2 Modeller af strøm af energi i et økosystem (med diagram) - Forklaret!

Strøm af energi kan forklares ved hjælp af to modeller, nemlig: enkeltkanal energimodel og Y-formet energimodel.

1. Enkanal-energimodeller:

Princippet om fødekæder og arbejdet i de to lovgivninger i termodynamikken kan bedre afklares ved hjælp af energistrømningsdiagrammer vist i figur 1. 3 og 1. 4.

Som vist i figur 1.3 forbliver ubrugt 118, 761 gcal / cm2 / år ud af den samlede indkommende solstråling (118, 872 gcal / cm2 / år), og dermed er bruttoproduktionen (nettoproduktion plus respiration) ved autotrofer 111 gcal / cm2 / år med en effektiv energiindfangning på 0, 1 0 procent. Det kan også bemærkes, at 21 procent af denne energi eller 23 gcal / cm2 / år forbruges i metaboliske reaktioner af autotrofer for deres vækst, udvikling, vedligeholdelse og reproduktion.

Det kan ses yderligere, at 15 gcal / cm2 / år forbruges af plantelevende dyr, der græsser eller fodrer med Autotrophs, hvilket svarer til 17 procent af netautotrophproduktionen.

Nedbrydning (3 gcal / cm ² år) tegner sig for ca. 3, 4 pct. Af nettoproduktionen. Resten af ​​plantematerialet, 70 gcal / cm ² / år eller 79, 5 procent af nettoproduktionen, anvendes slet ikke, men bliver en del af akkumulerende sedimenter. Det er indlysende, så meget mere energi er til rådighed for planteliv end forbruges.

Det kan også bemærkes, at forskellige tabsbaner svarer til en konto for energioptagelse af autotroferne, dvs. bruttoproduktionen. Samlet set svarer de tre øvre "skæbne" (nedbrydning, herbivore og ikke udnyttet) til nettoproduktionen af ​​den samlede energi indarbejdet på herbivorernes niveau, dvs. 15 gcal.cm ² / år, 30 procent eller 4, 5 gcal / cm ² / år anvendes i metaboliske reaktioner. Således er der betydeligt mere energi tabt via respiration af plantelevende dyr (30 procent) end ved autotrofer (21 procent).

Igen er der stor energi til rådighed for kødædende dyr, nemlig 10, 5 gcal / cm ² / år eller 70 procent, hvilket ikke er helt udnyttet; Faktisk overgår kun 3, 0 gcal / cm ² / år eller 28, 6 procent af nettoproduktionen til kødædende dyr. Dette er en mere effektiv udnyttelse af ressourcer end forekommer på autotroph herbivore overføringsniveau.

På kødædende niveau forbruges ca. 60 procent af kødædernes energiindtag i metabolisk aktivitet, og resten bliver en del af de ikke udnyttede sedimenter; kun en ubetydelig mængde er underkastet dekomponering årligt. Dette høje åndedrætsforløb sammenligner med herbivorer 30 pct. Og 21 pct. Af autotrofer i dette økosystem.

Fra energistrømningsdiagrammet vist i figur 1.3 bliver to ting tydelige. For det første er der envejs gade, langs hvilken energi bevæger sig (ensrettet strøm af energi). Den energi, der optages af autotroferne, går ikke tilbage til solindgangen; det, der passerer til plantedyrene, går ikke tilbage til autotroferne. Da det bevæger sig gradvist gennem de forskellige trofiske niveauer, er det ikke længere tilgængeligt for det foregående niveau. På grund af envejs strøm af energi ville systemet falde sammen, hvis den primære kilde, solen, blev skåret af.

For det andet sker der et progressivt fald i energiniveauet på hvert trofisk niveau. Dette skyldes i vid udstrækning den energi, der udledes som varme i metaboliske aktiviteter og måles her som respirationskoblet med uudnyttet energi. I figur ovenfor repræsenterer "boksene" de trofiske niveauer, og "rørene" skildrer energifloden ind og ud af hvert niveau.

Energiindstrømningsbalancen udstrømmer som krævet i termodynamikens første lov, og energioverførsel ledsages af spredning af energi til utilgængelig varme (dvs. åndedræt) som krævet i anden lov. Figur 1. 4 præsenterer en meget forenklet energimodelmodel på tre tropiske niveauer, hvorfra det bliver tydeligt, at energifloden reduceres kraftigt ved hvert successivt trofisk niveau fra producenter til plantedyr og derefter til kødædende dyr.

Således ved hver overførsel af energi fra et niveau til et andet taber størstedelen af ​​energi som varme eller anden form. Der er en efterfølgende reduktion i energifloden, hvad enten vi anser det for totalstrøm (dvs. total energiindgang og totalassimilering) eller sekundærproduktion og respirationskomponenter. Således absorberes ca. 3.000 kcal af totalt lys, der falder på de grønne planter, ca. 50 pct. (1500 kcal), hvoraf kun 1 pct. (15 kcal) omdannes til første trofiske niveau.

Således er netto primærproduktion kun 15 Kcal. Sekundær produktivitet (P2 og P3 i diagrammet) har tendens til at være ca. 10 pct. På successive forbruger trofiske niveauer, dvs. plantelevende dyr og kødædende kødædende, selvom effektiviteten kan være nogle gange højere, som 20 pct. På kødædende niveau som vist (eller P3 = 0, 3 kcal) i diagrammet.

Det fremgår af figur 1.3 og 1.4, at der er en successiv reduktion i energifloden på successive trofiske niveauer. Således kortere fødekæden, større ville være den disponible fødevareenergi, som med en stigning i fødekædenes længde er der et tilsvarende mere energitab.

2. Y-formede strømningsmodeller:

Den Y-formede model indikerer endvidere, at de to fødekæder nemlig græsningsfødekæden og detritus fødekæden faktisk er under naturlige forhold, ikke fuldstændig isoleret fra hinanden. Græsningsfødekæden, der begynder med grøn plantebase, går til herbivorer og detritus fødekæden, der begynder med døde organiske stoffer, påvirkes af mikrober og derefter overføres til detritivorer og deres forbrugere.

For eksempel er dødlegemer af små dyr, der engang var en del af græsningsfødekæden, blevet indarbejdet i detritus-fødekæden, ligesom afføring af græsning af maddyr. Funktionelt er sondringen mellem de to af tidsforsinkelsen mellem det direkte forbrug af levende planter og den ultimative udnyttelse af døde organiske stoffer. Betydningen af ​​de to fødekæder kan variere i forskellige økosystemer, i nogle græsning er vigtigere, hos andre er detritus en vigtig vej.

Det vigtige punkt i Y-formet model er, at de to fødekæder ikke er isoleret fra hinanden. Denne Y-formede model er mere realistisk og praktisk arbejdsmodel end single-channel modellen, fordi,

(i) det bekræfter stratificeret struktur af økosystemer

ii) det adskiller beite- og detrituskæderne (direkte forbrug af levende planter og udnyttelse af døde organiske stoffer) i både tid og rum, og

(iii) at mikrokonsumenterne (absorberende bakterier, svampe) og makroforbrugerne (fagotrofiske dyr) afviger stærkt størrelses-metaboliske relationer. (EP> Odum. 1983).

Det skal imidlertid huskes, at disse modeller skildrer det grundlæggende mønster for energiflödet i økosystemet. I praksis er organismerne under naturlige forhold indbyrdes forbundne på en måde, som flere fødekæder bliver sammenlåsede, resulterer i en kompleks fødevarebane. Vi har allerede henvist til madbaner i græsarealer og i dammeøkosystemer. Madwebens kompleksitet afhænger af længden af ​​fødekæderne.

Således i naturen driver der flerkanals energistrømme, men i disse hører kanalerne til en af ​​de to grundlæggende fødekæder, dvs. det vil være enten en græsning eller en detritus fødekæde. Sammenkoblingsmønster af sådanne flere kæder i fødevarebanen i et økosystem ville føre til en flerkanals strøm af energi. Således kan vi i praksis under feltbetingelser have problemer med at måle energi i økosystemet.