Ugrás a tartalomhoz

Ökológia

Dr. Horváth Balázs, Pestiné dr. Rácz Éva Veronika (2011)

Energiaáramlás

Energiaáramlás

A Nap földfelszínt elérő sugárzásának mintegy a 45%-a hasznosítható a növények számára (PAR: fotoszintetikusan aktív radiáció). Azonban ennek az energiának is csak egy meglehetősen kis hányadát használják fel a növények ténylegesen. A rendelkezésre álló sugárzási energia és a szerves anyaggá alakított energia arányát százalékban szoktuk kifejezni, és elsődleges energiahasznosítási hatékonyságnak (vagy efficienciának), EEH-nak (vagy EEE-nek) nevezzük:

EEH = (szerves anyaggá alakított E / sugárzási E) * 100

A természetes vagy természetközeli szárazföldi vegetációkra 1-2%-os vagy annál kisebb EEH jellemző. A termesztett szántóföldi növények monokultúráiban ugyanakkor 4%-os értéket is mértek már (aminek jelentőségét nagymértékben csökkenti az a tény, hogy e kultúrákra az év nagy részében csupasz talajfelület, azaz 0%-os EEH jellemző). A globális átlagérték EEH=0,2-0,5%.

Az előbbiekben a „szerves anyaggá alakított E” a bruttó primer produkcióra utal, amiből nagy hányad vonódik le, mint légzési veszteség. Ez a légzési veszteség fátlan társulásokban a BPP 15-25%-a is lehet, mérsékelt övi lomberdőben 50-60% körül alakul, trópusi esőerdőkben pedig elérheti a 70-75%-ot. A levonás után megmaradó NPP (ez fordítódik növekedésre és a fogyasztók ellátására) így nem túl nagy.

Egy alsóbb trofitási szint teljes produkciójának azt a hányadát, amit a felette levő trofitási szint elfogyaszt, fogyasztási hatékonyságnak (FH) nevezzük. Értéke változó: erdőkben a növények teljes produkciójának 5%-át eszik meg a növényevők (FH=5%), gyepekben 25%-át, a tengeri fitoplanktonnak pedig akár az 50%-át is. Gerinces ragadozók a gerinces zsákmányállataik termelte szerves anyagnak szintén gyakran elfogyasztják az 50%-át (FH>50%).

A fogyasztó által elfogyasztott szerves anyag energiatartalmának azt a hányadát, amit az állat növekedésre vagy munkavégzésre tud fordítani, asszimilációs hatékonyságnak (AH) nevezzük, és szintén százalékban fejezzük ki. Láttuk, hogy lepkehernyóknál az AH 50% körüli, az elfogyasztott energia másik fele ürülékként távozik. Növényevőknél, mikrobákat fogyasztóknál, ürülékevőknél ez az érték általában is alacsony, mintegy 20-50%, húsevőknél ugyanakkor 80% is lehet. A külső emésztést folytató szervezetek (gombák) csak hasznosítható anyagokat vesznek fel a külvilágból, így aszimilációs hatékonyságuk 100%-os. Az AH az elfogyasztott növényi rész minőségétől is nagymértékben függ: a magvak a legjobban hasznosíthatók (AH=60-70%), a levelek kevésbé (AH=50%), míg a faanyag hasznosulása a legkisebb (AH=15%).

Az asszimilált energiának azt a hányadát, ami új biomassza termelésére fordítódik, produkciós hatékonyságnak (PH) nevezzük. Nyilván annál kisebb a PH, minél nagyobb a légzési veszteség. Az állandó testhőmérséklet fenntartása a madaraknál és az emlősöknél (endoterm vagy homoioterm állatok) igen nagy légzési veszteséggel jár, ezért ezek produkciós hatékonysága a legalacsonyabb.

Table 4.2. 3. táblázat: A produkciós hatékonyság jellemző értékei egyes taxonokban

Élőlénycsoport Produkciós hatékonyság
Mikroorganizmusok, állati egysejtűek 60%
Gerinctelen állatok 30-40%
Ektoterm gerincesek 10%
Endoterm gerincesek 1-2%

Az előbbi három hatékonysági jellemző szorzata a trofikus energiaátviteli hatékonyság (TEH):

TEH = FH * AH * PH

A TEH 2-24% között alakul a különböző ökoszisztémákban, jellemző átlagértéke 10%. Ez azt jelenti, hogy az egyik trofitási szint energiájának mindössze 10%-a épül be a felette levő trofitási szint élőlényeinek testébe. Mivel ennek következtében a felsőbb szinteken egyre kevesebb energia áll rendelkezésre, a felsőbb szintek biomasszája is egyre kisebb tömegű (az összefüggést Charles Elton angol ökológus publikálta először 1927-ben). Ebből az is következik továbbá, hogy a táplálékláncok véges hosszúságúak.

Az energiakinyerés sarokszámai tehát a következők:  

  1. a zöld vegetáció a Nap hasznosítható sugárzó energiájának kb. 1%-át hasznosítja

  2. egy adott trofitási szint energiájának 10%-a kerül át a felette levő szintbe.