HVA ER LOVEN OM ØKOLOGISK TIENDE ELLER 10%? - BIOLOGI - 2026

Den loven om tiende økologisk , økologisk lov eller 10% hever hvordan energien beveger seg i sin avledning av ulike trofiske nivåer. Det blir ofte hevdet at denne loven rett og slett er en direkte konsekvens av den andre termodynamikkloven.

Økologisk energi er en del av økologien som er opptatt av å kvantifisere forholdene vi har skissert ovenfor. Det anses at Raymond Lindemann (nærmere bestemt i hans sædarbeid i 1942), var den som grunnla grunnlaget for dette studieretningen.

Figur 1. Trofisk nettverk. Kilde: Av Thompsma, fra Wikimedia Commons

Arbeidet hans fokuserte på begrepene næringskjede og nett, og på kvantifiseringen av effektiviteten i overføring av energi mellom de forskjellige trofiske nivåene.

Lindemann tar utgangspunkt i den hendelsen solstråling eller energi som et samfunn mottar, gjennom fangsten utført av planter gjennom fotosyntesen og fortsetter å overvåke nevnte fangst og dens påfølgende bruk av planteetere (primære forbrukere), deretter av rovdyr (sekundære forbrukere) ) og til slutt av spaltere.

Hva er den økologiske tiendeloven?

Etter Lindemanns pionerarbeid ble trofiske overføringseffektiviteter antatt å være rundt 10%; faktisk viste noen økologer en lov på 10%. Siden den gang har det imidlertid blitt generert flere forvirringer angående dette problemet.

Det er absolutt ingen naturlov som resulterer i at nøyaktig en tidel av energien som går inn på det ene trofiske nivået blir overført til det neste.

For eksempel viste en samling av trofiske studier (i hav- og ferskvannsmiljøer) at overføringseffektiviteten etter trofisk nivå varierte mellom omtrent 2 og 24%, selv om gjennomsnittet var 10,13%.

Som en generell regel, som gjelder både akvatiske og terrestriske systemer, kan det sies at den sekundære produktiviteten av planteetere vanligvis befinner seg omtrent, en størrelsesorden under den primære produktiviteten som den er basert på.

Dette er ofte et konsistent forhold som opprettholdes i alle fôringssystemer, og som har en tendens til å bli pyramideformede strukturer, der basen er gitt av plantene, og på denne basen er det etablert en mindre en av de primære forbrukerne, som en annen (enda mindre) sekundærforbruker er basert på.

Organisasjonsnivåer

Alle levende ting krever materie og energi; betyr noe for bygging av kroppene og energien for å utføre viktige funksjoner. Dette kravet er ikke begrenset til en individuell organisme, men strekker seg til høyere nivåer av biologisk organisering som disse individene kan overholde.

Disse organisasjonsnivåene er:

• En biologisk populasjon : organismer av samme art som lever i samme spesifikke område.
• Et biologisk samfunn : sett med organismer av forskjellige arter eller bestander som lever i et bestemt område og samhandler gjennom mat eller trofiske forhold.
• Et økosystem : det mest komplekse nivået av biologisk organisering, som består av et samfunn relatert til dets abiotiske miljø - vann, sollys, klima og andre faktorer - som det samhandler med.

Trofiske nivåer

I et økosystem etablerer samfunnet og miljøet strømmer av energi og materie.

Organismene i et økosystem er gruppert etter en "rolle" eller "funksjon" som de oppfyller i mat- eller trofiske kjeder; det er slik vi snakker om de trofiske nivåene til produsenter, forbrukere og spaltere.

På sin side samhandler hvert eneste av disse trofiske nivåene med det fysisk-kjemiske miljøet som gir livsvilkår og samtidig fungerer som en kilde og synke for energi og materie.

grunnleggende konsepter

Brutto og netto primær produktivitet

Først må vi definere primærproduktivitet, som er hastigheten som biomasse produseres per enhetsareal.

Det uttrykkes vanligvis i energienheter (Joules per kvadratmeter per dag), eller i enheter med tørt organisk materiale (kilogram per hektar per år), eller som karbon (masse karbon i kg per kvadratmeter per år).

Generelt sett, når vi refererer til all energien som er festet ved fotosyntesen, kaller vi det vanligvis brutto primær produktivitet (PPG).

Av dette blir en andel brukt i respirasjonen av autotrofene selv (RA) og går tapt i form av varme. Netto primærproduksjon (PPN) oppnås ved å trekke denne mengden fra PPG (PPN = PPG-RA).

Denne netto primærproduksjonen (PPN) er det som til slutt er tilgjengelig for forbruk av heterotrofer (dette er bakterier, sopp og resten av dyrene som vi kjenner).

Sekundær produktivitet

Sekundær produktivitet (PS) er definert som produksjonshastigheten av ny biomasse av heterotrofe organismer. I motsetning til planter, heterotrofe bakterier, sopp og dyr, kan de ikke lage de komplekse, energirike forbindelsene de trenger av enkle molekyler.

De henter alltid materien og energien sin fra planter, noe de kan gjøre direkte ved å konsumere plantemateriale eller indirekte ved å mate andre heterotrofer.

Det er på denne måten planter eller fotosyntetiske organismer generelt (også kalt produsenter), utgjør det første trofiske nivået i et samfunn; primærforbrukere (de som lever av produsenter) utgjør det andre trofiske nivået og sekundærforbrukere (også kalt rovdyr) utgjør det tredje nivået.

Overfør effektivitet og energibaner

Andelene av den primære nettoproduksjonen som strømmer langs hver av de mulige energibanene avhenger til slutt av overføringseffektiviteten, det vil si på den måten energien blir brukt på og går fra et nivå til et annet. annen.

Energieffektivitetskategorier

Det er tre kategorier av energioverføringseffektivitet, og med disse veldefinerte kan vi forutsi mønsteret for energiflyt på trofiske nivåer. Disse kategoriene er: forbrukseffektivitet (EC), assimilasjonseffektivitet (EA) og produksjonseffektivitet (EP).

La oss nå definere disse tre kategoriene.

Matematisk kan vi definere forbrukseffektiviteten (EC) som følger:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Hvor vi kan se at EF er en prosentandel av den totale tilgjengelige produktiviteten (P _n-1 ) som effektivt blir inntatt av det øvre sammenhengende trofiske rom (I _n ).

For primærforbrukere i beitesystemet er for eksempel EC prosentandelen (uttrykt i energienheter og pr. Tidsenhet) av PPN som konsumeres av planteetere.

Hvis vi refererte til sekundære forbrukere, ville det tilsvarer prosentandelen av produktiviteten til planteetere, konsumert av rovdyr. Resten dør uten å bli spist og går inn i forfallskjeden.

På den annen side er assimilasjonseffektiviteten uttrykt som følger:

EA = A _n / I _n × 100

Igjen refererer vi til en prosentandel, men denne gangen til den delen av energien som kommer fra mat, og inntatt i et trofisk rom av en forbruker (I _n ), og som blir assimilert av fordøyelsessystemet (A _n ).

Denne energien vil være den som er tilgjengelig for vekst og for utførelse av arbeid. Resten (den delen som ikke er assimilert) går tapt med feces og går deretter inn i det trofiske nivået til dekomponatorene.

Endelig er produksjonseffektiviteten (EP) uttrykt som:

som også er en prosentandel, men i dette tilfellet refererer vi til den assimilerte energien (A _n ) som ender opp med å bli integrert i ny biomasse (P _n ). All den uassimilerte energiske resten går tapt som varme under respirasjon.

Produkter som sekresjoner og / eller ekskresjoner (rik på energi), som har deltatt i metabolske prosesser, kan betraktes som produksjon, P _n , og er tilgjengelige, som lik, for spaltning.

Global overføringseffektivitet

Etter å ha definert disse tre viktige kategoriene, kan vi nå spørre oss om den "globale overføringseffektiviteten" fra det ene trofiske nivået til det neste, som ganske enkelt er gitt av produktet fra de tidligere nevnte effektivitetene (EC x EA x EP).

Hvis vi uttrykker det på en annen måte, kan vi si at effektiviteten til et nivå er gitt av det som effektivt kan inntas, som deretter blir assimilert og ender opp med å bli integrert i ny biomasse.

Hvor går den tapte energien?

Produktiviteten til planteetere er alltid lavere enn plantene de lever på. Vi kunne da spørre oss selv: Hvor går den tapte energien?

For å svare på dette spørsmålet, må vi trekke oppmerksomhet til følgende fakta:

1. Ikke all plantebiomasse forbrukes av planteetere, da mye av den dør og kommer inn i det trofiske nivået av spaltning (bakterier, sopp og resten av detritivorene).
2. Ikke all biomassen som konsumeres av planteetere, heller ikke den fra planteetere som konsumeres etter tur av rovdyr, blir assimilert og er tilgjengelig for å bli integrert i forbrukerens biomasse; en del går tapt med avføring og overføres dermed til spaltning.
3. Ikke all energien som blir assimilert blir faktisk konvertert til biomasse, siden noe av den går tapt som varme under respirasjon.

Dette skjer av to grunnleggende grunner: For det første på grunn av det faktum at det ikke er noen energiomsetningsprosess som er 100% effektiv. Det vil si at det alltid er et tap i form av varme i konverteringen, noe som er perfekt i tråd med den andre loven om termodynamikk.

For det andre, siden dyr trenger å arbeide, noe som krever energiforbruk, og dette igjen innebærer nye tap i form av varme.

Disse mønstrene forekommer på alle trofiske nivåer, og som forutsagt av den andre loven om termodynamikk, blir en del av energien som man prøver å overføre fra et nivå til et annet alltid spredt i form av ubrukelig varme.

referanser

1. Caswell, H. (2005). Matnebber: Fra tilkobling til energisk. (H. Caswell, red.). Fremskritt i økologisk forskning (bind 36). Elsevier Ltd. pp. 209.
2. Curtis, H. et al. (2008). Biologi. 7. utgave. Buenos Aires-Argentina: Redaksjonell Médica Panamericana. s. 1160.
3. Kitching, RL (2000). Mat webb og containerhabitats: Naturhistorien og økologien til fytotelmata. Cambridge University Press. s. 447.
4. Lindemann, RL (1942). Det trofiske - dynamiske aspektet ved økologi. Økologi, 23, 399-418.
5. Pascual, M., og Dunne, JA (2006). Økologiske nettverk: Koblingsstruktur til dynamikk i matweb. (M. Pascual & JA Dunne, Eds.) Santa Fe Institute Studies in the Sciences of Complexity. Oxford University Press. s. 405.