2 Modeller av flöde av energi i ett ekosystem (med diagram) - Förklarade!
Energiflöde kan förklaras med hjälp av två modeller, nämligen: enkanals energimodell och Y-formad energimodell.
1. Enkanal energimodeller:
Principen om livsmedelskedjor och arbetet med de två termodynamikens lagar kan bättre klargöras med hjälp av energilödesdiagram som visas i fig. 1. 3 och 1. 4.
Som visas i Figur 1.3 av den totala inkommande solstrålningen (118 872 gcal / cm2 / år) förblir 118 761 gcal / cm2 / år oanvänd, och således är bruttoproduktionen (nettoproduktion plus andning) av autotrofer 111 g / cm2 / år med en effektivisering av energifångst på 0, 1 0 procent. Det kan också noteras att 21 procent av denna energi eller 23 gcal / cm2 / år konsumeras i metaboliska reaktioner av autotrofer för deras tillväxt, utveckling, underhåll och reproduktion.
Det kan ses vidare att 15 gcal / cm2 / år konsumeras av växtätare som betar eller matar på Autotrophs-detta motsvarar 17 procent av nettot autotrophproduktionen.
Nedbrytning (3 gcal / cm 2 år) står för cirka 3, 4 procent av nettoproduktionen. Resten av växtmaterialet, 70 gcal / cm 2 / år eller 79, 5 procent av nettoproduktionen, utnyttjas inte alls men blir en del av de ackumulerande sedimenten. Det är uppenbart, då mycket mer energi är tillgänglig för herbivore än konsumeras.
Det kan också noteras att olika vägar för förlust motsvarar ett konto för energifångstning av autotroferna, dvs bruttoproduktionen. Sammantaget motsvarar de tre övre fetterna (sönderdelning, växtätande och ej utnyttjad) tillsammans nettoproduktionen av den totala energi som ingår i herbivorernas nivå, dvs 15 gcal.cm 2 / år, 30 procent eller 4, 5 gcal / cm 2 / år används i metaboliska reaktioner. Således är det betydligt mer energi förlorad genom andning av herbivor (30 procent) än hos autotrofer (21 procent).
Återigen finns det stor energi tillgänglig för köttätarna, nämligen 10, 5 gcal / cm 2 / år eller 70 procent, vilket inte helt utnyttjas. i själva verket går endast 3, 0 gcal / cm 2 / år eller 28, 6 procent av nettoproduktionen till köttätarna. Detta är ett effektivare utnyttjande av resurser än vid autotroph-herbivoreöverföringsnivå.
På köttätande nivå konsumeras cirka 60 procent av köttätarnas energiintag i ämnesomsättning och resten blir en del av de oanvända sedimenten. endast en obetydlig mängd är föremål för sönderdelning årligen. Denna höga andningsförlust jämförs med 30 procent av växtätare och 21 procent av autotrofer i detta ekosystem.
Från energiflödesdiagrammet som visas i figur 1.3 blir två saker tydliga. För det första finns det envägsgata längs vilken energi rör sig (ettriktat flöde av energi). Den energi som fångas av autotrophs återgår inte tillbaka till solingången; det som passerar till växtätarna passerar inte tillbaka till autotroferna. Eftersom det går progressivt genom de olika trofiska nivåerna är det inte längre tillgängligt för föregående nivå. På grund av envägsflöde av energi skulle systemet kollapsa om den primära källan, solen, skars av.
För det andra sker en progressiv minskning av energinivån vid varje trofisk nivå. Detta beror till stor del på den energi som släpps ut som värme i metaboliska aktiviteter och mäts här som respirationskopplad, med oanvänd energi. I figuren ovan representerar "rutorna" de trofiska nivåerna och "rören" visar energiflödet in och ut ur varje nivå.
Energiinflödesbalansutflödena enligt vad som krävs enligt termodynamikens första lag, och energiöverföring åtföljs av spridning av energi till otillgänglig värme (dvs. andning) enligt vad som krävs i den andra lagen. Figur 1. 4 presenterar en mycket förenklad energiflödesmodell av tre tropiska nivåer, från vilken det framgår att energiflödet minskas kraftigt vid varje successiv trofisk nivå från producenter till växtätare och sedan till köttätande.
Sålunda vid varje överföring av energi från en nivå till en annan förloras större delen av energi som värme eller annan form. Det finns en successiv minskning av energiflödet, om vi anser det vara totalflöde (dvs. total energiinmatning och totalassimilering) eller sekundärproduktion och respirationskomponenter. Således absorberas ungefär 50 procent (1500 kcal) av den 3 000 kcal av totalt ljus som faller på de gröna växterna, varav endast 1 procent (15 kcal) omvandlas vid första trofiska nivån.
Således är nettopriproduktionen bara 15 Kcal. Sekundär produktivitet (P2 och P3 i diagrammet) tenderar att vara cirka 10 procent vid successiva konsumenttrofiska nivåer, dvs växtätande och köttätande, men effektiviteten kan ibland vara högre, som 20 procent, på karnivånivå som visas (eller P3 = 0, 3 Kcal) i diagrammet.
Det framgår av figurerna 1.3 och 1.4 att det finns en successiv minskning av energiflödet vid successiva trofiska nivåer. Således kortare matkedjan, större skulle vara den tillgängliga matenergin som med en ökning av längden av livsmedelskedjan finns motsvarande mer energiförlust.
2. Y-formade energiflödesmodeller:
Den Y-formade modellen indikerar vidare att de två livsmedelskedjorna, nämligen den betande livsmedelskedjan och detritusmatkedjan, i själva verket är under naturliga förhållanden inte helt isolerade från varandra. Den betande livsmedelskedjan som börjar med en grön växtbas som går till växtätare och detritusmatkedjan som börjar med död organiskt material ageras av mikrober och passerar sedan till detritivorer och deras konsumenter.
Döda kroppar av små djur som en gång var en del av den betande livsmedelskedjan införlivas exempelvis i detritusmatkedjan som gör avföring från betande livsmedelsdjur. Funktionellt är skillnaden mellan de två av tidsfördröjning mellan direkt konsumtion av levande växter och slutligt utnyttjande av dött organiskt material. Betydelsen av de två livsmedelskedjorna kan skilja sig åt i olika ekosystem, i vissa betesmarker är viktigare, i andra är detritus en viktig väg.
Den viktiga punkten i Y-formad modell är att de två matkedjorna inte är isolerade från varandra. Den här Y-formade modellen är mer realistisk och praktisk arbetsmodell än enkanalmodellen eftersom,
(i) det bekräftar stratifierad struktur av ekosystem,
ii) det separerar betes- och detrituskedjorna (direkt konsumtion av levande växter respektive användning av död organiskt material) i både tid och rum, och
(iii) att mikrokonsumenterna (absorptionsbakterier, svampar) och makrokonsumenterna (fagotrofiska djur) skiljer sig mycket i storleksförhållande mellan metabolism. (EP, Odum, 1983).
Man måste dock komma ihåg att dessa modeller visar det grundläggande mönstret för energiflödet i ekosystemet. I praktiken, under naturliga förhållanden, är organismerna inbördes kopplade på ett sätt som flera livsmedelskedjor blivit sammankopplade, resulterar i en komplex matbana. Vi har redan refererat till matbanor i gräsmark och i dammekosystem. Livsmedelswebbens komplexitet beror på längden på livsmedelskedjorna.
I naturen drivs därmed flerkanals energiflöden, men i dessa hör kanalerna till någon av de två grundläggande matkedjorna, det vill säga antingen vara en bete eller en detritus livsmedelskedja. Sammankopplingsmönster av så många kedjor i livsmedelsbanan i ett ekosystem skulle leda till ett flerkanalsflöde av energi. Således kan vi, under fältförhållanden, i praktiken möta svårigheter att mäta energetisk ekosystem.
