Kaj je zakon ekološke desetine ali 10%?



The zakon ekološke desetine, ekološko pravo o 10% dviguje način, kako energija potuje v svoji izpeljavi skozi različne trofične ravni. Pogosto je tudi navedeno, da je ta zakon zgolj neposredna posledica drugega zakona termodinamike.

Ekološka energija je del ekologije, ki se ukvarja s kvantifikacijo odnosov, ki smo jih opisali zgoraj. Šteje se, da je Raymond Lindemann (posebej v svojem začetnem delu iz leta 1942) ustanovil temelje tega študijskega področja..

Njegovo delo se je osredotočilo na koncepte verižnega in trofičnega omrežja ter na količinsko opredelitev učinkovitosti pri prenosu energije med različnimi trofičnimi ravnmi..

Lindemann se začne z vpadnim sončnim sevanjem ali energijo, ki jo skupnost prejme, z zajemanjem rastlin s pomočjo fotosinteze in nadaljuje s spremljanjem zajetja in njegove nadaljnje uporabe s strani rastlinojedcev (primarni potrošniki), nato pa z mesojedci (sekundarni potrošniki). ) in nazadnje dekompozatorji.

Indeks

  • 1 Kaj je zakon ekološke desetine??
  • 2 Stopnje organizacije
  • 3 Trofične ravni
  • 4 Temeljni pojmi
    • 4.1 Groba in neto primarna produktivnost
    • 4.2 Sekundarna produktivnost
  • 5 Prenos učinkovitosti in energetske poti
    • 5.1 Kategorije učinkovitosti prenosa energije
  • 6 Globalna učinkovitost prenosa
  • 7 Kje gre izgubljena energija??
  • 8 Reference

Kaj je zakon ekološke desetine??

Po Lindemannovem pionirskem delu je bilo predpostavljeno, da je bila učinkovitost trofičnega prenosa okoli 10%; pravzaprav so se nekateri ekologi sklicevali na zakon o 10%. Vendar pa je od takrat nastalo več zmede glede tega vprašanja.

Seveda ne obstaja zakon narave, ki izhaja prav iz tega, da je desetina energije, ki vstopi v trofično raven, tista, ki se prenese v naslednjo.

Na primer, zbirka trofičnih študij (v morskem in sladkovodnem okolju) je pokazala, da se je učinkovitost prenosa s trofično ravnjo gibala med približno 2 in 24%, čeprav je bilo povprečje 10,13%.

Kot splošno pravilo, ki se uporablja za vodne in kopenske sisteme, lahko rečemo, da je sekundarna produktivnost rastlinojedcev običajno približno približno za red velikosti nižja od primarne produktivnosti, na kateri sedi..

To je pogosto dosledno razmerje, ki se ohranja v vseh sistemih prehranjevanja in se običajno dogaja v strukturah piramidnega tipa, v katerem rastline prispevajo bazo in na tej osnovi temelji manjši primarni porabnik, na drugi strani (manjši še) sekundarnih potrošnikov.

Ravni organizacije

Vsa živa bitja potrebujejo snov in energijo; za gradnjo njihovih teles in energije za opravljanje njihovih vitalnih funkcij. Ta zahteva ni omejena na posamezni organizem, ampak je razširjena na višje ravni biološke organizacije, ki jo ti posamezniki lahko prilagodijo.

Te ravni organizacije so:

  • Ena biološke populacije: organizmi iste vrste, ki živijo na istem posebnem območju.
  • Ena biološke skupnosti: niz organizmov različnih vrst ali populacij, ki živijo na določenem območju in medsebojno delujejo prek prehranjevalnih ali trofičnih odnosov) \ t.
  • A ekosistema: najzahtevnejša raven biološke organizacije, ki jo sestavlja skupnost, povezana z njegovim abiotskim okoljem - voda, sončna svetloba, podnebje in drugi dejavniki, s katerimi sodeluje.

Trofične ravni

V ekosistemu skupnost in okolje vzpostavljata tokove energije in snovi.

Organizmi ekosistema so združeni glede na "vlogo" ali "funkcijo", ki jo izpolnjujejo v prehranskih ali trofičnih verigah; tako govorimo o trofičnih ravneh proizvajalcev, potrošnikov in dekompozatorjev.

Vsaka od teh trofičnih nivojev je v interakciji s fizikalno-kemičnim okoljem, ki zagotavlja pogoje za življenje in hkrati deluje kot vir in ponor energije in snovi..

Temeljni koncepti

Groba in neto primarna produktivnost

Najprej moramo opredeliti primarno produktivnost, to je hitrost, po kateri se proizvaja biomasa na enoto površine.

Ponavadi se izrazi v energijskih enotah (J / kg na dan) ali v enotah suhe organske snovi (kilogrami na hektar na leto) ali kot ogljik (masa ogljika v kg na kvadratni meter na leto)..

Na splošno, ko se nanašamo na vso energijo, ki jo fiksiramo s fotosintezo, jo običajno imenujemo groba primarna produktivnost (PPG)..

Iz tega se delež porabi za dihanje samih avtotrofov (RA) in se izgubi v obliki toplote. Neto primarna proizvodnja (PPN) se dobi z odštevanjem tega zneska od PPG (PPN = PPG-RA).

Ta neto primarna proizvodnja (PPN) je končno na voljo za uživanje s heterotrofi (to so bakterije, glive in druge živali, ki jih poznamo)..

Sekundarna produktivnost

Sekundarna produktivnost (PS) je opredeljena kot hitrost proizvodnje nove biomase s strani heterotrofnih organizmov. V nasprotju z rastlinami, heterotrofnimi bakterijami, glivicami in živalmi, ne morejo izdelati kompleksnih, energetsko bogatih spojin, ki jih potrebujejo od preprostih molekul..

Svojo snov in energijo pridobivajo vedno iz rastlin, kar lahko naredijo neposredno z uživanjem rastlinskega materiala ali posredno z hranjenjem drugih heterotrofov..

Na ta način fotosintetične rastline ali organizmi na splošno (imenovani tudi proizvajalci) obsegajo prvo trofično raven v skupnosti; primarni potrošniki (tisti, ki se prehranjujejo s proizvajalci) predstavljajo drugo trofično raven, sekundarni potrošniki (imenovani tudi mesojedci) pa tretjo raven.

Učinkovitost prenosa in energetske poti

Delež neto primarne proizvodnje, ki teče vzdolž vsake od potencialnih energetskih poti, je odvisen od učinkovitosti prenosa, to je od načina porabe energije in prehoda z ene ravni na drugo. drugo.

Kategorije učinkovitosti prenosa energije

Obstajajo tri kategorije učinkovitosti prenosa energije in s temi dobro opredeljenimi lahko napovedujemo vzorec pretoka energije na trofičnih ravneh. Te kategorije so: učinkovitost porabe (EC), učinkovitost asimilacije (EA) in učinkovitost proizvodnje (EP).

Sedaj bomo opredelili te tri omenjene kategorije.

Matematično lahko opredelimo učinkovitost porabe (EC) na naslednji način:

ES =In/Pn-1 × 100

Kje lahko vidimo, da je CE odstotek skupne razpoložljive produktivnosti (Pn-1), ki ga učinkovito zaužije zgornji sosednji trofični predel (In).

Na primer, za primarne porabnike v pašnem sistemu je ES odstotek (izražen v energijskih enotah in na enoto časa) PPN, ki ga porabijo rastlinojedci.

Če bi se nanašali na sekundarne potrošnike, bi to pomenilo enakovreden odstotek produktivnosti rastlinojedih živali, ki jih porabijo mesojedci. Ostali umrejo, ne da bi jih pojedli in vstopili v verigo razgradnje.

Po drugi strani pa je učinkovitost asimilacije izražena takole:

EA =An/In × 100

Ponovno se nanašamo na odstotek, vendar tokrat na del energije, ki prihaja iz hrane, in ga zaužije potrošnik v trofičnem predelu (In) in ki jo asimilira njen prebavni sistem (An).

Navedena energija bo na voljo za rast in izvajanje dela. Ostanek (nezasičen del) se izgubi v blatu in nato vstopi v trofično raven razgradnih snovi..

Nazadnje, učinkovitost proizvodnje (PE) je izražena kot:

EP = Pn/ An × 100

ki je tudi odstotek, vendar se v tem primeru nanaša na izenačeno energijo (An), ki se vključi v novo biomaso (Pn). Vsi nezasičeni energetski ostanki se med dihanjem izgubijo v obliki toplote.

Proizvodi, kot so izločki in / ali izločki (bogati z energijo), ki so sodelovali v presnovnih procesih, se lahko štejejo za proizvodnjo, Pn, in so na voljo, kot trupla, za dekompozatorje.

Globalna učinkovitost prenosa

Z opredelitvijo teh treh pomembnih kategorij se lahko zdaj vprašamo o "globalni učinkovitosti prenosa" iz ene trofične ravni v naslednjo, ki je preprosto podana z izdelkom prej omenjenih učinkovitosti (EC x EA x EP).

Izraženo lahko kolokvijalno, lahko rečemo, da je učinkovitost ravni podana s tem, kar lahko učinkovito zaužijemo, ki se nato asimilira in postane vključena v novo biomaso..

Kje gre izgubljena energija??

Produktivnost rastlinojedih živali je vedno nižja kot pri rastlinah, iz katerih se hranijo. Lahko pa vprašamo: Kje gre izgubljena energija??

Za odgovor na to vprašanje moramo opozoriti na naslednja dejstva:

  1. Rastlinojedci ne uživajo vse biomase rastlin, saj jih veliko umre in vstopi v trofično raven razgradnih snovi (bakterije, glive in ostale detritivorje)..
  2. Ni vsa biomasa, ki jo porabijo rastlinojedci, niti rastlinojede živali, ki jih zaporedoma mesojedi ne zaužijejo, izenačena in je na voljo za vključitev v biomaso potrošnika; del se izgubi z blatom in na ta način preide na razkrojevalce.
  3. Ni vsa energija, ki se asimilira, dejansko postala biomasa, ker se del izgubi v obliki toplote med dihanjem..

To se zgodi iz dveh osnovnih razlogov: Prvič, zaradi dejstva, da ni nobenega postopka pretvorbe energije, ki je 100% učinkovit. To pomeni, da vedno obstaja izguba v obliki toplote v pretvorbi, ki je v popolni skladnosti z drugim zakonom termodinamike.

Drugič, ker morajo živali opravljati delo, ki zahteva porabo energije in posledično pomeni nove izgube v obliki toplote.

Ti vzorci se pojavljajo na vseh trofičnih ravneh in kot predvideva drugi zakon termodinamike, del energije, ki se poskuša prenesti iz ene ravni na drugo, se vedno razprši v obliki neuporabne toplote..

Reference

  1. Caswell, H. (2005). Mreže hrane: od povezljivosti do energetike. (H. Caswell, ur.). Napredek na področju ekoloških raziskav (Vol. 36). Elsevier Ltd. str. 209.
  2. Curtis, H. et al. (2008). Biologija 7. izdaja. Buenos Aires-Argentina: Uvodnik Medica Panamericana. str. 1160.
  3. Kitching, R. L. (2000). Hranilnice in kontejnerske habitate: Naravna zgodovina in ekologija fitotelmata. Cambridge University Press. str. 447.
  4. Lindemann, R.L. (1942). Trofično-dinamični vidik ekologije. Ekologija, 23, 399-418.
  5. Pascual, M., in Dunne, J.A. (2006). Ekološka omrežja: povezovanje strukture z dinamiko v mrežah hrane. (M. Pascual in J. A. Dunne, Eds.) Santa Fe Institute Študije v znanosti o kompleksnosti. Oxford University Press. str. 405.