КАКОВ ЗАКОН ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ДЕСЯТИНЫ ИЛИ 10%? - БИОЛОГИЯ - 2025

Закон десятины экологическое , экологическое права или на 10% повышает , как энергия двигается в своем выводе различных трофических уровней. Также часто утверждают, что этот Закон - просто прямое следствие второго Закона термодинамики.

Экологическая энергия - это часть экологии, которая связана с количественной оценкой отношений, которые мы изложили выше. Считается, что Раймонд Линдеманн (особенно в его основополагающей работе 1942 года) был тем, кто заложил основы этой области исследований.

Рисунок 1. Трофическая сеть. Источник: Томпсма, Wikimedia Commons.

Его работа была сосредоточена на концепциях пищевой цепи и сети, а также на количественной оценке эффективности передачи энергии между различными трофическими уровнями.

Линдеманн начинает с падающего солнечного излучения или энергии, которую получает сообщество, через захват, осуществляемый растениями посредством фотосинтеза, и продолжает отслеживать этот захват и его последующее использование травоядными животными (первичными потребителями), а затем плотоядными животными (вторичными потребителями) ) и, наконец, декомпозиционерами.

Что такое закон об экологической десятине?

После новаторской работы Линдеманна предполагалось, что эффективность трофической передачи составляет около 10%; Фактически, некоторые экологи ссылались на закон 10%. Однако с тех пор по этому поводу возникла путаница.

Конечно, не существует закона природы, который приводит к передаче ровно одной десятой энергии, поступающей на один трофический уровень, на следующий.

Например, сборник трофических исследований (в морской и пресноводной среде) показал, что эффективность переноса по трофическим уровням колеблется от 2 до 24%, хотя среднее значение составляет 10,13%.

В качестве общего правила, применимого как к водным, так и к наземным системам, можно сказать, что вторичная продуктивность травоядных обычно находится приблизительно на порядок ниже первичной продуктивности, на которой она основана.

Часто это постоянная взаимосвязь, которая поддерживается во всех системах кормодобывания и имеет тенденцию превращаться в структуры пирамидального типа, в которых основу обеспечивают растения, а на этой основе устанавливается меньшая из основных потребителей, на котором базируются другие (даже меньшие) вторичные потребители.

Уровни организации

Все живые существа нуждаются в материи и энергии; материя для построения их тел и энергия для выполнения их жизненно важных функций. Это требование не ограничивается отдельным организмом, но распространяется на более высокие уровни биологической организации, которым эти люди могут соответствовать.

Эти уровни организации:

• Биологическая популяция : организмы одного вида , которые живут в одной и той же конкретной области.
• Биологическое сообщество : совокупность организмов разных видов или популяций, обитающих на определенной территории и взаимодействуют через пищу или трофических отношений).
• Экосистема : самый сложный уровень биологической организации, в состав сообщества , связанного с ее абиотической среды - воды, солнечного света, климата и других факторов , - с которыми он взаимодействует.

Трофические уровни

В экосистеме сообщество и окружающая среда создают потоки энергии и вещества.

Организмы экосистемы сгруппированы в соответствии с «ролью» или «функцией», которую они выполняют в пищевых или трофических цепях; так мы говорим о трофических уровнях продуцентов, потребителей и деструкторов.

В свою очередь, каждый из этих трофических уровней взаимодействует с физико-химической средой, которая обеспечивает условия для жизни и, в то же время, действует как источник и приемник энергии и вещества.

фундаментальные концепции

Валовая и чистая первичная производительность

Во-первых, мы должны определить первичную продуктивность, то есть скорость, с которой биомасса производится на единицу площади.

Обычно он выражается в единицах энергии (Джоули на квадратный метр в день), или в единицах сухого органического вещества (килограммы на гектар в год), или в виде углерода (масса углерода в кг на квадратный метр в год).

В общем, когда мы говорим обо всей энергии, фиксируемой фотосинтезом, мы обычно называем это валовой первичной продуктивностью (ВПП).

Часть этого количества расходуется на дыхание самих автотрофов (РА) и теряется в виде тепла. Чистое первичное производство (PPN) получается вычитанием этой суммы из PPG (PPN = PPG-RA).

Эта чистая первичная продукция (PPN) - это то, что в конечном итоге доступно для потребления гетеротрофами (это бактерии, грибы и остальные известные нам животные).

Вторичная продуктивность

Вторичная продуктивность (ВП) определяется как скорость производства новой биомассы гетеротрофными организмами. В отличие от растений, гетеротрофных бактерий, грибов и животных, они не могут образовывать сложные, богатые энергией соединения из простых молекул.

Они всегда получают свое вещество и энергию от растений, что они могут делать напрямую, потребляя растительный материал, или косвенно, питаясь другими гетеротрофами.

Таким образом, растения или фотосинтезирующие организмы в целом (также называемые продуцентами) составляют первый трофический уровень сообщества; первичные потребители (те, которые питаются производителями) составляют второй трофический уровень, а вторичные потребители (также называемые плотоядными животными) составляют третий уровень.

Эффективность передачи и пути передачи энергии

Пропорции чистого первичного производства, которые протекают по каждому из возможных путей получения энергии, в конечном итоге зависят от эффективности передачи, то есть от того, как энергия используется и переходит с одного уровня на другой. Другой.

Категории эффективности передачи энергии

Есть три категории эффективности передачи энергии, и, четко определив их, мы можем предсказать характер потока энергии на трофических уровнях. К этим категориям относятся: эффективность потребления (EC), эффективность ассимиляции (EA) и эффективность производства (EP).

Давайте теперь определим эти три упомянутые категории.

Математически мы можем определить эффективность потребления (EC) следующим образом:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Где мы можем видеть, что EC - это процент от общей доступной продуктивности (P _n-1 ), которая эффективно поглощается верхним смежным трофическим компартментом (I _n ).

Например, для основных потребителей в системе выпаса EC - это процент (выраженный в единицах энергии и в единицу времени) PPN, потребляемый травоядными животными.

Если бы мы имели в виду вторичных потребителей, то это было бы эквивалентно проценту продуктивности травоядных животных, потребляемому плотоядными животными. Остальные умирают, не будучи съеденными, и попадают в цепь разложения.

С другой стороны, эффективность ассимиляции выражается следующим образом:

EA = A _n / I _n × 100

Мы снова говорим о процентах, но на этот раз к той части энергии, которая поступает с пищей и поступает в трофический отсек потребителем (I _n ) и усваивается их пищеварительной системой (A _n ).

Эта энергия будет доступна для роста и выполнения работы. Остальная часть (не ассимилированная часть) теряется с фекалиями и затем попадает на трофический уровень разлагателей.

Наконец, эффективность производства (EP) выражается как:

который также является процентом, но в данном случае мы имеем в виду ассимилированную энергию (A _n ), которая в конечном итоге включается в новую биомассу (P _n ). Все неусвоенные остатки энергии теряются в виде тепла во время дыхания.

Такие продукты, как секреция и / или выделения (богатые энергией), которые участвовали в метаболических процессах, могут рассматриваться как продукция, P _n , и доступны в виде трупов для разлагателей.

Глобальная эффективность переводов

Определив эти три важные категории, мы можем теперь задать себе вопрос о «глобальной эффективности переноса» с одного трофического уровня на другой, которая просто выражается произведением ранее упомянутых эффективностей (EC x EA x EP).

В просторечии мы можем сказать, что эффективность уровня определяется тем, что может быть эффективно поглощено, что затем ассимилируется и в конечном итоге включается в новую биомассу.

Куда девается потерянная энергия?

Продуктивность травоядных всегда ниже, чем у растений, которыми они питаются. Тогда мы могли бы спросить себя: куда девается потерянная энергия?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны обратить внимание на следующие факты:

1. Не вся растительная биомасса потребляется травоядными животными, так как большая часть ее погибает и попадает на трофический уровень деструкторов (бактерий, грибов и остальных детритивов).
2. Не вся биомасса, потребляемая травоядными животными, или биомасса травоядных, потребляемая, в свою очередь, плотоядными животными, ассимилируется и может быть включена в биомассу потребителя; часть теряется с фекалиями и, таким образом, переходит к разложителям.
3. Не вся усваиваемая энергия фактически превращается в биомассу, поскольку часть ее теряется в виде тепла во время дыхания.

Это происходит по двум основным причинам: во-первых, из-за того, что нет процесса преобразования энергии, который был бы эффективен на 100%. Таким образом, при преобразовании всегда происходит потеря тепла, что полностью соответствует Второму закону термодинамики.

Во-вторых, животным необходимо выполнять работу, которая требует затрат энергии и, в свою очередь, влечет за собой новые потери в виде тепла.

Эти паттерны возникают на всех трофических уровнях, и, как предсказывает Второй закон термодинамики, часть энергии, которую человек пытается передать с одного уровня на другой, всегда рассеивается в виде непригодного тепла.

Ссылки

1. Касуэлл, Х. (2005). Пищевые сети: от подключения к энергии. (Х. Касуэлл, ред.). Достижения в области экологических исследований (Том 36). Elsevier Ltd., стр. 209.
2. Curtis, H. et al. (2008). Биология. 7-е издание. Буэнос-Айрес-Аргентина: От редакции Médica Panamericana. стр. +1160.
3. Китчинг, Р.Л. (2000). Пищевые сети и контейнерные среды обитания: естественная история и экология фитотельм. Издательство Кембриджского университета. стр. 447.
4. Линдеманн, Р.Л. (1942). Трофико-динамический аспект экологии. Экология, 23, 399-418.
5. Паскуаль, М., и Данн, Дж. А. (2006). Экологические сети: связь структуры с динамикой пищевых сетей. (М. Паскуаль и Дж. А. Данн, ред.) Исследования Института Санта-Фе по наукам о сложности. Издательство Оксфордского университета. стр. 405.