Περιεχόμενο
- Η μετασχηματισμός ενέργειας στα οικοσυστήματα αρχίζει με τη φωτοσύνθεση
- Αποσυνθέτες
- Ροή ενέργειας σε παραδείγματα οικοσυστημάτων
- Αρχές ενεργειακής ροής
Τα φυτά λαμβάνουν την ενέργεια του ήλιου και το χρησιμοποιούν για να μετατρέψουν τις ανόργανες ενώσεις σε πλούσιες οργανικές ενώσεις. Συγκεκριμένα, μετατρέπουν το ηλιακό φως και το διοξείδιο του άνθρακα σε γλυκόζη και οξυγόνο. Ως εκ τούτου, οι βιολογικές δραστηριότητες σε ένα οικοσύστημα απαιτούν ενέργεια από τον ήλιο.
Η παραλαμβανόμενη ηλιακή ενέργεια υφίσταται μετασχηματισμό ενέργειας σε οικοσυστήματα σε χημική ενέργεια, η οποία δεσμεύεται σε μορφή γλυκόζης ως δυνητική ενέργεια κατά τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Αυτή η ενέργεια ρέει έπειτα σε όλο το οικοσύστημα μέσω της τροφικής αλυσίδας και μια διαδικασία που ονομάζεται ροή ενέργειας.
Η μετασχηματισμός ενέργειας στα οικοσυστήματα αρχίζει με τη φωτοσύνθεση
Η φωτοσύνθεση σηματοδοτεί την αρχή μιας αλυσίδας ενεργειακών μετατροπών σε ένα οικοσύστημα, το οποίο μπορεί να παρατηρηθεί σε πολλά παραδείγματα τροφικής αλυσίδας. Ορισμένα ζώα τρέφονται με τα προϊόντα φωτοσύνθεσης, όπως όταν οι αίγες τρώνε θάμνους, τα σκουλήκια τρώνε χόρτο και οι αρουραίοι τρώνε κόκκους. Όταν τα ζώα τρέφονται με αυτά τα φυτικά προϊόντα, η ενέργεια των τροφίμων και οι οργανικές ενώσεις μεταφέρονται από τα φυτά στα ζώα.
Τα περισσότερα παραδείγματα αλυσίδας τροφίμων στα οικοσυστήματα θα δείξουν επίσης ότι τα ζώα που τρώνε παραγωγούς με τη σειρά τους καταναλώνονται από άλλα ζώα, μεταφέροντας περαιτέρω ενέργεια και οργανικές ενώσεις από το ένα ζώο στο άλλο. Ορισμένα παραδείγματα οικοσυστήματος είναι όταν οι άνθρωποι τρώνε πρόβατα, όταν τα πουλιά τρέφονται με σκουλήκια και όταν τα λιοντάρια τρώνε ζέβρες. Αυτή η αλυσίδα μετασχηματισμού ενέργειας από το ένα είδος στο άλλο μπορεί να συνεχιστεί για αρκετούς κύκλους, αλλά τελικά τελειώνει όταν τα νεκρά ζώα αποσυντίθενται και γίνονται διατροφή για μύκητες, βακτήρια και άλλους αποσυνθέτες.
Αποσυνθέτες
Οι μύκητες και τα βακτήρια είναι παραδείγματα αποσυνθέτων στον μετασχηματισμό ενέργειας σε οικοσυστήματα. Είναι υπεύθυνοι για τη διάσπαση των σύνθετων οργανικών ενώσεων σε απλά θρεπτικά συστατικά. Οι αποσυνθέτες είναι σημαντικοί στο οικοσύστημα επειδή διαλύουν τα νεκρά υλικά που εξακολουθούν να περιέχουν πηγές ενέργειας. Υπάρχουν διάφοροι τύποι οργανισμών αποσύνθεσης, οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για την επιστροφή απλούστερων θρεπτικών ουσιών στο χώμα που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν από τα φυτά - και συνεπώς ο κύκλος μετασχηματισμού ενέργειας συνεχίζεται.
Ροή ενέργειας σε παραδείγματα οικοσυστημάτων
Η ενέργεια που συσσωρεύεται από τους πρωτογενείς παραγωγούς μεταφέρεται μέσω της τροφικής αλυσίδας μέσω διαφορετικών τροφικών επιπέδων σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται ροή ενέργειας. Η πορεία της ροής ενέργειας μετακινείται από τους πρωτογενείς παραγωγούς στους πρωτογενείς καταναλωτές σε δευτερογενείς καταναλωτές και τέλος στους αποσυνθέτες. Μόνο περίπου το 10% της διαθέσιμης ενέργειας μετακινείται από το ένα τροφικό επίπεδο στο επόμενο.
Τα παραδείγματα οικοσυστημάτων και τα παραδείγματα της τροφικής αλυσίδας μέσα στα οικοσυστήματα δείχνουν ότι αυτή η έννοια είναι λίγο πιο εύκολη.
Για παράδειγμα, σε ένα δασικό οικοσύστημα, δέντρα και χόρτα μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε χημική ενέργεια. Αυτή η ενέργεια ρέει στους πρωτογενείς καταναλωτές του οικοσυστήματος όπως τα έντομα και τα φυτοφάγα ζώα όπως τα ελάφια. Δευτερογενείς καταναλωτές όπως οι αλεπούδες, οι λύκοι και τα πουλιά τρώνε και λαμβάνουν ενέργεια από αυτούς τους οργανισμούς. Όταν κάποιος από αυτούς τους οργανισμούς πεθαίνει, οι μύκητες, οι σκώληκες και άλλοι αποσυνθέτες τους διαλύουν για να λάβουν ενέργεια και θρεπτικά συστατικά.
Αρχές ενεργειακής ροής
Η ροή ενέργειας μέσω μιας τροφικής αλυσίδας συμβαίνει ως αποτέλεσμα δύο νόμων θερμοδυναμικής, οι οποίοι εφαρμόζονται στο οικοσύστημα.
Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής δηλώνει ότι οι διαδικασίες που περιλαμβάνουν μετασχηματισμό ενέργειας δεν θα συμβούν αυθόρμητα, εκτός αν υπάρχει υποβάθμιση ενέργειας από μη τυχαία μορφή σε τυχαία μορφή. Αυτός ο νόμος απαιτεί ότι σε ένα οικοσύστημα κάθε μεταφορά ενέργειας πρέπει να συνοδεύεται από διασπορά ενέργειας στην αναπνοή ή στην έλλειψη θερμότητας. Με απλά λόγια: η μεταφορά ενέργειας μεταξύ των τροφικών επιπέδων οδηγεί επίσης σε απώλεια ενέργειας μέσω της θερμότητας.
Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής είναι ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας, ο οποίος δηλώνει ότι η ενέργεια μπορεί να μετασχηματιστεί από μια πηγή σε άλλη αλλά δεν δημιουργείται ούτε καταστρέφεται. Εάν παρατηρηθεί αύξηση ή μείωση της εσωτερικής ενέργειας (Ε) ενός οικοσυστήματος, η εργασία (W) γίνεται και η θερμότητα (Q) αλλάζει.