Das ökologisches Zehntengesetz, ökologisches Recht oder 10% erhöht die Art und Weise, in der sich Energie in ihrer Ableitung durch die verschiedenen trophischen Ebenen bewegt. Es wird auch oft argumentiert, dass dieses Gesetz einfach eine direkte Folge des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik ist.
Ökologische Energie ist ein Teil der Ökologie, der sich mit der Quantifizierung der oben beschriebenen Beziehungen befasst. Es wird angenommen, dass Raymond Lindemann (speziell in seiner wegweisenden Arbeit von 1942) derjenige war, der die Grundlagen für dieses Studiengebiet gelegt hat.
Seine Arbeit konzentrierte sich auf die Konzepte der Nahrungskette und des Netzes sowie auf die Quantifizierung der Effizienz des Energietransfers zwischen den verschiedenen trophischen Ebenen..
Lindemann geht von der einfallenden Sonnenstrahlung oder Energie aus, die eine Gemeinde durch die Erfassung durch Pflanzen durch Photosynthese erhält, und überwacht diese Erfassung und ihre anschließende Verwendung durch Pflanzenfresser (Primärverbraucher), dann durch Fleischfresser (Sekundärverbraucher) und schließlich durch Zersetzer.
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Nach Lindemanns Pionierarbeit wurde eine trophische Übertragungseffizienz von etwa 10% angenommen. Einige Ökologen verwiesen sogar auf ein 10% -Gesetz. Seitdem sind jedoch mehrere Verwirrungen in Bezug auf dieses Problem aufgetreten..
Es gibt sicherlich kein Naturgesetz, das dazu führt, dass genau ein Zehntel der Energie, die in eine trophische Ebene gelangt, auf die nächste übertragen wird..
Beispielsweise ergab eine Zusammenstellung trophischer Studien (in Meeres- und Süßwasserumgebungen), dass die Übertragungseffizienz nach trophischem Niveau zwischen etwa 2 und 24% lag, obwohl der Mittelwert 10,13% betrug..
Als allgemeine Regel, die sowohl für aquatische als auch für terrestrische Systeme gilt, kann gesagt werden, dass die Sekundärproduktivität von Pflanzenfressern normalerweise ungefähr eine Größenordnung unter der Primärproduktivität liegt, auf der sie basiert..
Dies ist oft eine konsistente Beziehung, die in allen Futtersystemen aufrechterhalten wird und dazu neigt, pyramidenförmige Strukturen zu werden, in denen die Basis von den Pflanzen bereitgestellt wird und auf dieser Basis eine kleinere Basis der Primärverbraucher basiert, auf denen eine andere basiert (noch kleinere) Sekundärverbraucher sitzen.
Alle Lebewesen benötigen Materie und Energie; Materie für den Aufbau ihres Körpers und Energie, um ihre lebenswichtigen Funktionen zu erfüllen. Diese Anforderung ist nicht auf einen einzelnen Organismus beschränkt, sondern erstreckt sich auf höhere Ebenen der biologischen Organisation, an die sich diese Personen anpassen können..
Diese Organisationsebenen sind:
In einem Ökosystem stellen die Gemeinschaft und die Umwelt Energie- und Materieflüsse her.
Die Organismen eines Ökosystems werden nach einer "Rolle" oder "Funktion" gruppiert, die sie innerhalb der Nahrungsmittel- oder Trophäenketten erfüllen. So sprechen wir über das trophische Niveau von Produzenten, Konsumenten und Zersetzern.
Jede dieser trophischen Ebenen interagiert wiederum mit der physikochemischen Umgebung, die die Lebensbedingungen schafft und gleichzeitig als Quelle und Senke für Energie und Materie fungiert..
Zunächst müssen wir die Primärproduktivität definieren, dh die Rate, mit der Biomasse pro Flächeneinheit produziert wird..
Sie wird normalerweise in Energieeinheiten (Joule pro Quadratmeter pro Tag) oder in Einheiten trockener organischer Substanz (Kilogramm pro Hektar und pro Jahr) oder als Kohlenstoff (Kohlenstoffmasse in kg pro Quadratmeter pro Jahr) ausgedrückt..
Wenn wir uns auf die gesamte durch Photosynthese festgelegte Energie beziehen, nennen wir dies im Allgemeinen Bruttoprimärproduktivität (PPG)..
Davon wird ein Teil für die Atmung der gleichen Autotrophen (RA) aufgewendet und geht in Form von Wärme verloren. Die Netto-Primärproduktion (PPN) wird durch Subtrahieren dieser Menge von der PPG erhalten (PPN = PPG-RA).
Diese Netto-Primärproduktion (PPN) steht letztendlich für den Verzehr durch Heterotrophe zur Verfügung (dies sind Bakterien, Pilze und der Rest der Tiere, die wir kennen)..
Die Sekundärproduktivität (PS) ist definiert als die Rate der Produktion neuer Biomasse durch heterotrophe Organismen. Im Gegensatz zu Pflanzen, heterotrophen Bakterien, Pilzen und Tieren können sie aus einfachen Molekülen nicht die komplexen und energiereichen Verbindungen herstellen, die sie benötigen..
Sie beziehen ihre Materie und Energie immer aus Pflanzen, was sie direkt durch den Verzehr von Pflanzenmaterial oder indirekt durch die Ernährung mit anderen Heterotrophen tun können..
Auf diese Weise bilden Pflanzen oder photosynthetische Organismen im Allgemeinen (auch Produzenten genannt) die erste trophische Ebene in einer Gemeinschaft. Primärkonsumenten (diejenigen, die sich von Produzenten ernähren) bilden die zweite trophische Ebene und Sekundärkonsumenten (auch Fleischfresser genannt) bilden die dritte Ebene.
Die Anteile der Netto-Primärproduktion, die entlang jedes der möglichen Energiepfade fließen, hängen letztendlich von der Übertragungseffizienz ab, dh von der Art und Weise, wie Energie verwendet und von einer Ebene zur anderen übertragen wird.
Es gibt drei Kategorien der Energieübertragungseffizienz, und mit diesen können wir das Muster des Energieflusses auf trophischen Ebenen vorhersagen. Diese Kategorien sind: Verbrauchseffizienz (EC), Assimilationseffizienz (EA) und Produktionseffizienz (EP).
Definieren wir nun diese drei genannten Kategorien.
Mathematisch können wir die Verbrauchseffizienz (EC) wie folgt definieren:
EC =ichn/.P.n-1 × 100
Wo wir sehen können, dass der CE ein Prozentsatz der gesamten verfügbaren Produktivität ist (P.n-1), die effektiv vom oberen zusammenhängenden trophischen Kompartiment aufgenommen wird (ichn).
Für Primärverbraucher im Weidesystem ist EC beispielsweise der Prozentsatz (ausgedrückt in Energieeinheiten und pro Zeiteinheit) von PPN, der von Pflanzenfressern verbraucht wird.
Wenn wir uns auf Sekundärverbraucher beziehen würden, wäre dies gleichbedeutend mit dem Prozentsatz der Produktivität von Pflanzenfressern, die von Fleischfressern konsumiert werden. Der Rest stirbt ungeschlagen und tritt in die Zerfallskette ein.
Andererseits wird die Assimilationseffizienz wie folgt ausgedrückt:
EA =ZUn/.ichn × 100
Wir beziehen uns wieder auf einen Prozentsatz, diesmal jedoch auf den Teil der Energie, die aus dem Lebensmittel stammt und von einem Verbraucher in einem trophischen Fach aufgenommen wird (ichn) und das wird von Ihrem Verdauungssystem aufgenommen (ZUn).
Diese Energie wird für das Wachstum und die Ausführung von Arbeiten zur Verfügung stehen. Der Rest (der nicht assimilierte Teil) geht mit dem Kot verloren und tritt dann in das trophische Niveau der Zersetzer ein.
Schließlich wird die Produktionseffizienz (EP) ausgedrückt als:
EP = P.n/ZUn × 100
Das ist auch ein Prozentsatz, aber in diesem Fall beziehen wir uns auf die assimilierte Energie (ZUn), die in neue Biomasse eingearbeitet werden (P.n). Der gesamte nicht assimilierte Energierest geht während der Atmung in Form von Wärme verloren.
Produkte wie Sekrete und / oder Ausscheidungen (reich an Energie), die an Stoffwechselprozessen beteiligt waren, können als Produktion betrachtet werden, P.n, und stehen Zersetzern wie Leichen zur Verfügung.
Nachdem wir diese drei wichtigen Kategorien definiert haben, können wir uns nun nach der "globalen Transfereffizienz" von einer trophischen Ebene zur nächsten fragen, die sich einfach aus dem Produkt der oben genannten Effizienzen ergibt (EC x EA x EP).
Umgangssprachlich ausgedrückt können wir sagen, dass die Effizienz eines Niveaus durch das gegeben ist, was effektiv aufgenommen werden kann, das dann assimiliert wird und schließlich in neue Biomasse eingearbeitet wird.
Die Produktivität von Pflanzenfressern ist immer geringer als die der Pflanzen, von denen sie sich ernähren. Wir könnten uns dann fragen: Wohin geht die verschwendete Energie??
Um diese Frage zu beantworten, müssen wir auf folgende Tatsachen aufmerksam machen:
Dies geschieht aus zwei grundlegenden Gründen: Erstens aufgrund der Tatsache, dass es keinen Energieumwandlungsprozess gibt, der zu 100% effizient ist. Das heißt, bei der Umwandlung entsteht immer ein Wärmeverlust, der in perfekter Übereinstimmung mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik steht..
Zweitens, da Tiere arbeiten müssen, was einen Energieaufwand erfordert und dies wiederum neue Verluste in Form von Wärme mit sich bringt..
Diese Muster treten auf allen trophischen Ebenen auf, und wie vom zweiten Hauptsatz der Thermodynamik vorhergesagt, wird ein Teil der Energie, die man versucht, von einer Ebene auf eine andere zu übertragen, immer in Form von unbrauchbarer Wärme abgeführt..
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