12.3. Трансформація енергії в екосистемі.

Р.Маргелеф (1962) потік енергій в екосистемі поділяє на п'ять фаз: а) імпорт сонячної енергії до зелених рослин; б) перетворення променистої енергії на хімічну; в) розподіл енергії в екосистемі; г) складування енергії; д) експорт енергії.

Імпорт сонячної енергії до зелених рослин. Ця фаза пов'язана з постачанням із зовні в біогеоценоз неорганічної матерії у вигляді сонячного проміння.

Перетворення променистої енергії на хімічну (потенціальну і внутрішню) відбувається в хлоропластах клітин рослин. Частина променистої енергії втрачається у вигляді тепла.

Розподіл енергії в екосистемі. Потенціальна і внутрішня енергії далі передаються кормовими ланцюгами від виду до виду. Потік енергії розщеплюється на окремі дрібніші потоки, які не ізольовані між собою. Рівень енергії консументів першого порядку є значно вищим від енергії, одержаної від продуцентів. У будь-якому кормовому ланцюзі енергія передається зліва направо, від одного виду до іншого. Ефективність переносу енергії з одного джерела кормового ланцюга до іншого полягає в зміні теплової продукції потоку енергії. Якщо при переносі енергії із другого джерела (зоофаги) до третього (хижаки) кількість внутрішньої енергії другого джерела буде більша, ніж при перенесенні з першого джерела (фітофаги) до другого, лише тоді можна вважати перенесення енергії ефективним. З цього можна зробити висновок, що теплова продукція на другому-третьому етапах нижча від теплової продукції на першому-другому етапах. Отже, вільна енергія кормового ланцюга змінюється справа наліво. Згідно з положеннями Ліндемана (1942), ефективність переносу і використання енергії зростає від продуцента до хижака.

Ліндеманівська функція стану прогресивної ефективності спрощено описує стосунки між рівнем енергії ….. певного трофічного рівня і кожного попереднього. За твердженням Ліндемана, виникає нерівність

На думку Ю. Одума, на вищих трофічних рівнях ефективність переносу енергії є вища, ніж на нижчому. Якщо б це було так, зауважують окремі автори, можна було б прийняти, що лис краще використовує термодинамічні механізми, ніж заєць, а останній – ефективніше, ніж ріпа. Завдяки математичним розрахункам було виявлено, що прогресивна ефективність ….. перенесення енергії з одного рівня на інший у всіх випадках дає усереднений показник, який коливається в межах 10%. Отже, ефективність термодинамічних механізмів виду не залежить від його місця в кормовій мережі.

На кожному трофічному рівні спостерігається певна напруженість енергетичних рівнів. Між рівняннями енергій різних трофічних рівнів виникає різниця, яку називають екологічною силою

Екологічна сила є функцією стану, який виражає зміни енергії в матерії. Із наведеної нерівності випливає, що при невисоких її показниках потік енергії використовується ефективніше, ніж при високих. В ідеальній самопостачальній екосистемі показник Ес = 0. В реальних екосистемах цей показник буде завжди Ес > 0.

Складування енергії. Запасання речовини в рослинних і тваринних тканинах відбувається одночасно із утворенням запасу енергії. При сприятливому енергетичному балансі в екосистемі складування енергії має залишатися сталим.

Експорт енергії з екосистеми відбувається шляхом виділення в оточуюче середовище тепла й еміграції з неї організмів.

Подальше енергетичне перегрупування полягає в розщепленні енергії кормових субстанцій в окремих організмах на: 1) асимільовану енергію вжитого корму; 2) енергію дихання; 3) запасну енергію, яка витрачається для росту і розмноження; 4) енергію відходів. Між цими формами матерії існують відповідні залежності: енергія асимільованого корму > енергія дихання > запасна енергія.