Энергия в экосистеме

№ 4-лекция Тема: Экосистемадагы энергия

План:

1. Энергия, энтропия, продуктивдүүлүк

2. Консументтердин жана продуценттердин системасындагы энергиянын агымдары

Энергия, энтропия, продуктивдүүлүк

• Фотосинтез – бул процесс, бир жагынан органикалык зат түзүлөт, ал эми экинчи жагынан гетеротрофтуу аэробдуу организмдер жана өсүмдүктөрдүн өзүлөрүнүн да дем алуусу үчүн бөлүнүп чыккан кычкылтекти колдонуу мүмкүндүнчүлүгү аныкталат. Мында заттардын биологиялык айлануу мүмкүндүнчүлүгүнүн өзү негизделет, ал органикалык дүйнөдөгү татаал жана ар түрдүү трофикалык байланыштар аркылуу ишке ашырылат.
• Бүтүндөй биосфера менен бардык экосистемалар жансыз системалар сыяктуу эле термодинамиканын мыйзамдарына баш ийүү менен жөнгө салынып турат. Жандуу системалардын артыкча өзгөчөлүгү – организмден (особдордон) баштап биосферага чейин - өзүнчө калыбына келүү жөндөмдүүлүгүнө ээ болгонунда, мындай нерсе жансыз системаларга таандык эмес.
• Бүтүндөй биосферада жана экосистемада энергиянын айлануусун түшүнүү үчүн зарыл болгон термодинамиканын биринчи жана экинчи мыйзамдарын эске салсак

• Термодинамиканын биринчи мыйзамы же энергиянын сакталуу мыйзамы: энергия бир формадан экинчи формага айланашы мүмкүндүн, бирок эч качан жок болбойт жана жаңыдан кайра пайда болбойт. Мисалы, күндүндүн жарык энергиясы жылуулук же потенциалдык азык энергиясына айланышы мүмкүн, бирок жок болуп кетпейт.
• Термодинамиканын экинчи мыйзамы, кинетикалык энергиянын потенциалдык энергияга айланышынын өз алдынча эффективдүүлүгү дайыма 100% төмөн б.а, өз алдынча энергиянын концентрациясы жогорку абалдан төмөнкү абалга өтүүсү аркылуу жүрөт. Мисалы, кандайдыр бир ысык нерсенин жылуулугу өз алдынча эле муздак чөйрөнү карай жылат.
• Термодинамиканын экинчи мыйзамы энтропия түшүнүгү менен байланышкан. “ Энтропия ” термини грек тилинин entropia – айлануу, өзгөрүү деген сөзүнөн келип чыккан. Энтропияны колдонуу үчүн тарап кеткен жана жетишсиз түргө айланган, байланышкан энергиянын сандык өлчөмү. Мисалы, энергиянын кээ бир бөлүкчөлөрү кайра пайданылбай турган түргө, жылуулук энергиясына айланып, жоголуп турат.
• Мына ошентип, жандуу системаларда энергия жок болбойт жана кайрадан пайда болбойт. Күндөн жарык нуру катары Жердин бетине түшкөн бүтүндөй энергия, Жердин бетинен жылуулук катары нурдануу түрүндө кайра кайтарылат.

• Экосистеманын продуктуулугу -бул ылдамдык, б.а. жандуу организмдердин алардын биомассасында камтылган пайдалуу химиялык энргияны өндүрүшүн айтабыз. Продуктуулук энергиянын саны катары эсептелет, ал организмдер тарабынан убакыт бирдиги ичинде аянт бирдигине (кургак экосистема үчүн) же көлөм бирдигинде (суу экосистемасы үчүн) аккумуляцияланган энергиянын саны алынат. Өлчөө бирдиги катары биомассада концентирленген энергиянын саны (ккал/м 2 ∙күндүн же ккал/м 2 ∙жыл) же биомассадагы көмүртектин байланышкан саны (гС/м 2 ∙күндүн же гС/м 2 ∙жыл) эсептелет. Өсүмдүктөрдүн продуктуулугун бөлүнүп чыккан кычкылтектин саны (гО 2 /м 2 ∙күндүн же гО 2 /м 2 ∙жыл) аркылуу туюнтууга болот. Мында 1ккал энергия 0,1068г көмүртекке С жана 0, 2849г кычкылтекке О 2 эквивалентүү келет.
• Жалпысынан алганда экосистеманын продуктуулугу биринчилик жана экинчилик продукция деп бөлүнөт.

Консументтердин жана продуценттердин системасындагы энергиянын агымдары

• Энергиянын багыттуу кыймылын билүү менен азыктануу чынжырчасынын түрдүү чекиттеринде энергетикалык агымдардын чоңдуктарынын катышын аныктоого болот. Пайыз (%) менен көрсөтүлгөн бул катыштар – экологиялык эффективдүүлүк деп аталат. Ал изилдөөнүн негизинде төмөнкү түрлөргө салыштырмалуу бөлүнөт.
• Энергетикалык катыштардын биринчи группасы: В/R жана P/R, дем алууга кеткен энергиянын бөлүгү, б.а биомассанын структурасын колдоого бөлүнгөн энергия, ири организмдердин популяцияларында чоң (адамдар, дарактар ж.б.). Күчтүү стрессте R жогорулайт. Р чоңдугу көбүнчө майда организмдердин популяциясында активдүүлүгүн көрсөтөт, мисалы, бактериялар жана балырлар, ошондой эле энергияны сырттан алган системаларда.
• Катыштардын экинчи группасы: А/I жана Р/А. Биринчиси– ассимиляциянын эффективдүүлүгү деп аталат. Экинчиси– ткандардын өсүүсүнүн эффективдүүлүгү деп аталат. Ассимиляциянын эффективдүүлүгү 10-50 % жана андан жогору чекте ыргалат. Ал жарык энергиясын өсүмдүктөр тарабынан колдонулган учурларда же жаныбар-детритофагдар азыкты ассимиляциялаган маалда өтө эле аз болот же өтө эле жогору, мында жаныбарлар же бактериялар жогорку калориялуу азыктар менен азыктанышкандагы азыктын ассимиляцияланышы, мисалы канттар же аминокислоталар менен.

• Жогоруда келтирилген мисалдардан төмөнкүдөй жыйынтык чыгарууга болот: экосистеманын энергетикалык мүнөздөмөлөрүнө особдордун өлчөмдөрү белгилүү деңгээлде таасир этишет. Организм канчалык кичине болсо, анын салыштырмалуу метаболизми чоң болот (массанын бирдигине карата), демек, берилген трофикалык деңгээлде сактала турган биомасса аз болот. Тескерисинче, организм ири болсо, тамырга карата биомасса чоң болот. Мисалы, бирдей сандагы энергияны колдонгонуна карабастан, бактериялардын “түшүмү”, балык же сүт эмүүчүлөргө караганда төмөн болот. Ал эми продукция боюнча караганда, жогоруда белгилегендей продукция-бул биомассанын өсүшүнүнүн ылдамдыгы. Мында майда организмдер артыкчылыкка ээ болушат, себеби алар тездик менен көбөйүүгө жана биомассасын жаңыртууга жөндөмдүү келишет, б.а. жогорку продуктивдүүлүккө ээ болушат.