Come il movimento della materia attraverso la biosfera è diverso dal flusso di energia?

Il movimento di una sostanza chimica attraverso la biosfera è conosciuto come un ciclo biogeochimico. Tutti i prodotti chimici necessari per la vita sono pedalati attraverso varie fasi organiche ed inorganiche, ma essi non sono né creati né distrutto. Energia, d'altra parte, viene costantemente aggiunto sotto forma di luce solare e costantemente perso sotto forma di radiazione infrarossa e la luce riflettuto nello spazio. Di conseguenza, questione è descritto come essendo "pedalato" attraverso un ecosistema considerando che energia "scorre" dalla luce del sole a produttori e consumatori..--ed è alla fine persa come calore.

I cicli biogeochimici come sistemi chiusi

La composizione chimica della terra è essenzialmente costante..--a parte perdite minori dell'atmosfera nello spazio e occasionali ingressi da asteroidi, questione non entra né lascia il pianeta. Per questo motivo, i cicli biogeochimici sono essenzialmente sistemi chiusi.

Flusso di energia negli ecosistemi: un sistema aperto

Il movimento dell'energia attraverso un ecosistema, in contrasto con il movimento della materia, costituisce un sistema aperto. Ci sono ingressi e uscite, o guadagni e perdite. Energia entra nel sistema sotto forma di luce solare. Energia non può essere veramente distrutta, ma in ogni reazione chimica o biologica alcuno di esso è sempre trasformato in calore. Questo calore lascia la terra sotto forma di radiazione infrarossa.

Esempi di cicli biogeochimici

I cicli biogeochimici più importanti sono il ciclo dell'acqua, il ciclo dell'azoto, ciclo del carbonio e il ciclo del fosforo. Concettualmente, il ciclo dell'acqua è il più semplice da capire. Alimentato da luce solare, acqua evapora da fonti come gli oceani, laghi e fiumi, poi cade a terra come precipitazione. Tutta la vita prende in acqua e poi si espelle. Tutto il tempo, acqua può modificare fase da gas a liquido a solido, ma chimicamente rimane lo stesso. In altri cicli, come il ciclo dell'azoto, ad esempio, il prodotto chimico forma vari composti chimici nelle diverse fasi del ciclo. Tutta la vita richiede azoto, ma solo determinati organismi possono metabolizzare l'azoto inorganico nell'atmosfera. Tutti gli altri organismi dipendono da composti azotati sintetizzati da queste "fissatori di azoto". Tutti i cicli biogeochimici sono in ultima analisi, alimentati dalla luce solare.

Flusso di energia: livelli trofici

Quasi tutta l'energia nella biosfera, con l'eccezione di alcuni ecosistemi estremi come quelli che si formano intorno a bocche vulcaniche sul fondo dell'oceano, proviene dalle radiazioni solari. Non tutti gli organismi, tuttavia, sono in grado di utilizzare direttamente la luce solare. Organismi che possono utilizzare la luce solare come fonte primaria di energia sono chiamati "produttori primari" o semplicemente "produttori". I produttori sono il primo "livello trofico". Il secondo livello trofico comprende tutti gli organismi che si nutrono direttamente da produttori. Questi sono chiamati erbivori o consumatori primari. Il terzo livello è costituito da carnivori, che mangiano erbivori o consumatori secondari. C'è spesso un quarto livello, composta da carnivori che si nutrono di altri carnivori, e a volte c'è anche un quinto livello trofico pure.

Perdita di energia tra livelli trofici

La fotosintesi della pianta è di circa 1 per cento di efficienza. Inoltre, come regola generale, solo il 10% dell'energia contenuta negli organismi di un livello trofico sono disponibili ai consumatori nel livello successivo. Questo è perché la maggior parte degli organismi utilizzare solo circa il 10 per cento dell'energia che consumano nella costruzione dei propri tessuti corporei..--il resto viene utilizzato per il metabolismo. In altre parole, per una persona a mangiare 1 caloria vale la pena di manzo, la mucca ha dovuto mangiare 10 calorie vale la pena di materia vegetale, e l'impianto doveva assorbire 1.000 calorie vale la pena di luce solare. Matematicamente, questo fornisce una buona spiegazione per perché un ecosistema può supportare solo di pochi predatori di alto livello.