vikten av överföringseffektivitet vid bestämning av energivägar

Senast uppdaterad ons, 06 Jan 2021 |artrikedom

proportionerna av netto primärproduktion som flyter längs var och en av de möjliga energivägarna beror på överföringseffektivitet i hur energi används och överförs från ett steg till nästa. En kunskap om värdena påbara tre kategorier av överföringseffektivitet är allt som krävs för att förutsäga mönstret för energiflöde. Dessa är konsumtionseffektivitet (CE) assimilation efficiency (AE) och produktionseffektivitet (PE).

den relativa betydelsen av energivägar beror på tre överföringseffektivitet:…

bentiska mikroalger

figur 17.23 förhållande mellan procentandelen primärproduktion (NPP) som konsumeras av växtätare och primärproduktivitet. o, fytoplankton;•, bentiska mikroalger; sackaros, makroalgala bäddar; sackaros, sötvattenmakrofytängar; sackaros, havsgräsängar; a, kärr; a, gräsmarker; o, mangrover;*, skogar. (Data från ett antal källor, sammanställd av Cebrian, 1999.)

… konsumtion effektivitet,…

konsumtionseffektivitet,

figur 17.23 förhållande mellan procentandelen primärproduktion (NPP) som konsumeras av växtätare och primärproduktivitet. o, fytoplankton;•, bentiska mikroalger; sackaros, makroalgala bäddar; sackaros, sötvattenmakrofytängar; sackaros, havsgräsängar; a, kärr; a, gräsmarker; o, mangrover;*, skogar. (Data från ett antal källor, sammanställd av Cebrian, 1999.)

upprepas i ord, CE är procentandelen av den totala produktiviteten som finns på en trofisk nivå (Pn-1) som faktiskt konsumeras (’intas’) av ett trofiskt fack ’en nivå upp’ (In). För primära konsumenter i grazer-systemet är CE andelen joule som produceras per tidsenhet som NPP som finner sin väg in i tarmarna hos växtätare. När det gäller sekundära konsumenter är det andelen växtätande produktivitet som köttätare äter. Resten dör utan att ätas och går in i sönderdelningskedjan.

olika rapporterade värden för växtätarnas konsumtionseffektivitet visas i Figur 17.23. De flesta av uppskattningarna är anmärkningsvärt låga, vilket vanligtvis återspeglar oattraktiviteten hos mycket växtmaterial på grund av dess höga andel strukturell stödvävnad, men ibland också som en följd av generellt låga växtätheter (på grund av deras naturliga fiender). Konsumenterna av mikroskopiska växter (mikroalger som växer på sängar eller fritt levande fytoplankton) kan uppnå större densiteter, har mindre strukturell vävnad att hantera och står för en större andel av primärproduktionen. Medianvärdena för konsumtionseffektivitet är mindre än 5% i skogar, cirka 25% i gräsmarker och mer än 50% i fytoplanktondominerade samhällen. Vi vet mycket mindre om konsumtionseffektiviteten hos köttätare som matar på sitt byte, och alla uppskattningar är spekulativa. Ryggradsdjur rovdjur kan konsumera 50-100% av produktionen från

ryggradsdjur byte men kanske bara 5% från ryggradslösa byte. Ryggradslösa rovdjur konsumerar kanske 25% av den tillgängliga ryggradslösa bytesproduktionen.

… assimilation effektivitet…

assimilation efficiency,

Assimilation efficiency är andelen matenergi som tas in i tarmarna hos konsumenter i ett trofiskt fack (In) som assimileras över tarmväggen (A”) och blir tillgänglig för införlivande i tillväxt eller för att göra arbete. Resten förloras som avföring och går in i nedbrytningssystemet. En ’assimileringseffektivitet’ tillskrivs mycket mindre lätt mikroorganismer. Mat går inte in i en invagination av omvärlden som passerar genom mikroorganismernas kropp (som tarmen hos en högre organism) och avföring produceras inte. I den meningen att bakterier och svampar vanligtvis assimilerar effektivt 100% av det döda organiska materialet som de smälter externt och absorberar, sägs de ofta ha en ’assimileringseffektivitet’ på 100%.

Assimileringseffektiviteten är vanligtvis låg för växtätare, detritivorer och mikrobivorer (20-50%) och hög för köttätare (cirka 80%). I allmänhet är djur dåligt utrustade för att hantera död organiskt material (främst växtmaterial) och levande vegetation, utan tvekan delvis på grund av den mycket utbredda förekomsten av fysiska och kemiska växtskydd, men främst som ett resultat av den höga andelen komplexa strukturella kemikalier som cellulosa och lignin i deras smink. Som Kapitel 11 beskriver innehåller emellertid många djur en symbiotisk tarmmikroflora som producerar cellulas och hjälpmedel vid assimilering av växtorganiskt material. På ett sätt har dessa djur utnyttjat sitt eget personliga sönderdelningssystem. Hur växter fördelar produktion till rötter, trä, löv, frön och frukter påverkar deras användbarhet för växtätare. Frön och frukter kan jämställas med effektivitet så hög som 60-70% och lämnar med ca 50% effektivitet, medan assimileringseffektiviteten för trä kan vara så låg som 15%. Djurmat av köttätare (och detritivorer som gamar som konsumerar djurkroppar) utgör mindre problem för matsmältning och assimilering.

… och produktionseffektivitet…

produktionseffektivitet, PE = Pn/ A ” X 100.

produktionseffektivitet är andelen assimilerad energi (An) som införlivas i ny biomassa (Pn). Resten är helt förlorad för samhället som andningsvärme. (Energirika sekretoriska och utsöndringsprodukter, som har deltagit i metaboliska processer, kan ses som produktion, Pn, och blir tillgängliga, som döda kroppar, till nedbrytarna.)

produktionseffektiviteten varierar huvudsakligen beroende på de berörda organismernas taxo-nomiska klass. Ryggradslösa djur har i allmänhet hög effektivitet (30-40%), förlorar relativt lite energi i andningsvärme och omvandlar mer assimileras till produktion.

Vattentrofiska nivåerfigur 17.24 frekvensfördelning av överföringseffektivitet på trofisk nivå i 48 trofiska studier av vattensamhällen. Det finns stor variation mellan studier och bland trofiska nivåer. Medelvärdet är 10,13 % (SE = 0,49). (Efter Pauly & Christensen, 1995.)

bland ryggradsdjur har ektotermer (vars kroppstemperatur varierar beroende på Omgivningstemperatur) mellanliggande värden för PE (cirka 10%), medan endotermer, med sina höga energiförbrukning förknippade med att upprätthålla en konstant temperatur, omvandlar endast 1-2% av assimilerad energi till produktion. De små kroppsendotermerna har de lägsta effektivitetsvinsterna, med de små insektivorerna (t.ex. wrens och shrews) som har den lägsta produktionseffektiviteten av alla. Å andra sidan tenderar mikroorganismer, inklusive protozoer, att ha mycket hög produktionseffektivitet. De har korta liv, liten storlek och snabb befolkningsomsättning. Tyvärr är tillgängliga metoder inte tillräckligt känsliga för att upptäcka befolkningsförändringar på skalor av tid och rum som är relevanta för mikroorganismer, särskilt i jorden. I allmänhet ökar produktionseffektiviteten med storleken i endotermer och minskar mycket markant i ektotermer.

trofisk nivåöverföringseffektivitet,… som kombinerar till

TLTE = Pn/Pn-1 X 100. ge trofisk nivåöverföringseffektivitet

den totala trofiska överföringseffektiviteten från en trofisk nivå till nästa är helt enkelt CE X AE X PE. Under perioden efter Lindemanns (1942) banbrytande arbete antogs det allmänt att trofiska överföringseffektivitet var cirka 10%; faktiskt hänvisade vissa ekologer till en 10% ’lag’. Men det finns verkligen ingen naturlag som resulterar i exakt en tiondel av den energi som går in i en trofisk nivå som övergår till nästa. Till exempel visade en sammanställning av trofiska studier från ett brett spektrum av sötvatten och marina miljöer att trofisk nivåöverföringseffektivitet varierade mellan cirka 2 och 24%, även om medelvärdet var 10,13% (figur 17,24).

(A) skog

andning \

Grazersystem

andning

Nedbrytningssystem

Nedbrytningssystem

(b) gräsmark

andning

andning

andning

andning

andning

(c) planktongemenskap

andning

grazersystem

grazersystem

nedbrytningssystem

nedbrytningssystem

nedbrytningssystem

andningsorgan

(d) strömgemenskap

andning

från Terrestrial avrinningsområde

figur 17.25 allmänna mönster av energiflöde för: (a) en skog, (b) en gräsmark, (c) en marin plankton gemenskap, och (d) gemenskapen av en bäck eller liten damm. De relativa storlekarna på lådorna och pilarna är proportionella mot de relativa storheterna i fack och flöden. DOM, död organiskt material; NPP, netto primärproduktion.

Fortsätt läsa här: energiflöde genom kontrasterande samhällen

var den här artikeln till hjälp?

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.