2 Modeller av strøm av energi i et økosystem (med diagram) - Forklart!
Strømmen av energi kan forklares ved hjelp av to modeller, nemlig: enkanals energimodell og Y-formet energimodell.
1. Enkanals energimodeller:
Prinsippet om matkjeder og arbeidet til de to lovene i termodynamikken kan bedre løses ved hjelp av energistrømningsdiagrammer vist i figur 1. 3 og 1. 4.
Som vist i Figur 1.3 ut av den totale innkommende solstrålingen (118 872 gcal / cm2 / år) forblir 118 761 gcal / cm2 / år uutnyttet, og dermed er bruttoproduksjon (nettoproduksjon pluss respirasjon) ved autotrofer 111 gcal / cm2 / år med en effektiv energiinnsamling på 0, 1 0 prosent. Det kan også bemerkes at 21 prosent av denne energien eller 23 gcal / cm2 / år forbrukes i metaboliske reaksjoner av autotrofer for vekst, utvikling, vedlikehold og reproduksjon.
Det kan sees videre at 15 gcal / cm2 / år blir konsumert av plantelevende dyr som beiter eller fôrer på Autotrophs - dette utgjør 17 prosent av netto autotrofeproduksjon.
Nedbrytning (3 gcal / cm 2 år) står for om lag 3, 4 prosent av nettoproduksjonen. Resten av plantematerialet, 70 gcal / cm 2 / år eller 79, 5 prosent av nettoproduksjonen, blir ikke utnyttet i det hele tatt, men blir en del av akkumulerende sedimenter. Det er åpenbart, så mye mer energi er tilgjengelig for plantelevende enn forbrukes.
Det kan også bemerkes at ulike baner med tap er ekvivalent med en konto for energiinnsamling av autotrofer, dvs. bruttoproduksjon. Samlet sett er de tre øvre "fates" (dekomponering, herbivore og ikke utnyttet) samlet tilsvarer nettoproduksjonen av den totale energien innlemmet på herbivoresnivå, dvs. 15 gcal.cm 2 / år, 30 prosent eller 4, 5 gcal / cm 2 / år brukes i metabolske reaksjoner. Dermed er det betydelig mer energi tapt via respirasjon av plantelevende dyr (30 prosent) enn ved autotrofer (21 prosent).
Igjen er det betydelig energi tilgjengelig for rovdyrene, nemlig 10, 5 gcal / cm 2 / år eller 70 prosent, som ikke er fullt utnyttet; faktisk bare 3, 0 gcal / cm 2 / år eller 28, 6 prosent av nettoproduksjonen overgår til rovdyrene. Dette er en mer effektiv utnyttelse av ressursene enn på autotroph herbivore overføringsnivå.
På carnivore nivå forbruker omtrent 60 prosent av karnivorernes energiinntak i metabolsk aktivitet, og resten blir en del av de ikke benyttede sedimenter; bare en ubetydelig mengde er utsatt for dekomponering årlig. Dette høye luftveiene sammenlikner med 30 prosent av plantelevende dyr og 21 prosent av autotrofer i dette økosystemet.
Fra energistrømningsdiagrammet vist i figur 1.3 blir to ting tydelige. For det første er det enveiskan hvor energien beveger seg (enveisstrømmen av energi). Energien som er fanget av autotrophene, går ikke tilbake til solenergiinngangen; det som går til plantelevende dyr, går ikke tilbake til autotrofer. Da det beveger seg gradvis gjennom de forskjellige trofiske nivåene, er det ikke lenger tilgjengelig for det forrige nivået. På grunn av enveis strøm av energi ville systemet falle sammen dersom primærkilden, solen, ble avskåret.
For det andre skjer det en progressiv nedgang i energinivået på hvert trofisk nivå. Dette skyldes i stor grad energien som avhendes som varme i metabolske aktiviteter og måles her som respirasjonskoblet, med uutnyttet energi. I figur over representerer boksene de trofiske nivåene og "rørene" skildrer energistrømmen inn og ut av hvert nivå.
Energiinnstrømning avbalanse utstrømmer som kreves i den første loven for termodynamikk, og energioverføring ledsages av spredning av energi til utilgjengelig varme (dvs. respirasjon) som foreskrevet i andre lov. Figur 1. 4 presenterer en svært forenklet energimengde modell av tre tropiske nivåer, hvorfra det blir tydelig at energiflømmen er sterkt redusert ved hvert suksessivt trofisk nivå fra produsenter til plantelevende dyr og deretter til rovdyr.
Dermed ved hver overføring av energi fra ett nivå til et annet, mister stor del av energi som varme eller annen form. Det er en etterfølgende reduksjon i energiflöden om vi vurderer det når det gjelder total strømning (dvs. total energiinngang og total assimilering) eller sekundær produksjon og respirasjonskomponenter. Således absorberes ca. 3 000 Kcal av totalt lys som faller på de grønne plantene, hvorav kun 1 prosent (15 Kcal) omdannes til første trofisk nivå.
Dermed er netto primærproduksjon bare 15 Kcal. Sekundær produktivitet (P2 og P3 i diagrammet) har en tendens til å være ca 10 prosent på suksessive forbruker trofiske nivåer, dvs. plantelevende og kjøttetende, selv om effektiviteten kan være noen ganger høyere, som 20 prosent på karnivor nivå som vist (eller P3 = 0, 3 Kcal) i diagrammet.
Det fremgår av figurene 1.3 og 1.4 at det er en etterfølgende reduksjon i energiflödet på suksessive trofiske nivåer. Dermed kortere matkjeden, større ville være den tilgjengelige matenergien som med en økning i lengden av matkjeden er det et tilsvarende mer energitap.
2. Y-formet energistrømningsmodeller:
Den Y-formede modellen indikerer videre at de to matkjedene, nemlig beite-matkjeden og detritus-matkjeden, faktisk er under naturlige forhold, ikke helt isolert fra hverandre. Den beite matkjeden som begynner med grønn plantebase går til plantelevende og detritus matkjeden som begynner med døde organiske stoffer, opptrer av mikrober, og overgår til detritivorer og forbrukere.
For eksempel ble døde kropper av små dyr som en gang var en del av beitefôrkjeden, blitt innlemmet i detritus-matkjeden, som gjør avføring av beite matdyr. Funksjonelt er skillet mellom de to av tidsforsinkelse mellom direkte forbruk av levende planter og endelig utnyttelse av døde organiske stoffer. Betydningen av de to matkjedene kan variere i ulike økosystemer, i noen beite er viktigere, i andre er detritus en viktig vei.
Det viktige punktet i Y-formet modell er at de to matkjedene ikke er isolert fra hverandre. Denne Y-formede modellen er mer realistisk og praktisk arbeidsmodell enn enkanalsmodellen fordi,
(i) det bekrefter til stratifisert struktur av økosystemer,
(ii) separerer beite- og detrituskjederne (direkte forbruk av levende planter og bruk av henholdsvis død organisk materiale) i både tid og rom, og
(iii) at mikroforbrukerne (absorberende bakterier, sopp) og makroforbrukerne (fagotrofiske dyr) avviger sterkt metabolismeforhold. (EP> Odum. 1983).
Det må imidlertid huskes at disse modellene skildrer det grunnleggende mønsteret for energistrømmen i økosystemet. I praksis, under naturlige forhold, er organismer forbundet med hverandre på en måte som flere matkjeder blir sammenlåste, resulterer i en kompleks matvekst. Vi har allerede henvist til matbaner i gressletter og i dammenes økosystemer. Matwebens kompleksitet avhenger av lengden på matkjedene.
Dermed i naturen opererer det flerkanals energistrømmer, men i disse er kanalene tilhørende en av de to grunnleggende matkjedene, det vil si enten en beite eller en detritus matkjede. Sammenkoblingsmønster av slike flere kjeder i matbanen til et økosystem ville føre til en flerkanals strøm av energi. I praksis, under feltforhold, kan vi derfor møte vanskeligheter med å måle energetisk i økosystemet.
