znaczenie efektywności transferu w określaniu ścieżek energetycznych

Last Updated on Wed, 06 Jan 2021 |bogactwo gatunków

proporcje produkcji pierwotnej netto, które przepływają wzdłuż każdej z możliwych ścieżek energetycznych, zależą od wydajności transferu w sposobie wykorzystania energii i przekazywania jej z jednego etapu na drugi. Znajomość wartości trzech kategorii efektywności transferu jest wszystkim, co jest wymagane do przewidzenia wzorca przepływu energii. Są to efektywność zużycia (CE), efektywność asymilacji (AE) i wydajność produkcji (PE).

względne znaczenie ścieżek energetycznych zależy od trzech wydajności transferu:…

mikroalgi bentosowe

rysunek 17.23 zależność między odsetkiem produkcji pierwotnej netto (NPP) spożywanej przez zwierzęta roślinożerne a pierwotną produktywnością netto. o, fitoplankton;•, mikroalgi bentosowe;♦, złoża makrofitów;♦, Słodkowodne łąki makrofitowe;■, łąki trawy morskiej; a, bagna; a, murawy; o, namorzyny;*, lasy. (Dane z wielu źródeł, opracowane przez Cebrian, 1999.)

… efektywność zużycia,…

efektywność zużycia,

rysunek 17.23 zależność między odsetkiem produkcji pierwotnej netto (NPP) zużywanej przez zwierzęta roślinożerne a produktywnością pierwotną netto. o, fitoplankton;•, mikroalgi bentosowe;♦, złoża makrofitów;♦, Słodkowodne łąki makrofitowe;■, łąki trawy morskiej; a, bagna; a, murawy; o, namorzyny;*, lasy. (Dane z wielu źródeł, opracowane przez Cebrian, 1999.)

powtarzając słowami, CE to procent całkowitej produktywności dostępnej na jednym poziomie troficznym (Pn-1), który jest faktycznie spożywany („spożywany”) przez przedział troficzny „o jeden poziom wyżej” (In). Dla konsumentów pierwotnych w systemie grazera CE to procent dżuli wytwarzanych na jednostkę czasu w postaci elektrowni jądrowej, która przedostaje się do jelit roślinożerców. W przypadku konsumentów wtórnych jest to procent produktywności roślinożerców spożywany przez mięsożerców. Reszta umiera bez jedzenia i wchodzi do łańcucha rozkładu.

różne zgłoszone wartości wydajności konsumpcji roślinożerców przedstawiono na rysunku 17.23. Większość szacunków jest wyjątkowo niska, Zwykle odzwierciedlając nieatrakcyjność dużej ilości materiału roślinnego ze względu na wysoki udział strukturalnej tkanki nośnej, ale czasami również w wyniku ogólnie niskiej gęstości roślinożerców (z powodu działania ich naturalnych wrogów). Konsumenci mikroskopijnych roślin (mikroalg rosnących na łóżkach lub wolnożyjącego fitoplanktonu) mogą osiągnąć większe zagęszczenia, mieć mniej tkanki strukturalnej do radzenia sobie i stanowić większy procent produkcji pierwotnej. Średnie wartości efektywności spożycia wynoszą mniej niż 5% w lasach, około 25% na użytkach zielonych i ponad 50% w społecznościach zdominowanych przez fitoplankton. Wiemy znacznie mniej o wydajności konsumpcji mięsożerców żywiących się swoją zdobyczą, a wszelkie szacunki są spekulacyjne. Kręgowe drapieżniki mogą spożywać 50-100% produkcji od

zdobyczy kręgowców, ale być może tylko 5% od zdobyczy bezkręgowców. Bezkręgowe drapieżniki zużywają około 25% dostępnej produkcji bezkręgowych zdobyczy.

… skuteczność asymilacji…

efektywność asymilacji,

efektywność asymilacji to procent energii spożywczej pobieranej do jelit konsumentów w przedziale troficznym (In), który jest przyswajany przez ścianę jelita (A”) i staje się dostępny do włączenia do wzrostu lub do pracy. Pozostała część jest tracona jako odchody I wchodzi do podstawy układu rozkładu. „Skuteczność asymilacji” jest znacznie łatwiejsza do przypisania mikroorganizmom. Pokarm nie wchodzi w inwaginację świata zewnętrznego przechodząc przez organizm mikroorganizmu (podobnie jak jelito wyższego organizmu), a kał nie jest wytwarzany. W tym sensie, że bakterie i grzyby zazwyczaj skutecznie przyswajają 100% martwej materii organicznej, którą trawią Na zewnątrz i wchłaniają, często mówi się, że mają „skuteczność asymilacji” na poziomie 100%.

efektywność asymilacji jest zazwyczaj niska dla roślinożerców, detritivorów i drobnoustrojów (20-50%) i wysoka dla mięsożerców (około 80%). Ogólnie rzecz biorąc, zwierzęta są słabo wyposażone, aby poradzić sobie z martwą materią organiczną (głównie materiałem roślinnym) i żywą roślinnością, bez wątpienia częściowo ze względu na bardzo powszechne występowanie fizycznych i chemicznych mechanizmów obronnych roślin, ale głównie ze względu na wysoki udział złożonych chemikaliów strukturalnych, takich jak celuloza i lignina w ich składzie. Jednak jak opisuje Rozdział 11, wiele zwierząt zawiera symbiotyczną mikroflorę jelitową, która wytwarza celulazę i pomaga w asymilacji materii organicznej roślin. W pewnym sensie zwierzęta te wykorzystały swój własny system rozkładu. Sposób, w jaki rośliny przydzielają produkcję korzeniom, drewnu, liściom, nasionom i owocom, wpływa na ich przydatność dla roślinożerców. Nasiona i owoce mogą być asymilowane z wydajnością sięgającą 60-70%, a liście z wydajnością około 50%, podczas gdy skuteczność asymilacji drewna może wynosić nawet 15%. Pokarm zwierzęcy zwierząt mięsożernych (i takich jak sępy, które zjadają zwłoki zwierząt) stanowi mniejszy problem dla trawienia i asymilacji.

… i wydajność produkcji…

efektywność produkcji, PE = Pn/A ” X 100.

efektywność produkcji to procent energii asymilowanej (An), która jest włączana do nowej biomasy (Pn). Pozostała część jest całkowicie stracona dla społeczności jako ciepło oddechowe. (Bogate w energię produkty wydzielnicze i wydalnicze, które brały udział w procesach metabolicznych, mogą być postrzegane jako produkcja, Pn i stają się dostępne, podobnie jak martwe ciała, dla rozkładających.)

wydajność produkcji różni się głównie w zależności od taksonomicznej klasy danych organizmów. Bezkręgowce w ogóle mają wysoką sprawność (30-40%), tracąc stosunkowo mało energii w cieple oddechowym i przekształcając bardziej przyswajalne do produkcji.

poziom troficzny w wodzierysunek 17.24 rozkład częstości sprawności przenoszenia poziomu troficznego w 48 badaniach troficznych społeczności wodnych. Istnieją znaczne różnice między badaniami i poziomami troficznymi. Średnia wynosi 10,13% (SE = 0,49). (Po Pauly &)

wśród kręgowców ektotermy (których temperatura ciała zmienia się w zależności od temperatury otoczenia) mają wartości pośrednie dla PE (około 10%), podczas gdy endotermy, przy wysokim wydatku energetycznym związanym z utrzymaniem stałej temperatury, przekształcają tylko 1-2% zasymilowanej energii w produkcję. Małe endotermy mają najniższą wydajność, a małe owadożerne (np. wrens i shrews)mają najniższą wydajność produkcji ze wszystkich. Z drugiej strony mikroorganizmy, w tym pierwotniaki, mają tendencję do bardzo wysokiej wydajności produkcji. Mają krótkie życie, niewielkie rozmiary i szybką rotację populacji. Niestety, dostępne metody nie są wystarczająco czułe, aby wykryć zmiany w populacji w skali czasu i przestrzeni istotne dla mikroorganizmów, zwłaszcza w glebie. Ogólnie rzecz biorąc, wydajność produkcji wzrasta wraz z wielkością w endotermie i zmniejsza się bardzo wyraźnie w ektotermie.

efektywność przenoszenia poziomu troficznego, … które łączą się z

TLTE = Pn/Pn-1 X 100. podaj sprawność przenoszenia poziomu troficznego

ogólna sprawność przenoszenia troficznego z jednego poziomu troficznego na drugi to po prostu CE X AE X PE. W okresie po pionierskiej pracy Lindemanna (1942) ogólnie przyjęto, że efektywność transferu troficznego wynosi około 10%; rzeczywiście niektórzy ekolodzy powoływali się na 10% „prawo”. Jednak z pewnością nie ma prawa natury, które skutkowałoby dokładnie jedną dziesiątą energii, która wchodzi na poziom troficzny, przenosząc się do następnego. Na przykład zestawienie badań troficznych z szerokiego zakresu środowisk słodkowodnych i morskich wykazało, że efektywność przenoszenia poziomu troficznego wahała się między około 2 a 24%, chociaż średnia wynosiła 10,13% (rysunek 17.24).

(a) las

oddychanie \

System Grazera

oddychanie

System rozkładu

System rozkładu

(b) użytki zielone

oddychanie

oddychanie

oddychanie

(c) społeczność planktonu

oddychanie

system grazera

system rozkładu

oddychanie

system rozkładu

oddychanie

(D) społeczność strumienia

oddychanie

ze zlewni lądolodu

rysunek 17.25 ogólne wzorce przepływu energii dla: a) las, B) użytki zielone, C) zbiorowisko planktonu morskiego oraz d) zbiorowisko strumienia lub małego stawu. Względne rozmiary skrzynek i strzałek są proporcjonalne do względnej wielkości przedziałów i przepływów. DOM, Martwa materia organiczna; NPP, produkcja pierwotna netto.

Czytaj dalej tutaj: przepływ energii przez kontrastujące społeczności

czy ten artykuł był pomocny?

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.