik seviyelere akmaz.

2. Tüm enerji bir seviyeden diğerine aktarılamaz: Enerji akışının verimsiz olmasının ikinci nedeni, bazı enerjilerin transfer edilememesi ve dolayısıyla kaybolmasıdır. Örneğin, insanlar selülozu sindiremezler. Bu selüloz enerji içermesine rağmen, insanlar onu sindiremez ve ondan enerji alamaz ve "atık" (a.k.a., dışkı) olarak kaybolur.

Bu tüm organizmalar için geçerlidir: Bazı hücreler ve sindiremedikleri, atık olarak atılacak/ısı olarak kaybedilecek madde parçaları vardır. Dolayısıyla, bir besinin sahip olduğu kullanılabilir enerji bir miktar olsa bile, onu yiyen bir organizmanın o besinin içindeki her birim kullanılabilir enerjiyi elde etmesi imkansızdır. Bu enerjinin bir kısmı her zaman kaybolacaktır.

3. Metabolizma enerji kullanır: Son olarak, organizmalar enerjiyi metabolik süreçler hücresel solunum gibi. Bu enerji tüketilir ve daha sonra bir sonraki trofik seviyeye aktarılamaz.

Besin zincirleri yoluyla enerji akışı, üreticilerden başlayarak ve organizmalar birbirleri tarafından tüketildikçe zincirde yukarı doğru hareket ederek bir organizmadan diğerine enerji transferi olarak tanımlanabilir. Bu tür zinciri göstermenin veya basitçe trofik seviyeleri göstermenin başka bir yolu da besin/enerji piramitleridir.

Enerji akışı verimsiz olduğundan, besin zincirinin en alt seviyesi hem enerji hem de biyokütle açısından neredeyse her zaman en büyüğüdür. Bu yüzden piramidin tabanında görünür; en büyük olan seviye budur. Besin piramidinin her bir trofik seviyesinde veya her seviyesinde yukarı çıktıkça, hem enerji hem de biyokütle azalır, bu nedenle seviyelerin sayısı daralır ve piramitte yukarı çıktıkça görsel olarak daralır.

Bunu şu şekilde düşünün: Her seviyede ilerledikçe mevcut enerji miktarının yüzde 90'ını kaybedersiniz. Enerjinin sadece yüzde 10'u akar ve önceki seviyede olduğu kadar çok organizmayı destekleyemez. Bu, her seviyede hem daha az enerji hem de daha az biyokütle ile sonuçlanır.

Bu, besin zincirinin alt kısmında genellikle daha fazla sayıda organizmanın (çim, böcek ve küçük balıklar gibi) neden olduğunu açıklar. örneğin) ve besin zincirinin tepesindeki çok daha az sayıda organizma (örneğin ayılar, balinalar ve aslanlar gibi).

İşte bir ekosistemde enerjinin nasıl aktığının genel bir zinciri:

1. Enerji ekosisteme güneş ışığı yoluyla girer. Güneş enerjisi.
2. Birincil üreticiler (a.k.a., ilk trofik seviye) bu güneş enerjisini fotosentez yoluyla kimyasal enerjiye dönüştürür. Yaygın örnekler kara bitkileri, fotosentetik bakteriler ve alglerdir. Bu üreticiler fotosentetik ototroflardır, yani güneş enerjisi ve karbondioksit ile kendi besin/organik moleküllerini yaratırlar.
3. Üreticilerin yarattığı kimyasal enerjinin bir kısmı daha sonra konuya dahil edildi bu yapımcıları oluşturan şey. Gerisi ısı olarak kaybolur ve bu organizmaların metabolizmasında kullanılır.
4. Daha sonra tüketilirler birincil tüketiciler (aka, ikinci trofik seviye). Yaygın örnekler, bitkileri yiyen otçullar ve omnivorlardır. Bu organizmaların maddesinde depolanan enerji, bir sonraki trofik seviyeye aktarılır. Enerjinin bir kısmı ısı ve atık olarak kaybolur.
5. Bir sonraki trofik seviye, ikinci trofik seviyedeki organizmaları yiyecek olan diğer tüketicileri/yırtıcıları içerir (ikincil tüketiciler, üçüncül tüketiciler vb.). Besin zincirinde yukarı çıktığınız her adımda, bir miktar enerji kaybolur.
6. Organizmalar öldüğünde, ayrıştırıcılar solucanlar, bakteriler ve mantarlar gibi ölü organizmaları parçalar ve her ikisi de besinleri ekosisteme geri dönüştürür ve kendileri için enerji alırlar. Her zaman olduğu gibi, bir miktar enerji hala ısı olarak kaybedilir.

Üreticiler olmadan, herhangi bir miktarda enerjinin ekosisteme kullanılabilir bir biçimde girmesinin bir yolu olmazdı. Enerji sürekli olarak güneş ışığı yoluyla ekosisteme girmelidir ve bu birincil üreticiler, aksi takdirde ekosistemdeki tüm besin ağı/zinciri çökecek ve varlığı sona erecektir.

Ilıman orman ekosistemleri enerji akışının nasıl çalıştığını göstermek için harika bir örnek.

Her şey ekosisteme giren güneş enerjisi ile başlar. Bu güneş ışığı artı karbondioksit, bir orman ortamında aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi birincil üretici tarafından kullanılacaktır:

• Ağaçlar (akçaağaç, meşe, dişbudak ve çam gibi).
• Otlar.
• Asmalar.
• Havuzlarda/akarsularda algler.

Ardından birincil tüketiciler gelir. Ilıman ormanda buna geyik gibi otoburlar, çeşitli otçul böcekler, sincaplar, sincaplar, tavşanlar ve daha fazlası dahildir. Bu organizmalar birincil üreticileri yer ve enerjilerini kendi bedenlerine dahil eder. Enerjinin bir kısmı ısı ve atık olarak kaybolur.

İkincil ve üçüncül tüketiciler daha sonra bu diğer organizmaları yerler. Ilıman bir ormanda buna rakunlar, yırtıcı böcekler, tilkiler, çakallar, kurtlar, ayılar ve yırtıcı kuşlar gibi hayvanlar dahildir.

Bu organizmalardan herhangi biri öldüğünde, ayrıştırıcılar ölü organizmaların vücutlarını parçalar ve enerji ayrıştırıcılara akar. Ilıman bir ormanda buna solucanlar, mantarlar ve çeşitli bakteri türleri dahildir.

Piramidal "enerji akışı" kavramı da bu örnekle gösterilebilir. En uygun enerji ve biyokütle, gıda/enerji piramidinin en alt seviyesindedir: çiçekli bitkiler, çimenler, çalılar ve daha fazlası şeklindeki üreticiler. En az enerji/biyokütleye sahip olan seviye, ayılar ve kurtlar gibi üst düzey tüketiciler şeklinde piramidin/besin zincirinin en üstünde yer alır.

Süre deniz ekosistemleri mercan kayalığı gibi, ılıman ormanlar gibi karasal ekosistemlerden çok farklıdır, enerji akışı kavramının nasıl aynı şekilde çalıştığını görebilirsiniz.

Mercan resif ortamındaki birincil üreticiler çoğunlukla mikroskobik plankton, mercanda bulunan mikroskobik bitki benzeri organizmalardır ve mercan resifinin etrafındaki suda serbest yüzer. Oradan, resifte yaşayan deniz kestanesi gibi çeşitli balıklar, yumuşakçalar ve diğer otçul canlılar, bu üreticileri (çoğunlukla bu ekosistemdeki algleri) enerji için tüketir.

Enerji daha sonra bir sonraki trofik seviyeye akar ve bu ekosistemde müren balığı, balığı, vatoz, kalamar ve daha fazlası ile birlikte köpekbalıkları ve barakuda gibi daha büyük yırtıcı balıklar olacaktır.

Ayrıştırıcılar mercan resiflerinde de bulunur. Bazı örnekler şunları içerir:

• Deniz salatalıkları.
• Bakteriyel türler.
• Karides.
• Kırılgan deniz yıldızı.
• Çeşitli yengeç türleri (örneğin, dekoratör yengeç).

Bu ekosistem ile piramit kavramını da görebilirsiniz. En uygun enerji ve biyokütle, besin piramidinin ilk trofik seviyesinde ve en düşük seviyesinde bulunur: algler ve mercan organizmaları şeklindeki üreticiler. En az enerjiye ve birikmiş biyokütleye sahip seviye, köpekbalıkları gibi üst düzey tüketiciler şeklinde en üstte yer alıyor.