KOJI JE ZAKON EKOLOŠKOG DESETINE ILI 10%? - BIOLOGIJA - 2025

Zakon desetine ekološki, ekološki zakon ili 10% podiže kako energija putuje u derivacija po različitim trofičke razine. Također se često tvrdi da je ovaj zakon izravna posljedica drugog zakona termodinamike.

Ekološka energija dio je ekologije koja se bavi kvantificiranjem odnosa koje smo naveli gore. Smatra se da je Raymond Lindemann (konkretno u svom seminarskom radu iz 1942.) bio taj koji je postavio temelje ovog područja proučavanja.

Slika 1. Trofička mreža. Izvor: Autor Thompsma, iz Wikimedia Commons

Njegov se rad fokusirao na konceptima prehrambenog lanca i weba, te na kvantifikaciji učinkovitosti u prijenosu energije između različitih trofičkih razina.

Lindemann polazi od padajućeg sunčevog zračenja ili energije koju zajednica prima, snimanjem koje biljke provode fotosintezom i nastavlja pratiti ovo hvatanje i njegovu daljnju upotrebu biljojeda (primarni potrošači), zatim mesoždera (sekundarni potrošači)) i na kraju dekompozitorima.

Što je ekološki zakon o desetini?

Nakon Lindemannovog pionirskog rada, pretpostavka je da je trofična učinkovitost prijenosa bila oko 10%; u stvari, neki su se ekolozi pozivali na zakon od 10%. Međutim, od tada se stvorilo više konfuzija u vezi s tim problemom.

Sigurno ne postoji zakon prirode koji rezultira da se upravo jedna desetina energije koja ulazi u jednu trofičku razinu prebaci na drugu.

Na primjer, kompilacija trofičkih studija (u morskom i slatkovodnom okruženju) otkrila je da se učinkovitost prijenosa prema trofičkoj razini kreće u rasponu od približno 2 do 24%, iako je prosječna vrijednost iznosila 10,13%.

Kao opće pravilo, primjenjivo i na vodene i na kopnene sustave, može se reći da je sekundarna produktivnost biljojeda obično smještena otprilike, što je redoslijed manji od primarne produktivnosti na kojoj se temelji.

To je često dosljedan odnos koji se održava u svim sustavima za hranjenje i koji ima tendenciju da postane piramidalnim strukturama, u kojima biljku daju biljke, a na toj se osnovi uspostavlja manja, od primarnih potrošača, na kojem se zasniva drugi (još manji) sekundarni potrošač.

Organizacijske razine

Sva živa bića trebaju materiju i energiju; za izgradnju njihovih tijela i energiju za obavljanje njihovih vitalnih funkcija. Ovaj zahtjev nije ograničen na pojedini organizam, već se proširuje na više razine biološke organizacije koju ti pojedinci mogu ispuniti.

Te su razine organizacije:

• Biološka populacija: organizmi iste vrste koje žive u istom određenom području.
• Životna zajednica: skup organizama različitih vrsta ili populacija koje žive na određenom području i međusobno djeluju putem hrane ili trofičkim odnosa).
• Ekosustav: najsloženiji razina biološke organizacije, sastavljena od zajednice u vezi s njegovom abiotski okoliš - vode, sunca, klime i ostalih čimbenika - s kojima se komunicira.

Trofična razina

U ekosustavu zajednica i okoliš uspostavljaju protoke energije i materije.

Organizmi ekosustava grupirani su prema "ulozi" ili "funkciji" koju ispunjavaju u hranidbenim ili trofičkim lancima; ovako govorimo o trofičnim razinama proizvođača, potrošača i razlagača.

Zauzvrat, svaka od tih trofičkih razina u interakciji je s fizikalno-kemijskim okruženjem koje osigurava uvjete za život i istovremeno djeluje kao izvor i sudoper za energiju i materiju.

temeljni pojmovi

Bruto i neto primarna produktivnost

Prvo, moramo definirati primarnu produktivnost, a to je brzina kojom se proizvodi biomasa po jedinici površine.

Obično se izražava u jedinicama energije (Joules po četvornom metru dnevno), ili u jedinicama suhe organske tvari (kilogram po hektaru godišnje), ili kao ugljik (masa ugljika u kg po četvornom metru godišnje).

Općenito, kada mislimo na svu energiju fiksanu fotosintezom, obično je nazivamo brutom primarne produktivnosti (PPG).

Od toga se udio troši u disanju samih autotrofa (RA) i gubi se u obliku topline. Neto primarna proizvodnja (PPN) dobiva se oduzimanjem ove količine od PPG (PPN = PPG-RA).

Ova neto primarna proizvodnja (PPN) je ono što je naposljetku dostupno za konzumaciju heterotrofima (to su bakterije, gljivice i ostale životinje koje poznajemo).

Sekundarna produktivnost

Sekundarna produktivnost (PS) definira se kao stopa proizvodnje nove biomase od strane heterotrofnih organizama. Za razliku od biljaka, heterotrofnih bakterija, gljivica i životinja, oni ne mogu od jednostavnih molekula napraviti složene, energetski bogate spojeve.

Svoju materiju i energiju uvijek dobivaju iz biljaka, što mogu učiniti izravno konzumirajući biljni materijal ili neizravno hraneći se drugim heterotrofima.

Na taj način, biljke ili fotosintetski organizmi uopće (također se nazivaju proizvođači) sastoje se od prve trofičke razine u zajednici; primarni potrošači (oni koji se hrane proizvođačima) čine drugu trofičku razinu, a sekundarni potrošači (koji se nazivaju i mesožderima) čine treću razinu.

Učinkovitost prijenosa i putovi energije

Omjer neto primarne proizvodnje koji teče duž svakog od mogućih energetskih putova u konačnici ovisi o učinkovitosti prijenosa, odnosno o načinu na koji se energija koristi i prelazi s jedne razine na drugu. druge.

Kategorije učinkovitosti prijenosa energije

Postoje tri kategorije učinkovitosti prijenosa energije i, s tim dobro definiranim, možemo predvidjeti obrazac protoka energije na trofičkim razinama. Te kategorije su: učinkovitost potrošnje (EC), učinkovitost asimilacije (EA) i učinkovitost proizvodnje (EP).

Definirajmo sada spomenute tri kategorije.

Matematički možemo definirati učinkovitost potrošnje (EC) na sljedeći način:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Gdje možemo vidjeti da je EC postotak ukupne raspoložive produktivnosti (P _n-1) koju učinkovito guta gornji susjedni trofički odjeljak (I _n).

Na primjer, za primarne potrošače u sustavu ispaše, EC je postotak (izražen u jedinicama energije i po jedinici vremena) PPN-a koji troše biljojedi.

Ako bismo govorili o sekundarnim potrošačima, to bi bilo jednako postotku produktivnosti biljojeda, koje konzumiraju mesožderke. Ostali umiru bez da ih pojedu i uđu u lanac propadanja.

S druge strane, učinkovitost asimilacije izražava se na sljedeći način:

EA = A _n / I _n × 100

Opet se odnosimo na postotak, ali ovaj put na dio energije koji dolazi iz hrane, a potrošač ga unosi u trofički odjeljak (I _n), a to asimilira njihov probavni sustav (A _n).

Ta će energija biti dostupna za rast i izvršavanje rada. Ostatak (dio koji nije asimiliran) gubi se s fekalijama, a zatim ulazi u trofičku razinu raspadača.

Konačno, proizvodna učinkovitost (EP) izražena je:

što je također postotak, ali u ovom slučaju mislimo na asimiliranu energiju (A _n) koja se na kraju uključuje u novu biomasu (P _n). Sav neprilagođeni energetski ostatak gubi se u obliku topline tijekom disanja.

Proizvodi poput izlučevina i / ili izlučivanja (bogati energijom), koji su sudjelovali u metaboličkim procesima, mogu se smatrati proizvodnjom, P _n i dostupni su, kao leševi, za razgradnike.

Globalna učinkovitost prijenosa

Definirajući ove tri važne kategorije, sada se možemo zapitati o „globalnoj učinkovitosti prijenosa“ s jedne trofične na drugu, koju jednostavno daje produkt ranije spomenute učinkovitosti (EC x EA x EP).

Izrečeno kolokvijalno, možemo reći da je učinkovitost razine data onim što se može učinkovito progutati, što se zatim asimilira i na kraju se uključuje u novu biomasu.

Kamo ide izgubljena energija?

Produktivnost biljojeda je uvijek niža od one biljke kojom se hrane. Tada bismo se mogli pitati: Kamo ide izgubljena energija?

Da bismo odgovorili na ovo pitanje, moramo skrenuti pozornost na sljedeće činjenice:

1. Ne svu biljnu biomasu troše biljojedi, većim dijelom ona umire i ulazi u trofičku razinu razgrađivača (bakterija, gljivica i ostali detritivores).
2. Nije sva biomasa koju konzumiraju biljojedi, niti ona biljojeda koju mesojeri zauzvrat konzumiraju, ne asimilira i može se uključiti u biomasu potrošača; dio se gubi s fekalijama i tako prelazi u razgradnike.
3. Nije sva energija koja se asimilira zapravo pretvorena u biomasu, jer se dio izgubi kao toplina tijekom disanja.

To se događa iz dva osnovna razloga: Prvo zbog činjenice da ne postoji proces pretvorbe energije koji je 100% učinkovit. Odnosno, uvijek postoji gubitak u obliku topline u pretvorbi, što je savršeno u skladu s Drugim zakonom termodinamike.

Drugo, budući da životinje moraju raditi, što zahtijeva trošenje energije i, što zauzvrat, podrazumijeva nove gubitke u obliku topline.

Ti se obrasci događaju na svim trofičkim razinama, a kako je predviđeno Drugim zakonom termodinamike, dio energije koji čovjek pokušava prenijeti s jedne razine na drugu uvijek se rasipa u obliku neupotrebljive topline.

Reference

1. Caswell, H. (2005). Prehrambene mreže: od povezanosti do energetike. (H. Caswell, ur.). Napredak u ekološkim istraživanjima (svezak 36). Elsevier Ltd. pp. 209.
2. Curtis, H. i sur. (2008). Biologija. 7. izdanje. Buenos Aires-Argentina: Uredništvo Médica Panamericana. str. 1160.
3. Kitching, RL (2000). Tkanine i staništa za hranu: Prirodna povijest i ekologija fitotelmata. Cambridge University Press. str. 447.
4. Lindemann, RL (1942). Trofično - dinamički aspekt ekologije. Ekologija, 23, 399-418.
5. Pascual, M., i Dunne, JA (2006). Ekološke mreže: povezivanje strukture i dinamike u prehrambenim mrežama. (M. Pascual i JA Dunne, ur.) Instituti za Santa Fe u znanosti o složenosti. Oxford University Press. str. 405.