القانون الأول للديناميكا الحرارية ، لا يمكن إنشاء الطاقة أو تدميرها ، بل تحويلها فقط ، يمكن إثباتها داخل شبكة غذائية كلاسيكية. هنا يتم تسخير الطاقة الضوئية من الشمس أولا كطاقة مشعة بواسطة النباتات ثم يتم تحويلها إلى طاقة كيميائية مخزنة ككربوهيدرات معقدة. تستهلك بعض النباتات في النهاية. في عملية تكسير السكريات ، يتم إطلاق الطاقة إما كحرارة ، أو تخزينها في جزيئات كبيرة كاحتياطيات طاقة كيميائية لاستخدامها لاحقا ، أو يتم نقلها إلى مفترس. يشار إلى كل مرحلة من هذه المراحل في السلسلة الغذائية باسم المستوى الغذائي. النباتات هي المنتجون. سيكون السنجاب هو المستهلك الأساسي ، وسيكون الثعلب المفترس هو المستهلك الثانوي. تسمى المادة العضوية التي يتم نقلها من المستوى الغذائي إلى المستوى التالي بالكتلة الحيوية - وعادة ما تقاس بوحدات الطاقة أو السعرات الحرارية أو السعرات الحرارية.
ومع ذلك ، فإن نقل الكتلة الحيوية ليس خطيا. بعد أن يتلقى المنتجون الأساسيون الطاقة من الشمس ويصنعون الطعام ، بسبب التنفس الخلوي ، يتم تحويل كمية صغيرة إلى طاقة حرارية غير صالحة للاستخدام يتم إطلاقها مع ثاني أكسيد الكربون في البيئة. تسمى الطاقة الضوئية الإجمالية التي يتم تسخيرها بالإنتاجية الأولية الإجمالية أو GPP. إذا قمت بطرح الطاقة المفقودة في التنفس من GPP ، فإن النتيجة هي صافي الإنتاجية الأولية أو NPP ، وهو معدل الطاقة الذي يتم به تخزين الكتلة الحيوية. وبالمثل ، بينما يقوم المستهلكون الأساسيون بحصاد الطاقة الكيميائية من النباتات ، فإنهم يطلقون أيضا كمية صغيرة من الطاقة الحرارية جنبا إلى جنب مع ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الغذائي. ويتم استعادة جزء فقط من الكتلة الحيوية المستهلكة في أنسجتها. أخيرا ، على مستوى المفترس ، لا يتوفر سوى جزء بسيط من الطاقة الأصلية التي يتم تسخيرها من الشمس للاستخدام. لذلك ، فإن الكتلة الحيوية المنقولة من المنتج إلى المستهلك الأساسي لا تساوي الكتلة الحيوية المنقولة من المنتج إلى المستهلك الثانوي. تخبرنا هذه التغييرات في الكتلة الحيوية في كل مستوى من مستويات السلسلة الغذائية عن إنتاجية نظام بيئي معين ككل.
في هذا المختبر ، سوف تحقق في مبادئ ديناميكيات الطاقة والإنتاجية هذه عن طريق قياس نقل الكتلة الحيوية والطاقة من منتج ، الملفوف ، إلى مستهلك أساسي ، دودة الملفوف.
الطاقة هي واحدة من أهم العوامل اللاأحيائية في النظام البيئي وترتبط الكائنات الحية في النظام البيئي بتدفق الطاقة والمادة فيما بينها. ن…
2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.