Energia i materia w biosferze OGR-zaocz

Przemiany energii i materii w układach naturalnych i antropogenicznych.

 

1.      W ekosystemie energia słoneczna przepływa przez wchodzące w jego skład poziomy troficzne, reprezentowane przez:

1.1.   producentów

1.2.   konsumentów I rzędu - roślinożerców

1.3.   konsumentów II rzędu - drapieżców

1.4.   konsumentów wyższych rzędów - aż do drapieżców szczytowych

1.5.   reducentów.

2.      Przy omawianiu przepływu energii znajdują zastosowanie zasady termodynamiki:

2.1.   ZASADA ZACHOWANIA ENERGII - energia w układzie przemienia się z jednej formy w drugą, ale całkowita ilość energii, jaką dysponuje układ jest stała. Wynika z niej

2.2.   ZASADA STAŁYCH SUM CIEPŁA - ogólna ilość ciepła zużytego lub wydzielonego w reakcjach chemicznych jest stała bez względu na drogę, jaką reakcja przebiega ( jedno- lub wielostopniowo).

2.3.   ZASADA WZROSTU ENTROPII - wynikiem przemian energetycznych jest wzrost entropii; każdej przemianie energetycznej towarzyszą straty w postaci energii cieplnej.

3.      Stała słoneczna, natężenie promieniowania słonecznego, czyli ilość energii cieplnej (cal), jaką otrzymuje jednostka powierzchni (cm2) ustawionej prostopadle do biegu promieni w ciągu jednostki czasu (min), dopływająca do górnej granicy atmosfery.

3.1.   8,4 J/cm2*min (2 cal/ cm2*min)

4.      Energia przepływa przez kolejne poziomy troficzne, czyli pokarmowe.

4.1.   Prawo Lindemana:tylko 10-20% masy tkanek istot żywych stanowiących poziom troficzny jest wbudowywana w tkanki organizmów wyższego poziomu pokarmowego

4.2.   POZIOM TROFICZNY - grupa organizmów, do której pokarm trafia przez tę samą liczbę szczebli.

4.2.1.      Podstawą klasyfikacji troficznej jest funkcja, a nie skład gatunkowy.

4.3.   ŁAŃCUCH TROFICZNY - ciąg organizmów kolejno zjadających się, przez który przepływa energia zawarta w pokarmie.

4.4.   SIEĆ TROFICZNA – przeplatające się łańcuchy troficzne

5.        Schemat przepływu energii przez każdy poziom troficzny:

ENERGIA POBRANA = BIOMASA + RESPIRACJA + ENERGIA NIEWYKORZYSTANA + PRODUKCJA (pierwotna lub wtórna)

6.      Rodzaje łańcuchów pokarmowych:

6.1.   spasania

6.2.   detrytusowy (mezofauna = destruenci I rzędu, mikrofauna = destruenci II rzędu)

7.      Graficznym przedstawieniem zależności występujących w łańcuchach pokarmowych są piramidy troficzne.

7.1.   Rodzaje piramid:

7.1.1.      liczb

7.1.2.      biomas

7.1.3.      energii

8.      PRODUKCJA W EKOSYSTEMIE:

8.1.   PRODUKCJA PIERWOTNA - szybkość, z jaką producenci gromadzą energię promieniowania słonecznego w postaci energii chemicznej w materii organicznej.

8.2.   Etapy produkcji pierwotnej ( PP)

8.2.1.      produkcja pierwotna brutto (PPB) - szybkość fotosyntezy czyli wytwarzania materii organicznej,

8.2.2.      produkcja pierwotna netto ( PPN ) - szybkość magazynowania materii organicznej w tkankach roślin,

8.2.3.      produkcja netto biocenozy ( PNB ) - szybkość gromadzenia energii, która nie została zużyta przez heterotrofy.

8.3.   Porównanie etapów produkcji pierwotnej w ekosystemach naturalnych i antropogenicznych

8.4.   Wskaźnik liściowy (LAI) a wielkość produkcji pierwotnej brutto i netto

9.      PRODUKCJA WTÓRNA - szybkość wiązania energii przez konsumentów.

 

10.  Krążenie materii w biosferze

Do poznania ekosystemów zbliża badanie wielkich cyklów biogeochemicznych, których różnorodne fazy zachodzą wewnątrz ekosystemów. Dotyczy to krążenia pierwiastków chemicznych, które po właściwych drogach obiegu przenoszą się ze środowiska abiotycznego do organizmów i odwrotnie.

10.1.                   Wszystkie pierwiastki w biosferze tworzą pulę:

10.1.1.  wymienną - tworzona jest w wyniku wietrzenia minerałów i przechodzenia ich w postać soli rozpuszczalnych w wodzie

10.1.2.  zasobów - powiększa się przez wtórną mineralizację, przez co zmniejsza pulę wymienną (dostępną)

10.2.                   Podział cyklów biogeochemicznych:

10.2.1.  gazowe = doskonałe = zamknięte. Należą do nich cykl krążenia azotu i węgla. Pulą tych pierwiastków jest atmosfera lub hydrosfera (tlen, węgiel i azot). Pierwiastki wracają do obiegu poprzez:

10.2.1.1.       rozkład martwej materii organicznej

10.2.1.2.       ekskrecje (wydaliny) u zwierząt

10.2.1.3.       autoliza (znaczenie marginalne)

10.2.2.  sedymentacyjne = niedoskonałe = otwarte. Przykładem jest cykl krążenia fosforu, żelaza. Pulą zasobów jest litosfera. Pierwiastki wracają do obiegu poprzez:

10.2.2.1.       działalność wulkaniczna

10.2.2.2.       ruchy górotwórcze

10.2.2.3.       erozja

10.2.2.4.       transport biologiczny