КУРС ЕКОСИСТЕМИ І ГРОМАДСЬКОЇ ПОЛІТИКИ
ТРОФІЧНІ РІВНІ ТА ЯКІСТЬ ЕНЕРГІЇ
ЦІЛІ:
- Визначте та складіть схему харчового ланцюга, виділяючи трофічні рівні (ієрархічні) за допомогою енергетичних символів;
- Проілюструйте несучу здатність системи;
- Диференціювати енергію та eMergy;
- Обчислити значення трансформації в харчовому ланцюгу рослинного покриву;
- Порівняйте енергію, пов’язану з сучасним виробничим суспільством, із сільськогосподарським суспільством.
Для дослідження енергетичних змін, пов’язаних з харчовою павутиною, часто зручно реорганізувати мережу в простий харчовий ланцюг. Харчовий ланцюг можна розділити на рівні, класифіковані за видами їжі, яку споживають організми. Ці кроки називаються трофічні рівні.
4.1 Кількісний харчовий ланцюг.
На кожному наступному рівні нашого лісового ланцюга харчування близько 10% енергії, доступної для цього рівня, перетворюється на нову біомасу. Цей діапазон також стосується виробників, які споживають 90% власного виробництва під час дихання.
1 000 000 Джоулі сонячної енергії, які підтримують рослинність протягом року, перетворюються на:
10 000 джоулі перетвореної енергії (у межах виробника фотосинтезу), з яких:
1000 джоулі - це нова біомаса від виробника, яка споживається для отримання:
100 джоулів нової біомаси від основного споживача, який споживається для виробництва:
10 джоулів нової біомаси від вторинного споживача, який споживається для отримання:
1 джоулів нової біомаси від третинного споживача.
Це можна узагальнити, сказавши, що для отримання 1 джоуля третинного споживача (як змія) потрібно 1 000 000 джоулів сонця та дощу.
4.2 Несуча здатність.
Пропускна спроможність району - це кількість різних видів організмів, які можуть жити в цій місцевості, не завдаючи шкоди основним ресурсам. Як правило, чим більше енергії надходить у якусь територію, тим більша її несуча здатність. При меншій енергії несуча здатність нижча. Наприклад, якщо кількість сонячного світла, що падає на рослинність, зменшується повітряним пилом, несуча здатність популяції рослинності зменшується. Такі ресурси, як поживні речовини, також сприяють збільшенню пропускної спроможності населення.
Несуча здатність певної території для певних організмів залежить від того, де вони знаходяться в харчовому ланцюзі. Як правило, область може підтримувати багатьох виробників (вкрай ліворуч від харчового ланцюга) і небагато споживачів високої якості (вкрай праворуч). Наприклад, ранчо на малюнку 4.2 вирощуватиме більше трави, ніж велика рогата худоба.
Рисунок 4.2 Харчовий ланцюг скотарства, що підтримує людей
(а) з перетворюючими рівнями енергії;
(b) показ зворотного зв'язку із послугами.
Значення використовуваних букв: Т, зуби; СМ, шлунок; MU, м’язи.
4.3 Якість енергії.
Ми вважаємо енергію праворуч високоякісною, оскільки багато джоулів використовується на лівому кінці ланцюга, щоб зробити трохи джоулів праворуч. Грам змії отримує більше енергії для виробництва, ніж грам дерева; тому змія - це енергія високої якості. Якість живлення нижче зліва і зростає з кожним кроком по ланцюгу.
4.4 Енергетичні відносини в простій фермерській системі.
Уявіть собі невелику ферму для великої рогатої худоби: у ній фермер вирощує траву, худобу випасає, і тоді це використовується як єдине джерело їжі. Енергія, яка використовується для підтримки системи, походить від роботи фермера. Харчовий ланцюг для цієї простої фермерської системи представлений на малюнку 4.2 (а).
Зверніть увагу, як була представлена худоба. Велика рогата худоба насправді має два трофічні рівні у своєму тілі. Вони поїдають траву, яка раніше перетравлюється мікроорганізмами в їх кишечнику, потім мікроорганізми та решта трави перетравлюються та засвоюються худобою. Ми могли б очікувати, що велика рогата худоба перетворить близько 10% енергії, яка є в розпорядженні її, у нову біомасу, але завдяки цим двом процесам годівлі велика рогата худоба перетворює лише близько 1% енергії від переходу в м’ясо та молоко. У цій фермерській системі фермер перетворює 10% енергії від худоби на роботу, за допомогою якої він підтримує систему.
У прикладі рослинності (рис. 4.1) для отримання 1 джоуля зміїної активності знадобилося 1 Е6 джоулів сонячної енергії. У простій фермерській системі така ж кількість сонячної енергії потрібна для виробництва 1 джоуля праці фермера. Іншими словами, змія та фермер працюють на однаковому рівні якості енергії. Вони обидва використовують енергію своїх харчових ланцюгів для управління своїми системами.
Зворотній зв'язок на малюнку 4.2 (b) йде від ранчо до великої рогатої худоби та від худоби до пасовища. Відгуки фермера представляють керівництво у формі розведення, поголів'я та захисту пасовищ.
Велика рогата худоба також контролює пасовище, харчуючись рослинами. Це утримує траву, міцно зростаючи, і запобігає росту кущів та розповсюдженню дерев. Цей зворотний зв’язок, як і відгук комах у рослинності, здається, необхідний для виживання всіх систем.
Є кілька припущень, що можна економити багато енергії, виключивши м’ясо з людського харчового ланцюга і вживаючи лише овочі. Коли ми дивимося на харчову ситуацію в цьому світі людей, що голодують, це складна пропозиція. У траві в 100 разів більше енергії, ніж у худоби на прикладі ферми. Однак, як видно з усіх харчових ланцюгів, енергія зосереджується роботою на кожному рівні. Щоб збалансовано харчуватися, харчуючись лише рослинами, людям потрібно виконувати роботу збору та концентрування енергії, як це роблять зараз тварини. Вирощування та збирання зернових, овочів та горіхів, необхідних для здорового харчування, вимагає дуже великої кількості енергії. Також велика рогата худоба може перетравлювати траву, чого люди не можуть.
Однак у багатьох культурах люди їдять більше м’яса, ніж їм потрібно. Найефективніша дієта може бути переважно вегетаріанською, з невеликим і регулярним внеском м’яса, щоб забезпечити збалансоване харчування.
4.5 Енергетичні відносини в сучасному суспільстві.
Малюнок 4.2 представляє найнижчу енергію у світі. Робота чоловіків підтримується сільським харчовим ланцюгом на основі трави та худоби. У сучасному індустріальному суспільстві чоловіки мають довший енергетичний ланцюг. Вона конвергує більше енергії для кожної людини. Служба людини має набагато вищу якість енергії, що робить послуги високої якості та ефекту можливими. На рисунку 4.3 показано найбільший і найсучасніший харчовий ланцюг, який починається із зелених рослин, що виробляють органічні речовини; Це трансформується у вугілля та нафту, потім у електроенергію та паливо (як бензин), підтримуючи високоосвічене населення. Малюнок 4.3 показує, що на один джоуль людської служби потрібно 20 мільйонів сонячних джоулів, що в 20 разів більше, ніж у простій схемі ферми на малюнку 4.2 (а).
4.6 сонячна енергія.
Для отримання високоякісної енергії (викопне паливо) потрібно багато низькоякісної енергії (сонячної). Тому, щоб порівняти різні форми енергії, потрібно зробити розрахунок. Як правило, це робиться з використанням джоулів сонячної енергії як вихідної точки для визначення того, скільки джоулів сонячної енергії потрібно для отримання іншого джерела енергії.
Ми вживаємо слово ЕМЕРГІЯ для вираження кількості сонячної енергії, яка використовується для виготовлення виробу. Це виражається в eMjoules. Наприклад, якщо для отримання 1 джоуля вугілля потрібно 40 000 джоулів сонячного світла, то eMergia джоуля вугілля - 40 000 eMjoules сонячна.
4.7 Сонячне перетворення.
Сонячна енергія, необхідна для отримання джоуля певного виду енергії, становить Сонячне перетворення цього типу енергії . Одиницями виміру є: сонячні eMjoules на джоулі (скорочено sej/J). На рисунку 4.1 1000000 джоулів генерували 100 джоулів від основних споживачів. Отже, сонячна трансформація первинних споживачів така: Енергія первинних споживачів оцінюється в 10 000 разів більше, ніж сонячне світло. Збільшення праворуч призводить до збільшення трансформації в харчовому ланцюзі .
Див. Перелік трансформацій у таблиці 27.1
Запитання та заходи до розділу 4.
1. Визначте такі терміни: а) ефективність
б) трофічний рівень
в) кількісні
г) хлорофіл
д) еволюціонувати
е) несуча здатність
ж) якість електроенергії
h) eMergy
i) eMjoules
j) Трансформенність 2. Де в лісовому харчовому ланцюзі найвища якість енергії? Чому?
3. Обговоріть важливість зворотного зв’язку на малюнку 4.2 (b).
4. Поясніть, чому люди розташовані в кінці харчового ланцюга на малюнку 4.2 (b).
5. Що стосується якості електроенергії, як порівнюються люди на Рисунку 4.3 з тими, що зображені на Рисунку 4.2 (b)?
- Мікроелементи в раціоні та якість насінних речовин та рівні репродуктивних гормонів у чоловіків j;
- Більше руху і менше дієти для покращення якості життя - журнал «Профіль»
- Пацієнти покращують якість життя завдяки здоровій освітній програмі із середземноморською дієтою та
- Інформаційний бюлетень AEFY; Йогурт, маркер якості нашої їжі; Y; Перемагає йогурт
- Дієти з високим вмістом кадмію підвищують ризик раку молочної залози, результати дослідження