Pierwsza zasada termodynamiki, energia nie może być tworzona ani niszczona, a jedynie przekształcana, może być zademonstrowana w klasycznej sieci pokarmowej. Tutaj energia świetlna ze słońca jest najpierw wykorzystywana przez rośliny jako energia promieniowania, a następnie przekształcana w energię chemiczną zmagazynowaną w postaci węglowodanów złożonych. Część roślinności jest ostatecznie konsumowana przez zwierzęta. W procesie rozkładu cukrów energia jest albo uwalniana w postaci ciepła, magazynowana w makrocząsteczkach jako rezerwy energii chemicznej do późniejszego wykorzystania, albo przekazywana drapieżnikowi. Każdy z tych etapów w łańcuchu pokarmowym jest określany jako poziom troficzny. Roślinami są producenci. Wiewiórka byłaby głównym konsumentem, a drapieżny lis byłby konsumentem drugorzędnym. Materia organiczna, która jest przenoszona z poziomu troficznego na następny, nazywana jest biomasą - zwykle mierzoną w jednostkach energetycznych, kaloriach lub kilokaloriach.
Transfer biomasy nie jest jednak liniowy. Po tym, jak pierwotni producenci otrzymują energię słoneczną i wytwarzają żywność, w wyniku oddychania komórkowego niewielka ilość jest przekształcana w bezużyteczną energię cieplną, która jest uwalniana wraz z dwutlenkiem węgla do środowiska. Całkowita wykorzystana energia świetlna nazywana jest produktywnością pierwotną brutto lub GPP. Jeśli odejmiemy energię traconą na oddychanie od GPP, otrzymamy produktywność pierwotną netto lub NPP, czyli szybkość energii, przy której biomasa jest magazynowana. Podobnie, podczas gdy pierwotni konsumenci pozyskują energię chemiczną z roślin, uwalniają również niewielką ilość energii cieplnej wraz z dwutlenkiem węgla podczas metabolizmu. I tylko część zużytej biomasy jest przywracana do ich tkanek. Wreszcie, na poziomie drapieżników, tylko ułamek pierwotnej energii pozyskiwanej ze słońca jest dostępny do wykorzystania. W związku z tym biomasa przekazana od producenta do konsumenta pierwotnego nie jest równa biomasie przekazanej od producenta do konsumenta wtórnego. Te zmiany w biomasie na każdym poziomie łańcucha pokarmowego mówią nam o produktywności danego ekosystemu jako całości.
W tym laboratorium będziesz badać te zasady dynamiki energii i produktywności, mierząc transfer biomasy i energii od producenta, kapusty, do głównego konsumenta, robaka kapuścianego.
