Кругообіг речовин та потік енергії в природі. Потоки енергії та речовини в екосистемах

Утворення найпростіших мінеральних та органомінеральних компонентів у газоподібному рідкому або твердому стані, які надалі стають складовими компонентами для нових циклів круговороту речовин. З решти 66 більшість йде на нагрівання атмосфери і суші випаровування і кругообіг води в екосфері перетворюється на енергію вітрів. Кругообіг води гідрологічний цикл В результаті кругообігу води відбувається її накопичення очищення та перерозподіл планетарного запасу води.

Якщо ця робота Вам не підійшла внизу сторінки, є список схожих робіт. Також Ви можете скористатися кнопкою пошук

Лекція 5

Кругообіг речовин та енергії

Кругообіг речовин та енергії у природі складається з кількох взаємопов'язаних процесів:

1. Регулярно повторюваний або безперервний потік енергії, а також утворення та синтез нових сполук.
2. Постійне або періодичне перенесення та перерозподіл енергії, винесення та спрямоване переміщення синтезованих сполук під впливом фізичних, хімічних та біологічних агентів.
3. Розкладання та деструкція (руйнування) синтезованих раніше сполук під впливом біогенних або абіогенних факторів середовища.
4. Утворення найпростіших мінеральних та органомінеральних компонентів у газоподібному, рідкому або твердому стані, які згодом стають складовими компонентами для нових циклів кругообігу речовин.

Енергія сонця

Родоначальником всіх відомих видів енергії, включаючи і ядерну, є Сонце. За три доби Земля отримує від Сонця таку кількість енергії, яка могла б звільнитися при спалюванні всіх природних запасів вугілля, газу, нафти і деревини.

Енергія Сонця випромінюється в космос у вигляді спектра ультрафіолетового, видимого (світлового) та інфрачервоного випромінювання та інших форм променистої та електромагнітної енергії.

Мал. Потік енергії до земної поверхні та від неї

Близько 34% енергії Сонця відразу ж відбивається назад у космос хмарами, пилом та іншими речовинами що у атмосфері, і навіть власне поверхнею Землі. З решти 66% більшість йде на нагрівання атмосфери і суші, випаровування і кругообіг води в екосфері, перетворюється на енергію вітрів. І лише незначна частина цієї енергії (0,023%) уловлюється зеленими рослинами і використовується в процесі фотосинтезу для утворення органічних сполук.

Кругообіг води (гідрологічний цикл)

В результаті кругообігу води відбувається її накопичення, очищення та перерозподіл планетарного запасу води.

Мал. Спрощена діаграма кругообігу води

Сонячна енергія та земне тяжіння безперервно переміщують воду між океанами, атмосферою, існуючою та живими організмами. Найважливішими процесами цього кругообігу євипаровування (перетворення води у водяну пару),конденсація (перетворення водяної пари в краплі рідини),опади (дощ, мряка, град, сніг) і стік води назад у море для відновлення циклу.

Під вплив сонячної енергії, що надходить, вода випаровується з поверхні океанів, річок, озер, ґрунтів і рослин і надходить в атмосферу. Вітри та повітряні маси переносять водяну пару до різних районів Землі. Зниження температури в окремих частинах атмосфери призводить до утворення маси дрібних крапельок води у вигляді хмар або туману. Зрештою краплі води зливаються разом і стають настільки важкими, що випадають на поверхню суші або водойми у вигляді атмосферних опадів.

У середньому молекула води перебуває у повітрі близько 10 днів, як потрапляє з опадами на грішну землю. Приблизно половина всіх опадів планети випадає у зоні тропічних лісів.

Частина прісної води, що випадає на землю, замерзає у льодовиках. Проте в основному вода стікає до найближчих озер, рук і струмків, які несуть її назад в океан, тим самим замикаючи кільце круговороту.

Значна частина води просочується глибоко у ґрунт. Там відбувається накопичення ґрунтових вод у водоносних горизонтах. Однак циркуляція підземних вод відбувається незрівнянно повільніше, ніж циркуляція поверхневих та атмосферних вод. Підземні джерела та водотоки в результаті повертаються на поверхню суші та в річки та озера, звідки знову випаровується чи стікає в океан.

Людина втручається у кругообіг води двома способами:

• паркан великої кількості прісної води з річок, озер та водоносних горизонтів. У густозаселених або інтенсивно зрошуваних районах водозабір призвів до виснаження запасів ґрунтових вод або вторгнення солоної океанічної води в підземні водоносні горизонти.
• зведення рослинного покриву суші на користь розвитку сільського господарства, при видобутку корисних копалин, будівництві доріг та житла. Це призводить до зменшення просочування поверхневих вод під землю, що скорочує поповнення запасів ґрунтових вод, збільшується ризик повеней та підвищує інтенсивність стоку, тим самим посилюючи ерозію ґрунтів.

Біогеохімічні круговороти

Будь-які елементи або їх сполуки необхідні для життєдіяльності організмів, їх росту та розмноження називаютьсяпоживними речовинами. Вони включають як органічні речовини (цукор та протеїни) так і неорганічні (вода, вуглекислий газ, кисень, нітрати, фосфати, залізо, мілину).

Близько 40 елементів та їх сполук є найважливішими для живих організмів. Ці елементи необхідні у великих кількостях називаються поживнимимакроелементами. До них належать вуглець, кисень, водень, азот, фосфор, сірка, кальцій, магній, калій. Вони становлять 97 маси людського тіла.

Близько 30 інших елементів, необхідних для життя у невеликих чи незначних кількостях, називають поживнимимікроелементами. Це залізо, мідь, цинк, хлор, йод.

Більшість елементів на Землі перебувають у такому стані, що не можуть бути безпосередньо використані живими організмами. На щастя, елементи та їх сполуки, необхідні як поживні речовини, знаходяться в постійному кругообігу і здатні перетворюватися на необхідні для поглинання форми.

Кругообіг речовин у біосфері обумовлений спільною дією біологічних, геохімічних та геофізичних факторів.

Біологічні цикли обумовлені життєдіяльністю організмів: харчування, харчові мережі, розмноження, зростання, пересування, смерть, розкладання, мінералізація.

Абіогенні цикли склалися набагато раніше за біологічні; вони включають весь комплекс геологічних, геохімічних, гідрологічних і атмосферних процесів.

Символом кругообігу речовин є спіраль, а не коло. Це означає, що новий цикл круговороту не повторює точно старий, а вносить щось нове, що з часом призводить до значних змін.

До основних циклів можна віднести кругообіги вуглецю, кисню, азоту, фосфору, сірки та біогенних катіонів.

Кругообіг вуглецю

Мал. Кругообіг вуглецю в біосфері

Вуглець є основним «будівельним матеріалом» молекул органічних сполук. Більшість наземних рослин одержують необхідний вуглець, поглинаючи вуглекислий газ з атмосфери, концентрація якого там становить 0,04%. Фітопланктон (мікроскопічні рослини, що плавають у водних екосистемах) отримують вуглець їх вуглекислого газу, розчиненого у воді.

У процесі фотосинтезу рослини продуценти перетворюють вуглець вуглекислого газу на вуглець складних органічних сполук, наприклад глюкози:

вуглекислий газ + вода + сонячна енергія = глюкоза + кисень

Потім у процесі клітинного дихання глюкоза та інші складні органічні сполуки розщеплюються та перетворюють вуглець назад у вуглекислий газ, для повторного використання продуцентами:

глюкоза + кисень = вуглекислий газ + вода + енергія

У кругообігу вуглецю, а точніше найбільш рухомої його форми вуглекислого газу, чітко простежується трофічний ланцюг: продуценти, консументи, редуценти.

Вуглець швидко циркулює між атмосферою, гідросферою та живими організмами. Деяка частина планетарного вуглецю на тривалі періоди «зв'язується» у формі викопних видів палива – кам'яного та бурого вугілля, нафти, природного газу, торфу, сланців – процес утворення яких у літосфері тривав мільйони років. У такому вигляді вуглець залишається «пов'язаним» до тих пір, поки не буде знову введений в атмосферу у формі вуглекислого газу, що відбувається при видобутку та спалюванні мінерального палива.

Втручання людини у кругообіг вуглецю різко зростає, особливо починаючи з 1950-х років, внаслідок швидкого зростання населення та використання ресурсів, і відбувається воно в основному двома способами:

• Зведення лісів та іншої рослинності без достатніх лісовідновлювальних робіт, у зв'язку з чим зменшується загальна кількість рослинності, здатної поглинати вуглекислий газ.
• Спалювання вуглецевмісних копалин видів палива та деревини. Вуглекислий газ, що при цьому утворюється, потрапляє в атмосферу, поступове зростання вмісту якого викликає так званий «парниковий ефект».

Кругообіг азоту

Мал. Кругообіг азоту в біосфері

Кругообіг азоту охоплює всі галузі біосфери. Поглинання його рослинами обмежене, тому що вони засвоюють азот тільки у формі сполуки його з воднем та киснем ( N 0 3- і NH 4 ). І це при тому, що запаси азоту в атмосфері невичерпні (78% її обсягу). Редуценти (деструктори), а точніше ґрунтові бактерії, поступово розкладають білкові речовини відмерлих організмів і перетворюють їх на амонійні сполуки, нітрати та нітрити. Частина нітратів потрапляє у процесі круговороту у підземні води та забруднює їх.

Азот повертається в атмосферу знову із виділеними при гниття газами. Щоправда, частина його окислюється в повітрі під час грозових розрядів і надходить у грунт з дощовою водою, але таким способом його фіксується в 10 разів менше, ніж за допомогою бактерій.

Втручання людини в кругообіг азоту полягає в наступному:

• при спалюванні викопного палива в атмосферу викидаються великі кількості оксиду азоту ( NO ). Оксид азоту потім з'єднується в атмосфері з киснем і утворюється діоксид азоту ( NO 2 ), який при взаємодії з водяною парою може утворювати азотну кислоту ( HNO 3 ). Ця кислота стає компонентом кислотних опадів.
• використання добрив призводить до виділення в атмосферу «парникового газу» закису азоту ( N 2 O )
• збільшення кількості нітратів та іонів амонію у водних екосистемах при змиві з добрив із полів. Надлишок поживних речовин призводить до швидкого зростання водоростей, при розкладанні яких витрачається розчинений кисень, що призводить до масових морів риб.

Кругообіг фосфору

Мал. Кругообіг фосфору в біосфері

Фосфор, головним чином у вигляді фосфат-іонів (РО 3- та НРО 4 2- ), є важливим поживним елементом як рослин, так тварин. Він входить до складу молекул ДНК, що несуть генетичну інформацію; молекул АТФ та АДФ, у яких запасається необхідна для організмів хімічна енергія, що використовується при клітинному диханні; молекул жирів, що утворюють клітинні мембрани в рослинних та тваринних клітинах; а також речовин, що входять до складу кісток та зубів. Загальний кругообіг фосфору можна розділити на дві частини - водну і наземну

Фосфор повільно переміщається з фосфатних родовищ на суші та мілководних океанічних опадів до живих організмів і потім назад. Фосфор, що вивільняється при повільному руйнуванні (або вивітрюванні) фосфатних руд, розчиняється ґрунтовою вологою і поглинається корінням рослин.

Тварини отримують необхідний їм фосфор, поїдаючи рослини чи інших рослиноїдних тварин. Значна частина цього фосфору у вигляді екскрементів тварин та продуктів розкладання мертвих тварин і рослин повертається у ґрунт, у річки та врешті-решт на дно океану у вигляді нерозчинних фосфатних осадових порід.

Частина фосфору повертається на поверхню суші у вигляді гуано, збагаченої фосфором органічної маси екскрементів птахів, що харчуються рибою (пеліканів, олушів, бакланів тощо). Однак незрівнянно більша кількість фосфатів щорічно змивається з поверхні суші до океану внаслідок природних процесів та антропогенної діяльності. Втручання людини у кругообіг фосфору зводиться в основному до двох варіантів:

• видобуток великих кількостей фосфатних руд для мінеральних добрив і миючих засобів;
• збільшення надлишку фосфат-іонів у водних екосистемах при попаданні в них забруднених стоків з тваринницьких ферм, змитих з полів фосфатних добрив, а також очищених та неочищених комунально-побутових стоків. Надлишок цих елементів сприяє «вибуховому» зростанню синьо-зелених водоростей та інших водних рослин, що порушує життєву рівновагу у водних екосистемах.

Визначення 1

Енергія є комплексною мірою руху та взаємодії всіх видів матерій.

На відміну від речовин, які можуть циркулювати на різних блоках біосфери, використовуватися повторно і формувати круговороти, енергія є постійним односпрямованим потоком. У таких потоках енергія може перетворюватися з однієї форми на іншу до тих пір, поки не розсіється в космічному просторі у вигляді тепла.

Всю біосферу можна розцінювати як єдине просторове утворення здатне до поглинання енергії з космічного простору і направлення її на внутрішню роботу.

Живі організми є основними споживачами та перетворювачами енергії у біосфері. Так, наприклад, продуценти перетворюють вільну променисту енергію на хімічно пов'язану, яка надалі переходить від одних біосферних структур до інших. Кожен перехід енергії супроводжується її перетворенням на тепло і розсіюванням у навколишньому середовищі. Під час передачі енергії від продуцентів до консументів першого порядку ефективність перенесення становить лише 10%.

Більш ефективним є перенесення енергії від консументів першого до консументів другого порядку – 20%. Завершується потік енергії на редуцентах рахунок яких енергія або остаточно розсіюється як тепла, або акумулюється в мертвої органіці.

Кругообіги речовин у біосфері

• великий біологічний (характерною особливістю великого круговороту речовин є його переважно горизонтальний напрямок. Здійснюється він виключно між сушею та морем, як, наприклад, кругообіг води);
• малий біологічний (переважно вертикальним напрямом міграції має біологічний кругообіг, що здійснюється між рослинами та ґрунтом);
• хімічний (міграція речовин у хімічному кругообігу визначається двома тісно пов'язаними та взаємозумовленими процесами, що протистоять один одному. Він являє собою синтез зеленими рослинами живої речовини з елементів неживої природи за рахунок сонячної енергії та мінералізації детриту, внаслідок чого і виділяється енергія).

Зауваження 1

Утворення живої речовини та її розкладання є дві сторони єдиного процеси, званого біологічним кругообігом хімічних елементів. Основний склад живої матерії залежить від тих хімічних елементів, які перебувають у біосфері в газоподібному стані, внаслідок чого органічний світ живих організмів пов'язаний із кругообігом газів на Землі.

Біосферні геохімічні процеси

Як відомо, Земна кора налічує понад $100$ хімічних елементів, проте тільки $6$ з них взаємодіють в атмосфері: водень $(H)$, кисень $(O)$, азот $(N)$, вуглець $(C)$, фосфор $(P)$ і сірка $(S)$. Таким чином, у біосферних геохімічних процесах беруть участь найбільш реакційні елементи. Перші чотири з них утворюють практично всю масу наземних рослин, що включають близько $99% всього живої речовини на Землі.

Біосферні біохімічні процеси

Біохімічні цикли щорічно рухають близько $500$ млрд. т речовини, виключно рухомою силою яких є процеси фотосинтезу. Крім $ C $, $ H $, $ O $ і $ N $ організми використовують зольні елементи - $ Ca $, $ K $ і т.д., а також макроелементи - $ Zn $, $ Mo $ і т.д. , кругообіг яких на планеті відбувається за рахунок циклічного перетворення речовин і зміни потоків енергії завдяки спільній дії біотичної та абіотичної трансформації живої речовини.

Висновок

Таким чином, кругообіг речовин у біосфері здійснюють не певні речовини, а лише певні елементи, що беруть участь у процесах, що здійснюються а різних шарах атмо-, гідро-і літосфери.

Щоб простежити взаємозв'язок живої та неживої природи, необхідно розуміти, як відбувається кругообіг речовин у біосфері.

Сенс

Кругообіг речовин - це повторювана участь тих самих речовин у процесах, які у літосфері, гідросфері і атмосфері.

Виділяють два типи кругообігу речовин:

• геологічний(Великий кругообіг);
• біологічний(малий кругообіг).

Рушійною силою геологічного кругообігу речовин є зовнішні (сонячна радіація, гравітація) та внутрішні (енергія надр Землі, температура, тиск) геологічні процеси, біологічного – діяльність живих істот.

Великий кругообіг відбувається без участі живих організмів. Під дією зовнішніх та внутрішніх факторів формується та згладжується рельєф. Внаслідок землетрусів, вивітрювання, виверження вулканів, руху земної кори утворюються долини, гори, річки, пагорби, формуються геологічні верстви.

Мал. 1. Геологічний кругообіг.

Біологічний кругообіг речовин у біосфері відбувається за участю живих організмів, які перетворюють і передають енергію по харчовому ланцюжку. Стійка система взаємодії живої (біотичної) та неживої (абіотичної) речовин називається біогеоценозом.

ТОП-3 статтіякі читають разом з цією

Щоб відбувався кругообіг речовин, необхідно виконання кількох умов:

• наявність приблизно 40 хімічних елементів;
• наявність сонячної енергії;
• взаємодія живих організмів.

Мал. 2. Біологічний кругообіг.

У циклу речовин немає певної відправної точки. Процес безперервний і одна стадія незмінно перетікає до іншої. Можна почати розглядати цикл із будь-якої точки, суть залишиться незмінною.

Загальний кругообіг речовин включає наступні процеси:

• фотосинтез;
• метаболізм;
• розкладання.

Рослини, які є продуцентами в харчовому ланцюжку, перетворюють сонячну енергію на органічні речовини, які надходять з їжею в організм тварин - редуцентів. Після смерті відбувається розкладання рослин та тварин за допомогою консументів – бактерій, грибів, черв'яків.

Мал. 3. Харчовий ланцюжок.

Кругообіг речовин

Залежно від розташування речовин у природі виділяють два типи круговороту:

• газовий- відбувається у гідросфері та атмосфері (кисень, азот, вуглець);
• осадовий- відбувається у земній корі (кальцій, залізо, фосфор).

Кругообіг речовин та енергії в біосфері на прикладі декількох елементів описаний у таблиці.

Припинення кругообігу речовин у природі означає порушення ходу життя. Щоб життя тривало, необхідно, щоб енергія проходила цикл за циклом.

Що ми дізналися?

З уроку дізналися про сутність великого та малого круговороту речовин у біосфері, взаємодію неживої природи з живими організмами, а також розглянули кругообіг води, вуглецю, азоту, кисню, сірки та фосфору.

Тест на тему

Оцінка доповіді

Середня оцінка: 4.5. Усього отримано оцінок: 129.

Будь-яке життя вимагає постійного припливу енергії та речовини. Енергія витрачається здійснення основних життєвих реакцій, речовина йде побудова тіл організмів. Існування природних екосистем супроводжується складними процесами речовинно-енергетичного обміну між живою та неживою природою. Процеси залежать не тільки від складу біотичних речовин, а й від фізичного середовища.

Потоки енергії та речовини розглядаються в екології як передача енергії та речовини ззовні до автотрофів і далі по ланцюгах живлення від організмів одного трофічного рівня до наступного.

Потік енергії у співтоваристві – це перехід енергії від організмів одного рівня до іншого у формі хімічних зв'язків органічних сполук.

Потік речовини - переміщення речовини у формі хімічних елементів та їх сполук від продуцентів до редуцентів і далі через хімічні реакції, що відбуваються без участі живих організмів, знову до продуцентів.

Потік речовини відбувається по замкнутому циклу, тому його називають кругообігом.

Потік речовини та потік енергії― не тотожні поняття, хоча нерідко для вимірювання потоку речовини використовуються різні енергетичні еквіваленти (калорії, кілокалорії, джоулі).

Принципова відмінність між потоками речовини та енергії в екосистемі полягає в тому, що біогенні елементи (азот, вуглець, фосфор і т.д.), що становлять органічну речовину, можуть брати участь у кругообігу речовин, тоді як потік енергії односпрямований і незворотний.

Існування всіх екосистем залежить від постійного припливу енергії, яка необхідна всім організмам для підтримки їхньої життєдіяльності та самовідтворення.

Основним каналом перенесення енергії у співтоваристві є харчовий ланцюг. У міру віддалення від первинного продуцента потік енергії різко слабшає - кількість енергії зменшується.

Завдання

Користуючись правилом 10%, розрахуйте частку енергії, що надходить на 4-й трофічний рівень, за умови, що її загальна кількість на першому рівні становила 100 одиниць.

Кругообіг речовин та перетворення енергії- Необхідна умова існування будь-якої екосистеми. Перенесення речовин та енергії у ланцюгах живлення в екосистемі.

Екосистема може забезпечити кругообіг речовини тільки в тому випадку, якщо включає необхідні для цього чотири складові частини: запаси біогенних елементів, продуценти, консументиі редуценти

Мал. 1.Необхідні компоненти екосистеми

Ця структура складена кількома групами організмів, кожна з яких виконує певну роботу у кругообігу речовин. Організми, що належать до однієї такої ланки, утворюють трофічний рівень,а послідовні зв'язки між трофічними рівнями утворюють ланцюги живлення,або трофічні ланцюги.В екосистему входять організми, що розрізняються за способом харчування - автотрофи та гетеротрофи.

Автотрофи(саможивучі) - організми, що утворюють органічну речовину свого тіла з неорганічних речовин - в основному з вуглекислого газу та води - за допомогою процесів фотосинтезу та хемосинтезу. Фотосинтез здійснюють фотоавтотрофи - усі хлорофілоносні (зелені) рослини та мікроорганізми. Хемосинтез спостерігається у деяких ґрунтових та водних бактерій, які використовують як джерело енергії не сонячне світло, а ферментативне окислення ряду речовин - водню, сірки, сірководню, аміаку, заліза.

Гетеротрофи(харчуються іншими) - організми, які споживають готову органічну речовину інших організмів та продуктів їх життєдіяльності. Це все тварини, гриби та більшість бактерій.

На відміну від автотрофів-продуцентів гетеротрофи виступають як споживачі та деструктори (руйнівники) органічних речовин. Залежно від джерел харчування та участі в деструкції вони поділяються на консументи та редуценти.

Консументи - споживачі органічної речовини організмів. До них відносяться:

· Консументи I порядку - рослиноїдні тварини (фітофаги),які живляться живими рослинами (тля, коник, гусак, вівця, олень, слон);

· Консументи II порядку - м'ясоїдні тварини (зоофаги),поїдають інших тварин, - різні хижаки (хижі комахи, комахоїдні та хижі птахи, хижі рептилії та звірі), що нападають не тільки на фітофагів, але й інших хижаків. Існує чимало тварин зі змішаним харчуванням, що споживають і рослинну і тваринну їжу - м'ясоїдно-рослиноїдні та всеїдні. Консументи І та ІІ порядку займають відповідно другий, третій, а іноді й наступний трофічні рівні в екосистемі.

Редуценти - бактерії та нижчі гриби - завершують деструктивну роботу консументів та сапрофагів, доводячи розкладання органіки до її повної мінералізації та повертаючи в середу екосистеми молекулярний азот, мінеральні елементи та останні порції двоокису вуглецю.

Стійкість екосистем.Залежність стійкості екосистем від кількості видів і довжини ланцюгів харчування, що мешкають у них: чим більше видів, ланцюгів живлення, тим стійкіша екосистема від круговороту речовин.

Штучна екосистема- Створена в результаті діяльності людини. Приклад штучних екосистем: парк, поле, сад, город.

Відмінності штучної екосистеми від природної:

Невелика кількість видів (наприклад, пшениця та деякі види бур'янів на пшеничному полі та пов'язані з ними тварини);

Переважна більшість організмів одного або декількох видів (пшениця в полі);

Короткі ланцюги живлення через невелику кількість видів;

Незамкнений кругообіг речовин внаслідок значного винесення органічних речовин та вилучення їх з круговороту у вигляді врожаю;

Невисока стійкість та нездатність до самостійного існування без підтримки людини.

Незалежно від величини та ступеня складності екосистеми є відкритими системами і більшою чи меншою мірою вимагають постійного припливу енергії та різних речовин. У процесі життєдіяльності організмів відбувається постійний приплив енергії і кругообіг речовин, причому кожен вид використовує лише частину енергії, що міститься в органічних речовинах. Відбувається цей процес через ланцюги живлення (трофічні рівні), що являють собою послідовність видів, що отримують органічні речовини та енергію з вихідної харчової речовини; при цьому кожна попередня ланка стає їжею для наступного (Рис. 24).

Кругообіг речовин - це переміщення речовини у формі хімічних елементів та їх сполук від продуцентів до редуцентів через консументи або без них і знову до продуцентів.Рослини - автотрофні організми, здатні у процесі фотосинтезу синтезувати органічні речовини з неорганічних, тому їх називають продуцентами, абовиробниками.

Мал. 24. Потік енергії та кругообіг речовин в екосистемі

Рослини використовуються як їжа тваринами, які самі не здатні до синтезу органіки з неорганіки. Такі гетеротрофні організми називають консументами,або споживачами.Бактерії та гриби виконують головну

участь у розкладанні відмерлої органіки на вихідні неорганічні речовини, повертаючи в середу. Тому їх називають деструкторами або редуцентами,тобто. руйнівникамиабо відновниками.

Отже, органічна речовина, утворена рослинами, перетворюється на тіло тварин, та був за участю бактерій знову перетворюється на неорганічні речовини, засвоювані рослинами. Таким чином в екосистемі здійснюється кругообіг речовин.

Потік енергії перехід енергії у вигляді хімічних зв'язків органічних сполук (їжі) по ланцюгах живлення від одного трофічного рівня до іншого (вищого) (рис. 25).Сонце є єдиним джерелом енергії Землі. Воно забезпечує постійний, безперервний, незамкнений приплив енергії на Землю. На відміну від речовин, які циркулюють по ланках екосистеми і входять у кругообіг, використовуючись багаторазово, енергія може бути використана лише один раз.

Для розуміння процесів потоку енергії в екосистемах важливо знати закони термодинаміки. Перший закон термодинаміки свідчить, що енергія неспроможна створюватися заново і зникає, лише переходить із однієї форми до іншої. Тому енергія в екосистемі не може з'явитися сама собою, а надходить до неї ззовні - від Сонця.

Мал. 25. Потік енергії в екосистемі

Другий закон термодинаміки говорить, що процеси, пов'язані з перетвореннями енергії, можуть протікати самовільно лише за умови, що енергія переходить з концентрованої форми на розсіяну. Відповідно до цього закону рослинами використовується лише частина сонячної енергії, що надходить в екосистему. Решта енергія розсіюється і перетворюється на теплову, яка витрачається нагрівання середовища екосистеми. Невелика частина сонячної енергії, поглинена рослиною, витрачається на продукційний процес, тобто утворення біомаси. Далі, переходячи на наступні трофічні рівні, разом з їжею у вигляді хімічних зв'язків, енергія також розсіюється і зменшується у кількості, доки повністю не розсіється.

Харчовий ланцюг – основний канал перенесення енергії в екосистемі. Рослини є первинними постачальниками енергії всім інших організмів у ланцюгах харчування. Існують певні закономірності переходу енергії з одного трофічного рівня на інший разом із споживаною їжею. По перше,основна частина енергії, засвоєна консументом з їжею, витрачається з його життєзабезпечення (рух, підтримання температури тощо.). Цю частину енергії розглядають як витрати на дихання. По-друге,частина енергії перетворюється на тіло організму споживача «в запас». По-третє,деяка частка їжі не засвоюється організмом, отже, з неї не вивільняється енергія. Надалі вона вивільняється з екскрементів, але іншими організмами (деструкторами), які споживають їх у їжу. Виділення енергії з екскрементами у хижаків невелике, у травоїдних воно більш значне. Наприклад, гусениці деяких комах, які харчуються рослинами, виділяють з екскрементами до 70% енергії.

У кожному ланці харчової ланцюга більшість енергії витрачається як тепла, втрачається, що обмежує кількість ланок. У середньому максимальні витрати на дихання в сумі з незасвоєною їжею становлять близько 90% від спожитої. Тому перехід енергії з одного трофічного рівня на інший становить близько 10% енергії, спожитої в їжу. Неважко підрахувати, що енергія, яка сягає 5 рівня, становить лише 0,01% енергії, поглиненої продуцентами. Ця закономірність називається "правилом десяти відсотків". Вона показує, що ланцюг живлення має обмежену кількість ланок, зазвичай трохи більше 4-5. Пройшовши через них, практично вся енергія ока-

називається розсіяною. Тому потрібен постійний приплив енергії, щоб екосистема могла існувати.