فرآیندهای اکوسیستم و جریان انرژی
همه اکوسیستمها با انرژی جذبشده توسط تولیدکنندگان کار میکنند و این انرژی با عبور از زنجیره غذایی تلف میشود؛ ردیابی این جریان نشان میدهد که یک سیستم چه میزان حیات را میتواند پشتیبانی کند.
Definition
فرآیندهای اکوسیستم و جریان انرژی به جذب، انتقال و اتلاف انرژی از طریق ساختار تغذیهای یک اکوسیستم مربوط میشود که توسط ترمودینامیک کنترل شده و از طریق بهرهوری و کارایی کمیسازی میشود.
Scope
این موضوع به انرژیزایی اکوسیستمها میپردازد: قوانین ترمودینامیک در مورد سیستمهای اکولوژیکی، تثبیت انرژی توسط اتوتروفها، انتقال آن از طریق مسیرهای چرایی و تجزیه، جذب و کاراییهای اکولوژیکی، و هرمهای انرژی و زیستتوده حاصل. این موضوع به مقایسه ذخایر موجود در مقابل جریانها و تقسیم انرژی بین تولید، تنفس و اتلاف میپردازد.
Core questions
- انرژی چگونه در یک اکوسیستم جذب و منتقل میشود؟
- چرا انتقال انرژی بین سطوح تغذیهای ناکارآمد است؟
- مسیرهای چرایی و تجزیه چگونه جریان انرژی را تقسیم میکنند؟
- هرمهای انرژی و زیستتوده چه چیزی را درباره ساختار اکوسیستم آشکار میکنند؟
Key theories
- جریان انرژی تروفیک-دینامیک
- انرژی تثبیتشده توسط تولیدکنندگان با تلفات قابل توجهی به دلیل تنفس و مصرف ناقص در هر مرحله، به سطوح تغذیهای بالاتر منتقل میشود، به طوری که به تدریج انرژی کمتری برای مصرفکنندگان بالاتر در دسترس است.
- کاراییهای اکولوژیکی
- کارایی که با آن انرژی از یک سطح تغذیهای به سطح بعدی تبدیل میشود، شامل میزان غذای مصرفشده، جذبشده و تبدیلشده به زیستتوده جدید است و معمولاً در حدود ده درصد است.
Mechanisms
تولیدکنندگان انرژی خورشیدی را از طریق فتوسنتز به انرژی شیمیایی تبدیل میکنند و تولید ناخالص اولیه را تثبیت میکنند که از آن تنفس میکنند تا تولید خالص اولیه برای مصرفکنندگان باقی بماند. با عبور انرژی به گیاهخواران و گوشتخواران، کارایی مصرف، کارایی جذب و کارایی تولید هر یک از کسری که حفظ میشود میکاهند، در حالی که مواد مصرفنشده و دفعشده وارد مسیر تجزیه میشوند که در آن تجزیهکنندگان بخش زیادی از آن را تنفس میکنند. از آنجا که قانون دوم حکم میکند که هر انتقال انرژی را به صورت گرما تلف میکند، سیستم به ورودی مداوم انرژی خارجی نیاز دارد و تعداد محدودی از سطوح تغذیهای را پشتیبانی میکند.
Clinical relevance
تحلیل جریان انرژی به ارزیابی بهرهوری اکوسیستم، ظرفیت برد برای گونههای قابل برداشت، و هزینههای انرژیزایی تولید غذا کمک میکند. این یک زمینه آموزشی است، نه یک دستورالعمل مدیریتی.
History
التون هرم اعداد را در سال 1927 معرفی کرد و لیندمن جریان انرژی را از طریق سطوح تغذیهای در سال 1942 رسمی کرد. اودومها این ایدهها را به انرژیزایی کمی اکوسیستم گسترش دادند و برنامههای میدانی بزرگی مانند برنامه بینالمللی بیولوژیکی، بودجههای انرژی را در سراسر زیستبومها اندازهگیری کردند.
Key figures
- Raymond Lindeman
- Charles Elton
- Eugene Odum
- Howard Odum
Related topics
Seminal works
- lindeman1942
- chapin2011
- begon2006
Frequently asked questions
- چرا تنها حدود ده درصد از انرژی به هر سطح تغذیهای منتقل میشود؟
- بخش زیادی از انرژی در هر سطح در تنفس استفاده میشود، به صورت گرما از دست میرود، یا هرگز مصرف نمیشود، بنابراین تنها بخش کوچکی به زیستتوده جدیدی تبدیل میشود که برای سطح بعدی در دسترس است.
- تفاوت بین تولید ناخالص اولیه و تولید خالص اولیه چیست؟
- تولید ناخالص اولیه کل انرژی تثبیتشده توسط تولیدکنندگان است، در حالی که تولید خالص اولیه چیزی است که پس از تنفس خود تولیدکنندگان باقی میماند و انرژیای است که عملاً برای مصرفکنندگان در دسترس است.