De ecologische tiendenwet, ecologische wet of 10% verhoogt de manier waarop energie reist in zijn afleiding door de verschillende trofische niveaus. Er wordt ook vaak beweerd dat deze wet gewoon een direct gevolg is van de tweede wet van de thermodynamica.
Ecologische energie is een onderdeel van ecologie dat zich bezighoudt met het kwantificeren van de relaties die we hierboven hebben geschetst. Aangenomen wordt dat Raymond Lindemann (met name in zijn baanbrekende werk uit 1942) degene was die de basis legde voor dit studiegebied.
Zijn werk richtte zich op de concepten voedselketen en web, en op de kwantificering van de efficiëntie in de overdracht van energie tussen de verschillende trofische niveaus..
Lindemann vertrekt van de invallende zonnestraling of energie die een gemeenschap ontvangt, door middel van de vangst door planten door middel van fotosynthese en blijft deze vangst en het daaropvolgende gebruik door herbivoren (primaire consumenten), vervolgens door carnivoren (secundaire consumenten) en tenslotte door ontleders.
Artikel index
Na het baanbrekende werk van Lindemann werd aangenomen dat de trofische overdrachtsefficiëntie rond de 10% lag; sommige ecologen verwezen zelfs naar een wet van 10%. Sindsdien zijn er echter meerdere verwarring ontstaan over dit probleem..
Er is zeker geen natuurwet die ertoe leidt dat precies een tiende van de energie die het ene trofische niveau binnengaat, wordt overgedragen naar het volgende..
Een compilatie van trofische onderzoeken (in zee- en zoetwateromgevingen) onthulde bijvoorbeeld dat de overdrachtsefficiëntie per trofisch niveau tussen ongeveer 2 en 24% lag, hoewel het gemiddelde 10,13% was..
Als algemene regel, die van toepassing is op zowel aquatische als terrestrische systemen, kan worden gesteld dat de secundaire productiviteit door herbivoren gewoonlijk ongeveer een orde van grootte lager is dan de primaire productiviteit waarop deze is gebaseerd..
Dit is vaak een consistente relatie die in alle foerageersystemen wordt gehandhaafd en die de neiging heeft piramidale structuren te worden, waarin de basis wordt gevormd door de planten en op deze basis is een kleinere basis gebaseerd, van de primaire verbruikers, waarop een andere (nog kleinere) secundaire consumenten zitten.
Alle levende wezens hebben materie en energie nodig; materie voor de constructie van hun lichaam en energie om hun vitale functies uit te voeren. Deze vereiste is niet beperkt tot een individueel organisme, maar wordt uitgebreid tot hogere niveaus van biologische organisatie waaraan deze individuen kunnen voldoen..
Deze organisatieniveaus zijn:
In een ecosysteem brengen de gemeenschap en het milieu stromen van energie en materie tot stand.
De organismen van een ecosysteem zijn gegroepeerd volgens een "rol" of "functie" die ze vervullen binnen de voedsel- of trofische ketens; dit is hoe we praten over de trofische niveaus van producenten, consumenten en ontleders.
Elk van deze trofische niveaus staat op zijn beurt in wisselwerking met de fysisch-chemische omgeving die de voorwaarden voor het leven schept en tegelijkertijd fungeert als bron en put van energie en materie..
Ten eerste moeten we de primaire productiviteit definiëren, de snelheid waarmee biomassa wordt geproduceerd per oppervlakte-eenheid..
Het wordt meestal uitgedrukt in eenheden energie (joules per vierkante meter per dag), of in eenheden droge organische stof (kilogram per hectare en per jaar), of als koolstof (massa koolstof in kg per vierkante meter per jaar).
Als we verwijzen naar alle energie die door fotosynthese is gefixeerd, noemen we dit in het algemeen de bruto primaire productiviteit (PPG).
Hiervan wordt een deel besteed aan de ademhaling van dezelfde autotrofen (RA) en gaat verloren in de vorm van warmte. De netto primaire productie (PPN) wordt verkregen door deze hoeveelheid af te trekken van de PPG (PPN = PPG-RA).
Deze netto primaire productie (PPN) is wat uiteindelijk beschikbaar is voor consumptie door heterotrofen (dit zijn bacteriën, schimmels en de rest van de dieren die we kennen).
Secundaire productiviteit (PS) wordt gedefinieerd als de snelheid van nieuwe biomassaproductie door heterotrofe organismen. In tegenstelling tot planten, heterotrofe bacteriën, schimmels en dieren, kunnen ze niet de complexe en energierijke verbindingen maken die ze nodig hebben uit eenvoudige moleculen..
Ze halen hun materie en energie altijd uit planten, wat ze direct kunnen doen door plantmateriaal te consumeren of indirect door zich te voeden met andere heterotrofen..
Op deze manier vormen planten of fotosynthetische organismen in het algemeen (ook wel producenten genoemd) het eerste trofische niveau in een gemeenschap; primaire consumenten (degenen die zich voeden met producenten) vormen het tweede trofische niveau en secundaire consumenten (ook wel carnivoren genoemd) vormen het derde niveau.
De verhoudingen van de netto primaire productie die langs elk van de mogelijke energiebanen stroomt, zijn uiteindelijk afhankelijk van de overdrachtsefficiëntie, dat wil zeggen van de manier waarop energie wordt gebruikt en van het ene niveau naar het andere wordt overgebracht..
Er zijn drie categorieën van energieoverdrachtsefficiëntie en, met deze goed gedefinieerd, kunnen we het patroon van energiestroom op trofische niveaus voorspellen. Deze categorieën zijn: consumptie-efficiëntie (EC), assimilatie-efficiëntie (EA) en productie-efficiëntie (EP).
Laten we nu deze drie genoemde categorieën definiëren.
Wiskundig kunnen we de consumptie-efficiëntie (EC) als volgt definiëren:
EC =iknP.n-1 × 100
Waar we kunnen zien dat de CE een percentage is van de totale beschikbare productiviteit (P.n-1) die effectief wordt ingenomen door het bovenste aangrenzende trofische compartiment (ikn.
Voor primaire verbruikers in het beweidingsysteem is EC bijvoorbeeld het percentage (uitgedrukt in energie-eenheden en per tijdseenheid) PPN dat wordt geconsumeerd door herbivoren.
Als we het hadden over secundaire consumenten, dan zou het equivalent zijn aan het percentage van de productiviteit van herbivoren, geconsumeerd door carnivoren. De rest sterft niet opgegeten en komt in de vervalketen terecht.
Anderzijds wordt de assimilatie-efficiëntie als volgt uitgedrukt:
EA =NAARnikn × 100
Opnieuw verwijzen we naar een percentage, maar dit keer naar het deel van de energie dat uit het voedsel komt en door een consument in een trofisch compartiment wordt ingenomen (ikn) en dat wordt geassimileerd door uw spijsverteringssysteem (NAARn.
Deze energie zal de energie zijn die beschikbaar is voor groei en voor de uitvoering van werkzaamheden. De rest (het niet geassimileerde deel) gaat verloren met de ontlasting en komt vervolgens op het trofische niveau van de ontbinders terecht.
Ten slotte wordt de productie-efficiëntie (EP) uitgedrukt als:
EP = Pn/NAARn × 100
wat ook een percentage is, maar in dit geval verwijzen we naar de geassimileerde energie (NAARn) die uiteindelijk wordt opgenomen in nieuwe biomassa (P.nAlle niet-geassimileerde energieresten gaan verloren in de vorm van warmte tijdens de ademhaling.
Producten zoals secreties en / of excreties (rijk aan energie), die hebben deelgenomen aan metabolische processen, kunnen worden beschouwd als productie, P.n, en zijn, net als lijken, beschikbaar voor ontleders.
Nadat we deze drie belangrijke categorieën hebben gedefinieerd, kunnen we ons nu afvragen wat de "globale overdrachtsefficiëntie" van het ene trofische niveau naar het volgende is, die eenvoudigweg wordt gegeven door het product van de bovengenoemde efficiënties (EC x EA x EP.
In de volksmond kunnen we zeggen dat de efficiëntie van een niveau wordt bepaald door wat effectief kan worden ingenomen, dat vervolgens wordt geassimileerd en uiteindelijk wordt opgenomen in nieuwe biomassa.
De productiviteit van herbivoren is altijd lager dan die van de planten waarmee ze zich voeden. We zouden ons dan kunnen afvragen: Waar gaat de verspilde energie heen?
Om deze vraag te beantwoorden, moeten we de aandacht vestigen op de volgende feiten:
Dit gebeurt om twee fundamentele redenen: ten eerste vanwege het feit dat er geen energieomzettingsproces is dat 100% efficiënt is. Dat wil zeggen, er is altijd een verlies in de vorm van warmte bij de omzetting, wat volledig in overeenstemming is met de tweede wet van de thermodynamica..
Ten tweede, omdat dieren werk moeten doen, dat energieverbruik vergt en dit op zijn beurt weer nieuwe verliezen in de vorm van warmte met zich meebrengt..
Deze patronen komen voor op alle trofische niveaus, en zoals voorspeld door de Tweede Wet van de Thermodynamica, wordt een deel van de energie die men probeert over te brengen van het ene niveau naar het andere altijd afgevoerd in de vorm van onbruikbare warmte..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.