2 Energijos srauto modeliai ekosistemoje (su diagrama) - Paaiškinta!
Energijos srautą galima paaiškinti dviem modeliais: vieno kanalo energijos modeliu ir Y formos energijos modeliu.
1. Vieno kanalo energijos modeliai:
Maisto grandinių principas ir dviejų termodinamikos įstatymų veikimas gali būti geriau išaiškinti naudojant energijos srautų diagramas, pateiktas 1 ir 3 paveiksluose. 4.
Kaip parodyta 1.3 paveiksle, iš visų gaunamų saulės spindulių (118, 872 gcal / cm2 / per metus) 118 781 gcal / cm2 / per metus išlieka neišnaudota, todėl bruto gamyba (grynoji gamyba ir kvėpavimas) autotrofais yra 111 gcal / cm2 / metų energijos sunaudojimo efektyvumas yra 0, 1 0 proc. Taip pat galima pažymėti, kad 21 proc. Šios energijos arba 23 gcal / cm2 per metus suvartojama autotrofų medžiagų apykaitos reakcijose jų augimui, vystymuisi, palaikymui ir reprodukcijai.
Be to, galima pastebėti, kad žolėnai sunaudoja 15 gcal / cm2 / v., Kurie ganosi ar maitina „Autotrophs“ - tai sudaro 17 proc.
Skilimas (3 gcal / cm 2 yr) sudaro apie 3, 4 proc. Grynosios produkcijos. Likusi augalinės medžiagos dalis - 70 gcal / cm 2 / per metus arba 79, 5 proc. Grynosios produkcijos - iš viso nėra naudojama, bet tampa kaupiamųjų nuosėdų dalimi. Akivaizdu, kad žolėdžiui yra daug daugiau energijos nei suvartojama.
Taip pat galima pažymėti, kad įvairūs praradimo būdai yra lygūs autotrofų energijos surinkimo sąskaitai, ty bendrai gamybai. Be to, trys viršutiniai „likimai“ (skilimas, žolė ir nenaudojami) yra lygiaverčiai grynajai produkcijai, iš viso žolėdžių lygiu, ty 15 gcal.cm 2 / per metus, 30 proc. Arba 4, 5 gcal / cm 2 / met. yra naudojamas medžiagų apykaitos reakcijose. Taigi žolėnai (30 proc.) Praranda kvėpavimo takus daugiau energijos nei autotrofai (21 proc.).
Vėlgi mėsėdžiams yra daug energijos, ty 10, 5 gcal / cm 2 / per metus arba 70 proc., Kuri nėra visiškai panaudota; iš tiesų tik 3, 0 gcal / cm 2 per metus arba 28, 6 proc. grynosios produkcijos perkeliama į mėsėdžius. Tai yra efektyvesnis išteklių panaudojimas, nei vyksta autotrofo-žolėdžių perdavimo lygmenyje.
Mėsėdžių lygyje apytikriai 60 proc. Mėsėdžių energijos suvartojama medžiagų apykaitos veikloje, o likusi dalis tampa nenaudojamų nuosėdų dalimi; kasmet išskaidoma tik nedidelė suma. Šis didelis kvėpavimo sutrikimas lyginant su 30 proc. Žolynų ir 21 proc.
Iš energijos srauto diagramos, parodytos 1.3 pav., Paaiškėja du dalykai. Pirma, yra vienpusis gatvė, per kurią energija juda (vienakryptis energijos srautas). Energija, kurią užfiksuoja autotrofai, neatgauna saulės energijos; tai, kas eina į žolėlius, neperžengia autotrofų. Kadangi jis juda palaipsniui per įvairius trofinius lygius, jis nebėra prieinamas ankstesniam lygiui. Taigi, dėl vienpusio energijos srauto, sistema sugriūtų, jei būtų išjungtas pirminis šaltinis, saulė.
Antra, kiekviename trofiniame lygyje vyksta laipsniškas energijos lygio sumažėjimas. Tai daugiausia lemia energija, išsklaidyta kaip šiluma medžiagų apykaitos veikloje ir matuojama čia kaip kvėpavimas, sujungtas su nepanaudota energija. Aukščiau pateiktame paveikslėlyje „dėžės“ žymi trofinius lygius, o „vamzdžiai“ vaizduoja energijos srautą kiekviename lygyje ir iš jo.
Energijos įplaukų balansas, kaip reikalaujama pagal pirmąjį termodinamikos įstatymą, ir energijos perdavimas lydi energijos išsklaidymą į nepasiekiamą šilumą (ty kvėpavimą), kaip reikalaujama pagal antrąjį įstatymą. 4 pav. Pavaizduotas labai supaprastintas trijų tropinių lygių energijos srauto modelis, iš kurio matyti, kad energijos srautas kiekviename iš eilės trofiniame lygyje gerokai sumažėja nuo gamintojų iki žolėdžių, o tada į mėsėdžius.
Taigi kiekvienu energijos perkėlimu iš vieno lygio į kitą didžioji energijos dalis prarandama kaip šiluma ar kita forma. Sėkmingai sumažėja energijos srautas, nesvarbu, ar tai yra bendras srautas (ty bendra energijos sąnaudos ir visiškas asimiliacija), ar antrinės gamybos ir kvėpavimo komponentai. Taigi iš 3 000 Kcal bendro šviesos, patekusios į žaliuosius augalus, absorbuojama apie 50 proc. (1500Kcal), iš kurių tik 1 proc. (15 Kcal) paverčiamas pirmuoju trofiniu lygiu.
Taigi grynoji pirminė gamyba yra tik 15 Kcal. Antrinis našumas (P2 ir P3 diagramoje) paprastai būna apie 10 proc., Kai vartojami trofiniai, ty žolynai ir mėsėdžiai, nors efektyvumas gali būti kartais didesnis, kaip 20 proc., Kaip parodyta (arba P3 = 0, 3 Kcal).
1.3 ir 1.4 paveiksluose paaiškėja, kad nuosekliai mažėja energijos srautas iš eilės trofinių lygių. Taigi trumpesnė maisto grandinė, didesnė būtų turima maisto energija, kaip ir maisto grandinės ilgio padidėjimas, todėl yra daugiau energijos.
2. Y formos energijos srauto modeliai:
Y formos modelis taip pat rodo, kad dvi maisto grandinės, būtent ganyklos maisto grandinė ir maisto produktų grandinė, yra natūralios sąlygos, kurios nėra visiškai atskirtos viena nuo kitos. Ganyklų maisto grandinė, pradedanti žaliomis augalų bazėmis, einanti į žolėdžius, ir detritų maisto grandinė, pradedama nuo negyvų organinių medžiagų, veikiančių mikrobais, tada perduodama detritivorams ir jų vartotojams.
Pavyzdžiui, smulkių gyvūnų, kurie anksčiau buvo ganyklų maisto grandinės dalis, mirusieji kūnai įtraukiami į maisto produktų grandinę, kaip ir ganyklų maisto išmatos. Funkciniu požiūriu skirtumas tarp dviejų tiesioginių gyvų augalų suvartojimo ir galutinio negyvų organinių medžiagų panaudojimo skiriasi. Abiejų maisto grandinių svarba gali skirtis skirtingose ekosistemose, kai kuriose ganyklose yra svarbesnis, o kitose - svarbiausias kelias.
Svarbus Y formos modelio aspektas yra tas, kad dvi maisto grandinės nėra izoliuotos viena nuo kitos. Šis Y formos modelis yra realesnis ir praktiškesnis nei vieno kanalo modelis, nes
i) ji patvirtina stratifikuotą ekosistemų struktūrą, \ t
ii) jis skiria ganymo ir detrito grandines (tiesioginis gyvų augalų vartojimas ir negyvų organinių medžiagų panaudojimas) tiek laiko, tiek erdvėje;
iii) kad mikro vartotojai (absorbuojančios bakterijos, grybai) ir makro vartotojai (fagotropiniai gyvūnai) labai skiriasi nuo metabolizmo. (EP> Odum. 1983).
Tačiau reikia nepamiršti, kad šie modeliai vaizduoja pagrindinį energijos srauto modelį ekosistemoje. Praktikoje natūraliomis sąlygomis organizmai yra tarpusavyje susiję taip, kad kelios maisto grandinės tampa tarpusavyje susietais rezultatais į sudėtingą maisto tinklą. Mes jau minėjome maisto tinklus pievose ir tvenkinių ekosistemose. Maisto tinklo sudėtingumas priklauso nuo maisto grandinių ilgio.
Taigi gamtoje vyksta daugiakanaliai energijos srautai, tačiau šiuose kanaluose yra bet kuri iš dviejų pagrindinių maisto grandinių, ty, tai bus ganymo, arba detrito maisto grandinė. Tokių kelių grandinių sujungimas į ekosistemos maisto tinklą sukurtų daugiakanalį energijos srautą. Taigi praktikoje lauko sąlygomis galime susidurti su sunkumais, matuojant ekosistemos energiją.
