مسار انتقال الطاقة في المواد الغذائية

الآن ، يمكننا أن نلقي نظرة على كيفية

انتقال  الطاقة في النظام البيئي

والمواد الغذائية من مخلوق حي إلى أخر ، لنبدأ بالتفكير في عدد قليل من علاقات وهي بدايتها من يأكل من، أي بالنظر إلى سلسلة غذائية سنعرف

كيف يتم انتقال الطاقة في النظام البيئي

.

السلسلة الغذائية هي تسلسل خطي من الكائنات الحية التي تمر من خلالها المواد الغذائية والطاقة مثل أن يأكل كائن حي آخر، لنلق نظرة على أجزاء السلسلة الغذائية الأتية، بداية من الأسفل التي بها مجموعة المنتجون ثم إلى الأعلى:

• في قاعدة السلسلة الغذائية يوجد المنتجون الأساسيون ، و هم كائنات ذاتية التغذية ، وغالبًا ما تكون كائنات حية ضوئية مثل النباتات أو الطحالب أو البكتيريا الزرقاء.
• تسمى الكائنات الحية التي تأكل المنتجين الأساسيين المستهلكين الأساسيين ، عادة ما يكون المستهلكون الأساسيون من الحيوانات العاشبة أي أكلة النباتات ، على الرغم من أنهم قد يكونون من الطحالب أو البكتيريا.
• تسمى الكائنات الحية التي تأكل المستهلكين الأساسيين بالمستهلكين الثانويين ، المستهلكون الثانويون هم عمومًا آكلات اللحوم .
• الكائنات الحية التي تأكل المستهلكين الثانويين تسمى المستهلكين من الدرجة الثالثة ، هذه الحيوانات آكلة اللحوم ، مثل النسور أو الأسماك الكبيرة.
• تحتوي بعض سلاسل الغذاء على مستويات إضافية ، مثل المستهلكين الرباعي الحيوانات آكلة اللحوم التي تأكل المستهلكين من الدرجة الثالثة، تسمى الكائنات الموجودة في أعلى السلسلة الغذائية بالمستهلكين الرئيسيين .

تعد الطحالب الخضراء من المنتجات الأولية التي يأكلها الرخويات ،المستهلكون الأساسيون، ثم تصبح الرخويات وجبة غداء لسمك سكالبين اللزج ، وهو مستهلك ثانوي ، والذي تأكله في حد ذاته سمكة أكبر ، وهي سمك السلمون شينوك المستهلك الثالث .

في الصورة التوضيحية ، المستوى الغذائي السفلي هو الطحالب الخضراء ، وهي المنتج الأساسي، المستهلكون الأساسيون هم الرخويات أو القواقع، المستهلكون الثانويون هم سمكة صغيرة تسمى سكالبين اللزج، المستهلك من الدرجة الثالثة والقمة هو سمك السلمون من طراز شينوك.

وفي الأعلي المستوى الغذائي ، وهي تعكس عدد عمليات نقل الطاقة والمواد الغذائية عدد خطوات الاستهلاك التي تفصل الكائن الحي عن مصدر الطاقة الأصلي للسلسلة الغذائية ، مثل الضوء، كما سنستكشف المزيد أدناه ، فإن تعيين الكائنات الحية في المستويات الغذائية ليس دائمًا واضحًا، على سبيل المثال ، البشر حيوانات آكلة للحوم يمكنها أن تأكل كل من النباتات والحيوانات.

كيف تكتسب الكائنات الحية الطاقة من الغذاء

تتطلب جميع الكائنات الحية الطاقة بشكل أو بآخر لأن الطاقة مطلوبة من قبل معظم مسارات التمثيل الغذائي المعقدة ، الحياة نفسها هي عملية تحركها الطاقة، لن تكون الكائنات الحية قادرة على تجميع الجزيئات الكبيرة من البروتينات ، والدهون ، والأحماض النووية ، والكربوهيدرات المعقدة من وحداتها الفرعية الأحادية دون مدخلات طاقة ثابتة.

من المهم أن نفهم كيف تكتسب الكائنات الحية الطاقة و

كيف تنتقل الطاقة في النظام البيئي

من كائن حي إلى آخر من خلال شبكات الغذاء وسلاسل الغذاء المكونة لها، توضح شبكات الغذاء كيف تتدفق الطاقة بشكل مباشر عبر النظم البيئية ، بما في ذلك مدى كفاءة الكائنات الحية في اكتسابها واستخدامها ومقدار ما تبقى للاستخدام من قبل الكائنات الحية الأخرى في شبكة الغذاء، يتم الحصول على الطاقة عن طريق الكائنات الحية بثلاث طرق: التمثيل الضوئي ، والتركيب الكيميائي ، واستهلاك وهضم الكائنات الحية الأخرى أو الكائنات الحية سابقًا عن طريق الكائنات غيرية التغذية.

يتم تجميع كائنات التمثيل الضوئي والتخليق الكيميائي في فئة تعرف باسم autotrophs وهي الكائنات الحية القادرة على تصنيع طعامها بشكل أكثر تحديدًا ، قادرة على استخدام الكربون غير العضوي كمصدر للكربون.

تستخدم autotrophs التمثيل الضوئي ، ضوء الشمس كمصدر للطاقة ، في حين تستخدم autotrophs التخليقية الكيميائية جزيئات غير عضوية كمصدر للطاقة.

تعمل Autotrophs كمنتجين وهي ضرورية لجميع النظم البيئية، بدون هذه الكائنات ، لن تكون الطاقة متاحة للكائنات الحية الأخرى ولن تكون الحياة نفسها ممكنة.

تعمل العناصر الغذائية الضوئية ، مثل النباتات والطحالب والبكتيريا الضوئية ، كمصدر للطاقة لمعظم النظم البيئية في العالم، غالبًا ما توصف هذه النظم البيئية برعي شبكات الغذاء، تسخر Photoautotrophs الطاقة الشمسية للشمس عن طريق تحويلها إلى طاقة كيميائية في شكل ATP و NADP، تُستخدم الطاقة المخزنة في ATP لتجميع الجزيئات العضوية المعقدة ، مثل الجلوكوز.

Chemoautotrophs هي في الأساس بكتيريا توجد في النظم البيئية النادرة حيث لا يتوفر ضوء الشمس ، مثل تلك المرتبطة بالكهوف المظلمة أو الفتحات الحرارية المائية في قاع المحيط، العديد من chemoautotrophs في الفتحات الحرارية المائية تستخدام كبريتيد الهيدروجين H 2 S، الذي صدر عن المخارج، كمصدر للطاقة الكيميائية، يسمح هذا للمواد الكيميائية  بتجميع الجزيئات العضوية المعقدة ، مثل الجلوكوز ، من أجل طاقتها الخاصة ، وبالتالي توفير الطاقة لبقية النظام البيئي، مثل الجمبري السباح ، وعدد قليل من الكركند القرفصاء ، ومئات من بلح البحر التي توجد في فتحة حرارية مائية في قاع المحيط، نظرًا لعدم اختراق أي ضوء للشمس إلى هذا العمق ، فإن النظام البيئي مدعوم ببكتيريا كيميائية مغذية ومواد عضوية تغرق من سطح المحيط.

كيفية تمرير الطاقة من كائن حي لأخر

يمكن تمرير الطاقة داخل السلسلة الغذائية ونقلها من كائن حي إلى آخر، بينما تحصل الثدييات على مصادر طاقتها من الطعام  سواء أكان ذلك أكل حيوانات أخرى أو أكل نباتات ، تحصل النباتات على طاقتها من عملية التمثيل الضوئي.

يتم تمرير الطاقة بين الكائنات الحية من خلال السلسلة الغذائية، تبدأ سلاسل الغذاء بالمنتجين، يتم تناولها من قبل المستهلكين الأساسيين الذين يأكلون بدورهم من قبل المستهلكين الثانويين.

ثم يتم تناولها من قبل المستهلكين من الدرجة الثالثة وفي يوم طويل من الطعام يمكن أن يأكلها المستهلكون الرباعيون، كل مرحلة من مراحل السلسلة الغذائية تسمى المستوى الغذائي، عندما ترتبط السلاسل الغذائية معًا فإنها تشكل شبكة غذائية.

دخول الطاقة إلى شبكة الغذاء وتوزيعها بين الكائنات الحية

تحصد النباتات طاقتها من الشمس أثناء عملية التمثيل الضوئي، يمكن بعد ذلك تمرير هذه الطاقة من كائن حي إلى آخر في السلسلة الغذائية.

يسمى الكائن الحي الذي يحصل على الطاقة من ضوء الشمس المنتج، غالبًا ما تكون هذه نباتات ولكن في بعض الحالات يمكن أن تكون بكتيريا.

على الرغم من أن المنتجين هم من يجلبون الطاقة إلى السلسلة الغذائية من الشمس ، فإن المستهلكين هم الذين يشكلون غالبية السلسلة الغذائية، يمكن أن تكون هذه الحيوانات المفترسة والطفيليات، و عندما يأكل مستهلك أساسي نباتًا ، يتم تمرير 10٪ فقط من الطاقة.

سبب إنخفاض الطاقة المأخوذة

يمكن أن تعود النسبة المنخفضة من الطاقة المنقولة إلى أسباب مختلفة مثل عدم تناول بعض الكائنات الحية ، أو الهضم غير الكامل للكائن الحي ، أو فقدان الطاقة في عمليات الإخراج أو فقدان الطاقة على شكل حرارة.

يمرر المستهلكون 20٪ من طاقتهم إلى مستهلكين آخرين، هذا لأنها أكثر كفاءة من النباتات في تمرير الطاقة، يفقد الكثير من الطاقة في الإخراج ويفقد البعض في محاولة الحفاظ على درجة حرارة الجسم ثابتة.

عندما يموت المنتجون أو المستهلكون ، سيتم إطعامهم بواسطة المحللات، تقوم المحللات بتقسيم المواد المعقدة إلى مكونات بسيطة بعد وفاة المنتجين والمستهلكين ، باستخدام الطاقة التي تحتويها، بهذه الطريقة ، يتم إطلاق المعادن والعناصر التي تحتاجها النباتات في شكل يمكن أن تمتصه.

سبب قتل بعض النباتات

في بعض الأحيان هناك نباتات يجب قتلها، سوف تقتل مبيدات الأعشاب النباتات، ومع ذلك ، يجب استخدامها بعناية لأنها قد تتسبب في تلف النباتات التي لا تريد قتلها.

إذا كنت ترغب في التخلص من الآفات أي الكائنات الحية التي تتنافس مع البشر على الغذاء والفضاء ، يمكنك استخدام المبيدات الحشرية أو الضوابط البيولوجية.

المبيدات هي مواد كيميائية سامة للآفات، يمكنك أيضًا استخدام الضوابط البيولوجية للتخلص من الآفات، عادة ما تكون الكائنات الحية المستخدمة كمكافحة بيولوجية إما مفترسات أو طفيليات لكائن الآفات، مثال على هذا النوع من التحكم هو الدعسوقة التي تتغذى على حشرات المن، يمكن أن يتسبب المن في أضرار جسيمة للمحاصيل.

لكن الضوابط البيولوجية غالبًا ما تعمل بشكل أبطأ من مبيدات الآفات، كما يمكن أن تكون سيئة لأن الكائن الحي نفسه قد يصبح الآفة في الوقت المناسب.

من أجل نقل الطاقة في الحيوانات ، يقوم العديد من المزارعين بتقييد الحركة بحيث يتم فقد طاقة أقل، في المقابل ، يمكن تحويل هذه الطاقة إلى كتلة الجسم ، أيضًا يمكن الحفاظ على البيئة دافئة لتقليل فقد الحرارة من الجسم . [1]