Ekolojik tithe veya% 10 kanunu nedir?

Ekolojik tithe, ekolojik yasa veya % 10 kanunu, enerjinin türetilmesinde farklı trofik seviyelerde hareket etme biçimini yükseltir. Ayrıca, genellikle bu Yasanın Termodinamiğin İkinci Yasasının doğrudan bir sonucu olduğu da ifade edilir.

Ekolojik enerji, yukarıda özetlediğimiz ilişkileri ölçmekle ilgilenen ekolojinin bir parçasıdır. Raymond Lindemann'ın (özellikle 1942'deki seminal çalışmasında) bu çalışma alanının temelini oluşturan kişi olduğu düşünülmektedir.

Çalışmaları, zincir ve trofik ağ kavramlarına ve farklı trofik seviyeler arasında enerji transferinde verimin miktarına odaklandı.

Lindemann, bir topluluğun aldığı güneş ışınımı veya enerjisinden, bitkiler tarafından fotosentez yoluyla yapılan yakalama yoluyla başlar ve yakalayıcıyı ve daha sonra herbivorlar (birincil tüketiciler) tarafından, ardından etçiller (ikincil tüketiciler) tarafından kullanımını izlemeye devam eder. ) ve nihayet ayrıştırıcılar tarafından.

Ekolojik başlığın yasası nedir?

Lindemann'ın öncü çalışmalarından sonra, trofik transfer verimliliğinin% 10 civarında olduğu varsayılmıştır; Aslında, bazı ekolojistler% 10 yasasına atıfta bulundular. Ancak, o zamandan bu yana, bu konuyla ilgili birçok karışıklık ortaya çıktı.

Kuşkusuz, kesin olarak, trofik bir seviyeye giren enerjinin onda birinin, bir sonrakine devredilmesiyle sonuçlanan bir doğa kanunu yoktur.

Örneğin, trofik çalışmaların bir derlemesi (deniz ve tatlı su ortamlarında), trofik seviyesine göre transfer verimlerinin ortalama% 10, 13 olmasına rağmen, yaklaşık% 2 ila 24 arasında değiştiğini ortaya koydu.

Hem su hem de karasal sistemler için geçerli olan genel bir kural olarak, herbivorların ikincil üretkenliğinin, genellikle dayandığı birincil verimin altında bir büyüklük sırasına sahip olduğu söylenebilir.

Bu genellikle tüm yiyecek arama sistemlerinde muhafaza edilen ve genellikle bazın bitkiler tarafından sağlandığı piramidal tipindeki yapılarda meydana gelen tutarlı bir ilişkidir ve bu temelde birincil tüketicilerin daha küçük bir temele dayandığı, ikincil tüketicilerin (hala daha küçük) bir başkasının oturduğu yer.

Organizasyon seviyeleri

Tüm canlılar madde ve enerji gerektirir; Vücutlarının ve enerjisinin hayati işlevlerini yerine getirmesi için önemli. Bu gereklilik bireysel bir organizma ile sınırlı değildir, ancak bu bireylerin uydurabileceği daha yüksek biyolojik organizasyon seviyelerine kadar uzanır.

Bu organizasyon seviyeleri:

• Biyolojik bir popülasyon : aynı bölgede yaşayan aynı türün organizmaları.
• Bir biyolojik topluluk : belirli bir bölgede yaşayan ve yiyecek ya da trofik ilişkiler yoluyla etkileşime giren farklı türlerden ya da popülasyonlardan oluşan organizmalar kümesi).
• Bir ekosistem : abiyotik ortamı-su, güneş ışığı, iklimi ve etkileşim içinde olduğu diğer faktörlerle ilgili bir topluluk tarafından oluşturulan en karmaşık biyolojik organizasyondur.

Trofik seviyeler

Bir ekosistemde, topluluk ve çevre enerji ve madde akışlarını oluşturur.

Bir ekosistemin organizmaları, besleyici veya trofik zincirler içinde yerine getirdikleri "rol" veya "işlev" e göre gruplandırılır; üreticilerin, tüketicilerin ve ayrıştırıcıların trofik seviyeleri hakkında konuşuyoruz.

Sırasıyla, bu trofik seviyelerin her biri, yaşam koşullarını sağlayan fizikokimyasal çevre ile etkileşime girer ve aynı zamanda enerji ve maddenin kaynağı ve havuzu gibi davranır.

Temel kavramlar

Kaba ve net birincil verimlilik

Öncelikle, birim alan başına biyokütlenin üretilme hızı olan birincil üretkenliği tanımlamalıyız.

Genellikle enerji cinsinden (metre kare başına joule) veya kuru organik madde cinsinden (hektar başına ve yıllık kilogram) veya karbon (yılda kg cinsinden karbon kütlesi) olarak ifade edilir.

Genel olarak, fotosentez ile sabitlenen tüm enerjiyi ifade ettiğimizde, genellikle kaba birincil verimlilik (PPG) diyoruz.

Bundan dolayı, ototrofların kendilerinin (RA) solunumuna bir miktar harcanmakta ve ısı şeklinde kaybolmaktadır. Net birincil üretim (PPN), bu miktarın PPG'den (PPN = PPG-RA) çıkarılmasıyla elde edilir.

Bu net birincil üretim (PPN), sonuçta heterotroflar tarafından tüketilebilecek olan şeydir (bunlar bakteri, mantar ve bildiğimiz diğer hayvanlardır).

İkincil verimlilik

İkincil verimlilik (PS), heterotrofik organizmalar tarafından yeni biyokütlenin üretim hızı olarak tanımlanır. Bitkilerin, heterotrofik bakterilerin, mantarların ve hayvanların aksine, ihtiyaç duydukları karmaşık, enerji bakımından zengin bileşikleri basit moleküllerden yapamazlar.

Maddelerini ve enerjilerini her zaman, doğrudan bitki maddelerini tüketerek veya dolaylı olarak diğer heterotroflarla besleyerek yapabildikleri bitkilerden elde ederler.

Bu şekilde, genel olarak fotosentetik bitkilerin veya organizmaların (ayrıca üretici olarak da bilinir), bir topluluktaki ilk trofik seviyeyi oluşturması; birincil tüketiciler (üreticilerle beslenenler) ikinci kupa seviyesini, ikincil tüketiciler (etobur da denir) üçüncü seviyeyi oluşturur.

Verimliliği ve enerji yollarını aktarın

Potansiyel enerji yollarının her biri boyunca akan net birincil üretim oranları, nihayetinde, transfer verimliliğine, yani enerjinin kullanıldığı ve bir seviyeden diğerine hareket etme şekline bağlıdır. diğer.

Enerji transferi verimlilik kategorileri

Üç enerji aktarım verimliliği kategorisi vardır ve bunlar iyi tanımlanmış olanlarla, trofik seviyelerde enerji akışını tahmin edebiliriz. Bu kategoriler şunlardır: tüketimin etkinliği (EC), asimilasyonun etkinliği (EA) ve üretimin verimliliği (EP).

Şimdi bahsedilen bu üç kategoriyi tanımlayalım.

Matematiksel olarak tüketim verimliliğini (EC) şu şekilde tanımlayabiliriz:

EC = I _n / P _n-1 × 100

CE'nin üst bitişik trofik bölme (In) tarafından etkin bir şekilde alınan toplam üretkenliğin ( Pn _-1 ) bir yüzdesi olduğunu görebileceğimiz bir yerde.

Örneğin, otlatma sistemindeki birincil tüketiciler için EC, herbivor tarafından tüketilen PPN'nin yüzdesidir (enerji birimi ve zaman birimi başına ifade edilir).

İkincil tüketicilere atıfta bulunsaydık, etçiller tarafından tüketilen otçulların verimlilik yüzdesine eşdeğer olurdu. Gerisi yenmeden ölür ve ayrışma zincirine girer.

Öte yandan, asimilasyonun etkinliği şöyle ifade edilir:

EA = A _n / I _n × 100

Yine bir yüzdeyi kastediyoruz, ancak bu kez gıdadan gelen ve bir tüketici bölmesinde yutulan ve sindirim sistemi (An) tarafından asimile edilen enerjinin bir kısmına yutulur.

Bahsedilen enerji, büyüme ve işin yürütülmesi için uygun olacaktır. Kalan kısım (asimilasyona uğramamış kısım) dışkı ile kaybolur ve sonra dekomponderlerin trofik seviyesine girer.

Son olarak, üretim verimliliği (PE) şöyle ifade edilir:

EP = P _n / A _n × 100

bu da bir yüzdedir, ancak bu durumda yeni biyo-kütleye ( Pn ) dahil olan biten asimile enerjiye (An) atıfta bulunuruz. Tüm asimile edilmemiş enerjik kalıntıları, solunum sırasında ısı şeklinde kaybolur.

Metabolik işlemlere katılan salgılar ve / veya atılımlar (enerji bakımından zengin) gibi ürünler, üretim, Pn olarak düşünülebilir ve dekompreserler için ceset olarak temin edilebilir.

Global transfer verimliliği

Bu üç önemli kategoriyi tanımladıktan sonra, yukarıda bahsedilen verimliliklerin ürünü ( EC x EA x EP ) tarafından verilen bir küresel seviyeden diğerine “küresel transfer verimliliği” hakkında sorabiliriz.

Halk arasında ifade edilirse, bir seviyenin verimliliğinin etkili bir şekilde yutulabilecek olan tarafından verildiğini söyleyebiliriz, bu daha sonra özümsenir ve yeni biyokütle ile birleştirilir.

Kayıp enerji nereye gidiyor?

Herbivorların üretkenliği daima beslendikleri bitkilerin veriminden düşüktür. Daha sonra şunu sorabiliriz: Kayıp enerji nereye gidiyor?

Bu soruyu cevaplamak için aşağıdaki gerçeklere dikkat çekmeliyiz:

1. Bitkilerin tüm biyokütlesi, çoğu ölür ve ayrıştırıcıların trofik seviyesine (bakteri, mantar ve diğer detritivorların geri kalanı) girdiği gibi, herbivorlar tarafından tüketilmez.
2. Otçullar tarafından tüketilen tüm biyokütle, ne de sırasıyla etçiller tarafından tüketilen otçullarınki özümsemez ve tüketicinin biyokütlesine dahil edilmek için uygun değildir; Bir parça dışkı ile kaybolur ve bu şekilde ayrıştırıcılara geçer.
3. Asimile edilen tüm enerji aslında biyokütle haline gelmez, çünkü bir kısım solunum sırasında ısı şeklinde kaybolur.

Bu iki temel nedenden ötürü gerçekleşir: Birincisi, % 100 verimli enerji dönüştürme işlemi olmadığı için. Yani, dönüşümde her zaman ısı şeklinde bir kayıp vardır, ki bu Termodinamiğin İkinci Yasası ile mükemmel bir uyum içindedir.

İkincisi, hayvanların enerji harcaması gerektiren ve buna bağlı olarak ısı şeklinde yeni kayıplar gerektiren işleri yapması gerektiğinden.

Bu modeller tüm trofik seviyelerde meydana gelir ve İkinci Termodinamik Yasası'nın öngördüğü gibi, bir seviyeden diğerine aktarmaya çalışan enerjinin bir parçası, her zaman kullanılamaz bir ısı şeklinde dağılır.