Zawartość
- Definicja przepływu energii i poziomy troficzne
- Warunki, które należy znać dla przepływu energii w ekosystemach
- Proces przepływu energii
- Przepływ energii nie jest w 100 procentach wydajny
- Jak przepływ energii wpływa na piramidy żywieniowe i energetyczne
- Jak energia płynie w ekosystemie
- Przykładowy ekosystem: las umiarkowany
- Przykładowy ekosystem: rafa koralowa
Na ekosystem definiuje się jako społeczność różnych organizmów oddziałujących ze sobą i ich środowiskiem na określonym obszarze. Uwzględnia wszystkie interakcje i relacje między nimi biotyczny (żyjący) i abiotyczny czynniki (nieożywione).
Energia napędza ekosystem. I podczas gdy wszyscy materia jest zachowana w ekosystemie energia płynie przez ekosystem, co oznacza, że nie jest zachowany. Energia dociera do wszystkich ekosystemów jako światło słoneczne i jest stopniowo tracona jako ciepło z powrotem do środowiska.
Jednak zanim energia wypłynie z ekosystemu jako ciepło, przepływa między organizmami w tak zwanym procesie przepływ energii. Ten przepływ energii, który pochodzi ze Słońca, a następnie przechodzi z organizmu do organizmu, jest podstawą wszystkich interakcji i relacji w ekosystemie.
Definicja przepływu energii i poziomy troficzne
Definicja przepływu energii to transfer energii ze słońca i na każdy kolejny poziom łańcucha pokarmowego w środowisku.
Każdy poziom przepływu energii w łańcuchu pokarmowym w ekosystemie jest oznaczony poziomem troficznym, który odnosi się do pozycji, jaką dany organizm lub grupa organizmów zajmuje w łańcuchu pokarmowym. Początkiem łańcucha, który byłby na dole piramidy energetycznej, jest pierwszy poziom troficzny. Pierwszy poziom troficzny obejmuje producentów i autotrofy, które przekształcają energię słoneczną w użyteczną energię chemiczną poprzez fotosyntezę.
Następny poziom w górę łańcucha pokarmowego / piramidy energetycznej byłby uważany za drugi poziom troficzny, który jest zwykle zajęty przez pewnego rodzaju głównego konsumenta, takiego jak roślinożerca, który zjada rośliny lub glony. Każdy kolejny krok w łańcuchu pokarmowym odpowiada nowemu poziomowi trofizmu.
Warunki, które należy znać dla przepływu energii w ekosystemach
Oprócz poziomów troficznych jest jeszcze kilka terminów, które musisz znać, aby zrozumieć przepływ energii.
Biomasa: Biomasa to materiał organiczny lub materia organiczna. Biomasa to fizyczny materiał organiczny, w którym gromadzona jest energia, podobnie jak masa, z której składają się rośliny i zwierzęta.
Wydajność: Wydajność to szybkość, z jaką energia jest włączana do organizmów jako biomasa. Możesz zdefiniować produktywność dla każdego i wszystkich poziomów troficznych. Na przykład, podstawowy wydajność to wydajność producentów pierwotnych w ekosystemie.
Produktywność pierwotna brutto (GPP): GPP to szybkość, z jaką energia słoneczna jest wychwytywana w cząsteczkach glukozy. Zasadniczo mierzy, ile całkowitej energii chemicznej wytwarzają producenci pierwotni w ekosystemie.
Wydajność pierwotna netto (NPP): Elektrownia jądrowa mierzy również, ile energii chemicznej jest wytwarzana przez producentów pierwotnych, ale bierze również pod uwagę energię utraconą z powodu potrzeb metabolicznych przez samych producentów. Zatem NPP to szybkość, z jaką energia słoneczna jest wychwytywana i magazynowana jako materia biomasy, i jest równa ilości energii dostępnej dla innych organizmów w ekosystemie. NPP to zawsze niższa kwota niż GPP.
Elektrownia jądrowa różni się w zależności od ekosystemu. To zależy od zmiennych takich jak:
Proces przepływu energii
Energia wchodzi do ekosystemów jako światło słoneczne i jest przekształcana w użyteczną energię chemiczną przez producentów, takich jak rośliny lądowe, glony i bakterie fotosyntetyczne. Gdy energia ta dostanie się do ekosystemu poprzez fotosyntezę i zostanie przekształcona w biomasę przez tych producentów, energia przepływa przez łańcuch pokarmowy, gdy organizmy jedzą inne organizmy.
Trawa wykorzystuje fotosyntezę, chrząszcz zjada trawę, ptak zjada chrząszcza i tak dalej.
Przepływ energii nie jest w 100 procentach wydajny
Gdy podnosisz poziomy troficzne i kontynuujesz łańcuch pokarmowy, przepływ energii nie jest w 100 procentach wydajny. Tylko około 10 procent dostępnej energii sprawia, że z jednego poziomu troficznego na następny poziom troficzny lub z jednego organizmu na następny. Reszta tej dostępnej energii (około 90 procent tej energii) jest tracona jako ciepło.
Wydajność netto każdego poziomu zmniejsza się 10-krotnie w miarę wzrostu poziomu każdego trofeum.
Dlaczego ten transfer nie jest w 100% wydajny? Istnieją trzy główne powody:
1. Nie wszystkie organizmy z każdego poziomu troficznego są spożywane: Pomyśl o tym w ten sposób: produktywność pierwotna netto odpowiada całej dostępnej energii dla organizmów w ekosystemie, która jest dostarczana przez producentów dla tych organizmów o wyższych poziomach troficznych. Aby przepływ całej energii z tego poziomu na następny oznaczał, że wszyscy ci producenci musieliby zostać zużyci. Każde źdźbło trawy, każdy mikroskopijny kawałek glonów, każdy liść, każdy kwiat i tak dalej. Tak się nie dzieje, co oznacza, że część tej energii nie przepływa z tego poziomu do wyższych poziomów troficznych.
2. Nie wszystkie rodzaje energii można przenosić z jednego poziomu na drugi: Drugim powodem, dla którego przepływ energii jest nieefektywny, jest to, że pewna część energii nie jest zdolna do przekazania, a zatem zostaje utracona. Na przykład ludzie nie mogą trawić celulozy. Chociaż celuloza zawiera energię, ludzie nie są w stanie jej strawić i uzyskać energii z niej, a utracona jako „odpad” (np. Odchody).
Dotyczy to wszystkich organizmów: istnieją pewne komórki i kawałki materii, których nie mogą trawić, które zostaną wydalone jako odpady / utracone jak ciepło. Więc nawet jeśli dostępna energia, jaką ma kawałek żywności, to jedna ilość, to organizm, który go spożywa, nie jest w stanie uzyskać każdej jednostki dostępnej energii w tym pożywieniu. Część tej energii zawsze zostanie utracona.
3. Metabolizm zużywa energię: Wreszcie, organizmy zużywają energię na procesy metaboliczne, takie jak oddychanie komórkowe. Energia ta jest zużyta i nie można jej przenieść na następny poziom troficzny.
Jak przepływ energii wpływa na piramidy żywieniowe i energetyczne
Przepływ energii można opisać w łańcuchach pokarmowych jako transfer energii z jednego organizmu do drugiego, zaczynając od producentów i przesuwając się w górę łańcucha, gdy organizmy są konsumowane przez siebie nawzajem. Innym sposobem wyświetlania tego typu łańcucha lub po prostu wyświetlania poziomów troficznych są piramidy żywieniowe / energetyczne.
Ponieważ przepływ energii jest nieefektywny, najniższy poziom łańcucha pokarmowego jest prawie zawsze największy zarówno pod względem energii, jak i biomasy. Właśnie dlatego pojawia się u podstawy piramidy; to poziom, który jest największy. Gdy poruszasz się w górę o każdy poziom troficzny lub każdy poziom piramidy żywieniowej, zarówno energia, jak i biomasa zmniejszają się, dlatego poziomy przesuwają się w górę i zwężają się wizualnie podczas przesuwania się w górę piramidy.
Pomyśl o tym w ten sposób: tracisz 90 procent dostępnej ilości energii, przechodząc o jeden poziom wyżej. Przepływa tylko 10 procent energii, co nie jest w stanie utrzymać tylu organizmów, co poprzedni poziom. Powoduje to zarówno mniej energii, jak i mniej biomasy na każdym poziomie.
To wyjaśnia, dlaczego zazwyczaj większa liczba organizmów znajduje się niżej w łańcuchu pokarmowym (na przykład trawa, owady i małe ryby) i znacznie mniejsza liczba organizmów na szczycie łańcucha pokarmowego (np. Niedźwiedzie, wieloryby i lwy) przykład).
Jak energia płynie w ekosystemie
Oto ogólny łańcuch przepływu energii w ekosystemie:
Bez producentów nie byłoby sposobu, aby jakakolwiek ilość energii dostała się do ekosystemu w użytecznej formie. Energia musi stale wchodzić do ekosystemu przez światło słoneczne i tych głównych producentów, w przeciwnym razie cała sieć / łańcuch żywnościowy w ekosystemie rozpadnie się i przestanie istnieć.
Przykładowy ekosystem: las umiarkowany
Umiarkowane ekosystemy leśne są doskonałym przykładem pokazującym, jak działa przepływ energii.
Wszystko zaczyna się od energii słonecznej, która wchodzi do ekosystemu. To światło słoneczne i dwutlenek węgla będą wykorzystywane przez wielu głównych producentów w środowisku leśnym, w tym:
Dalej są główni konsumenci. W umiarkowanym lesie obejmowałyby one roślinożerców, takich jak jelenie, różne owadożerne rośliny, wiewiórki, wiewiórki, króliki i inne. Organizmy te zjadają głównych producentów i włączają swoją energię do własnych ciał. Część energii jest tracona jako ciepło i odpady.
Wtórni i trzeciorzędni konsumenci jedzą następnie te inne organizmy. W umiarkowanym lesie obejmuje to zwierzęta takie jak szopy pracze, drapieżne owady, lisy, kojoty, wilki, niedźwiedzie i ptaki drapieżne.
Kiedy którykolwiek z tych organizmów umiera, rozkładający rozkładają ciała martwych organizmów, a energia przepływa do rozkładających się. W umiarkowanym lesie obejmowałyby to robaki, grzyby i różne rodzaje bakterii.
Ten przykład pokazuje również piramidalną koncepcję „przepływu energii”. Najbardziej dostępna energia i biomasa znajduje się na najniższym poziomie piramidy żywności / energii: producenci w postaci kwitnących roślin, traw, krzewów i innych. Poziom z najmniejszą energią / biomasą znajduje się na szczycie piramidy / łańcucha pokarmowego w postaci konsumentów wysokiego poziomu, takich jak niedźwiedzie i wilki.
Przykładowy ekosystem: rafa koralowa
Podczas gdy ekosystemy morskie, takie jak rafa koralowa, bardzo różnią się od ekosystemów lądowych, takich jak lasy umiarkowane, można zobaczyć, jak koncepcja przepływu energii działa dokładnie w ten sam sposób.
Głównymi producentami w środowisku rafy koralowej są głównie mikroskopijny plankton, mikroskopijne organizmy roślinne występujące w koralowcu i swobodnie pływające w wodzie wokół rafy koralowej. Stamtąd różne ryby, mięczaki i inne zwierzęta roślinożerne, takie jak jeżowce żyjące w rafie, zużywają tych producentów (głównie glony w tym ekosystemie) na energię.
Energia przepływa następnie do następnego poziomu troficznego, którym w tym ekosystemie byłyby większe ryby drapieżne, takie jak rekiny i barakudy, wraz z mureną, lucjanem, płaszczkami, kalmarami i nie tylko.
W rafach koralowych występują również rozkładniki. Niektóre przykłady obejmują:
Z tym ekosystemem możesz również zobaczyć koncepcję piramidy. Najbardziej dostępna energia i biomasa istnieje na pierwszym poziomie troficznym i najniższym poziomie piramidy żywieniowej: producenci w postaci glonów i organizmów koralowych. Poziom z najmniejszą energią i zgromadzoną biomasą jest na szczycie w postaci konsumentów wysokiego poziomu, takich jak rekiny.