20.1: Nishati inapita kupitia Mazingira
- Page ID
- 174092
Mazingira ni jamii ya viumbehai na mazingira yao ya abiotiki (yasiyo ya kuishi). Mazingira yanaweza kuwa madogo, kama vile mabwawa ya mawimbi yanayopatikana karibu na mwambao wa miamba ya bahari nyingi, au kubwa, kama vile zile zinazopatikana katika msitu wa mvua wa kitropiki wa Amazon huko Brazil (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).
Kuna makundi matatu mapana ya mazingira kulingana na mazingira yao ya jumla: maji safi, baharini, na duniani. Ndani ya makundi haya matatu ni aina ya mazingira ya mtu binafsi kulingana na mazingira ya mazingira na viumbe vilivyopo.
Ekolojia ya Mazingira
Maisha katika mazingira mara nyingi huhusisha ushindani kwa rasilimali ndogo, ambayo hutokea wote ndani ya spishi moja na kati ya spishi tofauti. Viumbe hushindana kwa chakula, maji, jua, nafasi, na virutubisho vya madini. Rasilimali hizi hutoa nishati kwa michakato ya kimetaboliki na suala la kuunda miundo ya kimwili ya viumbe. Sababu nyingine muhimu zinazoathiri mienendo ya jamii ni sehemu za mazingira yake ya kimwili: hali ya hewa ya makazi (misimu, jua, na mvua), mwinuko, na jiolojia. Hizi zote zinaweza kuwa vigezo muhimu vya mazingira vinavyoamua ni viumbe gani vinavyoweza kuwepo ndani ya eneo fulani.
Mazingira ya maji safi ni ya kawaida zaidi, yanayotokea kwenye asilimia 1.8 tu ya uso wa dunia. Mifumo hii inajumuisha maziwa, mito, mito, na chemchemi; ni tofauti kabisa, na kusaidia aina mbalimbali za wanyama, mimea, fungi, protists na prokaryotes.
Mazingira ya baharini ni ya kawaida, yenye asilimia 75 ya uso wa dunia na yenye aina tatu za msingi: bahari ya kina, maji ya bahari ya kina, na chini ya bahari ya kina. Kina mazingira ya bahari ni pamoja na biodiferse sana mazingira ya matumbawe mwamba, lakini kina maji ya bahari inajulikana kwa idadi kubwa ya plankton na krill (crustaceans ndogo) kwamba msaada ni. Mazingira haya mawili ni muhimu hasa kwa respirators aerobic duniani kote, kama phytoplanktoni hufanya asilimia 40 ya usanisinuru wote duniani. Ingawa si tofauti kama wengine wawili, mazingira ya chini ya bahari yana aina mbalimbali za viumbe vya baharini. Mazingira hayo yanapo hata kwa kina ambapo mwanga hauwezi kupenya kupitia maji.
Mazingira ya nchi, pia yanajulikana kwa utofauti wao, yanajumuishwa katika makundi makubwa yanayoitwa biomes. Biome ni jamii kubwa ya viumbe, hasa hufafanuliwa juu ya ardhi na aina kubwa za mimea zilizopo katika mikoa ya kijiografia ya sayari na hali sawa ya hali ya hewa. Mifano ya biomes ni pamoja na misitu ya mvua ya kitropiki, savannas, jangwa, mbuga, misitu yenye joto, na tundras. Kuunganisha mazingira haya katika makundi machache ya biome huficha utofauti mkubwa wa mazingira ya mtu binafsi ndani yao. Kwa mfano, saguaro cacti (Carnegiea gigantean) na maisha mengine ya mimea katika Jangwa la Sonoran, nchini Marekani, ni tofauti sana ikilinganishwa na jangwa la ukiwa la mawe la Boa Vista, kisiwa mbali na pwani ya Afrika Magharibi (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).
Mazingira na Usumbufu
Mazingira ni ngumu na sehemu nyingi zinazoingiliana. Mara kwa mara hufunuliwa na misukosuko mbalimbali: mabadiliko katika mazingira yanayoathiri nyimbo zao, kama vile tofauti za kila mwaka katika mvua na joto. Mateso mengi ni matokeo ya michakato ya asili. Kwa mfano, wakati umeme unasababisha moto wa misitu na kuharibu sehemu ya mazingira ya misitu, ardhi hatimaye imejaa nyasi, ikifuatiwa na misitu na vichaka, na baadaye miti ya kukomaa: hivyo, msitu unarejeshwa kwa hali yake ya zamani. Utaratibu huu ni wa kawaida sana kwamba wanaikolojia wameipa jina-mfululizo. Athari za usumbufu wa mazingira unaosababishwa na shughuli za binadamu sasa ni muhimu kama mabadiliko yaliyofanywa na michakato ya asili. Mazoea ya kilimo ya kibinadamu, uchafuzi wa hewa, mvua ya asidi, ukataji miti duniani, uvuvi mkubwa, uchafu wa mafuta, na kutupwa kinyume cha sheria kwenye ardhi na ndani ya bahari zote zina athari kwa mazingira.
Msawazo ni hali ya nguvu ya mazingira ambayo, licha ya mabadiliko katika idadi ya aina na matukio, viumbe hai hubakia mara kwa mara. Katika ikolojia, vigezo viwili hutumiwa kupima mabadiliko katika mazingira: upinzani na ustahimilivu. Uwezo wa mazingira kubaki katika usawa licha ya mvuruko huitwa upinzani. Kasi ambayo mazingira yanapona usawa baada ya kuvuruga inaitwa ustahimilivu. Upinzani wa mazingira na ustahimilivu ni muhimu hasa wakati wa kuzingatia athari za binadamu. Hali ya mazingira inaweza kubadilika kwa kiwango kwamba inaweza kupoteza ujasiri wake kabisa. Utaratibu huu unaweza kusababisha uharibifu kamili au mabadiliko yasiyotumiwa ya mazingira.
Chakula Chakula na Webs Chakula
Mlolongo wa chakula ni mlolongo linear wa viumbe kwa njia ambayo virutubisho na nishati hupita kama kiumbe kimoja kinakula kingine; ngazi katika mlolongo wa chakula ni wazalishaji, watumiaji wa msingi, watumiaji wa ngazi ya juu, na hatimaye waharibifu. Ngazi hizi hutumiwa kuelezea muundo wa mazingira na mienendo. Kuna njia moja kupitia mlolongo wa chakula. Kila kiumbe katika mlolongo wa chakula kinachukua kiwango maalum cha trophic (kiwango cha nishati), nafasi yake katika mlolongo wa chakula au mtandao wa chakula.
Katika mazingira mengi, msingi, au msingi, wa mlolongo wa chakula una viumbe vya photosynthetic (mimea au phytoplankton), ambayo huitwa wazalishaji. Viumbe vinavyotumia wazalishaji ni herbivores: watumiaji wa msingi. Wateja wa sekondari ni kawaida carnivores ambao hula watumiaji wa msingi. Wateja wa juu ni carnivores ambao hula carnivores nyingine. Watumiaji wa ngazi ya juu hulisha viwango vya chini vya trophic, na kadhalika, hadi viumbe juu ya mlolongo wa chakula: watumiaji wa kilele. Katika mlolongo wa chakula cha Ziwa Ontario\(\PageIndex{3}\), umeonyeshwa kwenye Kielelezo, lax ya Chinook ni matumizi ya kilele juu ya mlolongo huu wa chakula.
Sababu moja kubwa ambayo hupunguza idadi ya hatua katika mlolongo wa chakula ni nishati. Nishati inapotea katika kila ngazi ya trophic na kati ya viwango vya trophic kama joto na katika uhamisho wa waharibifu (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Hivyo, baada ya idadi ndogo ya uhamisho wa nishati ya trophic, kiasi cha nishati iliyobaki katika mlolongo wa chakula inaweza kuwa kubwa ya kutosha kusaidia watu wenye faida katika ngazi ya juu ya trophic.
Kuna tatizo moja wakati wa kutumia minyororo ya chakula kuelezea mazingira mengi. Hata wakati viumbe vyote vimeunganishwa katika viwango vya trophic vinavyofaa, baadhi ya viumbe hivi vinaweza kulisha zaidi ya kiwango cha trophic moja; vivyo hivyo, baadhi ya viumbe hivi vinaweza pia kulishwa kutoka ngazi nyingi za trophic. Aidha, spishi hula na huliwa na spishi zaidi ya moja. Kwa maneno mengine, mfano linear ya mazingira, mlolongo wa chakula, ni nadharia, overly simplistic uwakilishi wa muundo wa mazingira. Mfano wa jumla-ambao unajumuisha mwingiliano wote kati ya aina tofauti na uhusiano wao unaohusishwa na kila mmoja na kwa mazingira-ni mfano sahihi zaidi na wa maelezo kwa mazingira. Mtandao wa chakula ni dhana kwamba akaunti kwa trophic nyingi (kulisha) mwingiliano kati ya kila aina na aina nyingi inaweza kulisha, au kwamba kulisha juu yake. Katika mtandao wa chakula, uhusiano kadhaa trophic kati ya kila aina na aina nyingine kwamba kuingiliana na inaweza kuvuka ngazi nyingi trophic. Hatua na harakati za nishati za karibu mazingira yote zinaelezewa kwa usahihi na webs za chakula (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)).
DHANA KATIKA HATUA
Kichwa kwa simulator hii online maingiliano kuchunguza chakula mtandao kazi. Katika sanduku la Interactive Labs, chini ya Chakula cha Mtandao, bofya Hatua ya 1. Soma maelekezo ya kwanza, na kisha bofya Hatua ya 2 kwa maelekezo ya ziada. Unapokuwa tayari kuunda simulation, kwenye kona ya juu ya kulia ya sanduku la Interactive Labs, bofya OPEN SIMULATOR.
Aina mbili za jumla za utando wa chakula mara nyingi huonyeshwa kuingiliana ndani ya mazingira moja. Mtandao wa chakula wa malisho una mimea au viumbe vingine vya photosynthetic kwenye msingi wake, ikifuatiwa na wanyama wa mifugo na wanyama mbalimbali. Mtandao wa chakula wa detrital una msingi wa viumbe vinavyolisha kuoza kikaboni (viumbe wafu), ikiwa ni pamoja na waharibifu (ambao huvunja viumbe vilivyokufa na kuoza) na detritivores (ambayo hutumia detritus hai). Viumbe hawa kwa kawaida ni bakteria, fungi, na wanyama wa uti wa mgongo ambao hurejesha nyenzo za kikaboni tena kwenye sehemu ya kibiotiki ya mazingira kama wao wenyewe wanavyotumiwa na viumbe vingine. Kama mazingira yanahitaji njia ya kusaga nyenzo kutoka kwa viumbe wafu, malisho ya utando wa chakula yana mtandao wa chakula unaohusishwa. Kwa mfano, katika mazingira ya meadow, mimea inaweza kusaidia mtandao wa chakula wa malisho ya viumbe tofauti, viwango vya msingi na vingine vya watumiaji, wakati huo huo kusaidia mtandao wa chakula wa bakteria na fungi kulisha mimea na wanyama waliokufa. Wakati huo huo, mtandao wa chakula wa detrital unaweza kuchangia nishati kwenye mtandao wa chakula cha malisho, kama wakati robin anakula udongo.
Jinsi Viumbe Kupata Nishati katika Mtandao wa Chakula
Vitu vyote vilivyo hai vinahitaji nishati kwa namna moja au nyingine. Nishati hutumiwa na njia nyingi za kimetaboliki (kwa kawaida kwa njia ya ATP), hasa wale wanaohusika na kujenga molekuli kubwa kutoka kwa misombo ndogo. Viumbe hai hawataweza kukusanya macromolecules (protini, lipids, asidi nucleic, na wanga tata) kutoka kwa monoma zao bila pembejeo ya nishati ya mara kwa mara.
Chakula mtandao michoro kuonyesha jinsi nishati inapita directionally kupitia mazingira. Wanaweza pia kuonyesha jinsi viumbe vyenye ufanisi hupata nishati, kuitumia, na ni kiasi gani kinachobaki kutumiwa na viumbe vingine vya mtandao wa chakula. Nishati hupatikana kwa vitu vilivyo hai kwa njia mbili: autotrophs huunganisha nishati ya mwanga au kemikali na heterotrofs hupata nishati kupitia matumizi na digestion ya viumbe vingine vilivyo hai au vilivyo hai hapo awali.
Viumbe vya photosynthetic na chemosynthetic ni autotrophs, ambazo ni viumbe vinavyoweza kuunganisha chakula chao wenyewe (zaidi hasa, uwezo wa kutumia kaboni isokaboni kama chanzo cha kaboni). Autotrophs (photoautotrophs) hutumia jua kama chanzo cha nishati, na autotrophs za chemosynthetic (chemoautotrophs) hutumia molekuli isokaboni kama chanzo cha nishati. Autotrophs ni muhimu kwa mazingira mengi: wao ni kiwango cha uzalishaji wa trophic. Bila viumbe hivi, nishati ingeweza kupatikana kwa viumbe hai wengine, na maisha yenyewe hayatawezekana.
Photoautotrophs, kama mimea, mwani, na photosynthetic bakteria, ni chanzo cha nishati kwa wengi wa mazingira duniani. Mazingira haya mara nyingi huelezewa na malisho na utando wa chakula cha detrital. Photoautotrophs huunganisha nishati ya jua ya jua kwa kuibadilisha kuwa nishati ya kemikali kwa namna ya ATP (na NADP). Nishati iliyohifadhiwa katika ATP hutumiwa kuunganisha molekuli za kikaboni tata, kama vile glucose. Kiwango ambacho wazalishaji wa photosynthetic huingiza nishati kutoka Jua huitwa uzalishaji mkuu wa msingi. Hata hivyo, si wote wa nishati kuingizwa na wazalishaji inapatikana kwa viumbe wengine katika mtandao wa chakula kwa sababu wazalishaji lazima pia kukua na kuzaliana, ambayo hutumia nishati. Uzalishaji wa msingi wa msingi ni nishati iliyobaki katika wazalishaji baada ya uhasibu kwa kupumua kwa viumbe hivi na kupoteza joto. Uzalishaji wa wavu unapatikana kwa watumiaji wa msingi katika ngazi ya pili ya trophic.
Chemoautotrophs kimsingi ni bakteria na archaea ambazo hupatikana katika mazingira adimu ambapo jua haipatikani, kama vile zile zinazohusiana na mapango ya giza au matundu ya hydrothermal chini ya bahari (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)). Chemoautotrophs nyingi katika matundu ya hydrothermal hutumia sulfidi hidrojeni (H 2 S), ambayo hutolewa kutoka kwenye matundu kama chanzo cha nishati ya kemikali; hii inawawezesha kuunganisha molekuli za kikaboni tata, kama vile glucose, kwa nishati zao wenyewe na, kwa upande wake, hutoa nishati kwa mazingira yote.
Matokeo ya Webs Chakula: Kukuza Biolojia
Moja ya matokeo muhimu zaidi ya mienendo ya mazingira katika suala la athari za binadamu ni biomagnification. Biomagnification ni mkusanyiko unaoongezeka wa vitu vinavyoendelea, sumu katika viumbe katika kila ngazi ya trophic mfululizo. Hizi ni vitu ambavyo ni mafuta ya mumunyifu, sio maji ya mumunyifu, na huhifadhiwa katika hifadhi ya mafuta ya kila kiumbe. Dutu nyingi zimeonyeshwa biomagnify, ikiwa ni pamoja na masomo classical na dawa dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), ambayo walikuwa ilivyoelezwa katika miaka ya 1960 bestseller, kimya Spring na Rachel Carson. DDT ilikuwa dawa ya kawaida kutumika kabla ya hatari zake kwa watumiaji kilele, kama vile tai bald, kujulikana. Katika mazingira ya majini, viumbe kutoka kila ngazi ya trophic vilitumia viumbe vingi katika ngazi ya chini, ambayo ilisababisha DDT kuongezeka kwa ndege (walaji wa kilele) waliokula samaki. Hivyo, ndege zilikusanya kiasi cha kutosha cha DDT ili kusababisha udhaifu katika yai zao. Athari hii iliongeza kuvunjika kwa yai wakati wa nesting na ilionyeshwa kuwa na madhara makubwa juu ya wakazi hawa ndege. Matumizi ya DDT yalipigwa marufuku nchini Marekani katika miaka ya 1970.
Dutu nyingine ambazo biomagnifia ni biphenili za poliklorini (PCB), ambazo zilitumika kama viowevu baridi nchini Marekani hadi matumizi yao yalipopigwa marufuku mwaka 1979, na metali nzito, kama vile zebaki, risasi, na cadmium. Dutu hizi ni bora alisoma katika mazingira ya majini, ambapo aina ya samaki wadudu hujilimbikiza viwango vya juu sana vya vitu vya sumu ambavyo vina viwango vya chini kabisa katika mazingira na kwa wazalishaji. Kama inavyoonekana katika utafiti uliofanywa na NOAA katika Saginaw Bay ya Ziwa Huron ya Amerika ya Kaskazini Maziwa Makuu (Kielelezo\(\PageIndex{7}\)), viwango vya PCB iliongezeka kutoka kwa wazalishaji wa mazingira (phytoplankton) kupitia ngazi tofauti trophic ya aina ya samaki. Watumiaji wa kilele, walleye, ana zaidi ya mara nne kiasi cha PCB ikilinganishwa na phytoplankton. Pia, kulingana na matokeo kutoka tafiti zingine, ndege wanaokula samaki hawa wanaweza kuwa na viwango vya PCB angalau amri moja ya ukubwa wa juu kuliko wale wanaopatikana katika samaki ziwa.
Wasiwasi mwingine umefufuliwa na biomagnification ya metali nzito, kama vile zebaki na cadmium, katika aina fulani za dagaa. Shirika la Ulinzi wa Mazingira la Marekani linapendekeza kwamba wanawake wajawazito na watoto wadogo wasitumie panga, shark, makrill ya mfalme, au tilefish kwa sababu ya maudhui yao ya juu ya zebaki. Watu hawa wanashauriwa kula samaki chini ya zebaki: lax, shrimp, pollock, na samaki. Biomagnification ni mfano mzuri wa jinsi mienendo ya mazingira inaweza kuathiri maisha yetu ya kila siku, hata kushawishi chakula tunachokula.
Muhtasari wa sehemu
Mazingira yanapo chini ya ardhi, juu ya ardhi, baharini, na hewa. Viumbe katika mazingira hupata nishati kwa njia mbalimbali, ambazo huhamishwa kati ya viwango vya trophic kama nishati inapita kutoka msingi hadi juu ya mtandao wa chakula, huku nishati inapotea katika kila uhamisho. Kuna nishati iliyopotea katika kila ngazi ya trophic, hivyo urefu wa minyororo ya chakula ni mdogo kwa sababu kuna uhakika ambapo nishati haitoshi inabaki kusaidia idadi ya watumiaji. Mafuta mumunyifu misombo biomagnify up mlolongo wa chakula na kusababisha uharibifu kwa watumiaji juu. hata wakati viwango vya mazingira ya sumu ni ya chini.
faharasa
- autotroph
- kiumbe kinachoweza kuunganisha molekuli zake za chakula kutoka kwa molekuli ndogo za isokaboni;
- matumizi ya kilele
- kiumbe juu ya mlolongo wa chakula
- biomagnification
- mkusanyiko unaoongezeka wa vitu vinavyoendelea, vya sumu katika viumbe katika kila ngazi ya trophic, kutoka kwa wazalishaji hadi watumiaji wa kilele
- biome
- jamii kubwa ya viumbe, hasa hufafanuliwa juu ya ardhi na aina kubwa za mimea zilizopo katika mikoa ya kijiografia ya sayari na hali sawa ya hali ya hewa
- chemoautotroph
- kiumbe ambacho kina uwezo wa kuunganisha chakula chake kwa kutumia nishati kutoka kwa molekuli zisizo za kawaida;
- mtandao wa chakula cha detrital
- aina ya mtandao wa chakula ambayo inasaidiwa na viumbe waliokufa au kuoza badala ya autotrophs hai; hizi mara nyingi huhusishwa na malisho ya utando wa chakula ndani ya mazingira sawa
- mfumo wa ikolojia
- jamii ya viumbe hai na mwingiliano wao na mazingira yao abiotic
- usawa
- hali ya kutosha ya mfumo ambao uhusiano kati ya vipengele vya mfumo haubadilika
- mlolongo wa chakula
- mlolongo wa mstari wa mahusiano ya trophic (kulisha) ya wazalishaji, watumiaji wa msingi, na watumiaji wa ngazi ya juu
- mtandao wa chakula
- mtandao wa mahusiano ya trophic (kulisha) kati ya wazalishaji, watumiaji wa msingi, na watumiaji wa ngazi ya juu katika mazingira
- malisho ya chakula mtandao
- aina ya mtandao wa chakula ambayo wazalishaji ni ama mimea kwenye ardhi au phytoplankton katika maji; mara nyingi huhusishwa na mtandao wa chakula cha detrital ndani ya mazingira sawa
- jumla ya uzalishaji wa msingi
- kiwango ambacho photosynthetic wazalishaji kuingiza nishati kutoka Sun
- uzalishaji wa msingi wa msingi
- nishati iliyobaki katika wazalishaji baada ya uhasibu kwa kupumua kwa viumbe na kupoteza joto
- photoautotroph
- kiumbe kinachotumia jua kama chanzo cha nishati ili kuunganisha molekuli zake za chakula
- matumizi ya msingi
- ngazi trophic kwamba inapata nishati yake kutoka kwa wazalishaji wa mazingira
- mzalishaji
- ngazi ya trophic ambayo inapata nishati yake kutoka jua, kemikali isokaboni, au wafu au kuoza vifaa vya kikaboni
- ujasiri (kiikolojia)
- kasi ambayo mazingira recovers msawazo baada ya kusumbuliwa
- upinzani (kiikolojia)
- uwezo wa mazingira ya kubaki katika usawa licha ya misukosuko
- matumizi ya sekondari
- ngazi trophic katika mazingira, kwa kawaida carnivore kwamba anakula matumizi ya msingi
- matumizi ya elimu ya juu
- ngazi trophic katika mazingira, kwa kawaida carnivores kwamba kula carnivores nyingine
- ngazi ya trophic
- nafasi ya aina au kundi la spishi katika mlolongo wa chakula au mtandao wa chakula