זרימת החומר והאנרגיה במערכות אקולוגיות חשובה לחילופי הדברים הדרושים להם כדי לתפקד. כדי שקיימות מערכות אקולוגיות חייבת להיות אנרגיה שזורמת ומאפשרת את הטרנספורמציה של החומר.
מערכות אקולוגיות הן מערכות מורכבות שמחליפות חומר ואנרגיה עם הסביבה וכתוצאה מכך הן משנות זאת. על מנת להבין את הדינמיקה של מערכות אקולוגיות וכיצד הם עובדים, חיוני לבסס את הקשרים בין זרימת האנרגיה למחזור החומר.
כל התהליכים בכדור הארץ הם תוצאה של זרימת אנרגיה ומחזורי חומר בתוך ובין מערכות המשנה שלו.
אֵנֶרְגִיָה
אנרגיה היא היכולת של החומר לבצע עבודה, במקרה זה, עבודה לשמירה על תפקידיה החיוניים.
במילים אחרות, כשמשהו מחומם, מקורר או טיבו משתנה, יש אנרגיה שנספגת או משתחררת בדרך כלשהי.
באקולוגיה שני סוגי האנרגיה העיקריים הם אנרגיה כימית ואנרגיה סולארית. הראשון הוא האנרגיה שמשתחררת או נספגת בשינוי כימי, השנייה היא האנרגיה שהשמש פולטת.
פוטוסינתזה
נוסחת פוטוסינתזה
פוטוסינתזה היא התהליך שבו הצמחים לוכדים אנרגיה סולארית על ידי כלורופיל והופכים אותה לחומר אורגני.
כימוסינתזה
במקומות בהם אור השמש אינו מגיע (קרקעית הים, מערות) ישנם אורגניזמים אשר משיגים אנרגיה מחמצון מימן גופרתי והופכים אותו לחומר אורגני ממש כמו צמחים.
חומר ואנרגיה
מערכת אקולוגית היא קהילה של דברים חיים שתהליכי החיים שלהם קשורים זה לזה. מבחינת האנרגיה, זהו האזור בו זרימת האנרגיה ומעגל החומר נמצאים בשיווי משקל דינמי.
ניתן לקבוע את מסלול האנרגיה ומעגל החומר דרך שרשרת המזון (trophic).
מערכות יחסים גביעיות
אתרי אוכל. מקור: רודדלגאדו
קשרים טרופיים הם אלו שבהם אורגניזמים תופסים עמדה מסוימת ביחס למקום בו הם משיגים את האנרגיה שלהם (מזון).
את המקום הראשון תופס תמיד אורגניזם אוטוטרופי (אורגניזם שמקורו בחומר אורגני דרך השמש), כלומר מפיק.
הטרוטרופים הם אלו שמשיגים את האנרגיה שלהם מיצרנים או מבעלי חיים אחרים שאכלו מפיקים, כלומר הם צרכנים ותופסים את המקום השני בשרשרת.
האחרונים מסווגים לפי קרבתם ליצרנים. לפיכך, עשבוני האכלה הניזונים ישירות מיצרנים נקראים ראשוניים; קרניבורים שאוכלים אוכלי עשב נקראים משני, טורפים גדולים יותר שאוכלים טורפים פחות נקראים צרכנים שלישוניים וכן הלאה.
את המקום השלישי תופסים מפורקים, אורגניזמים שמקבלים חומר ואנרגיה מיצורים חיים אחרים והופכים אותם לחומרים מינרליים אורגניים שיכולים לשמש אז על ידי היצרנים כדי להפוך אותו לחומר אורגני.
סיכום
ללא זרימת האנרגיה והחומר, מערכות אקולוגיות לא היו קיימות. האנרגיה מגיעה אליהם מהשמש, היצרנים ממירים את האנרגיה הזו לחומר אורגני. ואז אותה אנרגיה שהשתנה מועברת לאורך שרשרת המזון לצרכנים ומפרקי פירוק.
בכל אחת מהרמות הללו רק חלק קטן מהאנרגיה זמין לרמה הבאה, שכן כמעט 90% נצרכים בתחזוקה ונשימה.
הפניות
- POFF, NL, ALLAN, JD, BAIN, MB, KARR, JR, PRESTEGAARD, KL, RICHTER, BD, … & STROMBERG, JC (1997). משטר הזרימה הטבעית. BioScience, 47 (11), 769-784.
- PAUL, EA (2014). מיקרוביולוגיה קרקע, אקולוגיה וביוכימיה. עיתונות אקדמית.
- NEBEL, BJ, & WRIGHT, RT (1999). מדעי הסביבה: אקולוגיה ופיתוח בר-קיימא. חינוך פירסון.
- OLSON, JS (1963). אחסון אנרגיה ואיזון היצרנים והמפרקים במערכות אקולוגיות. אקולוגיה, 44 (2), 322-331
- ODUM, EP (1992). אקולוגיה: בסיסים מדעיים לפרדיגמה חדשה (מס '574.5 O36Y). אתה תראה.