Kas yra ekologinės dešimties ar 10% įstatymas?

Ekologinės dešimtosios teisės , ekologinės teisės ar 10% įstatymas didina būdą, kuriuo energija keliauja iš skirtingų trofinių lygių. Taip pat dažnai teigiama, kad šis įstatymas yra tiesiog tiesioginė termodinamikos įstatymo pasekmė.

Ekologinė energija yra ekologijos dalis, susijusi su pirmiau aprašytų santykių kiekybiniu įvertinimu. Manoma, kad Raymondas Lindemannas (konkrečiai 1942 m. Savo kūrybiniame darbe) buvo tas, kuris sukūrė šios studijų srities pagrindus.

Jo darbas buvo sutelktas į grandinės ir trofinio tinklo sąvokas ir energijos perdavimo tarp skirtingų trofinių lygių efektyvumo kiekybinį nustatymą.

Lindemannas prasideda nuo saulės spinduliuotės ar energijos, kurią bendruomenė gauna per fotosintezę, kurią atlieka augalai, ir toliau stebi, kaip žolėnai (pirminiai vartotojai), o vėliau mėsėdžius (antrinius vartotojus) naudojasi jais. ) ir pagaliau skaidikliai.

Kokia yra ekologinės dešimties teisė?

Po Lindemanno novatoriško darbo buvo manoma, kad trofinių perkėlimų efektyvumas buvo apie 10%; iš tikrųjų kai kurie ekologai nurodė 10% įstatymą. Tačiau nuo to laiko kilo daug painiavos dėl šio klausimo.

Žinoma, nėra jokio gamtos įstatymo, kuris tiksliai lemtų tai, kad dešimtoji energijos, kuri patenka į trofinį lygį, yra perkelta į kitą.

Pavyzdžiui, atlikus trofinius tyrimus (jūrų ir gėlo vandens aplinkose) paaiškėjo, kad trofiniu lygiu perkėlimo efektyvumas svyravo nuo maždaug 2 iki 24%, nors vidurkis buvo 10, 13%.

Kaip taisyklė, taikoma ir vandens, ir sausumos sistemoms, galima teigti, kad žolėdžių antrinis produktyvumas paprastai būna apytikriai mažesnis už pirminį produktyvumą, kuriuo jis pagrįstas.

Tai dažnai yra nuoseklus ryšys, kuris yra palaikomas visose pašarų sistemose ir paprastai vyksta piramidės tipo struktūrose, kuriose bazę teikia augalai, ir šiuo pagrindu - mažesni, iš pagrindinių vartotojų, kurioje yra kitas (mažesnis) antrinių vartotojų.

Organizacijos lygiai

Visoms gyvoms būtybėms reikalinga medžiaga ir energija; statyti savo kūną ir energiją, kad galėtų atlikti savo gyvybines funkcijas. Šis reikalavimas neapsiriboja individualiu organizmu, bet yra išplėstas aukštesniems biologinio organizavimo lygiams, kuriuos šie asmenys gali atitikti.

Šie organizacijos lygiai yra:

• Biologinė populiacija : tos pačios rūšies organizmai, gyvenantys toje pačioje konkrečioje vietovėje.
• Biologinė bendruomenė : įvairių rūšių ar populiacijų organizmai, kurie gyvena tam tikroje teritorijoje ir sąveikauja per maisto ar trofinius santykius).
• Ekosistema : sudėtingiausias biologinio organizavimo lygis, kurį sudaro bendruomenė, susijusi su jos abiotine aplinka - vandeniu, saulės šviesa, klimatu ir kitais veiksniais, su kuriais ji sąveikauja.

Trofiniai lygiai

Ekosistemoje bendruomenė ir aplinka sukuria energijos ir medžiagų srautus.

Ekosistemos organizmai sugrupuoti pagal „vaidmenį“ arba „funkciją“, kurią jie vykdo per maistinę ar trofinę grandinę; taip mes kalbame apie trofinius gamintojų, vartotojų ir skaidančiųjų lygius.

Savo ruožtu kiekvienas iš šių trofinių lygių sąveikauja su fizikine ir chemine aplinka, kuri suteikia sąlygas gyvybei ir tuo pačiu metu veikia kaip energijos ir materijos šaltinis ir kriauklė.

Pagrindinės sąvokos

Grubus ir grynasis pirminis našumas

Pirmiausia turime apibrėžti pirminį produktyvumą, kuris yra biomasės gamybos vieneto plotas.

Paprastai jis išreiškiamas energijos vienetais (Džauliai kvadratiniam metrui per dieną) arba sausųjų organinių medžiagų vienetais (kilogramais hektarui ir per metus) arba anglies kiekiu (anglies masė kilogramais kvadratiniam metrui per metus).

Apskritai, kai kalbame apie visą fotosintezės metu nustatytą energiją, paprastai tai vadiname šiurkščiuoju pirminiu našumu (PPG).

Iš to dalis dalis yra išleidžiama pačių autotrofų (RA) kvėpavimui ir prarandama šilumos pavidalu. Grynoji pirminė gamyba (PPN) gaunama atimant šią sumą iš PPG (PPN = PPG-RA).

Ši grynoji pirminė produkcija (PPN) yra tai, ką galiausiai galima vartoti heterotrofams (tai yra bakterijos, grybai ir kiti gyvūnai, kuriuos žinome).

Antrinis našumas

Antrinis produktyvumas (PS) apibrėžiamas kaip naujos biomasės gamybos heterotrofiniais organizmais greitis. Skirtingai nuo augalų, heterotrofinių bakterijų, grybų ir gyvūnų, jie negali sukurti sudėtingų, daug energijos turinčių junginių, kurių jiems reikia iš paprastų molekulių.

Jie visuomet gauna savo medžiagą ir energiją iš augalų, kuriuos jie gali tiesiogiai vartoti augalinę medžiagą arba netiesiogiai maitindami kitus heterotrofus.

Tokiu būdu fotosintezės augalai ar organizmai apskritai (taip pat vadinami gamintojais) sudaro pirmąjį trofinį lygį bendruomenėje; pagrindiniai vartotojai (tie, kurie maitina gamintojus) sudaro antrąjį trofinį lygį, o antriniai vartotojai (taip pat vadinami mėsėdžių) sudaro trečiąjį lygį.

Perkėlimo efektyvumas ir energijos maršrutai

Grynosios pirminės produkcijos, kuri teka išilgai kiekvieno potencialaus energijos kelio, proporcijos galiausiai priklauso nuo perdavimo efektyvumo, t. Y. Nuo to, kaip naudojama energija ir juda iš vieno lygio į kitą. kitą

Energijos perdavimo efektyvumo kategorijos

Yra trys energijos perdavimo efektyvumo kategorijos, o su šiais gerai apibrėžtais būdais galime numatyti energijos srauto modelį trofiniuose lygiuose. Šios kategorijos yra: vartojimo (EB) efektyvumas, asimiliacijos efektyvumas ir gamybos efektyvumas (EP).

Apibūdinkime šias tris kategorijas.

Matematiškai galime apibrėžti vartojimo efektyvumą (EC) tokiu būdu:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Kur matome, kad CE yra visos turimos produktyvumo procentas ( P _n-1 ), kurį efektyviai suvartoja viršutinis gretimas trofinis skyrius ( I _n ).

Pavyzdžiui, ganyklų sistemos pirminių vartotojų atveju EB yra procentinė dalis (išreikšta energijos vienetais ir laiko vienetais), kurią vartoja žolėnai.

Jei kalbėtume apie antrinius vartotojus, tai būtų lygiavertė mėsėdžių, vartojamų mėsėdžių, produktyvumo procentinei daliai. Likusios miršta be valgymo ir patenka į skilimo grandinę.

Kita vertus, asimiliacijos efektyvumas išreiškiamas taip:

EA = A _n / I _n × 100

Vėlgi mes kalbame apie procentą, bet šį kartą į maistą gaunamą energiją, kurią vartoja trofinis skyrius, kurį vartotojas ( I _n ) ir kuri yra įsisavinama jos virškinimo sistemoje ( A _n ).

Minėta energija bus prieinama augimui ir darbų vykdymui. Lieka (nepaskirstyta dalis) prarandama su išmatomis, o tada patenka į trofikų lygį.

Galiausiai gamybos efektyvumas (PE) išreiškiamas taip:

EP = P _n / A _n 100

Tai taip pat yra procentinė dalis, tačiau šiuo atveju mes vadiname asimiliuojančią energiją ( A _n ), kuri galiausiai yra įtraukta į naują biomasę ( P _n ). Kvėpavimo metu visos nesuglaudintos energetinės liekanos prarandamos šilumos pavidalu.

Produktai, tokie kaip išskyros ir (arba) išskyros (daug energijos), dalyvavę medžiagų apykaitos procesuose, gali būti laikomi produkcija, Pn, ir yra, kaip lavonai, prieinami skaidantiems.

Visuotinis perdavimo efektyvumas

Nustačius šias tris svarbias kategorijas, dabar galime paklausti apie „pasaulinį perdavimo efektyvumą“ nuo vieno trofinio lygio iki kito, kurį paprasčiausiai suteikia aukščiau minėtų efektyvumo produktų produktas ( EC x EA x EP ).

Kalbant atvirai, galime pasakyti, kad lygmens efektyvumą lemia tai, kas gali būti veiksmingai suvartojama, o tai tuomet prilyginama ir įtraukiama į naują biomasę.

Kur praranda prarastą energiją?

Žolėdžių našumas visada yra mažesnis nei augalų, iš kurių jie maitinami. Tada galėtume paklausti: kur eina prarasta energija?

Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime atkreipti dėmesį į šiuos faktus:

1. Ne visos augalų biomasės suvartoja žolėnai, nes daugelis jų miršta ir patenka į trofinį skaidymo lygį (bakterijos, grybai ir kiti detrityvai).
2. Ne visos biomasės, suvartojamos žolėdžių augalų, ir žolėlių, kurie savo ruožtu suvartoja mėsėdžių, biomasė yra prilyginama ir prieinama prie vartotojo biomasės; dalis prarandama su išmatomis ir tokiu būdu ji perduodama skaidantiems.
3. Ne visa energija, kuri ateina į asimiliavimą, iš tikrųjų tampa biomasė, nes dalis kvėpavimo metu prarandama šilumos pavidalu.

Taip atsitinka dėl dviejų pagrindinių priežasčių: pirma, dėl to, kad nėra energijos konversijos proceso, kuris būtų 100% efektyvus. Tai reiškia, kad konversijoje visada yra nuostolių šilumos pavidalu, kuris puikiai atitinka antrąjį termodinamikos įstatymą.

Antra, kadangi gyvūnams reikia atlikti darbą, kuriam reikalingos energijos sąnaudos, o tai savo ruožtu reiškia naujus šilumos nuostolius.

Šie modeliai atsiranda visuose trofiniuose lygmenyse, ir, kaip prognozuojama antrame termodinamikos įstatyme, dalis energijos, kuri bandoma perkelti iš vieno lygio į kitą, visada išsklaido šilumą, kuris nėra tinkamas.