APAKAH HUKUM PERSEPULUHAN EKOLOGI ATAU 10%? - BIOLOGI - 2026

The undang-undang memberikan perpuluhan ekologi , undang-undang ekologi atau 10% menimbulkan bagaimana tenaga bergerak dalam terbitan sebanyak tahap trofik yang berbeza. Juga sering diperdebatkan bahwa UU ini hanyalah konsekuensi langsung dari Hukum Termodinamik kedua.

Tenaga ekologi adalah bahagian ekologi yang berkaitan dengan mengukur hubungan yang telah kita gariskan di atas. Dianggap bahawa Raymond Lindemann (khususnya dalam karya manianya 1942), adalah orang yang mendirikan asas-asas bidang kajian ini.

Rajah 1. Rangkaian Trofik. Sumber: Oleh Thompsma, dari Wikimedia Commons

Karyanya memfokuskan pada konsep rantai makanan dan jaringan, dan pada pengukuran kecekapan dalam pemindahan tenaga antara tahap trofik yang berbeza.

Lindemann bermula dari kejadian radiasi matahari atau tenaga yang diterima masyarakat, melalui penangkapan yang dilakukan oleh tumbuhan melalui fotosintesis dan terus memantau penangkapan ini dan penggunaannya selanjutnya oleh herbivora (pengguna utama), kemudian oleh karnivor (pengguna sekunder ) dan akhirnya oleh pengurai.

Apakah undang-undang perpuluhan ekologi?

Selepas kerja perintis Lindemann, kecekapan pemindahan trofik dianggap sekitar 10%; sebenarnya, sebilangan ahli ekologi merujuk kepada undang-undang 10%. Namun, sejak itu, timbul banyak kekeliruan mengenai masalah ini.

Tentunya tidak ada hukum alam yang menghasilkan tepat sepersepuluh tenaga yang memasuki satu tahap trofik dipindahkan ke tahap berikutnya.

Sebagai contoh, penyusunan kajian trofik (di lingkungan laut dan air tawar) menunjukkan bahawa kecekapan pemindahan mengikut tahap trofik berkisar antara sekitar 2 dan 24%, walaupun rata-rata adalah 10,13%.

Sebagai peraturan umum, berlaku untuk kedua-dua sistem akuatik dan daratan, dapat dikatakan bahawa produktiviti sekunder oleh herbivora biasanya terletak kira-kira, urutan besarnya di bawah produktiviti utama di mana ia didasarkan.

Ini sering merupakan hubungan yang konsisten yang dijaga dalam semua sistem mencari makan dan cenderung menjadi struktur jenis piramidal, di mana pangkalannya disediakan oleh tanaman dan di pangkalan ini yang lebih kecil didirikan, dari pengguna utama, di mana pengguna sekunder lain (bahkan lebih kecil) didasarkan.

Tahap organisasi

Semua makhluk hidup memerlukan jirim dan tenaga; penting untuk pembinaan badan dan tenaga mereka untuk menjalankan fungsi penting mereka. Keperluan ini tidak terhad kepada organisma individu, tetapi merangkumi tahap organisasi biologi yang lebih tinggi yang dapat dipatuhi oleh individu-individu ini.

Tahap organisasi ini adalah:

• A penduduk biologi : organisma daripada spesies yang sama yang tinggal di kawasan tertentu yang sama.
• A masyarakat biologi : set organisma daripada spesies yang berbeza atau penduduk yang tinggal di kawasan yang tertentu dan berinteraksi melalui makanan atau hubungan trofik).
• An ekosistem : tahap yang paling kompleks organisasi biologi, yang terdiri daripada masyarakat yang berkaitan dengan alam sekitar abiotik yang - air, cahaya matahari, iklim dan faktor-faktor lain - dengan mana ia berinteraksi.

Tahap trofik

Dalam ekosistem masyarakat dan persekitaran mewujudkan aliran tenaga dan jirim.

Organisme ekosistem dikelompokkan mengikut "peranan" atau "fungsi" yang mereka tunaikan dalam rantai makanan atau trofik; ini adalah bagaimana kita bercakap mengenai tahap trofik pengeluar, pengguna dan pengurai.

Pada gilirannya, setiap tahap trofik ini berinteraksi dengan persekitaran fizikokimia yang menyediakan syarat untuk kehidupan dan, pada masa yang sama, bertindak sebagai sumber dan tenggelam tenaga dan jirim.

konsep asas

Produktiviti primer kasar dan bersih

Pertama, kita mesti menentukan produktiviti utama, iaitu kadar di mana biomas dihasilkan per unit kawasan.

Biasanya dinyatakan dalam unit tenaga (Joules per meter persegi sehari), atau dalam unit bahan organik kering (kilogram per hektar per tahun), atau sebagai karbon (jisim karbon dalam kg per meter persegi per tahun).

Secara umum, apabila kita merujuk kepada semua tenaga yang ditentukan oleh fotosintesis, kita biasanya menyebutnya produktiviti primer kasar (PPG).

Daripada jumlah ini, sebahagian digunakan untuk pernafasan autotrof sendiri (RA) dan hilang dalam bentuk panas. Pengeluaran primer bersih (PPN) diperoleh dengan mengurangkan jumlah ini dari PPG (PPN = PPG-RA).

Pengeluaran primer bersih (PPN) inilah yang akhirnya dapat dimakan oleh heterotrof (ini adalah bakteria, kulat dan haiwan lain yang kita kenal).

Produktiviti sekunder

Produktiviti sekunder (PS) ditakrifkan sebagai kadar pengeluaran biomas baru oleh organisma heterotrofik. Tidak seperti tumbuhan, bakteria heterotrofik, kulat dan haiwan, mereka tidak dapat membuat sebatian kompleks yang kaya tenaga yang mereka perlukan dari molekul sederhana.

Mereka selalu mendapatkan bahan dan tenaga mereka dari tanaman, yang dapat mereka lakukan secara langsung dengan memakan bahan tanaman atau secara tidak langsung dengan memakan heterotrof lain.

Dengan cara inilah tumbuhan atau organisma fotosintesis secara umum (juga disebut pengeluar), merangkumi tahap trofik pertama dalam komuniti; pengguna utama (mereka yang memakan pengeluar) membentuk tahap trofik kedua dan pengguna sekunder (juga disebut karnivor) membentuk tahap ketiga.

Pindahkan kecekapan dan laluan tenaga

Perkadaran pengeluaran primer bersih yang mengalir di sepanjang setiap jalan tenaga yang mungkin akhirnya bergantung pada kecekapan pemindahan, iaitu pada cara penggunaan tenaga dan dilalui dari satu tahap ke tahap yang lain. yang lain.

Kategori kecekapan pemindahan tenaga

Terdapat tiga kategori kecekapan pemindahan tenaga dan, dengan ini dapat ditentukan, kita dapat meramalkan corak aliran tenaga pada tahap trofik. Kategori ini adalah: kecekapan penggunaan (EC), kecekapan asimilasi (EA) dan kecekapan pengeluaran (EP).

Mari kita tentukan tiga kategori yang disebutkan ini.

Secara matematik kita dapat menentukan kecekapan penggunaan (EC) seperti berikut:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Di mana kita dapat melihat bahawa EC adalah peratusan dari jumlah produktiviti yang ada (P _n-1 ) yang secara efektif ditelan oleh petak trofik bersebelahan atas (I _n ).

Sebagai contoh, bagi pengguna utama dalam sistem penggembalaan, EC adalah peratusan (dinyatakan dalam unit tenaga dan per unit waktu) PPN yang dimakan oleh herbivora.

Sekiranya kita merujuk kepada pengguna sekunder, maka itu akan setara dengan peratusan produktiviti herbivora, yang dimakan oleh karnivor. Selebihnya mati tanpa dimakan dan memasuki rantai reput.

Sebaliknya, kecekapan asimilasi dinyatakan sebagai berikut:

EA = A _n / I _n × 100

Sekali lagi kita merujuk kepada peratusan, tetapi kali ini kepada bahagian tenaga yang berasal dari makanan, dan ditelan di petak trofik oleh pengguna (I _n ) dan itu diasimilasi oleh sistem pencernaan mereka (A _n ).

Tenaga ini akan tersedia untuk pertumbuhan dan pelaksanaan kerja. Selebihnya (bahagian yang tidak diasimilasi) hilang dengan najis dan kemudian memasuki tahap trofik pengurai.

Akhirnya, kecekapan pengeluaran (EP) dinyatakan sebagai:

yang juga merupakan peratusan, tetapi dalam hal ini kita merujuk kepada tenaga asimilasi (A _n ) yang akhirnya dimasukkan ke dalam biomas baru (P _n ). Semua sisa bertenaga yang tidak berasimilasi hilang sebagai haba semasa pernafasan.

Produk seperti rembesan dan / atau perkumuhan (kaya dengan tenaga), yang telah berpartisipasi dalam proses metabolik, dapat dianggap sebagai pengeluaran, P _n , dan boleh didapati sebagai mayat untuk pengurai.

Kecekapan pemindahan global

Setelah menentukan tiga kategori penting ini, kita sekarang boleh bertanya kepada diri sendiri mengenai "kecekapan pemindahan global" dari satu tahap trofik ke tahap berikutnya, yang hanya diberikan oleh produk kecekapan yang disebutkan sebelumnya (EC x EA x EP).

Diungkapkan secara sehari-hari, kita dapat mengatakan bahawa kecekapan tahap diberikan oleh apa yang dapat ditelan secara efektif, yang kemudian diasimilasi dan akhirnya dimasukkan ke dalam biomas baru.

Ke mana perginya tenaga yang hilang?

Produktiviti herbivor selalu lebih rendah daripada tanaman yang mereka makan. Kita kemudian dapat bertanya kepada diri sendiri: Ke manakah tenaga yang hilang itu pergi?

Untuk menjawab soalan ini, kita mesti menarik perhatian kepada fakta berikut:

1. Tidak semua biomas tumbuhan dimakan oleh herbivora, kerana kebanyakannya mati dan memasuki tahap pengurai trofik (bakteria, kulat dan sisa detritivor).
2. Tidak semua biomassa yang dimakan oleh herbivora, dan juga herbivora yang dimakan secara bergilir oleh karnivora, diasimilasi dan tersedia untuk dimasukkan ke dalam biomassa pengguna; bahagian hilang dengan najis dan dengan itu melepasi pengurai.
3. Tidak semua tenaga yang diasimilasi benar-benar diubah menjadi biomas, kerana sebahagiannya hilang sebagai haba semasa pernafasan.

Ini berlaku kerana dua sebab asas: Pertama, kerana tidak ada proses penukaran tenaga yang 100% cekap. Artinya, selalu ada kerugian dalam bentuk haba dalam penukaran, yang sangat sesuai dengan Hukum Kedua Termodinamik.

Kedua, kerana haiwan perlu melakukan kerja, yang memerlukan perbelanjaan tenaga dan, ini seterusnya, menyiratkan kerugian baru dalam bentuk panas.

Pola ini berlaku pada semua tahap trofik, dan seperti yang diramalkan oleh Hukum Kedua Termodinamik, sebahagian tenaga yang cuba dipindahkan seseorang dari satu tingkat ke tingkat yang lain selalu hilang dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan.

Rujukan

1. Caswell, H. (2005). Web Makanan: Dari Kesambungan ke Energetik. (H. Caswell, Ed.). Kemajuan dalam Penyelidikan Ekologi (Jilid 36). Elsevier Ltd. hlm. 209.
2. Curtis, H. et al. (2008). Biologi. Edisi ke-7. Buenos Aires-Argentina: Editor Médica Panamericana. hlm. 1160.
3. Kitching, RL (2000). Jaring Makanan dan Habitat Kontena: Sejarah semula jadi dan ekologi fitotelmata. Akhbar Universiti Cambridge. hlm. 447.
4. Lindemann, RL (1942). Tropik - aspek ekologi dinamik. Ekologi, 23, 399-418.
5. Pascual, M., dan Dunne, JA (2006). Rangkaian Ekologi: Menghubungkan Struktur dengan Dinamika di Laman Web Makanan. (M. Pascual & JA Dunne, Eds.) Santa Fe Institute Pengajian dalam Sains Kerumitan. Akhbar Universiti Oxford. hlm. 405.