EnergyFlowFrog.jpgEnergyFlowTransformity.jpg
Trái: Sơ đồ dòng năng lượng của một con ếch. Con ếch đại diện cho một nút trong một mạng lưới thức ăn mở rộng. Năng lượng ăn vào được sử dụng cho các quá trình trao đổi chất và biến thành sinh khối. Dòng năng lượng tiếp tục trên đường đi của nó nếu con ếch bị ăn thịt, ký sinh trùng hoặc như một xác chết đang phân hủy trong đất. Sơ đồ dòng năng lượng này minh họa cách mất năng lượng vì nó cung cấp năng lượng cho quá trình trao đổi chất biến đổi năng lượng và chất dinh dưỡng thành sinh khối.
Phải: Một chuỗi thực phẩm năng lượng liên kết ba mở rộng (1. thực vật, 2. động vật ăn cỏ, 3. động vật ăn thịt) minh họa mối quan hệ giữa sơ đồ dòng thức ăn và biến đổi năng lượng. Sự biến đổi của năng lượng trở nên suy thoái, phân tán và giảm dần từ chất lượng cao hơn sang số lượng ít hơn khi năng lượng trong chuỗi thức ăn chảy từ loài này sang loài khác Nghiên cứu về dòng năng lượng trong hệ sinh thái từ khi năng lượng đi vào cuộc sống hệ thống cho đến khi cuối cùng bị biến chất thành nhiệt và mất không thể phục hồi khỏi hệ thống. Nó cũng được gọi là sinh thái sản xuất, bởi vì các nhà sinh thái học sử dụng từ "sản xuất" để mô tả quá trình đầu vào và lưu trữ năng lượng trong các hệ sinh thái. Chữ viết tắt: I = đầu vào, A = đồng hóa, R = hô hấp, NU = không được sử dụng, P = sản xuất, B = sinh khối.[1]

Trong sinh thái học, dòng năng lượng, còn được gọi là dòng nhiệt lượng, đề cập đến dòng năng lượng thông qua chuỗi thức ăn và là trọng tâm nghiên cứu trong năng lượng sinh thái. Trong một hệ sinh thái, các nhà sinh thái học tìm cách định lượng tầm quan trọng tương đối của các loài thành phần khác nhau và mối quan hệ sinh dưỡng giữa chúng.

Một kịch bản dòng năng lượng chung sau:

  • Năng lượng mặt trời được cố định bởi sinh vật quang dưỡng, được gọi là nhà sản xuất chính, như màu xanh lá cây của thực vật. Đối tượng tiêu thụ chính hấp thụ hầu hết năng lượng dự trữ trong cây thông qua quá trình tiêu hóa và biến nó thành dạng năng lượng chúng cần, chẳng hạn như adenosine triphosphate (ATP), thông qua hô hấp. Một phần năng lượng nhận được từ nhân tố tiêu thụ chính, động vật ăn cỏ, được chuyển đổi thành nhiệt cơ thể (một hiệu ứng hô hấp), được tỏa ra và mất đi khỏi hệ thống. Sự mất năng lượng thông qua nhiệt độ cơ thể lớn hơn nhiều ở những động vật máu nóng, chúng phải ăn thường xuyên hơn nhiều so với những động vật máu lạnh. Mất năng lượng cũng xảy ra trong việc trục xuất thực phẩm chưa tiêu hóa (eesta) bằng cách bài tiết hoặc ợ lại.
  • Động vật tiêu thụ thứ cấp, động vật ăn thịt, sau đó tiêu thụ nhân tố tiêu thụ chính, mặc dù động vật ăn tạp cũng tiêu thụ các nhà sản xuất chính. Năng lượng đã được sử dụng bởi nhân tố tiêu thụ chính để tăng trưởng và lưu trữ do đó được hấp thụ vào nhân tố tiêu thụ thứ cấp thông qua quá trình tiêu hóa. Cũng như nhân tố tiêu thụ chính, nhân tố tiêu thụ thứ cấp chuyển đổi năng lượng này thành dạng phù hợp hơn (ATP) trong quá trình hô hấp. Một lần nữa, một số năng lượng bị mất khỏi hệ thống, vì năng lượng mà nhân tố tiêu thụ chính đã sử dụng cho hô hấp và điều chỉnh nhiệt độ cơ thể không thể được sử dụng bởi nhân tố tiêu thụ thứ cấp.
  • Nhân tố tiêu thụ cấp ba, có thể hoặc không phải là kẻ săn mồi đầu bảng, sau đó tiêu thụ nhân tố tiêu thụ thứ cấp, với một số năng lượng được truyền đi và một số bị mất, như với mức độ thấp hơn của chuỗi thức ăn.
  • Một liên kết cuối cùng trong chuỗi thức ăn là các chất phân hủy phá vỡ các chất hữu cơ của nhân tố tiêu thụ cấp ba (hoặc bất kỳ nhân tố tiêu thụ nào ở đầu chuỗi) và giải phóng chất dinh dưỡng vào đất. Chúng cũng phá vỡ thực vật, động vật ăn cỏ và động vật ăn thịt không được ăn bởi các sinh vật bậc cao hơn trong chuỗi thức ăn, cũng như thức ăn chưa tiêu hóa được bài tiết bởi động vật ăn cỏ và động vật ăn thịt. Vi khuẩn hoại sinhnấm là những tác nhân phân hủy và đóng vai trò nòng cốt trong chu trình nitơcarbon.

Năng lượng được truyền từ bậc dinh dưỡng này sang bậc dinh dưỡng khác và mỗi lần mất khoảng 90% năng lượng, một phần bị mất dưới dạng nhiệt vào môi trường (ảnh hưởng của hô hấp) và một số bị mất dưới dạng thức ăn được tiêu hóa không hoàn toàn (eesta). Do đó, nhân tố tiêu thụ chính nhận được khoảng 10% năng lượng được tạo ra bởi tự động, trong khi nhân tố tiêu thụ thứ cấp có được 1% và nhân tố tiêu thụ cấp ba nhận được 0,1%. Điều này có nghĩa là nhân tố tiêu thụ hàng đầu của chuỗi thực phẩm nhận được ít năng lượng nhất, vì rất nhiều năng lượng của chuỗi thức ăn đã bị mất giữa các bậc dinh dưỡng. Sự mất năng lượng này ở mỗi cấp độ giới hạn các chuỗi thức ăn điển hình chỉ còn bốn đến sáu liên kết.

Lịch sử năng lượng sinh tháiSửa đổi

Năng lượng học sinh thái dường như đã phát triển ra khỏi Thời kỳ khai sáng và những mối quan tâm của chủ nghĩa trọng nông. Nó bắt đầu trong các tác phẩm của Sergei Podolinsky vào cuối những năm 1800, và sau đó được phát triển bởi nhà sinh thái học Xô Viết Vladmir Stanchinsky, Alfred J. Lotka, người Mỹ gốc Áo, Raymond Lindeman và G. Evelyn Hutchinson. Nó đã trải qua sự phát triển đáng kể của Howard T. Odum và được các nhà sinh thái học hệ thống, và các nhà sinh thái học bức xạ áp dụng.

Xem thêmSửa đổi

Tham khảoSửa đổi

  1. ^ Odum, H. T. (1988). “Self-organization, transformity, and information”. Science 242 (4882): 1132–1139. Bibcode:1988Sci...242.1132O. JSTOR 1702630. PMID 17799729. doi:10.1126/science.242.4882.1132. 

Đọc thêmSửa đổi