Il primo principio della termodinamica, l'energia non può essere creata o distrutta, ma solo trasformata, può essere dimostrata all'interno di una classica rete alimentare. Qui l'energia luminosa del sole viene prima sfruttata come energia radiante dalle piante e poi convertita in energia chimica immagazzinata sotto forma di carboidrati complessi. Parte della vegetazione viene infine consumata dagli animali. Nel loro processo di scomposizione degli zuccheri, l'energia viene rilasciata sotto forma di calore, immagazzinata in macromolecole come riserve di energia chimica da utilizzare in seguito, o passata a un predatore. Ognuna di queste fasi della catena alimentare è indicata come livello trofico. Le piante sono le produttrici. Lo scoiattolo sarebbe il consumatore principale e la volpe predatrice sarebbe il consumatore secondario. La materia organica che viene trasferita dal livello trofico a quello successivo è chiamata biomassa, solitamente misurata in unità di energia, calorie o chilocalorie.
Tuttavia, il trasferimento di biomassa non è lineare. Dopo che i produttori primari ricevono energia dal sole e producono cibo, a causa della respirazione cellulare una piccola quantità viene trasformata in energia termica inutilizzabile che viene rilasciata insieme all'anidride carbonica nell'ambiente. L'energia luminosa totale sfruttata è chiamata produttività primaria lorda o GPP. Se si sottrae l'energia persa per la respirazione dal GPP, il risultato è la produttività primaria netta o NPP, che è il tasso energetico al quale viene immagazzinata la biomassa. Allo stesso modo, mentre i consumatori primari raccolgono energia chimica dalle piante, rilasciano anche una piccola quantità di energia termica insieme all'anidride carbonica durante il metabolismo. E solo una parte della biomassa consumata viene reintegrata nei loro tessuti. Infine, a livello di predatore, solo una frazione dell'energia originale sfruttata dal sole è disponibile per l'uso. Pertanto, la biomassa trasferita dal produttore al consumatore primario non è uguale alla biomassa trasferita dal produttore al consumatore secondario. Questi cambiamenti nella biomassa ad ogni livello di una catena alimentare ci dicono della produttività di un particolare ecosistema nel suo complesso.
In questo laboratorio indagherete questi principi della dinamica energetica e della produttività misurando il trasferimento di biomassa ed energia da un produttore, il cavolo, a un consumatore primario, il verme del cavolo.
