44.2B: Джерела енергії

Last updated
Save as PDF

Page ID: 4410

Boundless
Boundless

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Наявність джерел енергії та поживних речовин впливає на поширення видів та їх адаптацію до сухопутних або водних середовищ існування.

Цілі навчання

Оцініть, як енергодоступність впливає на розподіл видів в екосистемі

Ключові моменти

У наземних середовищах існування пристосування рослин включають життєві цикли, які залежать від наявності світла; наприклад, види будуть цвісти або рости в різний час, щоб забезпечити захоплення достатньої кількості доступного світла, відповідного їх потребам.
У водних екосистемах ріст та поширення видів пристосовані для боротьби з іноді обмеженою доступністю світла через його поглинання водою, рослинами, зваженими частинками, мікроорганізмами та глибиною води.
Океанський апвелінг та весняні та осінні обороти є важливими процесами, що регулюють розподіл поживних речовин у водних екосистемах.
Доступність поживних речовин пов'язана з енергетичними потребами організмів у водних екосистемах, оскільки секвестрована енергія повторно використовується живими організмами з мертвих.

Ключові умови

ефемерний: триває протягом короткого періоду часу
upwelling: океанографічне явище, яке виникає, коли сильні, зазвичай сезонні, вітри відштовхують воду від узбережжя, приносячи холодні, багаті поживними речовинами глибокі води до поверхні
термоклін: шар всередині водойми або повітря, де температура швидко змінюється з глибиною

Енергетична доступність та Циклічність поживних речовин як абіотичні фактори

Джерела енергії

Енергію від сонця захоплюють зелені рослини, водорості, ціанобактерії та фотосинтезуючі протести. Ці організми перетворюють сонячну енергію в хімічну енергію, необхідну всьому живому. Наявність світла може бути важливою абіотичною силою, яка безпосередньо впливає на еволюцію адаптацій у фотосинтезаторах. Наприклад, рослини в підліску помірного лісу затінюються, коли дерева над ними в навісі повністю листують наприкінці весни. Не дивно, що підземні рослини мають пристосування для успішного захоплення доступного світла. Одним з таких пристосувань є швидке зростання весняних ефемерних рослин, таких як весняна красуня. Ці весняні квіти досягають значної частини свого росту і закінчують свій життєвий цикл (розмножуються) на початку сезону, перш ніж дерева в навісі розвинуть листя.

зображення — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Ефемерна рослина: Весняна краса - це ефемерна весняна рослина, яка цвіте рано навесні, щоб уникнути конкуренції з більшими лісовими деревами за сонячне світло.

У водних екосистемах доступність світла може бути обмежена, оскільки сонячне світло поглинається водою, рослинами, зваженими частинками та резидентними мікроорганізмами. До дна озера, ставка або океану є зона, до якої світло не може досягти. Фотосинтез не може відбуватися там, і, як наслідок, розвинувся ряд адаптацій, які дозволяють живим істотам виживати без світла. Наприклад, водні рослини мають фотосинтетичну тканину біля поверхні води. Широкі плаваючі листя латаття не можуть вижити без світла. У таких середовищах, як гідротермальні отвори, деякі бактерії витягують енергію з неорганічних хімічних речовин, оскільки немає світла для фотосинтезу.

Цикл поживних речовин

Наявність поживних речовин у водних системах також є важливим аспектом енергії або фотосинтезу. Багато організмів опускаються на дно океану, коли гинуть у відкритій воді. Коли це відбувається, енергія, знайдена в цьому організмі, деякий час секвелюється, якщо не відбувається підйом океану. Океанський upwelling - це підйом глибоких океанських вод, що відбувається, коли переважаючі вітри дмуть вздовж поверхневих вод поблизу берегової лінії Коли вітер штовхає океанські води на берег, вода з дна океану рухається вгору, щоб замінити цю воду. В результаті поживні речовини, що колись містяться в мертвих організмах, стають доступними для повторного використання іншими живими організмами.

У прісноводних системах утилізація поживних речовин відбувається у відповідь на зміни температури повітря. Поживні речовини на дні озер переробляються двічі на рік: навесні та восени оборот, який переробляє поживні речовини та кисень з дна прісноводної екосистеми до верхньої частини водойми. Ці обороти викликані утворенням термокліна: шару води з температурою, яка значно відрізняється від температури навколишніх шарів. У зимовий час поверхня озер, що зустрічається в багатьох північних регіонах, замерзає. Однак вода під льодом трохи тепліша, тоді як вода на дні озера тепліша ще при 4° C до 5° C (39,2° F до 41° F). Вода найщільніша при 4° C, тому найглибша вода також є найщільнішою. Найглибша вода є бідною киснем, оскільки розкладання органічного матеріалу на дні озера використовує доступний кисень, який не може бути замінений за допомогою дифузії кисню у воду через поверхневий шар льоду.

Навесні температура повітря підвищується і поверхневий лід тане. Коли температура поверхневих вод починає досягати 4° C, вода стає важчою і опускається на дно. Вода на дні озера, витіснена важчими поверхневими водами, піднімається наверх. У міру його підйому разом з ним приносяться опади і поживні речовини з дна озера. У літні місяці вода озера розшаровується або утворює шари з найтеплішою водою на поверхні озера.

Коли температура повітря падає восени, температура води озера охолоджується до 4° C; це спричиняє падіння обороту, оскільки важка холодна вода опускається і витісняє воду на дні. Багата киснем вода на поверхні озера потім рухається на дно озера, тоді як поживні речовини на дні озера піднімаються на поверхню (). Взимку кисень на дні озера використовується розкладачами та іншими організмами, які потребують кисню, наприклад рибами.