- מהו חוק המעשר האקולוגי?
- רמות הארגון
- רמות גביעיות
- מושגי יסוד
- תפוקה ראשונית גולמית נטו
- פרודוקטיביות משנית
- העבר יעילות ונתיבי אנרגיה
- קטגוריות יעילות העברת אנרגיה
- יעילות העברה גלובלית
- לאן הולכת האנרגיה האבודה?
- הפניות
החוק של מעשרות אקולוגי , חוק אקולוגי או של 10% מעלה כמה אנרגיה נוסעת הגזירה שלה על ידי רמות טרופיות שונות. לעתים קרובות נטען כי חוק זה הוא פשוט תוצאה ישירה של החוק השני של התרמודינמיקה.
אנרגיה אקולוגית היא חלק מהאקולוגיה העוסקת בכימות היחסים שפירטנו לעיל. זה נחשב כי ריימונד לינדמן (במיוחד בעבודתו הזרעית בשנת 1942), הוא זה שהקים את יסודות תחום המחקר הזה.
איור 1. רשת Trophic. מקור: מאת תומפסמה, מ- Wikimedia Commons
עבודתו התמקדה במושגי שרשרת המזון והאינטרנט, ובכימות היעילות בהעברת האנרגיה בין הרמות הטרופיות השונות.
לינדמן מתחיל מקרינת השמש או האנרגיה המקרית שקהילה מקבלת, דרך הלכידה המתבצעת על ידי צמחים באמצעות פוטוסינתזה וממשיכה לפקח על לכידת זו ועל השימוש בה לאחר מכן על ידי עשבוני עשב (צרכנים ראשוניים), ואז על ידי טורפים (צרכנים משניים) ) ולבסוף על ידי מפקחים.
מהו חוק המעשר האקולוגי?
לאחר עבודתו החלוצית של לינדמן, הניחו שיעילות ההעברה הגביעית הייתה כ- 10%; למעשה, חלק מהאקולוגים התייחסו לחוק של 10%. עם זאת, מאז נוצר בלבול מרובה בנושא זה.
בהחלט אין חוק טבע שמביא לכך שעשירית בדיוק מהאנרגיה שנכנסת לרמה גביעית מועברת לשלב הבא.
לדוגמה, אוסף של מחקרים טרופיים (בסביבות ימיות ומים מתוקים) גילה כי יעילות ההעברה ברמת trophic נע בין בערך 2 ל- 24%, אם כי הממוצע היה 10.13%.
ככלל, החל גם על מערכות מימיות וגם על יבשתיות, ניתן לומר כי התפוקה המשנית על ידי עשבוני עשב ממוקמת בדרך כלל בערך, בסדר גודל מתחת לפריון הראשי עליה היא מבוססת.
לעיתים קרובות מדובר במערכת יחסים עקבית הנשמרת בכל מערכות הזיוף, ונוטה להפוך למבנים מסוג פירמידלי, שבהם הבסיס מסופק על ידי הצמחים ובבסיס זה מוקמת מערכת קטנה יותר, של הצרכנים העיקריים, עליו מושתת צרכנים משניים אחרים (אפילו קטנים יותר).
רמות הארגון
כל היצורים החיים דורשים חומר ואנרגיה; חשוב לבניית גופם ואנרגיה לביצוע תפקידיהם החיוניים. דרישה זו אינה מוגבלת לאורגניזם אינדיבידואלי, אלא משתרע לרמות גבוהות יותר של ארגון ביולוגי שיכולים אנשים אלה להתאים.
רמות ארגון אלה הן:
- אוכלוסייה ביולוגית : אורגניזמים מאותו המין שחי באזור הספציפי אותו.
- קהילה ביולוגית : סט של אורגניזמים ממינים שונים או אוכלוסיות שחיות באזור מסוים וליצור אינטראקציה באמצעות מזון או יחסים טרופיים).
- מערכת אקולוגית : הרמה המורכבת ביותר של ארגון ביולוגי, המורכבת מקהילה הקשורה לסביבתה האביוטית - מים, אור שמש, אקלים וגורמים אחרים - איתם היא מתקשרת.
רמות גביעיות
במערכת אקולוגית הקהילה והסביבה מקימים זרמי אנרגיה וחומר.
אורגניזמים של מערכת אקולוגית מקובצים לפי "תפקיד" או "פונקציה" שהם ממלאים בתוך שרשראות המזון או הטרופי; כך מדברים על הרמות הגביעיות של היצרנים, הצרכנים והמפרקים.
בתורו, כל אחת ואחת מהדרגות הטרופיות הללו אינטראקציה עם הסביבה הפיזיקו-כימית המספקת את התנאים לחיים ובאותה עת, משמשת כמקור וכיור לאנרגיה וחומר.
מושגי יסוד
תפוקה ראשונית גולמית נטו
ראשית, עלינו להגדיר את הפרודוקטיביות הראשונית, שהיא הקצב בו מייצרים ביומסה לכל שטח יחידה.
לרוב זה מתבטא ביחידות אנרגיה (ג'אול למ"ר ליום), או ביחידות של חומר אורגני יבש (קילוגרמים לדונם לשנה), או כפחמן (מסת פחמן בק"ג למ"ר לשנה).
באופן כללי, כאשר אנו מתייחסים לכל האנרגיה הקבועה בפוטוסינתזה, אנו מכנים אותה בדרך כלל פרודוקטיביות ראשונית גולמית (PPG).
מתוך זה, חלק בילה בהנשמת האוטוטרופים עצמם (RA) ואבדה בצורה של חום. ייצור ראשוני נטו (PPN) מתקבל על ידי הפחתת כמות זו מ- PPG (PPN = PPG-RA).
ייצור נטו ראשוני זה (PPN) הוא מה שניתן להשיג בסופו של דבר לצריכה על ידי הטרוטרופים (אלה חיידקים, פטריות ושאר בעלי החיים המוכרים לנו).
פרודוקטיביות משנית
הפריון המשני (PS) מוגדר כשיעור הייצור של ביומסה חדשה על ידי אורגניזמים הטרוטרופיים. שלא כמו צמחים, חיידקים הטרוטרופיים, פטריות ובעלי חיים, הם לא יכולים לייצר את התרכובות המורכבות ועשירות האנרגיה שהם זקוקים ממולקולות פשוטות.
הם תמיד משיגים את החומר והאנרגיה שלהם מצמחים, דבר שהם יכולים לעשות ישירות על ידי צריכת חומר צמחי או בעקיפין על ידי הזנה מהטרוטרופים אחרים.
באופן זה צמחים או אורגניזמים פוטוסינתטיים בכלל (נקראים גם יצרנים) מהווים את הרמה הטרופית הראשונה בקהילה; הצרכנים הראשיים (אלו הניזונים מיצרנים) מהווים את הרמה השנייה של הצרכן והצרכנים המשניים (המכונים גם קרניבורים) מהווים את הרמה השלישית.
העבר יעילות ונתיבי אנרגיה
הפרופורציות של ייצור ראשוני נטו הזורמים לאורך כל אחד ממסלולי האנרגיה האפשריים תלויים בסופו של דבר ביעילות ההעברה, כלומר בדרך בה משתמשים באנרגיה ומועברים מדרגה אחת לרמה אחרת. אַחֵר.
קטגוריות יעילות העברת אנרגיה
ישנן שלוש קטגוריות של יעילות העברת אנרגיה, ועם אלה מוגדרות היטב, אנו יכולים לחזות את דפוס זרימת האנרגיה ברמות trophic. קטגוריות אלה הן: יעילות צריכה (EC), יעילות הטמעה (EA) ויעילות ייצור (EP).
כעת נגדיר את שלוש הקטגוריות האמורות.
מבחינה מתמטית אנו יכולים להגדיר את יעילות הצריכה (EC) באופן הבא:
EC = I n / P n-1 × 100
שם אנו יכולים לראות כי ה- EC הוא אחוז מהפרודוקטיביות הזמינה הכוללת (P n-1 ) הנבלעת ביעילות על ידי התא הטראופי העליון הרצוף (I n ).
לדוגמה, עבור צרכנים ראשוניים במערכת המרעה, EC הוא האחוז (המתבטא ביחידות אנרגיה ויחידת זמן) של ה- PPN הנצרך על ידי עשבוני עשב.
אם היינו מתייחסים לצרכנים משניים, זה היה שווה לאחוז הפריון של אוכלי עשב שנצרכים על ידי טורפים. השאר מתים מבלי שאוכלים אותם ונכנסים לשרשרת הריקבון.
מצד שני, יעילות ההטמעה מתבטאת באופן הבא:
EA = A n / I n × 100
שוב אנו מתייחסים לאחוזים, אך הפעם לחלק מהאנרגיה שמגיעה ממזון, ונבלע בתא טרופי על ידי צרכן (I n ) וזה נטמע על ידי מערכת העיכול שלהם (A n ).
אנרגיה זו תהיה זמינה לצמיחה ולביצוע העבודה. השאר (החלק שלא נטמע) הולך לאיבוד עם הצואה ואז נכנס לרמה הגביעית של המפרקים.
לבסוף, יעילות הייצור (EP) באה לידי ביטוי כ:
שזה גם אחוז, אבל במקרה זה אנו מתייחסים לאנרגיה המוטמעת (A n ) שבסופו של דבר משולבת בביומסה חדשה (P n ). כל השריד האנרגטי הבלתי מעורבב אבד בצורה של חום בזמן הנשימה.
מוצרים כמו הפרשות ו / או הפרשות (עשירות באנרגיה), שהשתתפו בתהליכים מטבוליים, יכולים להיחשב כיצור, P n , וזמינים, כגוויות, למפרקים.
יעילות העברה גלובלית
לאחר שהגדרנו את שלוש הקטגוריות החשובות הללו, נוכל כעת לשאול את עצמנו לגבי "יעילות ההעברה הגלובלית" מרמה טרופית אחת לשנייה, אשר ניתנת פשוט על ידי תוצר היעילות שהוזכר קודם לכן (EC x EA x EP).
בא לידי ביטוי באופן קולקטיבי, אנו יכולים לומר כי היעילות של הרמה ניתנת על ידי מה שניתן להטמיע ביעילות, ואז הוא נטמע ובסופו של דבר משולב בביומסה חדשה.
לאן הולכת האנרגיה האבודה?
הפריון של אוכלי עשב הוא תמיד נמוך מזה של הצמחים עליהם הם ניזונים. לאחר מכן נוכל לשאול את עצמנו: לאן הולכת האנרגיה האבודה?
כדי לענות על שאלה זו, עלינו להפנות את תשומת הלב לעובדות הבאות:
- לא כל הביומסה הצמחית נצרכת על ידי עשבוני עשב, מכיוון שחלק גדול ממנה מת ונכנס לרמה הטרופית של המפרקים (חיידקים, פטריות ושאר המזרחים).
- לא כל הביומסה הנצרכת על ידי אוכלי עשב, וגם לא זו של השטחי הצמחייה הצורכת בתורם על ידי טורפים, נטמעת וזמינה לשילוב בביומסה של הצרכן; חלק אבוד עם הצואה וכך עובר למפרקים.
- לא כל האנרגיה שמוטמעת ממירה למעשה לביומסה, מכיוון שחלקה אבוד כחום בזמן הנשימה.
זה קורה משתי סיבות בסיסיות: ראשית, בשל העובדה כי אין תהליך המרת אנרגיה יעיל במאה אחוז. כלומר, תמיד יש הפסד בצורת החום בהמרה, שתואם באופן מושלם את החוק השני של התרמודינמיקה.
שנית, מכיוון שבעלי החיים צריכים לעבוד, הדורש הוצאות אנרגיה, וזה בתורו, מרמז על הפסדים חדשים בצורת חום.
דפוסים אלה מתרחשים בכל הרמות הגביעיות, וכפי שחזה החוק השני של התרמודינמיקה, חלק מהאנרגיה שמנסים להעביר ממדרגה אחת לרמה אחרת מתפוגגת תמיד בצורה של חום בלתי שמיש.
הפניות
- Caswell, H. (2005). רשתות מזון: מקישוריות לאנרגטיקה. (ח. קאסוול, אד.). התקדמות במחקר אקולוגי (כרך 36). Elsevier Ltd. עמ ' 209.
- קרטיס, ח 'ואח'. (2008). ביולוגיה. מהדורה 7. בואנוס איירס-ארגנטינה: העריכה Médica Panamericana. עמ. 1160.
- Kitching, RL (2000). מזון רשתות ומגורי מיכל: ההיסטוריה הטבעית והאקולוגיה של פיטוטלמטה. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג '. עמ. 447.
- לינדמן, RL (1942). ההיבט הגביע-דינאמי של האקולוגיה. אקולוגיה, 23, 399-418.
- פסקואל, מ. ודאן, ג'יי.איי (2006). רשתות אקולוגיות: קישור מבנה לדינמיקה באתרי מזון. (מ 'פסקואל וג'יי דאן, אדס.) לימודי מכון סנטה פה במדעי המורכבות. הוצאת אוניברסיטת אוקספורד. עמ. 405.