HVAD ER LOVEN OM DEN ØKOLOGISKE TIENDE ELLER 10%? - BIOLOGI - 2025

Den lov tiende økologisk, økologisk lov eller på 10% rejser hvordan energi bevæger sig i sin udledning af forskellige trofiske niveauer. Det argumenteres også ofte for, at denne lov simpelthen er en direkte konsekvens af den anden termodynamiske lov.

Økologisk energi er en del af økologien, der beskæftiger sig med at kvantificere de forhold, som vi har skitseret ovenfor. Det anses for at Raymond Lindemann (specifikt i sit sædearbejde i 1942) var den, der grundlagde grundlaget for dette studieområde.

Figur 1. Trofisk netværk. Kilde: Af Thompsma, fra Wikimedia Commons

Hans arbejde fokuserede på begreberne fødekæde og web og kvantificering af effektiviteten i overførsel af energi mellem de forskellige trofiske niveauer.

Lindemann starter fra den hændelse, solstråling eller energi, som et samfund modtager, gennem indfangningen, der udføres af planter gennem fotosyntesen, og fortsætter med at overvåge denne fangst og dens efterfølgende anvendelse af planteetere (primære forbrugere), derefter af kødædende (sekundære forbrugere)) og endelig af dekomponere.

Hvad er den økologiske tiendelov?

Efter Lindemanns banebrydende arbejde antages trofiske overførselseffektiviteter at være omkring 10%; faktisk henviste nogle økologer til en lov på 10%. Siden da er der imidlertid genereret flere forvirringer vedrørende dette problem.

Der er bestemt ingen naturlov, der resulterer i, at præcis en tiendedel af energien, der kommer ind på det ene trofiske niveau, overføres til det næste.

For eksempel afslørede en samling af trofiske undersøgelser (i hav- og ferskvandsmiljøer), at overførselseffektiviteten ved trofisk niveau varierede mellem ca. 2 og 24%, skønt gennemsnittet var 10,13%.

Som en generel regel, der finder anvendelse på både akvatiske og jordbaserede systemer, kan det siges, at den sekundære produktivitet af planteædere har en tendens til at være cirka, en størrelsesorden under den primære produktivitet, som den er baseret på.

Dette er ofte et konsistent forhold, der opretholdes i alle fodersystemer, og som har en tendens til at blive pyramideformede strukturer, hvor basen tilvejebringes af planterne, og på denne base er en mindre baseret, af de primære forbrugere, som en anden (endnu mindre) sekundære forbruger bygger på.

Organisationsniveauer

Alle levende ting kræver stof og energi; betyder noget for konstruktion af deres kroppe og energi til at udføre deres vitale funktioner. Dette krav er ikke begrænset til en individuel organisme, men udvider til højere niveauer af biologisk organisation, som disse individer kan overholde.

Disse organisationsniveauer er:

• En biologisk population: organismer af samme art, der lever i det samme specifikke område.
• Et biologisk samfund: sæt organismer af forskellige arter eller populationer, der lever i et bestemt område og interagerer gennem fødevarer eller trofiske forhold).
• Et økosystem: det mest komplekse niveau af biologisk organisation, der består af et samfund, der er relateret til dets abiotiske miljø - vand, sollys, klima og andre faktorer - som det interagerer med.

Trofiske niveauer

I et økosystem etablerer samfundet og miljøet strømme af energi og stof.

Organismerne i et økosystem er grupperet efter en "rolle" eller "funktion", som de udfører inden for fødevare- eller trofiske kæder; det er sådan, vi taler om de trofiske niveauer for producenter, forbrugere og dekomponere.

Til gengæld interagerer hvert eneste af disse trofiske niveauer med det fysisk-kemiske miljø, der giver betingelserne for liv og på samme tid fungerer som en kilde og synke til energi og stof.

grundlæggende begreber

Brutto og netto primær produktivitet

Først skal vi definere den primære produktivitet, som er den hastighed, hvormed biomasse produceres pr. Enhedsareal.

Det udtrykkes normalt i energienheder (Joules pr. Kvadratmeter pr. Dag) eller i enheder tørt organisk stof (kilogram pr. Ha og pr. År) eller som kulstof (masse kulstof i kg pr. Kvadratmeter pr. År).

Generelt, når vi refererer til al den energi, der er fastgjort ved fotosyntesen, kalder vi det normalt brutto primær produktivitet (PPG).

Af dette bruges en del i respirationen af ​​autotroferne selv (RA) og går tabt i form af varme. Net primær produktion (PPN) opnås ved at trække denne mængde fra PPG (PPN = PPG-RA).

Denne netto primære produktion (PPN) er hvad der i sidste ende er tilgængeligt til forbrug af heterotrofer (dette er bakterier, svampe og resten af ​​de dyr, som vi kender).

Sekundær produktivitet

Sekundær produktivitet (PS) defineres som produktionshastigheden af ​​ny biomasse af heterotrofiske organismer. I modsætning til planter, heterotrofiske bakterier, svampe og dyr kan de ikke fremstille de komplekse, energirige forbindelser, de har brug for fra enkle molekyler.

De henter altid deres stof og energi fra planter, hvilket de kan gøre direkte ved at konsumere plantemateriale eller indirekte ved at fodre med andre heterotrofer.

Det er på denne måde, at planter eller fotosyntetiske organismer generelt (også kaldet producenter) udgør det første trofiske niveau i et samfund; primære forbrugere (dem, der lever af producenter) udgør det andet trofiske niveau, og sekundære forbrugere (også kaldet rovdyr) udgør det tredje niveau.

Overfør effektivitet og energibaner

Proportionerne af den primære nettoproduktion, der strømmer langs hver af de mulige energibaner, afhænger i sidste ende af overførselseffektiviteten, det vil sige på den måde, hvor energien bruges og passerer fra et niveau til et andet. Andet.

Energioverførselseffektivitetskategorier

Der er tre kategorier af energioverførselseffektivitet, og med disse veldefinerede kan vi forudsige mønsteret for energistrøm på trofiske niveauer. Disse kategorier er: forbrugseffektivitet (EF), assimilationseffektivitet (EA) og produktionseffektivitet (EP).

Lad os nu definere disse tre nævnte kategorier.

Matematisk kan vi definere forbrugseffektiviteten (EF) som følger:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Hvor vi kan se, at EF er en procentdel af den samlede tilgængelige produktivitet (P _n-1), der effektivt indtages af det øvre sammenhængende trofiske rum (I _n).

For primære forbrugere i græsningssystemet er EF for eksempel procentdelen (udtrykt i energienheder og pr. Tidsenhed) af PPN, der forbruges af planteetere.

Hvis vi henviser til sekundære forbrugere, ville det svare til procentdelen af ​​produktiviteten af ​​planteetere, der konsumeres af rovdyr. Resten dør uden at blive spist og gå ind i forfaldskæden.

På den anden side udtrykkes assimilationseffektiviteten som følger:

EA = A _n / I _n × 100

Igen henviser vi til en procentdel, men denne gang til den del af energien, der kommer fra fødevarer, og indtaget i et trofisk rum af en forbruger (I _n), og som assimileres af deres fordøjelsessystem (A _n).

Denne energi vil være den, der er tilgængelig til vækst og til udførelse af arbejde. Resten (den del, der ikke assimileres) går tabt med fæces og går derefter ind i det trofiske niveau for dekomponatorerne.

Endelig udtrykkes produktionseffektiviteten (EP) som:

som også er en procentdel, men i dette tilfælde henviser vi til det ligestillede energi (A _n), der ender med at blive inkorporeret i ny biomasse (P _n). Al den uassimilerede energiske rest tabes som varme under respiration.

Produkter såsom sekretioner og / eller udskillelser (rig på energi), der har deltaget i metabolske processer, kan betragtes som produktion, P _n, og er tilgængelige som lig på dekomponere.

Global overførselseffektivitet

Når vi har defineret disse tre vigtige kategorier, kan vi nu spørge os selv om den "globale overførselseffektivitet" fra det ene trofiske niveau til det næste, hvilket simpelthen gives af produktet fra de tidligere nævnte effektiviteter (EC x EA x EP).

Udtrykt i en fælles sammenhæng kan vi sige, at effektiviteten af ​​et niveau er givet ved, hvad der effektivt kan indtages, som derefter assimileres og ender med at blive integreret i ny biomasse.

Hvor går den tabte energi hen?

Herbivorernes produktivitet er altid lavere end hos de planter, de lever på. Vi kunne så spørge os selv: Hvor går den tabte energi hen?

For at besvare dette spørgsmål skal vi henlede opmærksomheden på følgende kendsgerninger:

1. Ikke al plantebiomasse forbruges af planteetere, da meget af den dør og kommer ind i det trofiske niveau for dekomponere (bakterier, svampe og resten af ​​detritivorer).
2. Ikke al den biomasse, der er konsumeret af planteetere, heller ikke den af ​​planteetere, der igen konsumeres af rovdyr, er assimileret og er tilgængelig til at blive indarbejdet i forbrugernes biomasse; en del går tabt med fæces og overføres således til dekomponatorerne.
3. Ikke al den energi, der assimileres, omdannes faktisk til biomasse, da en del af den går tabt som varme under respiration.

Dette sker af to grundlæggende årsager: For det første på grund af det faktum, at der ikke er nogen energikonversionsproces, der er 100% effektiv. Det vil sige, at der altid er et tab i form af varme i omdannelsen, hvilket er perfekt i overensstemmelse med den anden lov om termodynamik.

For det andet, da dyr er nødt til at arbejde, hvilket kræver energiudgifter, og det igen betyder nye tab i form af varme.

Disse mønstre forekommer på alle trofiske niveauer, og som forudsagt af den anden lov om termodynamik, bliver en del af energien, som man prøver at overføre fra et niveau til et andet, altid spredt i form af ubrugelig varme.

Referencer

1. Caswell, H. (2005). Fødevarer: Fra tilslutning til energi. (H. Caswell, red.). Fremskridt inden for økologisk forskning (bind 36). Elsevier Ltd. pp. 209.
2. Curtis, H. et al. (2008). Biologi. 7. udgave. Buenos Aires-Argentina: Redaktion Médica Panamericana. pp. 1160.
3. Kitching, RL (2000). Fødevarer og beholderhabitater: Fytotelmatas naturlige historie og økologi. Cambridge University Press. pp. 447.
4. Lindemann, RL (1942). Det trofiske - dynamiske aspekt af økologi. Økologi, 23, 399-418.
5. Pascual, M., og Dunne, JA (2006). Økologiske netværk: Sammenkædning af struktur til dynamik i fødevarer. (M. Pascual & JA Dunne, Eds.) Santa Fe Institute-studier i videnskaben om kompleksitet. Oxford University Press. pp. 405.