ما هو قانون العشر البيئي أو 10 ٪؟

ال قانون العشر البيئي, القانون البيئي أو من 10 ٪ إنها ترفع الطريقة التي تنتقل بها الطاقة في اشتقاقها عبر المستويات الغذائية المختلفة. وكثيرا ما يذكر أن هذا القانون هو ببساطة نتيجة مباشرة للقانون الثاني للديناميكا الحرارية.

الطاقة البيئية هي جزء من البيئة التي تهتم بتحديد العلاقات التي أوضحناها أعلاه. يعتبر أن ريموند ليندمان (على وجه التحديد في عمله الأساسي لعام 1942) ، هو الذي أسس قواعد هذا المجال من الدراسة.

ركز عمله على مفاهيم السلسلة والشبكة الغذائية ، وعلى تقدير الكفاءة في نقل الطاقة بين مختلف المستويات الغذائية.

يبدأ Lindemann من الإشعاع الشمسي أو الطاقة التي يستقبلها المجتمع ، من خلال التقاط النباتات من خلال عملية التمثيل الضوئي ويستمر في مراقبة الالتقاط واستخدامه لاحقًا من قبل الحيوانات العاشبة (المستهلكون الرئيسيون) ، ثم بواسطة الحيوانات آكلة اللحوم (المستهلكون الثانويون). ) وأخيرا من قبل المتحللين.

مؤشر

• 1 ما هو قانون العشر البيئي؟?
• 2 مستويات التنظيم
• 3 مستويات التغذية
• 4 مفاهيم أساسية
  • 4.1 الإنتاجية الأولية الخشنة والصافية
  • 4.2 الإنتاجية الثانوية
• 5 نقل الكفاءات وطرق الطاقة
  • 5.1 فئات كفاءة نقل الطاقة
• 6 كفاءة النقل العالمي
• 7 أين تذهب الطاقة المفقودة؟?
• 8 المراجع

ما هو قانون العشر البيئي؟?

بعد العمل الرائد لـ Lindemann ، كان من المفترض أن تكون كفاءة النقل الغذائي حوالي 10٪ ؛ في الواقع ، أشار بعض علماء البيئة إلى قانون 10 ٪. ومع ذلك ، ومنذ ذلك الحين ، تم إنشاء التباسات متعددة بشأن هذه المسألة.

بالتأكيد لا يوجد قانون الطبيعة الذي ينتج بدقة في أن عشر الطاقة التي تدخل في مستوى التغذية ، هو الذي يتم نقله إلى التالي.

على سبيل المثال ، كشفت مجموعة من الدراسات الغذائية (في البيئات البحرية والمياه العذبة) أن كفاءة النقل حسب المستوى التغذوي تراوحت بين 2 و 24٪ تقريبًا ، على الرغم من أن المتوسط ​​كان 10.13٪.

كقاعدة عامة ، تنطبق على كل من النظم المائية والأرضية ، يمكن القول أن الإنتاجية الثانوية للحيوانات العاشبة عادة ما تكون موجودة تقريبًا ، بترتيب يقل عن الإنتاجية الأولية التي تقع عليها..

غالبًا ما تكون هذه العلاقة ثابتة في جميع أنظمة البحث عن العلف والتي تحدث عادةً في هياكل من النوع الهرمي ، حيث تساهم النباتات في القاعدة ، وعلى أساسها قاعدة أصغر ، للمستهلكين الأساسيين ، الذي يقع بدوره آخر (لا يزال أصغر) من المستهلكين الثانوية.

مستويات التنظيم

جميع الكائنات الحية تتطلب المادة والطاقة. المسألة لبناء أجسادهم والطاقة لأداء وظائفهم الحيوية. لا يقتصر هذا المطلب على كائن فردي ، ولكنه يمتد إلى مستويات أعلى من التنظيم البيولوجي يمكن لهؤلاء الأفراد مطابقتها.

هذه المستويات من التنظيم هي:

• ل السكان البيولوجية: الكائنات الحية من نفس الأنواع التي تعيش في نفس المنطقة المحددة.
• ل المجتمع البيولوجي: مجموعة من الكائنات الحية من الأنواع أو المجموعات المختلفة ، التي تعيش في منطقة معينة وتتفاعل من خلال العلاقات الغذائية أو الغذائية).
• ل النظام البيئي: المستوى الأكثر تعقيدًا للتنظيم البيولوجي ، والذي يتكون من مجتمع مرتبط ببيئته اللاأحيائية - الماء ، أشعة الشمس ، المناخ وعوامل أخرى - والتي تتفاعل معها.

المستويات الغذائية

في النظام البيئي ، يحدد المجتمع والبيئة تدفقات الطاقة والمادة.

يتم تجميع الكائنات في النظام البيئي وفقًا لـ "الدور" أو "الوظيفة" التي تؤديها داخل السلاسل الغذائية أو الغذائية ؛ هكذا نتحدث عن المستويات الغذائية للمنتجين والمستهلكين والمتحللين.

في المقابل ، يتفاعل كل واحد من هذه المستويات الغذائية مع البيئة الفيزيائية والكيميائية التي توفر الظروف للحياة ، وفي الوقت نفسه ، تعمل كمصدر ومغسلة للطاقة والمادة.

المفاهيم الأساسية

الإنتاجية الأولية الخشنة والصافية

يجب أولاً تحديد الإنتاجية الأولية ، وهي معدل إنتاج الكتلة الحيوية لكل وحدة مساحة.

يتم التعبير عنها عادة بوحدات الطاقة (جول لكل متر مربع في اليوم) ، أو بوحدات المواد العضوية الجافة (كيلوغرام لكل هكتار وفي السنة) ، أو ككربون (كتلة الكربون بالكيلوغرام لكل متر مربع في السنة).

بشكل عام ، عندما نشير إلى كل الطاقة التي تحددها عملية التمثيل الضوئي ، فإننا نسميها عادة الإنتاجية الأولية الخشنة (PPG).

من هذا ، تنفق نسبة على التنفس من autotrophs أنفسهم (RA) وتضيع في شكل حرارة. يتم الحصول على صافي الإنتاج الأولي (PPN) عن طريق طرح هذا المبلغ من PPG (PPN = PPG-RA).

هذا الإنتاج الأولي الصافي (PPN) هو ما هو متاح في نهاية المطاف للاستهلاك من قبل المغاير (وهذه هي البكتيريا والفطريات وغيرها من الحيوانات التي نعرفها).

الإنتاجية الثانوية

يتم تعريف الإنتاجية الثانوية (PS) على أنها معدل إنتاج الكتلة الحيوية الجديدة بواسطة الكائنات غير المتجانسة. على عكس النباتات والبكتيريا غير المتجانسة والفطريات والحيوانات ، فإنها لا تستطيع أن تصنع المركبات المعقدة الغنية بالطاقة والتي تحتاجها من جزيئات بسيطة..

يحصلون على المواد والطاقة دائمًا من النباتات ، والتي يمكنهم القيام بها مباشرةً عن طريق استهلاك المواد النباتية أو بشكل غير مباشر من خلال التغذية على تغاير أخرى.

وبهذه الطريقة ، تشكل النباتات أو الكائنات الحية الضوئية بشكل عام (وتسمى أيضًا المنتجين) المستوى الغذائي الأول في المجتمع ؛ يشكل المستهلكون الأساسيون (أولئك الذين يتغذون على المنتجين) المستوى الغذائي الثاني بينما يشكل المستهلكون الثانويون (يُطلق عليهم أيضًا اسم آكلات اللحوم) المستوى الثالث.

نقل الكفاءات وطرق الطاقة

تعتمد نسب الإنتاج الأولي الصافي التي تتدفق على طول كل مسار من مسارات الطاقة المحتملة في نهاية المطاف على كفاءة النقل ، أي على الطريقة التي يتم بها استخدام الطاقة وتتحرك من مستوى إلى آخر. آخر.

فئات كفاءة نقل الطاقة

هناك ثلاث فئات من كفاءة نقل الطاقة ، ومن خلال هذه المعرفة بشكل جيد ، يمكننا التنبؤ بنمط تدفق الطاقة على المستويات الغذائية. هذه الفئات هي: كفاءة الاستهلاك (EC) ، وكفاءة الاستيعاب (EA) وكفاءة الإنتاج (EP).

دعونا الآن تحديد هذه الفئات الثلاث المذكورة.

رياضيا يمكننا تحديد كفاءة الاستهلاك (EC) بالطريقة التالية:

EC =أنا_ن/P_{ن 1} × 100

حيث يمكننا أن نرى أن CE هي نسبة مئوية من إجمالي الإنتاجية المتاحة (P_{ن 1}) التي يتم بلعها بشكل فعال بواسطة الحجرة الغذائية المتجاورة العلوية (أنا_ن).

على سبيل المثال ، بالنسبة للمستهلكين الأساسيين في نظام الرعي ، فإن EC هي النسبة المئوية (معبراً عنها بوحدات الطاقة ولكل وحدة زمنية) من PPN التي تستهلكها الحيوانات العاشبة.

إذا كنا نشير إلى المستهلكين الثانويين ، فسيكون معادلاً لنسبة إنتاجية الحيوانات العاشبة ، التي تستهلكها الحيوانات آكلة اللحوم. يموت الباقي دون أن يؤكل ويدخل في سلسلة التحلل.

من ناحية أخرى ، يتم التعبير عن كفاءة الاستيعاب على النحو التالي:

EA =A_ن/أنا_ن × 100

مرة أخرى ، نشير إلى نسبة مئوية ، لكن هذه المرة جزء من الطاقة القادمة من الطعام ، ويستهلكها المستهلك في حجرة غذائية (أنا_ن) ويتم استيعابها عن طريق الجهاز الهضمي (A_ن).

ستكون الطاقة المذكورة متاحة للنمو ولتنفيذ العمل. تُفقد البقية (الجزء غير المصقول) في البراز ثم تدخل إلى المستوى التغذوي للمحللات.

أخيرًا ، يتم التعبير عن كفاءة الإنتاج (PE) على النحو التالي:

EP = P_ن/ أ_ن × 100

وهي أيضًا نسبة مئوية ، ولكن في هذه الحالة نشير إلى الطاقة المماثلة (A_ن) ينتهي به الأمر إلى الاندماج في الكتلة الحيوية الجديدة (P_ن). تُفقد جميع بقايا الطاقة غير المصابة في شكل حرارة أثناء التنفس.

يمكن اعتبار المنتجات مثل الإفرازات و / أو الإفرازات (الغنية بالطاقة) ، والتي شاركت في عمليات التمثيل الغذائي ، بمثابة إنتاج, P_ن, وهي متوفرة ، مثل الجثث ، للمحللات.

كفاءة النقل العالمية

بعد تحديد هذه الفئات الثلاث المهمة ، يمكننا الآن أن نسأل عن "كفاءة النقل العالمية" من مستوى غذائي إلى آخر ، والذي يتم تقديمه ببساطة من خلال منتج الكفاءات المذكورة أعلاه (EC x EA x EP).

معبرة عن العامية ، يمكننا القول أن كفاءة المستوى تعطى بواسطة ما يمكن استيعابه بشكل فعال ، والذي يتم استيعابه بعد ذلك وينتهي بدمجه في الكتلة الحيوية الجديدة.

أين تذهب الطاقة المفقودة؟?

إن إنتاجية الحيوانات العاشبة تكون دائمًا أقل من إنتاجية النباتات التي تتغذى منها. يمكن أن نسأل بعد ذلك: أين تذهب الطاقة المفقودة؟?

للإجابة على هذا السؤال ، يجب أن نسترعي الانتباه إلى الحقائق التالية:

1. لا تستهلك الحيوانات العاشبة كل الكتلة الحيوية للنباتات ، حيث يموت الكثير منها ويدخل في المستوى الغذائي من التحلل (البكتيريا والفطريات وبقية المخلفات).
2. لا يتم استيعاب كل الكتلة الحيوية التي تستهلكها الحيوانات العاشبة ، ولا تلك العاشبة التي تستهلكها الحيوانات آكلة اللحوم بدورها ، وهي متاحة لإدماجها في الكتلة الحيوية للمستهلك ؛ يتم فقد جزء من البراز وبهذه الطريقة ينتقل إلى المتحللات.
3. ليست كل الطاقة التي يتم استيعابها تصبح في الواقع كتلة حيوية ، حيث يتم فقد جزء في شكل حرارة أثناء التنفس.

يحدث هذا لسببين أساسيين: أولاً ، نظرًا لعدم وجود عملية تحويل للطاقة تتسم بالكفاءة بنسبة 100٪. وهذا يعني ، هناك دائما فقدان في شكل حرارة في التحويل ، وهو ما يتفق تماما مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

ثانياً ، بما أن الحيوانات بحاجة إلى القيام بالعمل ، الأمر الذي يتطلب إنفاق الطاقة ، وبالتالي ، ينطوي على خسائر جديدة في شكل حرارة.

تحدث هذه الأنماط على جميع المستويات الغذائية ، وكما يتنبأ به القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، وهو جزء من الطاقة التي تحاول نقلها من مستوى إلى آخر ، تتبدد دائمًا في شكل حرارة غير صالحة للاستعمال.

مراجع

1. كاسويل ، هـ. (2005). شبكات الغذاء: من الاتصال إلى علم الطاقة. (هـ. كاسويل ، إد.). التقدم في البحوث البيئية (المجلد 36). إلسفير المحدودة ص. 209.
2. كورتيس ، حاء وآخرون. (2008). علم الأحياء. الطبعة السابعة. بوينس آيرس - الأرجنتين: Edica Medica Panamericana. ص. 1160.
3. Kitching، R. L. (2000). شبكات الغذاء وموائل الحاويات: التاريخ الطبيعي والبيئة لمعلومات النبات. مطبعة جامعة كامبريدج. ص. 447.
4. ليندمان ، ر. (1942). الجانب الغذائي الديناميكي للبيئة. علم البيئة, 23 ، 399-418.
5. Pascual، M.، and Dunne، J. A. (2006). الشبكات البيئية: ربط الهيكل بالديناميات في شبكات الغذاء. (M. Pascual & J. A. Dunne، Eds.) معهد سانتا في دراسات في علوم التعقيد. مطبعة جامعة أكسفورد. ص. 405.