| رفتار انرژی در اکوسیستم می‌تواند به صورت جریان انرژی تعریف شود. چرخش مواد در اکوسیستم به جریان ماده معروف است روابط پیچیده‌ای بین جریان انرژی و چرخشهای مواد در اکوسیستم‌ها وجود دارد. |
دید کلی
انرژی خورشیدی در واقع نیروی اصلی محرکه تمام اکوسیستم‌ها به شمار می‌رود. به عبارت دیگر انرژی مورد استفاده برای تمام مراحل زندگی گیاهی از پرتو افکنی‌های خورشید مشتق میشوند. انرژیی که به سطح زمین می‌رسد، بطور گسترده‌ای نور مرئی و ترکیب مادون قرمز را شامل می‌شود. گیاهان بطور قابل ملاحظه‌ای نور آبی و قرمز را جذب می‌کنند. در رابطه با انرژی ، ما موارد زیر را بیشتر مطالعه می‌کنیم، مقدار انرژی خورشیدی که به یک اکوسیستم می‌رسد، مقدار انرژی مورد استفاده در گیاهان سبز برای انجام
عمل فتوسنتز و مقدار و مسیر جریان انرژی از تولید کنندگان تا مصرف کنندگان.
تمام اکوسیستم‌ها چه به صورت آبی و چه مصنوعی از جمله
کشاورزی با جریان انرژی هماهنگ میشوند. به عبارت دیگر رابطه نزدیکی با جریان انرژی دارند. مادامی که کره زمین منبع مداوم انرژی را از خورشید دریافت می‌کند، منبع مواد آن ثابت است. چون این مواد (از قبیل
کربن ،
ازت ،
اکسیژن و ...) در کره زمین نیز وجود دارند، بنابراین در چرخشهای مختلف شرکت می‌کنند و در نتیجه دگرگونی‌های حیات را در پی‌خواهند داشت. این چرخشها به
چرخشهای بیوژئوشیمیایی معروف هستند.
جریان انرژی
اشکال انرژی
انرژی موجود برای استفاده در اکوسیستم‌ها در چندین شکل ارائه می‌شود. 4 نوع آن از بیشترین اهمیت برخوردارند:
- انرژی تابشی: این انرژی نورانی از طیف بلند امواج الکترومغناطیسی تشعشعی از خورشید ، بدست می‌آید.
- انرژی شیمیایی: این انرژی به صورت آدنوزین تری فسفات ذخیره می‌شود و در عمل فتوسنتز و سایر نیازها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- انرژی گرمایی: این نوع انرژی از تبدیل جابجاییهای مولکولی غیر‌اتفاقی به اتفاقی نتیجه می‌شود. این نوع انرژی هنگامی که کاری انجام می‌شود، آزاد می‌گردد.
- انرژی جنبشی: انرژیی است که از تبدیل انرژی ذخیره شده به فرم قابل مصرف ایجاد می‌شود.
سرنوشت انرژی وارد شده به اکوسیستم
انرژی خورشیدی متمرکز شده به عنوان غذا می‌تواند بر روی
زنجیره‌ها و
شبکه‌های غذایی یک اکوسیستم تاثیر بگذارد یا به عنوان انرژی شیمیایی در مواد گیاهی یا جانوری ذخیره شود یا به صورت
گرما از سیستم خارج شود. مقدار ماده زنده ترکیبی در اکوسیستم از اهمیت زیادی برخوردار است. این ماده حیاتی در اغلب موارد به صورت
بیوماسی در واحد سطح اندازه گیری می‌شود و با وزن ماده خشک یا ارزش کالری توصیف می‌گردد. بیومسی توسط الگوی جریان انرژی تعیین می‌شود. مقدار بیومس در هر سطح غذایی یا هر مرحله از زنجیره غذایی رو به کاهش می‌رود.
مسیرهای عمده جریان انرژی
- نیمی از انرژی خورشیدی جذب شده ، صرف فتوسنتز شده و بقیه به صورت گرما آزاد می‌شود.
- انرژی ذخیره شده به صورت ماده گیاهی ، ممکن است به زنجیره‌ها و شبکه‌های غذایی وارد شود.
- اگر ماده گیاهی مصرف نشود، ممکن است در سیستم ذخیره گردد و به تجزیه کنندگان منتقل شود و یا از سیستم به صورت ماده آلی مرده خارج گردد.
- موجودات در هر یک از سطوح مصرف کننده و تجزیه کننده ، مقداری انرژی را برای تنفسشان بکار می‌گیرند و بنابراین گرمایی را که به خارج اکوسیستم روان می‌گردد را آزاد می‌نمایند.
- چون اکوسیستم یک سیستم باز است برخی از مواد آلی ممکن است به مرزهای سیستم وارد نشوند.
چرخش ماده
مشخصات عمومی چرخشهای ژئوبیوشیمیایی
این چرخشها دو ویژگی عمده دارند. مخازن بزرگ مواد و نرخهای جریان مواد بیوژئوشیمیایی به مقدار هر ماده شیمیایی به صورت ترکیبات زنده یا غیر زنده یک اکوسیستم. به عنوان مثال ، جو مخزن بزرگی از کربن به صورت
گاز کربنیک است در حالی که آبهای اقیانوسی ، کربن را به صورت بی‌کربنات محلول دارند. انتقال مواد مغذی از یک مخزن طبیعی به مخزن دیگر به صورت گردشی است و انرژی خورشیدی که به یک اکوسیستم وارد می‌شود به
انرژی شیمیایی یا انرژی غذایی و در فعالیت به صورت
انرژی گرمایی آزاد می‌شود.
چرخش اکسیژن
اکسیژن تقریبا در همه جای کره زمین وجود دارد. به دلیل درجه بالای قابلیت واکنشی که دارد و حضور آن در
عناصر زنده و
عناصرغیر زنده اکوسیستم ، چرخش بیولوژیکی آن به میزان زیادی پیچیده است. وضعیت عنصری اکسیژن در جو از اهمیت زیادی برخوردار است. اکسیژن با
چرخش هیدروژن و
کربن ارتباط دارد و در
فرآیندهای هوازدگی و چرخشهای رسوبی مهم تلقی می‌شود.
چرخش کربن
تقریبا 50 درصد ماده آلی (به وزن خشک) از کربن تشکیل می‌شود که صرف نظر از شکل شیمیایی ، مهمترین وسیله انتقال انرژی در سیستم‌های زنده به شمار می‌رود بطور غالب در فرآیندهای
فتوسنتز و
تنفس ، ذخیره گامهای اقیانوسی و جوی کربن باهم به صورت توازن قرار دارند و تبادل سالانه آنها 1000 تن است.
چرخش ازت
ازت یکی از مهمترین مواد تشکیل‌دهنده
پروتئینها است که در بدن تمام موجودات زنده وجود دارد،
چرخش ازت یکی از پیچیده‌ترین چرخشهای مواد غذایی است. اولین مرحله در جریان ازت از ذخیره‌گاه جوی آن به صورت
فرآیند تثبیت است که بوسیله تثبیت بیولوژیکی توسط باکتریها و تخلیه الکتریکی مانند رعد و برق صورت می‌گیرد. ازت تثبیت شده ، توسط ریشه گیاهان جذب شده و در گیاه مورد استفاده قرار می‌گیرد و از گیاه وارد بدن جانور می‌شود. از تجزیه بقایای این موجودات ، ازت وارد طبیعت می‌شود.
چرخش فسفر
فسفریک ماده غذایی برای تمام موجودات زنده بوده و در بسیاری از اکوسیستم‌ها اساسی است. در عین حال فسفر به عنوان عامل محدود کننده برای رشد محسوب می‌شود. فسفر در اکوسیستم‌های زمینی به صورت فسفات غیر آلی وارد بدن گیاه می‌شود و در به صورت فسفات آلی در
بافت‌های گیاهی ذخیره می‌شود و آنگاه وارد بدن علفخواران و از آنجا وارد بدن
گوشتخواران می‌شود. در هر دو
اکوسیستم زمینی و دریایی ، فسفر بطور موثر محافظت می‌شود و با چرخش مجدد همراه می‌شود، ولی از دست رفتن تدریجی فسفر از سیستم به صورت ماده ویژه رسوبی از محیط زیست زمینی به کف اقیانوس وجود دارد.
چرخش گوگرد
گوگرد از مواد اساسی پروتیئن‌ها و برخی ویتامینها می‌باشد. گوگرد به صورت
یون سولفات ، برداشت می‌شود. اکسیداسیون گوگرد به تشکیل
اسید سولفوریک منجر می‌شود. سولفاتها که توسط گیاهان جذب میشوند، وارد بدن جانوران شده و پس از تجزیه بقایای آنها ، وارد چرخه طبیعت می‌شود.
مباحث مرتبط با عنوان
