Jakie jest prawo dziesięciny ekologicznej lub 10%?



The prawo dziesięciny ekologicznej, prawo ekologiczne o 10% podnosi sposób, w jaki energia przemieszcza się w swoich pochodnych poprzez różne poziomy troficzne. Często stwierdza się również, że prawo to jest po prostu bezpośrednią konsekwencją Drugiego prawa termodynamiki.

Energia ekologiczna jest częścią ekologii, która dotyczy ilościowego określenia relacji, które przedstawiliśmy powyżej. Uważa się, że Raymond Lindemann (szczególnie w swojej przełomowej pracy z 1942 r.) Był tym, który ustanowił podstawy tego obszaru studiów.

Jego prace koncentrowały się na koncepcjach sieci łańcuchowej i troficznej oraz na kwantyfikacji wydajności transferu energii między różnymi poziomami troficznymi.

Lindemann zaczyna się od padającego promieniowania słonecznego lub energii otrzymywanej przez społeczność poprzez wychwytywanie przez rośliny poprzez fotosyntezę i kontynuuje monitorowanie wychwytywania i jego późniejszego wykorzystania przez roślinożerców (pierwotnych konsumentów), a następnie przez mięsożerców (wtórnych konsumentów). ) i wreszcie przez dekompozytorów.

Indeks

  • 1 Jakie jest prawo dziesięciny ekologicznej??
  • 2 Poziomy organizacji
  • 3 poziomy troficzne
  • 4 Podstawowe pojęcia
    • 4.1 Gruba i pierwotna produktywność netto
    • 4.2 Wydajność wtórna
  • 5 Transfer wydajności i tras energetycznych
    • 5.1 Kategorie efektywności transferu energii
  • 6 Globalna wydajność transferu
  • 7 Gdzie idzie utrata energii??
  • 8 Odniesienia

Jakie jest prawo dziesięciny ekologicznej??

Po pionierskich pracach Lindemann założono, że wydajność transferu troficznego wynosiła około 10%; w rzeczywistości niektórzy ekologowie odnieśli się do prawa 10%. Jednak od tego czasu powstało wiele nieporozumień dotyczących tego problemu.

Z pewnością nie ma prawa natury, które skutkowałoby dokładnie tym, że jedna dziesiąta energii, która wchodzi na poziom troficzny, jest tą, która jest przenoszona do następnej.

Na przykład kompilacja badań troficznych (w środowiskach morskich i słodkowodnych) wykazała, że ​​wydajność transferu na poziomie troficznym wahała się od około 2 do 24%, chociaż średnia wynosiła 10,13%.

Zgodnie z ogólną zasadą, mającą zastosowanie zarówno do systemów wodnych, jak i lądowych, można powiedzieć, że produktywność wtórna roślinożerców jest zwykle zlokalizowana w przybliżeniu o rząd wielkości poniżej produktywności pierwotnej, na której się ona znajduje..

Jest to często spójna relacja, która jest utrzymywana we wszystkich systemach żerowania i która zwykle ma miejsce w strukturach typu piramidalnego, w których baza jest dostarczana przez rośliny i na tej podstawie opiera się na mniejszej, pierwotnych konsumentach, na którym siedzi kolejny zakręt (mniejszy jeszcze) wtórnych konsumentów.

Poziomy organizacji

Wszystkie żywe istoty wymagają materii i energii; materia do budowy ich ciał i energii do wykonywania ich życiowych funkcji. Wymóg ten nie ogranicza się do pojedynczego organizmu, ale jest rozszerzony na wyższe poziomy organizacji biologicznej, które te osoby mogą dostosować.

Te poziomy organizacji to:

  • Jeden populacja biologiczna: organizmy tego samego gatunku, które żyją na tym samym określonym obszarze.
  • Jeden społeczność biologiczna: zbiór organizmów różnych gatunków lub populacji, żyjących w określonym obszarze i oddziałujących poprzez związki pokarmowe lub troficzne).
  • A ekosystem: najbardziej złożony poziom organizacji biologicznej, utworzony przez społeczność związaną z jej abiotycznym środowiskiem - wodą, światłem słonecznym, klimatem i innymi czynnikami - z którymi oddziałuje.

Poziomy troficzne

W ekosystemie społeczność i środowisko ustanawiają przepływy energii i materii.

Organizmy ekosystemu są pogrupowane według „roli” lub „funkcji”, które spełniają w łańcuchach pokarmowych lub troficznych; tak mówimy o poziomach troficznych producentów, konsumentów i rozkładających się.

Z kolei każdy z tych poziomów troficznych współdziała z fizyczno-chemicznym środowiskiem, które zapewnia warunki życia, a jednocześnie działa jako źródło i pochłanianie energii i materii.

Podstawowe pojęcia

Gruba i pierwotna wydajność netto

Najpierw musimy zdefiniować wydajność pierwotną, czyli szybkość, z jaką biomasa jest produkowana na jednostkę powierzchni.

Zwykle jest wyrażana w jednostkach energii (dżul na metr kwadratowy dziennie) lub w jednostkach suchej masy organicznej (kilogramy na hektar i na rok) lub jako węgiel (masa węgla w kg na metr kwadratowy na rok).

Generalnie, kiedy odnosimy się do całej energii utrwalonej przez fotosyntezę, zwykle nazywamy ją grubą produkcją pierwotną (PPG).

Z tego, część jest wydawana na oddychanie samych autotrofów (RA) i jest tracona w postaci ciepła. Produkcja pierwotna netto (PPN) jest uzyskiwana przez odjęcie tej kwoty od PPG (PPN = PPG-RA).

Ta pierwotna produkcja netto (PPN) jest ostatecznie dostępna do spożycia przez heterotrofy (są to bakterie, grzyby i inne zwierzęta, które znamy).

Wydajność wtórna

Wydajność wtórna (PS) jest definiowana jako szybkość produkcji nowej biomasy przez organizmy heterotroficzne. W przeciwieństwie do roślin, bakterii heterotroficznych, grzybów i zwierząt, nie mogą tworzyć złożonych, bogatych w energię związków, których potrzebują od prostych cząsteczek..

Otrzymują swoją materię i energię zawsze z roślin, które mogą zrobić bezpośrednio, konsumując materiał roślinny lub pośrednio, karmiąc się innymi heterotrofami.

W ten sposób fotosyntetyczne rośliny lub ogólnie organizmy (zwane również producentami) stanowią pierwszy poziom troficzny w społeczności; pierwszorzędni konsumenci (ci, którzy żywią się producentami) tworzą drugi poziom troficzny, a drugorzędni konsumenci (zwani także mięsożercami) tworzą trzeci poziom.

Transfer wydajności i tras energetycznych

Proporcje pierwotnej produkcji netto, które przepływają wzdłuż każdego ze szlaków energii potencjalnej, zależą ostatecznie od wydajności transferu, to znaczy od sposobu wykorzystania energii i przemieszczania się z jednego poziomu na drugi. inne.

Kategorie efektywności transferu energii

Istnieją trzy kategorie efektywności transferu energii, a przy tych dobrze zdefiniowanych możemy przewidzieć wzór przepływu energii na poziomach troficznych. Te kategorie to: efektywność konsumpcji (EC), skuteczność asymilacji (EA) i wydajność produkcji (EP).

Zdefiniujmy teraz te trzy wymienione kategorie.

Matematycznie możemy zdefiniować efektywność konsumpcji (EC) w następujący sposób:

EC =Jan/Pn-1 × 100

Gdzie widzimy, że CE jest procentem całkowitej dostępnej produktywności (Pn-1), który jest skutecznie spożywany przez górny ciągły przedział troficzny (Jan).

Na przykład, dla podstawowych konsumentów w systemie wypasu, EC jest procentem (wyrażonym w jednostkach energii i jednostce czasu) PPN, który jest spożywany przez roślinożerców.

Gdybyśmy odnosili się do wtórnych konsumentów, byłoby to równoważne procentowi produktywności roślinożerców spożywanych przez mięsożerne. Reszta umiera bez zjedzenia i wchodzi do łańcucha rozkładu.

Z drugiej strony skuteczność asymilacji wyraża się następująco:

EA =An/Jan × 100

Ponownie odnosimy się do procentu, ale tym razem do części energii pochodzącej z żywności i spożywanej przez konsumenta w przedziale troficznym (Jan) i to jest zasymilowane przez jego układ trawienny (An).

Wspomniana energia będzie dostępna do wzrostu i do wykonania pracy. Pozostałość (część niezasymilowana) ginie w kale, a następnie wchodzi w poziom troficzny rozkładników.

Wreszcie wydajność produkcji (PE) wyraża się jako:

EP = Pn/ An × 100

który jest również procentem, ale w tym przypadku odwołujemy się do przyswojonej energii (An), który kończy się włączeniem do nowej biomasy (Pn). Wszystkie niezasymilowane pozostałości energetyczne są tracone w postaci ciepła podczas oddychania.

Produkty takie jak wydzieliny i / lub wydaliny (bogate w energię), które uczestniczyły w procesach metabolicznych, można uznać za produkcję, Pn, i są dostępne, jak zwłoki, dla rozkładających się.

Globalna wydajność transferu

Po zdefiniowaniu tych trzech ważnych kategorii, możemy teraz zapytać o „globalną wydajność transferu” z jednego poziomu troficznego do następnego, co jest po prostu wynikiem produktu wspomnianych powyżej wydajności (EC x EA x EP).

Wyrażając potocznie, możemy powiedzieć, że efektywność poziomu jest dana przez to, co można skutecznie połknąć, które następnie jest zasymilowane i kończy się włączeniem do nowej biomasy.

Gdzie idzie utracona energia??

Produktywność roślinożerców jest zawsze niższa niż roślin, z których żywią się. Możemy wtedy zapytać: Gdzie idzie utracona energia??

Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy zwrócić uwagę na następujące fakty:

  1. Nie wszystkie biomasy roślin są spożywane przez roślinożerców, ponieważ większość z nich umiera i wchodzi w poziom troficzny rozkładników (bakterii, grzybów i reszty detrytivorów).
  2. Nie cała biomasa zużyta przez roślinożerców, ani roślinożerców konsumowanych kolejno przez mięsożerne, nie jest zasymilowana i jest dostępna do włączenia do biomasy konsumenta; część ginie z odchodami iw ten sposób przechodzi do rozkładających się.
  3. Nie cała energia zasymilowana staje się faktycznie biomasą, ponieważ część jest tracona w postaci ciepła podczas oddychania.

Dzieje się tak z dwóch podstawowych powodów: po pierwsze, ze względu na fakt, że nie ma procesu konwersji energii w 100% sprawnego. Oznacza to, że w nawróceniu zawsze występuje utrata ciepła, co doskonale współgra z drugą zasadą termodynamiki.

Po drugie, ponieważ zwierzęta muszą wykonywać pracę, która wymaga wydatkowania energii, a to z kolei pociąga za sobą nowe straty w postaci ciepła.

Wzorce te występują na wszystkich poziomach troficznych i zgodnie z przepisem Drugiej zasady termodynamiki, część energii, którą próbuje się przenieść z jednego poziomu na drugi, zawsze rozprasza się w postaci nieużytecznego ciepła.

Referencje

  1. Caswell, H. (2005). Sieci żywnościowe: od łączności do energetyki. (H. Caswell, wyd.). Postępy w badaniach ekologicznych (Tom 36). Elsevier Ltd. pp. 209.
  2. Curtis, H. et al. (2008). Biologia 7. edycja. Buenos Aires-Argentyna: Redakcja Medica Panamericana. pp. 1160.
  3. Kitching, R. L. (2000). Sieci pokarmowe i siedliska kontenerowe: historia naturalna i ekologia fitotelmat. Cambridge University Press. pp. 447.
  4. Lindemann, R.L. (1942). Troficzno-dynamiczny aspekt ekologii. Ekologia, 23, 399-418.
  5. Pascual, M., i Dunne, J. A. (2006). Sieci ekologiczne: łączenie struktury z dynamiką w sieciach spożywczych. (M. Pascual i J. A. Dunne, red.) Santa Fe Institute Studies in the Sciences of Complexity. Oxford University Press. pp. 405.