Energiedynamik
- Caterpillar Energiedynamik
- HINWEIS: In diesem Labor züchten Sie Raupen unter Bedingungen mit und ohne Nahrung, um den Transfer von Biomasse in einem typischen trophischen System zu untersuchen.
- Wiegen und notieren Sie die nasse Masse von genügend Kohlblättern, um den Boden einer Plastikwanne auszukleiden.
- Sammeln Sie dann zwei Chargen von fünf Raupen aus ihrem Kohlhabitat und wiegen und notieren Sie die nasse Masse jeder Charge separat in einzelnen Wiegeschiffchen. Achten Sie darauf, die Waage vor jeder Messung zu tarieren. HYPOTHESEN: Die experimentelle Hypothese ist, dass nur ein Bruchteil der Energie zwischen den trophischen Ebenen des Kohls und der Raupen übertragen wird und ein erheblicher Teil als Abfall- und Wärmeenergie verloren geht. Die Nullhypothese ist, dass es keinen signifikanten Unterschied zwischen der Energiezufuhr des Kohls und der gewonnenen Energie gibt, die in den Raupen als Biomasse gespeichert ist.
- Legen Sie den gewogenen Kohl und fünf Raupen in eine mit feuchten Papiertüchern ausgelegte Plastikwanne, wobei der Deckel zur Belüftung leicht geöffnet bleibt, aber nicht breit genug, damit die Tiere entweichen können.
- Legen Sie die anderen fünf Raupen in einen zweiten, sauberen Behälter, der auf die gleiche Weise vorbereitet wurde, aber ohne Kohl.
- Nach drei Tagen werden die Raupen auf neue Wiegeschiffchen umgeladen und die endgültige nasse Masse beider Raupengruppen und des Kohls gewogen und aufgezeichnet.
- Legen Sie dann den Raupenabfall oder Frass und den Kohl in zwei separate Schalen und stellen Sie beide Schalen in einen 37 °C heißen Inkubator, um 48 Stunden lang zu trocknen.
- Euthanasieren Sie die gewogenen Raupen, indem Sie sie für 24 Stunden in einen Gefrierschrank bei minus 20 °C legen.
- Übertragen Sie dann die Schalen für 48 Stunden in einen 37 °C heißen Inkubator.
- Nach dem Trocknen wiegen und notieren Sie die Trockenmasse des nicht gegessenen Kohls, der beiden Raupengruppen und des Raupenfutters und verwenden Sie diese Daten, um die prozentuale Biomasse der Raupen zu berechnen.
- Entsorgen Sie abschließend alle getrockneten Organismen und Platten in den Sondermülleimer und wischen Sie Ihren Arbeitsbereich mit 70% Ethanol ab.
- Ergebnisse
- Werfen Sie einen Blick auf die Daten, die Sie gesammelt haben. Stellen Sie sicher, dass die Spalten für die anfängliche Nassmasse, die endgültige Nassmasse und die endgültige Trockenmasse in der Tabelle korrekt ausgefüllt sind. Klicken Sie hier, um Tabelle 1 herunterzuladen
- HINWEIS: Denken Sie daran, dass die Biomasse eines Objekts gleich seiner Trockenmasse ist. Daher ist der prozentuale Anteil der Biomasse für jede Gruppe die endgültige Trockenmasse dividiert durch die endgültige Nassmasse mal 100. Ermitteln Sie zum Beispiel die prozentuale Biomasse des Kohls, indem Sie die endgültige Trockenmasse durch die endgültige nasse Masse dividieren und mit 100 multiplizieren. Das bedeutet, dass etwa 15 % des Gesamtgewichts des Kohls Biomasse sind.
- Schätzen Sie danach die anfängliche Biomasse des Kohls und der Raupen, indem Sie die prozentuale Biomasse mit der anfänglichen nassen Masse multiplizieren, und geben Sie die Werte in diese neue Tabelle ein. HINWEIS: Denken Sie daran, dass Biomasse gleich Trockenmasse ist. Daher ist die endgültige Trockenmasse gleich der endgültigen Biomasse jeder Gruppe.
- Um die ungefähre Anfangs- und Endenergie in Form von Kilokalorien im Kohl, in den Raupen und im Frass zu berechnen, multiplizieren Sie die in Ihrer Tabelle aufgezeichneten Biomassewerte mit den Umrechnungen und notieren Sie die berechneten Werte in der Tabelle. Klicken Sie hier, um Tabelle 2 herunterzuladen
- Subtrahieren Sie danach die Anfangsenergie von der Endenergie, um die Energieänderung für jede Gruppe zu erhalten.
- HINWEIS: Das negative Vorzeichen bedeutet Energieverlust und positiv zeigt Gewinn an.
- Berechnen Sie anhand Ihrer Datentabelle die Energie in Kilokalorien, die die gefütterten Raupen durch die Atmung verloren haben. Die Formel ist die aus Kohl gewonnene Energie, die sich positiv aus der durch Kohl verlorenen Energie ergibt, abzüglich der aus Kohl gewonnenen Biomasse abzüglich der durch Frass verlorenen Energie. Klicken Sie hier, um Tabelle 3 herunterzuladen
- Wiederholen Sie dann die gleiche Berechnung für die ungefütterte Gruppe der Raupen. Erstellen Sie eine weitere Spalte in der Tabelle und notieren Sie diese.
- Addieren Sie abschließend die gesamte Energie, die durch den Verzehr von Biomasse und Kohl gewonnen wurde, sowie die Energie, die durch Frasss und Atmung für jede Gruppe von Raupen verloren ging. HINWEIS: Für beide Gruppen von Raupen ist die Nettoenergie Null, was bedeutet, dass dieses Experiment dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik gehorchte.