Przepływ energii przez ekosystem. Produktywność ekosystemów.
PRZEPŁYW ENERGII PRZEZ EKOSYSTEM. PRODUKTYWNOŚĆ EKOSYSTEMÓW.
Kluczowym zagadnieniem funkcjonowania ekosystemu jest dopływ energii napędzającej ekosystem oraz przemiany jednych związków chemicznych w drugie, jakie towarzyszą przepływowi energii.
Aby wyjaśnić podstawy tych procesów, należy przypomnieć nieco wiadomości z fizjologii i biochemii.
PRZEPŁYW ENERGII PRZEZ EKOSYSTEM:
Organizmy możemy podzielić ze względu na sposób odżywiania się, czyli to jak zdobywają organiczne, potrzebne do wzrostu i podtrzymywania czynności życiowych, substancje.
1. AUTOTROFY - mają zdolność do wytwarzania związków organicznych z nieorganicznych (dwutlenek węgla i woda). Synteza związków organicznych jest procesem wymagającym energii. U większości autotrofów jej źródłem jest słońce - posiadają swoisty, napędzany światłem słonecznym, aparat fotosyntetyczny służący syntezie związków organicznych. Produktem fotosyntezy jest głównie glukoza. Organizmy te nazywamy FOTOAUTOTROFAMI i należą do nich większość roślin, sinice, niektóre bakterie. CHEMOAUTOTROFY mają podobną zdolność do fotoautotrofów, ale różnica leży w źródle energii, której używają do napędzania procesów związków organicznych. Pochodzi ona z utleniania związków nieorganicznych (np. związków siarki). Chemoautotrofy są organizmami znacznie rzadszymi od fotoautotrofów. Należą do nich niektóre bakterie.
2. HETEROTROFY - nie posiadają zdolności do produkowania związków organicznych z nieorganicznych, a zdobywają je zjadając inne organizmy lub ich obumarłe szczątki. Heterotrofy to większość pierwotniaków i bakterii, grzyby, zwierzęta a także ludzie.
Związki organiczne to nie tylko budulec organizmów. Energia zgromadzona w ich wiązaniach chemicznych jest odzyskiwana w procesie oddychania i zużywana do procesów biochemicznych utrzymujących organizm przy życiu. Wynika z tego, że energia, która umożliwia producentom wytwarzanie związków organicznych „napędza” cały ekosystem. Większa część tej energii docierającej do ekosystemu jest w czasie kolejnych procesów biochemicznych zamieniana na ciepło i rozpraszana w otoczeniu.
DO FUNKCJONOWANIA EKOSYSTEMÓW POTRZEBNY JEST WIĘC STAŁY DOPŁYW ENERGII SŁONECZNEJ I STAŁY WYSIŁEK PRODUCENTÓW, ZAMIENIAJĄCYCH TĘ ENERGIĘ W ENERGIĘ WIĄZAŃ CHEMICZNYCH.
PRODUKTYWNOŚĆ EKOSYSTEMÓW:
Trudno jest rozpatrywać zależności między organizmami tworzącymi biocenozę, bez uwzględnienia jej abiotycznego środowiska, czyli w rzeczywistości rozpatrywany jest cały dany ekosystem.
Organizmy AUTOTROFICZNE są pierwotnym źródłem materii organicznej w przyrodzie, tzn. że cała BIOMASA organizmów w każdym ekosystemie jest wynikiem aktywności syntetycznej autotrofów, zwanych PRODUCENTAMI. HETEROTROFY, ze względu na to, że żywią się innymi organizmami, nazywamy KONSUMENTAMI. Pewna część pokarmu znajdowanego przez konsumentów nie jest przyswajana, lecz wydalana (kał). Reszta zużywana jest jako budulec albo rozkładana w procesie utleniania.
Zwierzęta odżywiające się wyłącznie producentami nazywamy KONSUMENTAMI I RZĘDU (ROŚLINOŻERCY). Oczywiście konsumenci I rzędu sami zjadani są przez inne organizmy, tzn. KONSUMENTÓW ii RZĘDU. Można też znaleźć organizmy, które zjadają konsumentów II rzędu itd.
Grupy organizmów wchodzących w skład ekosystemu tworzą POZIOMY TROFICZNE (POKARMOWE). Pierwszym poziomem są producenci, wyżej umieszczeni są konsumenci I i wyższych rzędów. Takie ułożenie nazywamy PIRAMIDĄ TROFICZNĄ (określa ona reguły przepływu materii przez ekosystem).
Np. w lesie producentami są rośliny zielone, które są zjadane przez: jelenie, sarny, dziki, zające, owady i innych roślinożerców (konsumenci I rzędu). Te z kolei zjadane są przez drapieżniki: wilki, padlinożerców: kruki, lisy oraz drobne bezkręgowce, pierwotniaki, bakterie (konsumenci II rzędu).
Zależności takie nazywamy ŁAŃCUCHAMI TROFICZNYMI lub POKARMOWYMI, a w przypadku gdy opis zależności pokarmowych dotyczy całych ekosystemów, określamy go mianem SIECI TROFICZNYCH.
JEDEN GATUNEK MOŻE PEŁNIĆ KILKA FUNKCJI W EKOSYSTEMIE - np. dzik może zjadać pokarm roślinny, ale także drobne bezkręgowce i znalezioną padlinę kręgowców. Może więc być konsumentem I rzędu jaki i wyższych poziomów.