hukum persepuluhan ekologi , hukum ekologi atau 10% menimbulkan bagaimana energi perjalanan di turunannya oleh tingkat trofik yang berbeda. Juga sering dikatakan bahwa Hukum ini hanyalah konsekuensi langsung dari Hukum Kedua Termodinamika.
Energi ekologis adalah bagian dari ekologi yang berkaitan dengan kuantifikasi hubungan yang telah kita uraikan di atas. Dianggap bahwa Raymond Lindemann (khususnya dalam karya mani tahun 1942), adalah orang yang mendirikan fondasi bidang studi ini.
Gambar 1. Jaringan Trofis. Sumber: Oleh Thompson [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], dari Wikimedia Commons
Karyanya berfokus pada konsep rantai makanan dan jaring, dan pada kuantifikasi efisiensi dalam transfer energi antara tingkat trofik yang berbeda.
Lindemann dimulai dari insiden radiasi matahari atau energi yang diterima komunitas, melalui penangkapan yang dilakukan oleh tanaman melalui fotosintesis dan terus memantau penangkapan tersebut dan penggunaan selanjutnya oleh herbivora (konsumen primer), kemudian oleh karnivora (konsumen sekunder) dan akhirnya oleh pengurai.
Indeks artikel
Apa hukum persepuluhan ekologis?
Mengikuti karya perintis Lindemann, efisiensi transfer trofik diasumsikan sekitar 10%; pada kenyataannya, beberapa ahli ekologi mengacu pada hukum 10%. Namun, sejak itu, banyak kebingungan telah muncul mengenai masalah ini.
Tentu saja tidak ada hukum alam yang menghasilkan tepat sepersepuluh dari energi yang memasuki satu tingkat trofik dipindahkan ke tingkat trofik berikutnya.
Misalnya, kompilasi studi trofik (di lingkungan laut dan air tawar) mengungkapkan bahwa efisiensi transfer berdasarkan tingkat trofik berkisar antara sekitar 2 dan 24%, meskipun rata-ratanya adalah 10,13%.
Sebagai aturan umum, yang berlaku untuk sistem perairan dan darat, dapat dikatakan bahwa produktivitas sekunder oleh herbivora biasanya terletak kira-kira, suatu urutan besarnya di bawah produktivitas primer yang menjadi dasarnya.
Ini sering merupakan hubungan yang konsisten yang dipertahankan di semua sistem mencari makan dan yang cenderung menjadi struktur tipe piramidal, di mana pangkalan disediakan oleh tanaman dan di pangkalan ini yang lebih kecil didirikan, dari konsumen utama. (lebih kecil lagi) dari konsumen sekunder duduk.
Tingkat organisasi
Semua makhluk hidup membutuhkan materi dan energi; penting untuk konstruksi tubuh dan energi mereka untuk menjalankan 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 tersebut adalah:
- Sebuah populasi biologi : organisme dari spesies yang sama yang hidup di kawasan tertentu yang sama.
- Sebuah komunitas biologis : mengatur organisme dari spesies atau populasi yang berbeda, yang tinggal di daerah tertentu dan berinteraksi melalui makanan atau hubungan trofik).
- Sebuah ekosistem : tingkat yang paling kompleks organisasi biologis, terdiri dari sebuah komunitas yang berhubungan dengan lingkungan abiotik nya – air, sinar matahari, iklim dan faktor-faktor lain – dengan yang berinteraksi.
Tingkat trofi
Dalam suatu ekosistem, komunitas dan lingkungan membentuk aliran energi dan materi.
Organisme suatu ekosistem dikelompokkan menurut “peran” atau “fungsi” yang dipenuhinya dalam rantai makanan atau trofik; ini adalah bagaimana kita berbicara tentang tingkat trofik produsen, konsumen dan pengurai.
Pada gilirannya, masing-masing dan setiap tingkat trofik ini berinteraksi dengan lingkungan fisikokimia yang menyediakan kondisi bagi kehidupan dan, pada saat yang sama, bertindak sebagai sumber dan sumber energi dan materi.
konsep dasar
Produktivitas primer kotor dan bersih
Pertama kita harus mendefinisikan produktivitas primer, yang merupakan tingkat di mana biomassa diproduksi per satuan luas.
Biasanya dinyatakan dalam satuan energi (Joule per meter persegi per hari), atau dalam satuan bahan organik kering (kilogram per hektar per tahun), atau sebagai karbon (massa karbon dalam kg per meter persegi per tahun).
Secara umum, ketika kita mengacu pada semua energi yang ditetapkan oleh fotosintesis, kita biasanya menyebutnya produktivitas primer kotor (PPG).
Dari jumlah ini, sebagian dihabiskan dalam respirasi autotrof yang sama (RA) dan hilang dalam bentuk panas. Produksi primer bersih (PPN) diperoleh dengan mengurangkan jumlah ini dari PPG (PPN = PPG-RA).
Produksi primer bersih (NPP) inilah yang pada akhirnya tersedia untuk dikonsumsi oleh heterotrof (ini adalah bakteri, jamur, dan hewan lainnya yang kita kenal).
Produktivitas sekunder
Produktivitas sekunder (PS) didefinisikan sebagai tingkat produksi biomassa baru oleh organisme heterotrofik . Tidak seperti tumbuhan, bakteri heterotrofik, jamur, dan hewan, mereka tidak dapat membuat kompleks, senyawa kaya energi yang mereka butuhkan dari molekul sederhana.
Mereka selalu memperoleh materi dan energi dari tumbuhan, yang dapat mereka lakukan secara langsung dengan memakan bahan tumbuhan atau secara tidak langsung dengan memakan heterotrof lainnya.
Dengan cara inilah tumbuhan atau organisme fotosintesis secara umum (juga disebut produsen), terdiri dari tingkat trofik pertama dalam suatu komunitas; konsumen primer (mereka yang memakan produsen) membuat tingkat trofik kedua dan konsumen sekunder (juga disebut karnivora) membuat tingkat ketiga.
Efisiensi transfer dan jalur energi
Proporsi produksi primer bersih yang mengalir di sepanjang masing-masing jalur energi yang mungkin pada akhirnya bergantung pada efisiensi transfer, yaitu, pada cara energi digunakan dan berpindah dari satu tingkat ke tingkat lainnya.
Kategori efisiensi transfer energi
Ada tiga kategori efisiensi transfer energi dan, dengan ini didefinisikan dengan baik, kita dapat memprediksi pola aliran energi pada tingkat trofik. Kategori tersebut adalah: efisiensi konsumsi (EC), efisiensi asimilasi (EA) dan efisiensi produksi (EP).
Sekarang mari kita definisikan ketiga kategori yang disebutkan ini.
Secara matematis kita dapat mendefinisikan efisiensi konsumsi (EC) sebagai berikut:
EC = I n / P n-1 × 100
Di mana kita dapat melihat bahwa EC adalah persentase dari total produktivitas yang tersedia ( P n-1 ) yang secara efektif dicerna oleh kompartemen trofik atas yang berdekatan ( I n ).
Misalnya, untuk konsumen primer dalam sistem penggembalaan, EC adalah persentase (dinyatakan dalam satuan energi dan per satuan waktu) dari PPN yang dikonsumsi oleh herbivora.
Jika kita mengacu pada konsumen sekunder, maka itu akan setara dengan persentase produktivitas herbivora, yang dikonsumsi oleh karnivora. Sisanya mati tanpa dimakan dan masuk ke rantai pembusukan.
Di sisi lain, efisiensi asimilasi dinyatakan sebagai berikut:
EA = A n / I n × 100
Sekali lagi kita mengacu pada persentase, tapi kali ini ke bagian energi yang berasal dari makanan, dan dicerna dalam kompartemen trofik oleh konsumen ( I n ) dan yang diasimilasi oleh sistem pencernaan mereka ( A n ).
Energi ini akan tersedia untuk pertumbuhan dan pelaksanaan pekerjaan. Sisanya (bagian yang tidak berasimilasi) hilang bersama feses dan kemudian masuk ke tingkat trofik pengurai.
Akhirnya, efisiensi produksi (EP) dinyatakan sebagai:
EP = P n / A n × 100
yang juga merupakan persentase, tetapi dalam kasus ini kita mengacu pada energi berasimilasi ( A n ) yang akhirnya dimasukkan ke dalam biomassa baru ( P n ). Semua sisa energi yang tidak berasimilasi 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, sekarang kita dapat bertanya pada diri sendiri tentang “efisiensi transfer global” dari satu tingkat trofik ke tingkat trofik berikutnya, yang hanya diberikan oleh produk dari efisiensi yang disebutkan di atas ( EC x EA x EP ).
Dinyatakan sehari-hari, kita dapat mengatakan bahwa efisiensi tingkat diberikan oleh apa yang dapat dicerna secara efektif, yang kemudian berasimilasi dan akhirnya dimasukkan ke dalam biomassa baru.
Ke mana perginya energi yang hilang?
Produktivitas herbivora selalu lebih rendah daripada tanaman yang mereka makan. Kita bisa bertanya pada diri sendiri saat itu: Ke mana perginya energi yang hilang?
Untuk menjawab pertanyaan ini kita harus memperhatikan fakta-fakta berikut:
- Tidak semua biomassa tumbuhan dikonsumsi oleh herbivora, karena sebagian besar mati dan masuk ke tingkat trofik dekomposer (bakteri, jamur dan sisa detritivora).
- Tidak semua biomassa yang dikonsumsi oleh herbivora, atau herbivora yang dikonsumsi oleh karnivora, diasimilasi dan tersedia untuk dimasukkan ke dalam biomassa konsumen; sebagian hilang bersama feses dan dengan demikian berpindah ke pengurai.
- Tidak semua energi yang diasimilasi benar-benar diubah menjadi biomassa, karena sebagian hilang sebagai panas selama respirasi.
Hal ini terjadi karena dua alasan dasar: Pertama, karena tidak ada proses konversi energi yang 100% efisien. Artinya, selalu ada kerugian dalam bentuk panas dalam konversi, yang sangat sesuai dengan Hukum Kedua Termodinamika.
Kedua, karena hewan perlu melakukan pekerjaan, yang membutuhkan pengeluaran energi dan, pada gilirannya, menyiratkan kehilangan baru dalam bentuk panas.
Pola-pola ini terjadi di semua tingkat trofik, dan seperti yang diprediksi oleh Hukum Kedua Termodinamika, bagian dari energi yang coba dipindahkan dari satu tingkat ke tingkat lainnya selalu hilang dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan.
Referensi
- Caswell, H. (2005). Jaring Makanan: Dari Konektivitas ke Energi . (H. Caswell, Ed.). Kemajuan dalam Penelitian Ekologis (Vol. 36). Elsevier Ltd. hal. 209.
- Curtis, H. et al. (2008). Biologi. Edisi ke-7. Buenos Aires-Argentina: Editorial Médica Panamericana. hal. 1160.
- Kitching, RL (2000). Jaring Makanan dan Habitat Wadah: Sejarah alam dan ekologi phytotelmata . Pers Universitas Cambridge. hal. 447.
- Lindemann, RL (1942). Trofi – aspek dinamis ekologi. Ekologi , 23, 399-418.
- Pascual, M., dan Dunne, JA (2006). Jaringan Ekologis: Menghubungkan Struktur dengan Dinamika dalam Jaring Makanan. (M. Pascual & JA Dunne, Eds.) Institut Santa Fe Studi dalam Ilmu Kompleksitas . Pers Universitas Oxford. hal. 405.