CARE ESTE LEGEA ZECIMII ECOLOGICE SAU 10%? - BIOLOGIE - 2025

Legea zeciuielii ecologice , drept ecologic sau de 10% ridică modul în care energia se deplasează în derivarea prin diferite niveluri trofice. De asemenea, se susține adesea că această lege este pur și simplu o consecință directă a celei de-a doua legi a termodinamicii.

Energia ecologică este o parte a ecologiei care este preocupată de cuantificarea relațiilor pe care le-am evidențiat mai sus. Se consideră că Raymond Lindemann (în special în lucrarea sa din 1942), a fost cel care a pus bazele acestui domeniu de studiu.

Figura 1. Rețea trofică. Sursa: De Thompsma, de la Wikimedia Commons

Lucrarea sa s-a concentrat pe conceptele de lanț și rețea alimentară și pe cuantificarea eficienței în transferul de energie între diferitele niveluri trofice.

Lindemann pornește de la radiația solară sau energia pe care o comunitate o primește, prin captarea efectuată de plante prin fotosinteză și continuă să monitorizeze această captare și utilizarea ei ulterioară de către erbivore (consumatori primari), apoi de carnivore (consumatori secundari) ) și în final prin descompunători.

Care este legea de zecime ecologică?

După lucrarea de pionierat a Lindemann, eficiența transferului trofic a fost presupusă a fi în jur de 10%; de fapt, unii ecologiști s-au referit la o lege de 10%. Cu toate acestea, de atunci, s-a generat confuzie multiplă cu privire la acest aspect.

Cu siguranță, nu există nicio lege a naturii care să conducă la o zecime din energia care intră într-un nivel trofic fiind transferată la următorul.

De exemplu, o compilație de studii trofice (în medii marine și de apă dulce) a relevat că eficiența transferului la nivel trofic a fost cuprinsă între aproximativ 2 și 24%, deși media a fost de 10,13%.

Ca regulă generală, aplicabilă atât pentru sistemele acvatice, cât și pentru cele terestre, se poate spune că productivitatea secundară de erbivore este de obicei situată aproximativ, un ordin de mărime sub productivitatea primară pe care se bazează.

Aceasta este adesea o relație consistentă, care se menține în toate sistemele de hrănire și care tinde să devină structuri de tip piramidal, în care baza este furnizată de plante și pe această bază este stabilită una mai mică, a consumatorilor primari, pe care se bazează un alt consumator secundar (chiar mai mic).

Niveluri de organizare

Toate lucrurile vii necesită materie și energie; contează pentru construcția corpului lor și a energiei pentru a-și îndeplini funcțiile vitale. Această cerință nu se limitează la un organism individual, ci se extinde la niveluri superioare de organizare biologică pe care acești indivizi o pot conforma.

Aceste niveluri de organizare sunt:

• O populație biologică : organisme din aceeași specie care trăiesc în aceeași zonă specifică.
• O comunitate biologică : ansamblu de organisme din diferite specii sau populații care trăiesc într-o anumită zonă și interacționează prin alimentație sau relații trofice).
• Un ecosistem : cel mai complex nivel de organizare biologică, format dintr-o comunitate legată de mediul său abiotic - apă, lumina solară, clima și alți factori - cu care interacționează.

Niveluri trofice

Într-un ecosistem, comunitatea și mediul stabilesc fluxuri de energie și materie.

Organismele unui ecosistem sunt grupate în funcție de un „rol” sau „funcție” pe care le îndeplinesc în cadrul lanțurilor alimentare sau trofice; astfel vorbim despre nivelurile trofice ale producătorilor, consumatorilor și descompunătorilor.

La rândul său, fiecare dintre aceste niveluri trofice interacționează cu mediul fizico-chimic care oferă condițiile de viață și, în același timp, acționează ca sursă și scurgere pentru energie și materie.

concepte fundamentale

Productivitatea primară brută și netă

În primul rând, trebuie să definim productivitatea primară, care este viteza cu care se produce biomasa pe unitatea de suprafață.

În mod normal, este exprimat în unități de energie (Joules pe metru pătrat pe zi), sau în unități de materie organică uscată (kilograme pe hectar și pe an), sau sub formă de carbon (masa de carbon în kg pe metru pătrat pe an).

În general, când ne referim la toată energia fixată prin fotosinteză, o denumim de obicei productivitate primară brută (PPG).

Din aceasta, o proporție este cheltuită în respirația autotrofelor în sine (RA) și se pierde sub formă de căldură. Producția primară netă (PPN) se obține scăzând această cantitate din PPG (PPN = PPG-RA).

Această producție primară netă (PPN) este ceea ce este disponibil în final pentru consum de către heterotrofi (acestea sunt bacteriile, ciupercile și restul animalelor pe care le cunoaștem).

Productivitate secundară

Productivitatea secundară (PS) este definită ca rata producției de biomasă nouă de către organismele heterotrofe. Spre deosebire de plante, bacterii heterotrofe, ciuperci și animale, ele nu pot face compușii complexe, bogate în energie, de care au nevoie din molecule simple.

Ei își obțin întotdeauna materia și energia din plante, pe care le pot face direct consumând material vegetal sau indirect, hrănindu-se cu alte heterotrofe.

În acest fel plantele sau organismele fotosintetice în general (numite și producători) cuprind primul nivel trofic dintr-o comunitate; consumatorii primari (cei care se hrănesc cu producători) alcătuiesc al doilea nivel trofic și consumatorii secundari (numiți și carnivori) al treilea nivel.

Eficiența transferului și căile energetice

Proporțiile producției primare nete care curg de-a lungul fiecăreia dintre căile energetice posibile depind în cele din urmă de eficiențele de transfer, adică de modul în care energia este utilizată și trecută de la un nivel la altul. alte.

Categorii de eficiență a transferului de energie

Există trei categorii de eficiență a transferului de energie și, cu acestea bine definite, putem prezice modelul fluxului de energie la niveluri trofice. Aceste categorii sunt: ​​eficiența consumului (CE), eficiența de asimilare (EA) și eficiența producției (PE).

Să definim acum aceste trei categorii menționate.

Matematic putem defini eficiența consumului (CE) după cum urmează:

EC = I _n / P _n-1 × 100

În cazul în care putem vedea că CE este un procent din productivitatea totală disponibilă (P _n-1 ), care este ingerat în mod efectiv de compartimentul trofic contigu superior (I _n ).

De exemplu, pentru consumatorii primari din sistemul de pășunat, CE este procentul (exprimat în unități de energie și pe unitatea de timp) din PPN care este consumat de erbivore.

Dacă ne-am referi la consumatorii secundari, atunci ar fi echivalent cu procentul de productivitate a erbivorelor, consumate de carnivore. Restul mor fără să fie mâncați și intră în lanțul de descompunere.

Pe de altă parte, eficiența de asimilare este exprimată după cum urmează:

EA = A _n / I _n × 100

Din nou ne referim la un procent, dar de data aceasta la partea de energie care provine din alimente și ingerată într-un compartiment trofic de un consumator (I _n ) și care este asimilată de sistemul lor digestiv (A _n ).

Această energie va fi cea disponibilă pentru creștere și pentru executarea lucrărilor. Restul (partea care nu este asimilată) se pierde cu fecalele și apoi intră la nivelul trofic al descompunătorilor.

În cele din urmă, eficiența producției (PE) este exprimată în:

ceea ce este, de asemenea, un procent, dar în acest caz ne referim la energia asimilată (A _n ) care sfârșește să fie încorporată în biomasă nouă (P _n ). Toată restul energetic neasimilat se pierde sub formă de căldură în timpul respirației.

Produse precum secrețiile și / sau excrețiile (bogate în energie), care au participat la procesele metabolice, pot fi considerate producție, P _n și sunt disponibile, ca cadavre, pentru descompunători.

Eficiența transferului global

Definind aceste trei categorii importante, ne putem întreba acum despre „eficiența transferului global” de la un nivel trofic la altul, care este pur și simplu dat de produsul eficiențelor menționate mai sus (EC x EA x EP).

Exprimat colocvial, putem spune că eficiența unui nivel este dată de ceea ce poate fi ingerat în mod eficient, care este apoi asimilat și ajunge să fie încorporat în noua biomasă.

Unde merge energia pierdută?

Productivitatea ierbivorelor este întotdeauna mai mică decât cea a plantelor cu care se hrănesc. Ne-am putea întreba atunci: unde se duce energia pierdută?

Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să atragem atenția asupra următoarelor fapte:

1. Nu toată biomasa vegetală este consumată de ierbivore, deoarece o mare parte din ea moare și intră la nivelul trofic al descompunătorilor (bacterii, ciuperci și restul detritivorilor).
2. Nu toată biomasa consumată de ierbivore și nici cea a erbivorelor consumate la rândul lor de carnivore nu este asimilată și disponibilă pentru a fi încorporată în biomasa consumatorului; o parte se pierde cu fecalele și astfel trece la descompunători.
3. Nu toată energia asimilată este transformată de fapt în biomasă, deoarece o parte din ea se pierde sub formă de căldură în timpul respirației.

Acest lucru se întâmplă din două motive de bază: în primul rând, datorită faptului că nu există un proces de conversie a energiei care să fie eficient 100%. Adică există întotdeauna o pierdere sub formă de căldură în conversie, care este perfect în conformitate cu a doua lege a termodinamicii.

În al doilea rând, deoarece animalele trebuie să lucreze, ceea ce necesită cheltuieli de energie și, la rândul său, implică pierderi noi sub formă de căldură.

Aceste tipare apar la toate nivelurile trofice, și așa cum prevede a doua lege a termodinamicii, o parte din energia pe care încearcă să o transfere de la un nivel la altul este întotdeauna disipată sub formă de căldură inutilizabilă.

Referințe

1. Caswell, H. (2005). Webs alimentare: De la conectivitate la energie. (H. Caswell, Ed.) Avansuri în cercetarea ecologică (vol. 36). Elsevier Ltd. pp. 209.
2. Curtis, H. și colab. (2008). Biologie. Ediția a VII-a. Buenos Aires-Argentina: Editorial Médica Panamericana. pp. 1,160.
3. Kitching, RL (2000). Webs Alimentare și Habitate Container: Istoria naturală și ecologia fitotelmelor. Presa universitară din Cambridge. pp. 447.
4. Lindemann, RL (1942). Aspectul trofic - dinamic al ecologiei. Ecologie, 23, 399-418.
5. Pascual, M. și Dunne, JA (2006). Rețele ecologice: conectarea structurii la dinamica din site-urile alimentare. (M. Pascual și JA Dunne, Eds.) Institutul Santa Fe Studii în Științele Complexității. Presa Universitatii Oxford. pp. 405.