Що таке закон екологічної десятини або 10%?



The Закон екологічної десятини, екологічне право o 10% воно піднімає шлях, який енергія подорожує у її виведенні через різні трофічні рівні. Також часто говориться, що цей Закон є просто прямим наслідком Другого Закону Термодинаміки.

Екологічна енергія є частиною екології, яка пов'язана з кількісним визначенням відносин, наведених вище. Вважається, що Раймонд Ліндеманн (зокрема, у своїй початковій роботі 1942 року) створив основи цієї галузі дослідження..

Його робота зосереджена на концепціях ланцюгової та трофічної мережі, а також на кількісному оцінці ефективності передачі енергії між різними трофічними рівнями..

Ліндеманн починає від падаючого сонячного випромінювання або енергії, яку громада отримує, через захоплення, зроблене рослинами шляхом фотосинтезу, і продовжує спостерігати за захопленням і його подальшим використанням травоїдними тваринами (первинними споживачами), потім м'ясоїдами (вторинними споживачами). ) і, нарешті, розкладачами.

Індекс

  • 1 Який закон екологічної десятини??
  • 2 Рівні організації
  • 3 Трофічні рівні
  • 4 Основні поняття
    • 4.1 Груба і чиста первинна продуктивність
    • 4.2 Вторинна продуктивність
  • 5 Передача ефективності та енергетичні маршрути
    • 5.1 Категорії ефективності передачі енергії
  • 6 Глобальна ефективність передачі
  • 7 Куди йде втрачена енергія??
  • 8 Посилання

Що таке закон екологічної десятини??

Після піонерської роботи Lindemann передбачалося, що ефективність трофічної передачі становить близько 10%; фактично деякі екологи посилалися на 10% закон. Проте з цього часу виникли численні плутанини щодо цього питання.

Звичайно, не існує жодного закону природи, який випливає саме з того, що десята частина енергії, що входить в трофічний рівень, є тією, яка передається наступному.

Наприклад, компіляція трофічних досліджень (в морських і прісноводних середовищах) показала, що ефективність передачі за рівнем трофіки коливалася в межах від 2 до 24%, хоча в середньому 10,13%.

Як загальне правило, що застосовується як до водних, так і до наземних систем, можна сказати, що вторинна продуктивність травоядних тварин зазвичай розташована приблизно на порядок нижче первинної продуктивності, на якій вона знаходиться..

Часто це є послідовним відношенням, яке підтримується у всіх системах нагулу, і що зазвичай відбувається в структурах пірамідального типу, в яких база вноситься рослинами, і на цій основі заснована менша, основних споживачів, на якому стоїть ще одна черга (менша ще) вторинних споживачів.

Рівні організації

Всі живі істоти потребують матерії і енергії; має значення для побудови їх тіл і енергії для виконання їх життєво важливих функцій. Ця вимога не обмежується індивідуальним організмом, а поширюється на більш високі рівні біологічної організації, яким ці люди можуть відповідати.

Ці рівні організації:

  • Перший біологічної популяції: організми одного і того ж виду, які живуть в одній конкретній області.
  • Перший біологічної спільноти: набір організмів різних видів або популяцій, які живуть у певній місцевості та взаємодіють через харчові або трофічні відносини).
  • A екосистеми: найбільш складний рівень біологічної організації, що складається з громади, пов'язаної з її абіотичним середовищем - водою, сонячним світлом, кліматом та іншими факторами, з якими вона взаємодіє.

Трофічні рівні

У екосистемі співтовариство і середовище встановлюють потоки енергії і матерії.

Організми екосистеми згруповані відповідно до "ролі" або "функції", які вони виконують в межах харчових або трофічних ланцюгів; так ми говоримо про трофічні рівні виробників, споживачів і декомпозиторів.

У свою чергу, кожен з цих трофічних рівнів взаємодіє з фізико-хімічною середовищем, що забезпечує умови для життя і, водночас, виступає джерелом і потоком енергії і матерії..

Фундаментальні поняття

Груба і чиста первинна продуктивність

По-перше, ми повинні визначити первинну продуктивність, яка є швидкістю виробництва біомаси на одиницю площі.

Він зазвичай виражається в одиницях енергії (джоулів на квадратний метр на добу), або в одиницях сухої органічної речовини (кілограмів на гектар і на рік), або у вигляді вуглецю (маса вуглецю в кг на квадратний метр на рік)..

Взагалі, коли ми звертаємося до всієї енергії, що фіксується фотосинтезом, ми зазвичай називаємо її грубою первинною продуктивністю (PPG).

Від цього частка витрачається на дихання самих автотрофів (РА) і втрачається у вигляді тепла. Чиста первинна продукція (PPN) отримується відніманням цієї суми від PPG (PPN = PPG-RA).

Ця чиста первинна продукція (PPN) - це те, що в кінцевому рахунку доступне для споживання гетеротрофами (це бактерії, гриби та інші тварини, яких ми знаємо).

Вторинна продуктивність

Вторинна продуктивність (PS) визначається як швидкість виробництва нової біомаси гетеротрофними організмами. На відміну від рослин, гетеротрофних бактерій, грибів і тварин, вони не можуть виробляти складні, енергоємні сполуки, які вони потребують від простих молекул..

Вони отримують свою речовину і енергію завжди від рослин, які вони можуть робити безпосередньо, споживаючи рослинний матеріал або опосередковано, харчуючись іншими гетеротрофами.

Саме таким чином фотосинтетичні рослини або організми в цілому (які також називаються виробниками) складають перший трофічний рівень у спільноті; перші споживачі (ті, хто харчуються виробниками) складають другий трофічний рівень, а вторинні споживачі (також називаються м'ясоїдні) складають третій рівень.

Ефективність передачі та енергетичні маршрути

Пропорції чистого первинного виробництва, які протікають по кожному з потенційних енергетичних шляхів, в кінцевому рахунку, залежать від ефективності передачі, тобто від способу використання енергії і переміщення від одного рівня до іншого. інші.

Категорії ефективності передачі енергії

Існують три категорії ефективності передачі енергії, і, якщо вони добре визначені, ми можемо передбачити структуру потоку енергії на трофічних рівнях. Такими категоріями є: ефективність споживання (ЕК), ефективність засвоєння (ЕА) і ефективність виробництва (ЕП).

Давайте зараз визначимо ці три згадані категорії.

Математично можна визначити ефективність споживання (ЕК) наступним чином:

EC =In/Pn-1 × 100

Де ми бачимо, що СЕ - це відсоток від загальної доступної продуктивності (Pn-1), що ефективно потрапляє у верхній суміжний трофічний відсік (In).

Наприклад, для первинних споживачів у системі випасу, ЄС - це відсоток (виражений в одиницях енергії та одиниці часу) PPN, що споживається травоїдними тваринами.

Якби ми мали на увазі вторинних споживачів, це було б еквівалентно відсотку продуктивності травоїдних тварин, споживаних м'ясоїдними тваринами. Решта помирають, не будучи з'їденими і входять в ланцюг розкладання.

З іншого боку, ефективність засвоєння виражається наступним чином:

EA =An/In × 100

Знову ми посилаємося на відсоток, але цього разу на частину енергії, що надходить з їжі, і споживається споживачем у трофічному відділенні (In) і що засвоюється його травної системою (An).

Зазначена енергія буде доступна для зростання і для виконання робіт. Залишок (незасвоєна частина) втрачається у фекаліях, а потім переходить у трофічний рівень декомпозиторів.

Нарешті, ефективність виробництва (ПЕ) виражається як:

EP = Pn/ An × 100

що також є відсотком, але в цьому випадку ми посилаємося на засвоєну енергію (An), що входить до складу нової біомаси (Pn). Всі незаповнені енергетичні залишки втрачаються у вигляді тепла під час дихання.

Продукти, такі як виділення та / або виділення (багаті енергією), які брали участь у метаболічних процесах, можна розглядати як виробництво, Pn, і вони доступні, як трупи, для декомпозиторів.

Глобальна ефективність передачі

Визначивши ці три важливі категорії, ми можемо тепер запитати про "глобальну ефективність передачі" від одного трофічного рівня до іншого, який просто дається продуктом вищезгаданої ефективності (EC x EA x EP).

Висловлюючи розмовно, можна сказати, що ефективність рівня дається тим, що може бути ефективно вжито, яке потім засвоюється і входить до складу нової біомаси.

Куди йде втрачена енергія??

Продуктивність травоїдних тварин завжди нижче, ніж у рослин, з яких вони харчуються. Тоді ми можемо запитати: Куди йде втрачена енергія??

Щоб відповісти на це питання, необхідно звернути увагу на такі факти:

  1. Не всі біомаси рослин споживаються травоїдними тваринами, тому що багато хто з них гине і надходить на трофічний рівень декомпозиторів (бактерій, грибів та решти детритових)..
  2. Не вся біомаса, яка споживається травоїдними тваринами, а також ті, що згодовуються м'ясоїдними тваринами, асимілюється і доступна для включення в біомасу споживача; частина втрачається з фекаліями і таким чином вона переходить до декомпозиторів.
  3. Не вся енергія, яка приходить в асиміляцію, фактично стає біомасою, оскільки частина втрачається у вигляді тепла під час дихання.

Це відбувається з двох основних причин: По-перше, через те, що не існує процесу перетворення енергії, який є 100% ефективним. Тобто, завжди існує втрата у вигляді тепла в перетворенні, що є в ідеальному співвідношенні з другим законом термодинаміки..

По-друге, оскільки тваринам потрібно робити роботу, яка вимагає витрат енергії і, у свою чергу, передбачає нові втрати у вигляді тепла.

Ці закономірності відбуваються на всіх трофічних рівнях, і, як передбачає Другий Закон Термодинаміки, частина енергії, яку намагаються перенести з одного рівня на інший, завжди розсіюється у вигляді непридатного тепла.

Список літератури

  1. Caswell, H. (2005). Харчові павутини: від підключення до енергетики. (H. Caswell, Ed.). Досягнення екологічних досліджень (Том 36). Elsevier ТОВ pp. 209.
  2. Curtis, H. et al. (2008). Біологія 7-е видання. Буенос-Айрес-Аргентина: редакція Medica Panamericana. с. 1160.
  3. Kitching, R. L. (2000). Харчові павутиння та контейнерні середовища: природна історія та екологія фітотелмат. Cambridge University Press. с. 447.
  4. Ліндеманн, Р.Л. (1942). Трофіко-динамічний аспект екології. Екологія, 23, 399-418.
  5. Pascual, M., і Dunne, J.A. (2006). Екологічні мережі: зв'язування структури з динамікою у харчових мережах. (М. Паскуаль та Дж. А. Данн, ред.) Інститут Санта-Фе вивчає в науках складності. Oxford University Press. с. 405.