KOKS EKOLOGINĖS DEŠIMTINĖS ĮSTATYMAS AR 10 PROC. - BIOLOGIJA - 2025

Dešimtinės ekologinę teisė , ekologinė teisė arba 10% kelia kaip energijos keliauja į savo išvedimą pagal skirtingų mitybos lygmenų. Taip pat dažnai teigiama, kad šis įstatymas yra tiesioginė antrojo termodinamikos įstatymo pasekmė.

Ekologinė energija yra ekologijos dalis, kuriai reikia kiekybiškai įvertinti santykius, kuriuos mes aprašėme aukščiau. Manoma, kad Raymondas Lindemannas (konkrečiai 1942 m. Savo kūrybiniame darbe) buvo tas, kuris įkūrė šios studijų krypties pagrindus.

1 paveikslas. Trofinis tinklas. Šaltinis: „Thompsma“, iš „Wikimedia Commons“

Jo darbas buvo sutelktas į maisto grandinės ir tinklo sąvokas bei energijos perdavimo efektyvumo kiekybiniam įvertinimui iš skirtingų trofinių lygių.

Lindemann pradeda nuo atsitiktinės saulės spinduliuotės ar energijos, kurią gauna bendruomenė, per augalų sintezę fotosintezės būdu ir toliau stebi šią fiksaciją ir jos panaudojimą žolėdžių (pirminių vartotojų), tada mėsėdžių (antrinių vartotojų). ) ir pagaliau skilimo įrenginiais.

Koks ekologinės dešimtinės įstatymas?

Manoma, kad atlikus novatorišką „Lindemann“ darbą trofinio pernešimo efektyvumas bus maždaug 10%; iš tikrųjų kai kurie ekologai minėjo 10 proc. įstatymą. Tačiau nuo to laiko dėl šios problemos kilo daug painiavos.

Be abejo, nėra jokio gamtos dėsnio, dėl kurio tiksliai viena dešimtoji energijos, patenkančios į vieną trofinį lygį, būtų perkeliama į kitą.

Pavyzdžiui, iš trofinių tyrimų (jūrų ir gėlo vandens aplinkose), paaiškėjo, kad pernešimo efektyvumas trofiniu lygiu buvo maždaug 2–24%, nors vidurkis buvo 10,13%.

Paprastai galima pasakyti, kad vandens ir sausumos sistemoms galima pasakyti, kad žolėdžiams antrinis produktyvumas paprastai būna maždaug maždaug maždaug mažesnis už pirminį produktyvumą, kuriuo jis grindžiamas.

Tai dažnai yra nuolatinis ryšys, palaikomas visose pašarų sistemose ir kuris paprastai tampa piramidės tipo statiniais, kuriuose pagrindą teikia augalai ir ant šio pagrindo yra nustatytas mažesnis, pirminių vartotojų, kuriais remiasi kiti (dar mažesni) antriniai vartotojai.

Organizacijos lygiai

Visiems gyviems daiktams reikalinga materija ir energija; dalykas, reikalingas jų kūno statybai ir energijai, kad galėtų atlikti savo gyvybines funkcijas. Šis reikalavimas neapsiriboja atskiru organizmu, bet apima ir aukštesnį biologinės organizacijos lygį, kurį šie individai gali atitikti.

Šie organizacijos lygiai yra:

• Biologinis gyventojų : organizmai tos pačios rūšies, kurios gyvena toje pačioje konkrečioje srityje.
• Biologinė bendruomenė : rinkinys organizmų įvairių rūšių ar populiacijų, kurios gyvena tam tikroje srityje ir bendrauti per maistą ar mitybos santykius).
• Ekosistema : labiausiai sudėtingas lygis biologinės organizacijos, sudaryta iš bendruomenės, susijusių su jo abiotinėje aplinkoje - vandens, saulės spindulių, klimato ir kitų veiksnių - su kuria jis bendrauja.

Trofiniai lygiai

Ekosistemoje bendruomenė ir aplinka sukuria energijos ir materijos srautus.

Ekosistemos organizmai yra sugrupuoti pagal „vaidmenį“ ar „funkciją“, kurį jie atlieka per maistą ar trofines grandines; Štai kaip mes kalbame apie gamintojų, vartotojų ir skilėjų trofinius lygius.

Savo ruožtu kiekvienas iš šių trofinių lygių sąveikauja su fizikine ir chemine aplinka, sukuriančia gyvenimo sąlygas, ir tuo pat metu veikia kaip energijos ir materijos šaltinis.

pagrindinės sąvokos

Bendrasis ir grynasis pirminis produktyvumas

Pirmiausia turime apibrėžti pirminį produktyvumą, kuris yra biomasės pasigaminimo ploto vienete greitis.

Paprastai jis išreiškiamas energijos vienetais (džauliais kvadratiniam metrui per dieną), arba sausos organinės medžiagos vienetais (kilogramais hektarui per metus), arba kaip anglis (anglies masė, kilogramais kvadratiniam metrui per metus).

Apskritai, kai mes kalbame apie visą energiją, kurią fiksuoja fotosintezė, mes paprastai ją vadiname bendruoju pirminiu produktyvumu (PPG).

Iš jų dalis išleidžiama pačių autotrofų (RA) kvėpavimui ir prarandama šilumos pavidalu. Grynoji pirminė produkcija (PPN) gaunama atėmus šią sumą iš PPG (PPN = PPG-RA).

Ši grynoji pirminė produkcija (PPN) yra tai, ką galiausiai gali suvartoti heterotrofai (tai yra bakterijos, grybeliai ir kiti mums žinomi gyvūnai).

Antrinis produktyvumas

Antrinis produktyvumas (PS) yra apibrėžiamas kaip naujos heterotrofinių organizmų biomasės gamybos greitis. Skirtingai nei augalai, heterotrofinės bakterijos, grybeliai ir gyvūnai, jie negali iš sudėtingų molekulių sudaryti reikalingų sudėtingų junginių, turinčių daug energijos.

Savo medžiagas ir energiją jie visada gauna iš augalų, o tai gali padaryti tiesiogiai vartodami augalinę medžiagą arba netiesiogiai maitindamiesi kitais heterotrofais.

Tokiu būdu augalai ar fotosintetiniai organizmai (dar vadinami gamintojais) sudaro pirmąjį trofinį lygį bendruomenėje; pirminiai vartotojai (tie, kurie maitinasi gamintojais) sudaro antrąjį trofinį lygį, o antriniai vartotojai (dar vadinami mėsėdžiais) - trečiąjį lygį.

Perdavimo efektyvumas ir energijos keliai

Grynosios pirminės produkcijos proporcijos, tekančios kiekvienu iš galimų energijos būdų, galiausiai priklauso nuo perdavimo efektyvumo, tai yra nuo to, kaip energija naudojama ir pereina iš vieno lygio į kitą. kita.

Energijos perdavimo efektyvumo kategorijos

Yra trys energijos perdavimo efektyvumo kategorijos ir, tiksliai apibrėžę šias, galime numatyti energijos srauto modelį trofiniuose lygiuose. Šios kategorijos yra: vartojimo efektyvumas (EB), asimiliacijos efektyvumas (EA) ir gamybos efektyvumas (EP).

Dabar apibrėžkime šias tris paminėtas kategorijas.

Matematiškai vartojimo efektyvumą (EC) galime apibrėžti taip:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Kur matome, kad EC yra bendro turimo produktyvumo (P _n-1 ) procentinė dalis, kurią efektyviai praryja viršutinė gretima trofinė kamera (I _n ).

Pavyzdžiui, pirminiams ganymo sistemos vartotojams EC yra žolėdžių augintojų sunaudoto PPN procentas (išreikštas energijos vienetais ir laiko vienetu).

Jei mes turėtume omenyje antrinius vartotojus, tada tai būtų lygi mėsėdžių sunaudoto žolėdžių produktyvumo procentui. Likę žmonės miršta nevalgę ir patenka į skilimo grandinę.

Kita vertus, asimiliacijos efektyvumas išreiškiamas taip:

EA = A _n / I _n × 100

Vėl nurodome procentą, bet šį kartą - energijos dalį, kuri gaunama iš maisto ir kurią vartotojas suvartoja trofiniame skyriuje (I _n ) ir kurią pasisavina jų virškinimo sistema (A _n ).

Ši energija bus ta, kuri bus naudojama augimui ir darbų atlikimui. Likusi dalis (dalis, neįsisavinta) prarandama su išmatomis ir patenka į trofinį skilėjų lygį.

Galiausiai gamybos efektyvumas (EP) išreiškiamas taip:

kuris taip pat yra procentas, tačiau šiuo atveju mes kalbame apie įsisavinamą energiją (A _n ), kuri galiausiai įtraukiama į naują biomasę (P _n ). Kvėpavimo metu nepanaudotos energijos liekanos praranda šilumą.

Produktai, tokie kaip sekrecijos ir (arba) išsiskyrimai (turtingi energijos), kurie dalyvavo medžiagų apykaitos procesuose, gali būti laikomi gaminamuoju _Pn , ir yra kaip lavonai skilimo įrenginiams.

Visuotinis perdavimo efektyvumas

Apibrėžę šias tris svarbias kategorijas, dabar galime savęs paklausti, koks yra „visuotinis perkėlimo efektyvumas“ iš vieno trofinio lygio į kitą, kurį paprasčiausiai suteikia aukščiau nurodyto efektyvumo produktas (EC x EA x EP).

Kalbant tariamai, galime pasakyti, kad lygio efektyvumą suteikia tai, ką galima efektyviai nuryti, kuris pasisavinamas ir galiausiai įtraukiamas į naują biomasę.

Kur dingsta prarasta energija?

Žolėdžių augalų produktyvumas visada yra mažesnis nei augalų, kuriais jie maitinasi. Tada galėtume savęs paklausti: kur dingsta prarasta energija?

Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime atkreipti dėmesį į šiuos faktus:

1. Ne visą augalų biomasę sunaudoja žolėdžiai gyvūnai, nes didžioji jos dalis žūva ir patenka į trofinį skilėjų (bakterijų, grybelių ir likusių detritivorių) lygį.
2. Ne visa žolėdžių gyvūnams suvartota biomasė, nei žolėdžių gyvūnams, kuriuos savo ruožtu sunaikina mėsėdžiai, yra įsisavinami ir prieinami vartotojui. dalis prarandama su išmatomis ir patenka į skilimo įrenginius.
3. Ne visa pasisavinta energija iš tikrųjų paverčiama į biomasę, nes dalis jos prarandama kaip šiluma kvėpavimo metu.

Tai atsitinka dėl dviejų pagrindinių priežasčių: pirma, dėl to, kad nėra 100% efektyvaus energijos konvertavimo proceso. Tai yra, konversijoje visada prarandama šiluma, kuri puikiai atitinka antrąjį termodinamikos dėsnį.

Antra, kadangi gyvūnai turi dirbti, o tam reikia energijos sąnaudų, o tai savo ruožtu reiškia naujus šilumos nuostolius.

Šie modeliai pasitaiko visuose trofiniuose lygiuose ir, kaip prognozuoja Antrasis termodinamikos dėsnis, dalis energijos, kurią bandoma perkelti iš vieno lygio į kitą, visada išsiskiria nenaudojamos šilumos pavidalu.

Nuorodos

1. Caswell, H. (2005). Maisto tinklalapiai: nuo prijungimo prie energetikos. (H. Caswell, red.). Ekologinių tyrimų pažanga (36 tomas). „Elsevier Ltd.“ p. 209.
2. Curtis, H. ir kt. (2008). Biologija. 7-asis leidimas. Buenos Airės-Argentina: redaktorė Médica Panamericana. psl. 1160.
3. Kitchingas, RL (2000). Maisto tinklalapiai ir konteinerių buveinės: fitotelmatos gamtos istorija ir ekologija. Cambridge University Press. psl. 447.
4. Lindemann, RL (1942). Trofinis - dinaminis ekologijos aspektas. Ecology, 23, 399-418.
5. Pascual, M., ir Dunne, JA (2006). Ekologiniai tinklai: struktūros susiejimas su maisto tinklalapių dinamika. (M. Pascual ir JA Dunne, red. Past.) Santa Fe instituto sudėtingumo mokslas. „Oxford University Press“. psl. 405.