Кучерявий В.П. Екологія - Рух потоку енергії

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом Скачати підручник Екологія

6.3.1.1. Рух потоку енергії

Р.Маргелеф (1962) потік енергій в екосистемі поділяє на п'ять фаз: а) імпорт сонячної енергії до зелених рослин; б) перетворення променистої енергії на хімічну; в) розподіл енергії в екосистемі; г) складування енергії; д) експорт енергії.

Імпорт сонячної енергії до зелених рослин. Ця фаза пов'язана з постачанням із зовні в біогеоценоз неорганічної матерії у вигляді сонячного проміння.
Перетворення променистої енергії на хімічну (потенціальну і внутрішню) відбувається в хлоропластах клітин рослин. Частина променистої енергії втрачається у вигляді тепла.
Розподіл енергії в екосистемі. Потенціальна і внутрішня енергії далі передаються кормовими ланцюгами від виду до виду. Потік енергії розщеплюється на окремі дрібніші потоки, які не ізольовані між собою. Рівень енергії консументів першого порядку є значно вищим від енергії, одержаної від продуцентів. У будь-якому кормовому ланцюзі енергія передається зліва направо, від одного виду до іншого (рис. 6.11). Ефективність переносу енергії з одного джерела кормового ланцюга до іншого полягає в зміні теплової продукції потоку енергії. Якщо при переносі енергії із другого джерела (зоофаги) до третього (хижаки) кількість внутрішньої енергії другого джерела буде більша, ніж при перенесенні з першого джерела (фітофаги) до другого, лише тоді можна вважати перенесення енергії ефективним. З цього можна зробити висновок, що теплова продукція на другому-третьому етапах нижча від теплової продукції на першому-другому етапах. Отже, вільна енергія кормового ланцюга змінюється справа наліво. Згідно з положеннями Ліндемана (1942), ефективність переносу і використання енергії зростає від продуцента до хижака.

Рис. 6.11. Схема потоку енергії. (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Ліндеманівська функція стану прогресивної ефективності спрощено описує стосунки між рівнем енергії ?n певного трофічного рівня і кожного попереднього. За твердженням Ліндемана, виникає нерівність

Формула (доступно при скачуванні повної версії книжки)

На думку Ю. О дума, на вищих трофічних рівнях ефективність переносу енергії є вища, ніж на нижчому. Якщо б це було так, зауважують окремі автори, можна було б прийняти, що лис краще використовує термодинамічні механізми, ніж заєць, а останній – ефективніше, ніж ріпа. Завдяки математичним розрахункам було виявлено, що прогресивна ефективність ?n/?n-1 перенесення енергії з одного рівня на інший у всіх випадках дає усереднений показник, який коливається в межах 10%. Отже, ефективність термодинамічних механізмів виду не залежить від його місця в кормовій мережі. Лис, заєць і ріпа виглядають рівноцінними фазами екосистеми (рис. 6.12).

Рис. 6.12. Потік енергії через три рівні простого ланцюга живлення: СП – сонячне проміння; ВП – валова продукція; А2 – другий трофічний рівень; А3 – третій трофічний рівень; ПЧ – чиста продукія; Н – невикористана продукція; В – виділення; Д2 – витрати енергії на дихання на другому ланцюзі живлення; Д3 – витрати енергії на третьому ланцюзі живлення; К – органічна речовина продуцентів, використана рослиноїдними тваринами. (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Рис. 6.13. Обмін речовин і енергії між організмом і середовищем: Ес – сонячна енергія; Еж – енергія живої речовини; Ер – енергія росту; Еп – енергія розмноження; Ев – енергія відпадів; Ес – екологічна сила. (доступно при скачуванні повної версії книжки)

На кожному трофічному рівні спостерігається певна напруженість енергетичних рівнів. Між рівняннями енергій різних трофічних рівнів виникає різниця, яку називають екологічною силою (рис. 6.13). Згідно з Маргалефом (1962), ця величина виникає із такої нерівності:

Формула (доступно при скачуванні повної версії книжки)

Екологічна сила є функцією стану, який виражає зміни енергії в матерії. Із наведеної нерівності випливає, що при невисоких її показниках потік енергії використовується ефективніше, ніж при високих. В ідеальній самопостачальній екосистемі показник Ес = 0. В реальних екосистемах цей показник буде завжди Ес > 0.

Складування енергії. Запасання речовини в рослинних і тваринних тканинах відбувається одночасно із утворенням запасу енергії. При сприятливому енергетичному балансі в екосистемі складування енергії має залишатися сталим.

Експорт енергії з екосистеми відбувається шляхом виділення в оточуюче середовище тепла й еміграції з неї організмів.
Подальше енергетичне перегрупування полягає в розщепленні енергії кормових субстанцій в окремих організмах на: 1) асимільовану енергію вжитого корму; 2) енергію дихання; 3) запасну енергію, яка витрачається для росту і розмноження; 4) енергію відходів. Між цими формами матерії існують відповідні залежності: енергія асимільованого корму > енергія дихання > запасна енергія.

◄ Енергетика біогеоценозу. Антропогенна енергія

Зміст підручника "Кучерявий В.П.Екологія."

Екологічне значення першого і другого законів термодинаміки ►

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом Скачати підручник Екологія

Загрузка...