Apakah hukum persepuluhan ekologis atau 10%?

Hukum persepuluhan ekologis, hukum ekologi atau 10% meningkatkan cara energi bergerak dalam turunannya melalui tingkat trofik yang berbeda. Sering juga dinyatakan bahwa Undang-Undang ini hanyalah konsekuensi langsung dari Hukum Kedua Termodinamika.

Energi ekologis adalah bagian dari ekologi yang berkaitan dengan mengukur hubungan yang telah kami uraikan di atas. Dianggap bahwa Raymond Lindemann (khususnya dalam karya mani tahun 1942), adalah orang yang mendirikan basis dari bidang studi ini.

Karyanya berfokus pada konsep rantai dan jaringan trofik, dan pada kuantifikasi efisiensi dalam transfer energi antara tingkat trofik yang berbeda.

Lindemann mulai dari insiden radiasi matahari atau energi yang diterima masyarakat, melalui penangkapan yang dilakukan oleh tanaman melalui fotosintesis dan terus memantau penangkapan dan selanjutnya digunakan oleh herbivora (konsumen primer), kemudian oleh karnivora (konsumen sekunder). ) dan akhirnya oleh pengurai.

Apa hukum persepuluhan ekologis?

Setelah pekerjaan perintis Lindemann, diasumsikan bahwa efisiensi transfer trofik sekitar 10%; pada kenyataannya, beberapa ahli ekologi merujuk pada 10% hukum. Namun, sejak itu, banyak kebingungan telah dihasilkan terkait masalah ini.

Tentu saja tidak ada hukum alam yang menghasilkan tepat bahwa sepersepuluh energi yang memasuki tingkat trofik, adalah yang ditransfer ke tingkat berikutnya.

Sebagai contoh, kompilasi studi trofik (di lingkungan laut dan air tawar) mengungkapkan bahwa efisiensi transfer menurut level trofik bervariasi antara sekitar 2 dan 24%, meskipun rata-rata adalah 10, 13%.

Sebagai aturan umum, berlaku untuk sistem akuatik dan terestrial, dapat dikatakan bahwa produktivitas sekunder oleh herbivora biasanya terletak kira-kira, urutan besarnya di bawah produktivitas primer yang menjadi dasarnya.

Ini sering merupakan hubungan yang konsisten yang dipertahankan dalam semua sistem pencarian makan dan yang biasanya terjadi dalam struktur tipe piramidal, di mana basis disediakan oleh pabrik dan atas dasar ini yang lebih kecil didasarkan, dari konsumen utama, di mana yang lain (masih lebih kecil) dari konsumen sekunder duduk.

Tingkatan organisasi

Semua makhluk hidup membutuhkan materi dan energi; penting untuk pembangunan tubuh dan energi mereka untuk melakukan fungsi vital mereka. Persyaratan ini tidak terbatas pada organisme individu, tetapi diperluas ke tingkat organisasi biologis yang lebih tinggi yang dapat disesuaikan oleh individu-individu ini.

Tingkatan organisasi ini adalah:

• Populasi biologis : organisme dari spesies yang sama yang hidup di wilayah spesifik yang sama.
• Komunitas biologis : sekumpulan organisme dari berbagai spesies atau populasi, yang hidup di area tertentu dan berinteraksi melalui makanan atau hubungan trofik).
• Ekosistem : tingkat organisasi biologis yang paling kompleks, dibentuk oleh komunitas yang terkait dengan lingkungan abiotiknya — air, sinar matahari, iklim, dan faktor-faktor lain — yang berinteraksi dengannya.

Tingkat trofik

Dalam ekosistem, masyarakat dan lingkungan membangun aliran energi dan materi.

Organisme suatu ekosistem dikelompokkan berdasarkan "peran" atau "fungsi" yang mereka penuhi dalam rantai makanan atau trofik; ini adalah bagaimana kita berbicara tentang tingkat trofik dari produsen, konsumen dan pengurai.

Pada gilirannya, masing-masing dan setiap level trofik ini berinteraksi dengan lingkungan fisikokimia yang menyediakan kondisi untuk kehidupan dan, pada saat yang sama, bertindak sebagai sumber dan tenggelamnya energi dan materi.

Konsep dasar

Produktivitas primer kasar dan bersih

Pertama, kita harus mendefinisikan produktivitas primer, yaitu laju produksi biomassa per satuan luas.

Biasanya dinyatakan dalam satuan energi (Joule per meter persegi per hari), atau dalam satuan bahan organik kering (kilogram per hektar dan per tahun), atau sebagai karbon (massa karbon dalam kg per meter persegi per tahun).

Secara umum, ketika kita merujuk pada semua energi yang ditetapkan oleh fotosintesis, kita biasanya menyebutnya produktivitas primer kasar (PPG).

Dari sini, proporsi dihabiskan untuk respirasi autotrof sendiri (RA) dan hilang dalam bentuk panas. Produksi primer bersih (PPN) diperoleh dengan mengurangi jumlah ini dari PPG (PPN = PPG-RA).

Produksi primer bersih (PPN) inilah yang akhirnya tersedia untuk dikonsumsi oleh heterotrof (ini adalah bakteri, jamur dan hewan lain yang kita kenal).

Produktivitas sekunder

Produktivitas sekunder (PS) didefinisikan sebagai tingkat produksi biomassa baru oleh organisme heterotrofik. Tidak seperti tanaman, bakteri heterotrofik, jamur, dan hewan, mereka tidak dapat membuat senyawa kompleks yang kaya energi yang mereka butuhkan dari molekul sederhana.

Mereka mendapatkan materi dan energi mereka selalu dari tanaman, yang dapat mereka lakukan secara langsung dengan mengkonsumsi bahan tanaman atau secara tidak langsung dengan memberi makan pada heterotrof lainnya.

Dengan cara inilah tumbuhan atau organisme fotosintesis secara umum (juga disebut produsen), merupakan tingkat trofik pertama dalam suatu komunitas; konsumen primer (mereka yang memberi makan pada produsen) membentuk tingkat trofik kedua dan konsumen sekunder (juga disebut karnivora) membentuk tingkat ketiga.

Efisiensi transfer dan rute energi

Proporsi produksi primer bersih yang mengalir di sepanjang masing-masing jalur energi potensial pada akhirnya bergantung pada efisiensi transfer, yaitu, pada cara penggunaan energi dan bergerak dari satu tingkat ke tingkat lainnya. lain

Kategori efisiensi transfer energi

Ada tiga kategori efisiensi transfer energi dan, dengan ini didefinisikan dengan baik, kita dapat memprediksi pola aliran energi di tingkat trofik. Kategori-kategori ini adalah: efisiensi konsumsi (EC), efisiensi asimilasi (EA) dan efisiensi produksi (EP).

Sekarang mari kita mendefinisikan tiga kategori yang disebutkan.

Secara matematis kita dapat mendefinisikan efisiensi konsumsi (EC) dengan cara berikut:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Di mana kita dapat melihat bahwa CE adalah persentase dari total produktivitas yang tersedia ( P _n-1 ) yang secara efektif dicerna oleh kompartemen trofi yang berdekatan ( I _n ).

Misalnya, untuk konsumen utama dalam sistem penggembalaan, EC adalah persentase (dinyatakan dalam satuan energi dan per satuan waktu) dari PPN yang dikonsumsi oleh herbivora.

Jika kita merujuk pada konsumen sekunder, itu akan setara dengan persentase produktivitas herbivora, yang dikonsumsi oleh karnivora. Sisanya mati tanpa dimakan dan memasuki rantai pembusukan.

Di sisi lain, efisiensi asimilasi dinyatakan sebagai berikut:

EA = A _n / I _n × 100

Sekali lagi kita merujuk pada persentase, tetapi kali ini bagian dari energi yang berasal dari makanan, dan dicerna dalam kompartemen trofik oleh seorang konsumen ( I _n ) dan yang berasimilasi dengan sistem pencernaannya ( A _n ).

Energi tersebut akan tersedia untuk pertumbuhan dan untuk pelaksanaan pekerjaan. Sisa (bagian yang tidak berasimilasi) hilang bersama tinja dan kemudian memasuki tingkat trofik pengurai.

Akhirnya, efisiensi produksi (PE) dinyatakan sebagai:

EP = P _n / A _n × 100

yang juga merupakan persentase, tetapi dalam hal ini kita mengacu pada energi yang berasimilasi ( A _n ) yang akhirnya dimasukkan ke dalam biomassa baru ( P _n ). Semua sisa energi yang tidak terakumulasi hilang dalam bentuk panas selama respirasi.

Produk seperti sekresi dan / atau ekskresi (kaya energi), yang telah berpartisipasi dalam proses metabolisme, dapat dianggap sebagai produksi, P _n, dan tersedia, sebagai mayat, untuk pengurai.

Efisiensi transfer global

Setelah mendefinisikan ketiga kategori penting ini, kita sekarang dapat bertanya tentang "efisiensi transfer global" dari satu level trofik ke level berikutnya, yang secara sederhana diberikan oleh produk dari efisiensi yang disebutkan di atas ( EC x EA x EP ).

Dinyatakan secara bahasa sehari-hari, kita dapat mengatakan bahwa efisiensi suatu tingkat diberikan oleh apa yang dapat dicerna secara efektif, yang kemudian berasimilasi dan akhirnya dimasukkan ke dalam biomassa baru.

Kemana perginya energi yang hilang?

Produktivitas herbivora selalu lebih rendah daripada tanaman yang mereka makan. Kita kemudian bisa bertanya: Kemana perginya energi yang hilang?

Untuk menjawab pertanyaan ini, kita harus memperhatikan fakta-fakta berikut:

1. Tidak semua biomassa tanaman dikonsumsi oleh herbivora, karena banyak yang mati dan memasuki tingkat trofik pengurai (bakteri, jamur dan sisa detritivora).
2. Tidak semua biomassa yang dikonsumsi oleh herbivora, juga tidak dari herbivora yang dikonsumsi oleh karnivora, berasimilasi dan tersedia untuk dimasukkan ke dalam biomassa konsumen; sebagian hilang dengan tinja dan dengan cara ini berpindah ke pengurai.
3. Tidak semua energi yang berasimilasi sebenarnya menjadi biomassa, karena sebagian hilang dalam bentuk panas selama respirasi.

Ini terjadi karena dua alasan dasar: Pertama, karena kenyataan bahwa tidak ada proses konversi energi yang 100% efisien. Artinya, selalu ada kerugian dalam bentuk panas dalam konversi, yang selaras dengan Hukum Kedua Termodinamika.

Kedua, karena hewan perlu melakukan pekerjaan, yang membutuhkan pengeluaran energi dan, pada gilirannya, menyiratkan kerugian baru dalam bentuk panas.

Pola-pola ini terjadi pada semua tingkatan trofik, dan seperti yang diprediksi oleh Hukum Kedua Termodinamika, bagian dari energi yang dicoba untuk dipindahkan dari satu tingkat ke tingkat lainnya, selalu menghilang dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan.