กฎหมายของระบบนิเวศน์สิบสิบหรือ 10% คืออะไร?

กฎแห่งสิบนิเวศวิทยา กฎหมาย นิเวศวิทยา หรือ 10% ยกระดับวิธีการเดินทางของพลังงานในการได้มาผ่านระดับที่แตกต่างกัน มันก็มักจะระบุว่ากฎหมายนี้เป็นเพียงผลโดยตรงจากกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

พลังงานเชิงนิเวศเป็นส่วนหนึ่งของนิเวศวิทยาที่เกี่ยวข้องกับการหาปริมาณความสัมพันธ์ที่เราได้อธิบายไว้ข้างต้น มันถูกพิจารณาว่า Raymond Lindemann (โดยเฉพาะในงานน้ำเชื้อของเขาของ 1, 942), เป็นคนที่สร้างฐานของพื้นที่ศึกษานี้.

งานของเขามุ่งเน้นไปที่แนวคิดของเครือข่ายและเครือข่ายทางโภชนาการและในการหาปริมาณของประสิทธิภาพในการถ่ายโอนพลังงานระหว่างระดับชั้นอาหารที่แตกต่างกัน

Lindemann เริ่มต้นจากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นหรือพลังงานที่ชุมชนได้รับผ่านการดักจับโดยพืชผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงและยังคงติดตามการจับและการใช้งานต่อไปของสัตว์กินพืช (ผู้บริโภคหลัก) จากนั้นสัตว์กินเนื้อ ) และสุดท้ายโดยตัวแยกส่วน

กฎหมายของส่วนสิบนิเวศวิทยาคืออะไร?

หลังจากงานสำรวจบุกเบิกของลินเดมันมันก็สันนิษฐานว่าประสิทธิภาพการถ่ายโอนข้อมูลทางโภชนาการอยู่ที่ประมาณ 10%; ในความเป็นจริงนักนิเวศวิทยาบางคนเรียกว่ากฎหมาย 10% อย่างไรก็ตามตั้งแต่นั้นมามีการสร้างความสับสนหลายครั้งเกี่ยวกับปัญหานี้

แน่นอนว่าไม่มีกฎของธรรมชาติที่ส่งผลให้แม่นยำในสิบของพลังงานที่เข้าสู่ระดับโภชนาการเป็นสิ่งที่ถูกถ่ายโอนไปยังถัดไป

ตัวอย่างเช่นการรวบรวมการศึกษาด้านโภชนาการ (ในสภาพแวดล้อมทางทะเลและน้ำจืด) พบว่าประสิทธิภาพการถ่ายโอนตามระดับชั้นอาหารมีความหลากหลายระหว่างประมาณ 2 และ 24% แม้ว่าค่าเฉลี่ยจะอยู่ที่ 10.13%

ตามกฎทั่วไปที่ใช้กับระบบน้ำและบกอาจกล่าวได้ว่าผลผลิตส่วนที่สองของสัตว์กินพืชมักจะอยู่ที่ประมาณหนึ่งลำดับความสำคัญต่ำกว่าผลผลิตหลักที่ใช้

นี่มักจะเป็นความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันซึ่งได้รับการบำรุงรักษาในระบบการหาอาหารทั้งหมดและมักจะเกิดขึ้นในโครงสร้างของพีระมิดประเภทซึ่งเป็นฐานที่จัดทำโดยพืชและบนพื้นฐานนี้มีพื้นฐานที่เล็กกว่าของผู้บริโภคหลัก ที่ผู้บริโภครองอีก (ยังเล็ก) อยู่

ระดับขององค์กร

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการสสารและพลังงาน เรื่องการสร้างร่างกายและพลังงานของพวกเขาเพื่อทำหน้าที่สำคัญของพวกเขา ข้อกำหนดนี้ไม่ได้ จำกัด อยู่ที่สิ่งมีชีวิตแต่ละบุคคล แต่ขยายไปถึงระดับสูงกว่าขององค์กรทางชีววิทยาที่บุคคลเหล่านี้สามารถปฏิบัติตาม

ระดับขององค์กรเหล่านี้คือ:

• ประชากรชีวภาพ : สิ่งมีชีวิตในสปีชีส์เดียวกันที่อาศัยอยู่ในพื้นที่เดียวกัน
• ชุมชนทางชีวภาพ : ชุดของสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ หรือประชากรที่อาศัยอยู่ในพื้นที่หนึ่งและมีปฏิสัมพันธ์ผ่านอาหารหรือความสัมพันธ์ทางโภชนาการ)
• ระบบนิเวศ : ระดับที่ซับซ้อนที่สุดขององค์กรทางชีวภาพที่ประกอบด้วยชุมชนที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม - น้ำแสงแดดภูมิอากาศและปัจจัยอื่น ๆ - ซึ่งมันมีปฏิสัมพันธ์

ระดับโภชนาการ

ในระบบนิเวศชุมชนและสิ่งแวดล้อมสร้างการไหลของพลังงานและสสาร

สิ่งมีชีวิตของระบบนิเวศจะถูกจัดกลุ่มตาม "บทบาท" หรือ "ฟังก์ชั่น" ที่พวกมันเติมเต็มภายในโซ่อาหารหรือโภชนาการ นี่คือวิธีที่เราพูดถึงระดับโภชนาการของผู้ผลิตผู้บริโภคและผู้ย่อยสลาย

ในทางกลับกันระดับของสารอาหารเหล่านี้จะมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมทางเคมีฟิสิกส์ที่ให้เงื่อนไขสำหรับชีวิตและในเวลาเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นแหล่งที่มาและแหล่งพลังงานและสสาร

แนวคิดพื้นฐาน

ผลผลิตหลักหยาบและสุทธิ

ก่อนอื่นเราต้องกำหนดผลิตผลหลักซึ่งก็คืออัตราการผลิตมวลชีวภาพต่อหน่วยพื้นที่

โดยปกติจะแสดงเป็นหน่วยของพลังงาน (จูลต่อตารางเมตรต่อวัน) หรือในหน่วยของสารอินทรีย์แห้ง (กิโลกรัมต่อเฮกตาร์และต่อปี) หรือเป็นคาร์บอน (มวลของคาร์บอนเป็นกิโลกรัมต่อตารางเมตรต่อปี)

โดยทั่วไปเมื่อเราอ้างถึงพลังงานทั้งหมดที่ได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสงเรามักจะเรียกมันว่าการผลิตขั้นต้นที่หยาบ (PPG)

จากสิ่งนี้สัดส่วนจะถูกใช้ไปกับการหายใจของ autotrophs (RA) และหายไปในรูปของความร้อน การผลิตเบื้องต้นสุทธิ (PPN) ได้มาจากการลบจำนวนนี้ออกจาก PPG (PPN = PPG-RA)

การผลิตขั้นต้นสุทธินี้ (PPN) คือสิ่งที่สามารถบริโภคได้ในที่สุดโดย heterotrophs (ซึ่ง ได้แก่ แบคทีเรียราและสัตว์อื่น ๆ ที่เรารู้จัก)

ผลผลิตทุติยภูมิ

ผลผลิตทุติยภูมิ (PS) หมายถึงอัตราการผลิตของชีวมวลใหม่โดยสิ่งมีชีวิต heterotrophic ซึ่งแตกต่างจากพืชแบคทีเรีย heterotrophic เชื้อราและสัตว์พวกเขาไม่สามารถสร้างสารประกอบที่ซับซ้อนและอุดมด้วยพลังงานที่พวกเขาต้องการจากโมเลกุลที่เรียบง่าย

พวกเขาได้รับสสารและพลังงานจากพืชเสมอซึ่งสามารถทำได้โดยตรงโดยการกินวัสดุจากพืชหรือโดยทางอ้อมโดยการกินอาหารที่แตกต่างกัน

ด้วยวิธีนี้พืชหรือสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงโดยทั่วไป (เรียกอีกอย่างว่าผู้ผลิต) ประกอบด้วยระดับชั้นอาหารเป็นอันดับแรกในชุมชน ผู้บริโภคหลัก (ผู้ที่กินผู้ผลิต) ทำขึ้นในระดับที่สองและผู้บริโภครอง (เรียกอีกอย่างว่าสัตว์กินเนื้อ) เป็นระดับที่สาม

ถ่ายโอนประสิทธิภาพและเส้นทางพลังงาน

สัดส่วนของการผลิตขั้นต้นสุทธิที่ไหลไปตามเส้นทางของพลังงานที่มีศักยภาพในท้ายที่สุดขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพการถ่ายโอนนั่นคือวิธีการที่ใช้พลังงานและย้ายจากระดับหนึ่งไปสู่อีกระดับหนึ่ง อื่น ๆ

หมวดประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงาน

ประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงานมีสามประเภทและด้วยการกำหนดอย่างดีเราสามารถทำนายรูปแบบการไหลของพลังงานในระดับชั้นอาหาร หมวดหมู่เหล่านี้คือ: ประสิทธิภาพของการบริโภค (EC), ประสิทธิภาพของการดูดซับ (EA) และประสิทธิภาพของการผลิต (EP)

ตอนนี้เรามากำหนดสามหมวดหมู่ที่กล่าวถึง

ในทางคณิตศาสตร์เราสามารถกำหนดประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (EC) ด้วยวิธีต่อไปนี้:

EC = ฉัน _n / P _n-1 × 100

เราจะเห็นได้ว่า CE เป็นเปอร์เซ็นต์ของผลผลิตทั้งหมดที่มีอยู่ ( P _n-1 ) ซึ่งถูกกลืนเข้าไปอย่างมีประสิทธิภาพโดยช่องเก็บของที่ติดกันด้านบน ( I _n )

ตัวอย่างเช่นสำหรับผู้บริโภคหลักในระบบการเลี้ยงสัตว์นั้น EC คือเปอร์เซ็นต์ (แสดงในหน่วยของพลังงานและต่อหน่วยของเวลา) ของ PPN ที่บริโภคโดยสัตว์กินพืช

ถ้าเราอ้างถึงผู้บริโภครองมันจะเท่ากับเปอร์เซ็นต์ของผลผลิตของสัตว์กินพืชที่สัตว์กินเนื้อกิน ส่วนที่เหลือตายโดยไม่ถูกกินและเข้าสู่ห่วงโซ่ของการสลายตัว

ในทางตรงกันข้ามประสิทธิภาพของการดูดกลืนจะแสดงดังต่อไปนี้:

EA = A _n / I _n × 100

อีกครั้งเราอ้างถึงเปอร์เซ็นต์ แต่คราวนี้เป็นส่วนหนึ่งของพลังงานที่มาจากอาหารและติดเครื่องในห้องอาหารโดยผู้บริโภค ( I _n ) และนั่นคือการหลอมรวมโดยระบบย่อยอาหาร ( A _n )

พลังงานดังกล่าวจะพร้อมใช้งานสำหรับการเจริญเติบโตและสำหรับการทำงาน ส่วนที่เหลือ (ส่วนที่ไม่ได้รับการดูดกลืน) จะหายไปกับอุจจาระและจากนั้นจะเข้าสู่ระดับโภชนาการของเครื่องย่อยสลาย

ในที่สุดประสิทธิภาพการผลิต (PE) จะแสดงเป็น:

EP = P _n / A _n × 100

ซึ่งก็เป็นเปอร์เซ็นต์ แต่ในกรณีนี้เราอ้างถึงพลังงานที่หลอมรวม ( A _n ) ที่ถูกรวมเข้ากับชีวมวลใหม่ ( P _n ) เศษพลังที่ไม่ได้ถูกดูดออกทั้งหมดจะหายไปในรูปของความร้อนในระหว่างการหายใจ

ผลิตภัณฑ์เช่นสารคัดหลั่งและ / หรือสิ่งขับถ่าย (อุดมไปด้วยพลังงาน) ซึ่งมีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผลาญอาหารสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นการผลิต Pn และมีอยู่ในรูปแบบของซากศพสำหรับเครื่องย่อยสลาย

ประสิทธิภาพการโอนทั่วโลก

จากการนิยามหมวดหมู่ที่สำคัญทั้งสามนี้เราสามารถถามเกี่ยวกับ "ประสิทธิภาพการถ่ายโอนทั่วโลก" จากระดับโภชนาการหนึ่งไปอีกระดับซึ่งได้รับจากผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพดังกล่าวข้างต้น ( EC x EA x EP )

เราสามารถพูดได้ว่าประสิทธิภาพของระดับนั้นจะถูกกำหนดโดยสิ่งที่สามารถกลืนกินได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งจะถูกหลอมรวมและกลายเป็นสิ่งมีชีวิตใหม่

พลังงานที่สูญเสียไปอยู่ที่ไหน

ผลผลิตของสัตว์กินพืชจะต่ำกว่าพืชที่พวกมันกินอยู่เสมอ เราสามารถถามได้ว่า: พลังงานที่สูญเสียไป นั้น อยู่ที่ไหน?

เพื่อตอบคำถามนี้เราต้องดึงความสนใจไปที่ข้อเท็จจริงต่อไปนี้:

1. ชีวมวลทั้งหมดของพืชไม่ได้ถูกบริโภคโดยสัตว์กินพืชเพราะส่วนใหญ่ของมันจะตายและเข้าสู่ระดับการย่อยสลายทางโภชนาการ (แบคทีเรียเชื้อราและส่วนที่เหลือของ detritivores)
2. ชีวมวลทั้งหมดที่ถูกกินโดยสัตว์กินพืชหรือของสัตว์กินพืชที่บริโภคโดยสัตว์กินเนื้อจะถูกหลอมรวมและพร้อมที่จะรวมเข้ากับชีวมวลของผู้บริโภค ส่วนหนึ่งจะหายไปกับอุจจาระและด้วยวิธีนี้มันจะผ่านไปยังตัวย่อยสลาย
3. ไม่ใช่พลังงานทั้งหมดที่ถูกหลอมรวมจะกลายเป็นพลังงานชีวมวลเนื่องจากส่วนหนึ่งสูญเสียไปในรูปของความร้อนในระหว่างการหายใจ

สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากเหตุผลพื้นฐานสองประการ: ประการแรกเนื่องจากความจริงที่ว่าไม่มีกระบวนการแปลงพลังงานที่มีประสิทธิภาพ 100% นั่นคือมีการสูญเสียในรูปแบบของความร้อนในการแปลงซึ่งอยู่ในความสอดคล้องที่สมบูรณ์แบบกับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

ประการที่สองเนื่องจากสัตว์ต้องทำงานที่ต้องใช้พลังงานและในทางกลับกันหมายถึงการสูญเสียใหม่ในรูปแบบของความร้อน

รูปแบบเหล่านี้เกิดขึ้นในทุกระดับชั้นอาหารและตามที่คาดการณ์ไว้โดยกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพลังงานที่พยายามถ่ายโอนจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่งจะกระจายไปในรูปแบบของความร้อน