het belang van overdrachtsefficiënties bij het bepalen van energieroutes

laatst bijgewerkt op wo, 06 Jan 2021 |soortenrijkdom

het aandeel van de netto primaire productie dat langs elk van de mogelijke energieroutes stroomt, hangt af van overdrachtsefficiënties in de manier waarop energie wordt gebruikt en van de ene stap naar de volgende wordt doorgegeven. Kennis van de waarden van slechts drie categorieën van overdrachtsefficiëntie is alles wat nodig is om het patroon van de energiestroom te voorspellen. Dit zijn verbruiksefficiëntie (CE) Assimilatie-efficiëntie (AE) en productie-efficiëntie (PE).

het relatieve belang van energieroutes hangt af van drie overdrachtsefficiënties:…

bentische microalgen

figuur 17.23 relatie tussen het percentage van de netto primaire productie (NPP) verbruikt door herbivoren en de netto primaire productiviteit. o, fytoplankton;•, bentische microalgen;□, macroalgenbedden;♦, zoetwater macrofytenweiden;■, zeegrasweiden; a, moerassen; A, graslanden; o, mangroven;*, bossen. (Data from a number of sources, compiled by Cebrian, 1999.)

… verbruiksefficiëntie,…

verbruiksefficiëntie,

figuur 17.23 verband tussen het percentage van de netto primaire productie (NPP) dat door herbivoren wordt verbruikt en de netto primaire productiviteit. o, fytoplankton;•, bentische microalgen;□, macroalgenbedden;♦, zoetwater macrofytenweiden;■, zeegrasweiden; a, moerassen; A, graslanden; o, mangroven;*, bossen. (Data from a number of sources, compiled by Cebrian, 1999.)

herhaald in woorden is CE het percentage van de totale beschikbare productiviteit op één trofisch niveau (Pn-1) dat daadwerkelijk wordt geconsumeerd (“ingenomen”) door een trofisch compartiment “één niveau hoger” (In). Voor primaire consumenten in het grazersysteem is CE het percentage joules dat per tijdseenheid wordt geproduceerd als NPP dat zijn weg vindt in de ingewanden van herbivoren. In het geval van secundaire consumenten gaat het om het percentage herbivoren dat door carnivoren wordt gegeten. De rest sterft zonder opgegeten te worden en komt in de ontbindingsketen terecht.

verschillende gerapporteerde waarden voor de consumptie-efficiëntie van herbivoren zijn weergegeven in Figuur 17.23. De meeste schattingen zijn opmerkelijk laag, meestal als gevolg van de onaantrekkelijke eigenschappen van veel plantaardig materiaal vanwege het hoge aandeel structureel ondersteunend weefsel, maar soms ook als gevolg van de over het algemeen lage herbivore dichtheid (door de actie van hun natuurlijke vijanden). De consumenten van microscopische planten (microalgen die groeien op bedden of vrijlevend fytoplankton) kunnen Grotere dichtheden bereiken, hebben minder structureel weefsel om mee om te gaan en zijn goed voor een groter percentage van de primaire productie. De mediane waarden voor de consumptie-efficiëntie zijn minder dan 5% in bossen, ongeveer 25% in graslanden en meer dan 50% in door fytoplankton gedomineerde gemeenschappen. We weten veel minder over de consumptie-efficiëntie van carnivoren die zich voeden met hun prooi, en alle schattingen zijn speculatief. Predatoren met gewervelde dieren kunnen 50-100% van de productie consumeren van prooien met gewervelde dieren, maar misschien slechts 5% van prooien met ongewervelde dieren. Ongewervelde roofdieren consumeren misschien 25% van de beschikbare ongewervelde prooienproductie.

… Assimilatie-efficiëntie…

Assimilatie-efficiëntie,

Assimilatie-efficiëntie is het percentage voedselenergie dat in de ingewanden van de consument wordt opgenomen in een trofisch compartiment (In) dat over de darmwand wordt geassimileerd (A”) en beschikbaar komt om te worden verwerkt in de groei of om werk te doen. De rest gaat verloren als uitwerpselen en komt in de basis van het decomposeersysteem. Een’ Assimilatie-efficiëntie ‘ wordt veel minder gemakkelijk toegeschreven aan micro-organismen. Voedsel komt niet binnen in een invasie van de buitenwereld die door het lichaam van het micro-organisme gaat (zoals de darm van een hoger organisme) en uitwerpselen worden niet geproduceerd. In de zin dat bacteriën en schimmels gewoonlijk 100% van de dode organische stof die ze uitwendig verteren en absorberen, effectief assimileren, wordt vaak gezegd dat ze een ‘Assimilatie-efficiëntie’ van 100% hebben.

Assimilatie-efficiëntie is doorgaans laag voor herbivoren, detritivoren en microbivoren (20-50%) en hoog voor carnivoren (ongeveer 80%). Over het algemeen zijn dieren slecht toegerust om dood organisch materiaal (voornamelijk plantaardig materiaal) en levende vegetatie aan te pakken, ongetwijfeld deels vanwege de zeer wijdverbreide aanwezigheid van fysische en chemische afweer van planten, maar vooral als gevolg van het hoge aandeel van complexe structurele chemicaliën zoals cellulose en lignine in hun samenstelling. Zoals hoofdstuk 11 echter beschrijft, bevatten veel dieren een symbiotische darm microflora die cellulase produceert en helpt bij de assimilatie van plantaardig organisch materiaal. In zekere zin hebben deze dieren hun eigen persoonlijke ontbindingssysteem gebruikt. De manier waarop planten de productie toewijzen aan wortels, hout, bladeren, zaden en vruchten beïnvloedt hun nut voor herbivoren. Zaden en vruchten kunnen worden geassimileerd met een rendement van 60-70%, en bladeren met een rendement van ongeveer 50%, terwijl de assimilatie-efficiëntie voor hout zo laag kan zijn als 15%. Het dierlijk voedsel van carnivoren (en detritivoren zoals gieren die dierlijke karkassen eten) vormt minder een probleem voor de spijsvertering en assimilatie.

… en productie-efficiëntie…

productie-efficiëntie, PE = Pn/A” x 100.

productie-efficiëntie is het percentage geassimileerde energie (An) dat wordt opgenomen in nieuwe biomassa (Pn). De rest gaat volledig verloren aan de Gemeenschap als ademhalingswarmte. (Energierijke secretoire en excretorische producten, die hebben deelgenomen aan metabolische processen, kunnen worden beschouwd als productie, Pn, EN beschikbaar worden, net als dode lichamen, voor de ontbinders.)

De productie-efficiëntie varieert voornamelijk naar gelang van de taxonomische klasse van de betrokken organismen. Ongewervelde dieren hebben over het algemeen een hoge efficiëntie (30-40%), verliezen relatief weinig energie in de ademhalingswarmte en converteren meer assimileren naar productie.

Aquatische trofische niveausfiguur 17.24 frequentieverdeling van overdrachtsefficiënties op trofisch niveau in 48 trofische onderzoeken bij aquatische gemeenschappen. Er is aanzienlijke variatie tussen studies en tussen trofische niveaus. Het gemiddelde is 10,13 % (SE = 0,49). (After Pauly & Christensen, 1995.)

van de gewervelde dieren hebben ectothermen (waarvan de lichaamstemperatuur afhankelijk is van de omgevingstemperatuur) tussenliggende waarden voor PE (ongeveer 10%), terwijl endothermen, met hun hoge energieverbruik in verband met het handhaven van een constante temperatuur, slechts 1-2% van de gelijkgestelde energie omzetten in productie. De kleine endothermen hebben de laagste efficiëntie, terwijl de kleine insectivoren (zoals winterkoninkjes en spitsmuizen) de laagste productie-efficiëntie hebben. Aan de andere kant hebben micro-organismen, waaronder protozoa, meestal een zeer hoge productie-efficiëntie. Ze hebben een kort leven, een kleine omvang en een snelle bevolkingsomzet. Helaas zijn de beschikbare methoden niet gevoelig genoeg om populatieveranderingen te detecteren op schalen van tijd en ruimte die relevant zijn voor micro-organismen, vooral in de bodem. In het algemeen neemt de efficiëntie van de productie toe met de omvang in endothermen en neemt deze zeer sterk af in ectothermen.

efficiëntie van de overdracht van trofisch niveau, … die worden gecombineerd met

TLTE = Pn / Pn-1 X 100. geef de transferefficiëntie van het trofische niveau

de totale trofische transferefficiëntie van het ene trofische niveau naar het volgende is gewoon CE X AE X PE. In de periode na Lindemann ’s (1942) pionierswerk werd algemeen aangenomen dat de trofische overdrachtsefficiëntie rond de 10% lag; sommige ecologen verwezen inderdaad naar een’wet’ van 10%. Echter, er is zeker geen wet van de natuur die resulteert in precies een tiende van de energie die een trofisch niveau binnenkomt over te gaan naar het volgende. Uit een compilatie van trofische studies uit een breed scala van zoetwater-en mariene milieus is bijvoorbeeld gebleken dat de efficiëntie van de overdracht van trofische niveaus varieerde van ongeveer 2 tot 24%, hoewel het gemiddelde 10,13% bedroeg (figuur 17.24).

(a) Bos

de Ademhaling \

Grazer systeem

de Ademhaling

Decomposer systeem

Decomposer systeem

(b) Grasland

de Ademhaling

de Ademhaling

de Ademhaling

de Ademhaling

(c) Plankton gemeenschap

de Ademhaling

Grazer systeem

Grazer systeem

Decomposer systeem

de Ademhaling

Decomposer systeem

de Ademhaling

(d) Stream gemeenschap

de Ademhaling

Van terrestrische stroomgebied

Figuur 17.25 Algemene patronen van energie-stroom voor: (A) een bos, (B) een grasland, (C) een mariene planktongemeenschap, en (d) de gemeenschap van een beek of kleine vijver. De relatieve afmetingen van de vakken en pijlen zijn evenredig met de relatieve groottes van compartimenten en stromen. DOM, dood organisch materiaal; NPP, netto primaire productie.

Lees hier verder: energiestroom door contrasterende gemeenschappen

Was dit artikel nuttig?

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.