Obieg materii i przepływ energii w przyrodzie
Przepływ energii w ekosystemie to przechodzenie energii z jednego poziomu troficznego na inny. Proces ten odbywa się w jednym kierunku i jest zawsze związany ze stratami energii. Podstawowym źródłem energii w ekosystemie jest promieniowanie słoneczne.
jakie są podstawowe funkcje życiowe organizmów,
jakie znasz ogniwa łańcucha pokarmowego,
co nazywamy materią.
Przedstawisz etapy obiegu materii w ekosystemie.
Opiszesz przepływ energii w ekosystemie.
1. Obieg materii w ekosystemie
Materią nazywamy wszystkie znane substancje, które budują wszechświat. Z materii zbudowane są rośliny, zwierzęta i człowiek oraz środowisko. Materii w przyrodzie nie ubywa ani nie przybywa. Uczestniczy za to w nieustannym obiegu. Obieg ten jest procesem, który polega na ciągłym krążeniu w ekosystemie związków i pierwiastków chemicznych, w tym np. węgiel, azot, siarka, tlen, pomiędzy poszczególnymi elementami środowiska, m.in. między organizmami żywymi oraz środowiskiem w którym żyją. Jak już wiemy, proste związki (np. woda, dwutlenek węgla czy sole mineralne) są przyswajane przez producentów w procesie fotosyntezy. Wytwarzane są z nich białka, cukry i tłuszcze budujące roślinę. Kiedy roślina zostanie zjedzona, związki zostają wykorzystane przez roślinożercę do budowy jego organizmu. Część materii zostaje wydalona, np. w postaci prostych związków nieorganicznych, jak woda i dwutlenek węgla w procesie oddychania. Drapieżniki zjadają roślinożerców i materia trafia z kolei do nich. Po śmierci każdego organizmu jego ciało jest rozkładane przez destruentów na proste związki chemiczne. Te znów są wykorzystywane przez producentów i obieg się zamyka.
Przypomnij sobie poznane łańcuchy i sieci pokarmowe. Na podstawie jednej z nich opisz obieg materii w wybranym przez siebie ekosystemie. Pamiętaj o składnikach środowiska: wodzie, solach mineralnych, dwutlenku węgla i energii słonecznej.
Asteroidy, fragmenty komet i pył kosmiczny wpadające do naszej atmosfery wzbogacają nieustannie powierzchnię Ziemi w związki chemiczne. Ocenia się, że dziennie spada na Ziemię 100–1000 ton materii kosmicznej w postaci asteorid oraz pyłu kosmicznego. Wydaje się to dużo, ale w tym tempie masa naszej planety zwiększyła się o zaledwie 0,1 % w ciągu miliarda lat!
2. Przepływ energii przez ekosystem
Ekosystem można traktować jako układ otwarty, który wymaga ciągłego dopływu energii z zewnątrz i nieustannie wymienia materię i energię między swoją częścią biotyczną a abiotyczną, jak również między sąsiednimi ekosystemami.
Przepływ energii z jednego poziomu troficznego na drugi zachodzi w biocenozie poprzez łańcuchy pokarmowe. Ze względu na straty energetyczne związane z przechodzeniem na coraz wyższe poziomy troficzne, na każdym poziomie ilość energii przeznaczonej na produkcję jest mniejsza niż ilość energii pobranej.
Równocześnie z krążeniem materii w ekosystemach zachodzi przepływ energii. Ilość materii w obiegu jest stała i po rozmaitych przemianach pozostaje ona nadal w ekosystemie. Natomiast energia musi być do ekosystemu wprowadzona z zewnątrz i stopniowo ulega rozproszeniu. Ogromna większość energii pochodzi ze Słońca.
Rośliny wykorzystują energię świetlną i magazynują ją w związkach chemicznych. Znaczną część tej energii wykorzystują do budowy swoich ciał, wytwarzania kwiatów, owoców i nasion. Dlatego tylko część energii trafia do konsumentów I rzędu. Roślinożercy ponownie zużywają znaczną część energii zawartej w pokarmie na swoje czynności życiowe (ruch, ogrzewanie ciała, zdobywanie pokarmu, oddychanie, rozmnażanie itp.). Tylko część zostaje zmagazynowana i trafia do drapieżników. Gdy szczątki i odchody producentów i konsumentów w końcu rozłożą destruenci, to uwalniają resztę energii zawartej w związkach chemicznych. Raz wykorzystana energia nie może być ponownie użyta. Dlatego mówimy, że w ekosystemach odbywa się krążenie materii i przepływ energii. Podstawowym źródłem energii dla wszystkich procesów życiowych na Ziemi jest Słońce.
Ptaki i ssaki potrafią utrzymać stałą temperaturę ciała. Daje im to możliwość zachowania aktywności, nawet kiedy temperatura znacznie się obniży. Jednak potrzebują do tego dużych ilości energii. Dlatego właśnie potrzebują o wiele więcej pokarmu niż na przykład gady.
Wyjaśnij, dlaczego zwierząt roślinożernych jest w przyrodzie znacznie więcej niż mięsożernych.
Pewna część energii w ekosystemach nie pochodzi ze Słońca. W dnach oceanów istnieją szczeliny oraz kominy wulkaniczne, z których wydostaje się gorąca woda z różnymi związkami chemicznymi pochodzącymi z wnętrza Ziemi. W całkowitej ciemności rozwijają się tam bakterie czerpiące energię z tych związków. Bakterie te są pierwszym ogniwem łańcuchów pokarmowych.
Podsumowanie
Z materii zbudowane są rośliny, zwierzęta, człowiek oraz środowisko.
Ilość materii w obiegu jest stała i mimo rozmaitych przemian chemicznych pozostaje ona w ekosystemie. Natomiast energia musi być do ekosystemu dostarczana z zewnątrz i stopniowo ulega rozproszeniu.
Energia przepływa między zasiedlającymi ekosystem organizmami oraz między organizmami a ich otoczeniem.
Podstawowym źródłem energii w ekosystemie jest promieniowanie słoneczne.
Praca domowa
Obieg materii często rysowany jest w postaci kręgu, gdyż związki chemiczne użyte na początku procesu mogą być powtórnie wykorzystane. Zaproponuj sposób narysowania przepływu energii przez ekosystem, aby pokazać, że na kolejnych etapach jest jej coraz mniej.
Obieg materii często rysowany jest w postaci kręgu, gdyż związki chemiczne użyte na początku procesu mogą być powtórnie wykorzystane. Zaproponuj sposób narysowania przepływu energii przez ekosystem, aby pokazać, że na kolejnych etapach jest jej coraz mniej. Opisz słowami swój pomysł.
Zastanów się, do czego ludzie wykorzystują energię w domach i skąd ona się bierze. Czy także ze Słońca?
Zadania
Wybierz nazwy substancji, które roślina jako producent pobiera ze środowiska i wykorzystując światło słoneczne, przekształca je, by zbudować z nich swój organizm.
Prawda | Fałsz | |
woda | □ | □ |
dwutlenek węgla | □ | □ |
sole mineralne | □ | □ |
cukier | □ | □ |
witaminy | □ | □ |
białko | □ | □ |
tłuszcz | □ | □ |
węgiel | □ | □ |
powietrze | □ | □ |
Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących obiegu materii w przyrodzie.
Prawda | Fałsz | |
Obieg materii powoduje zmniejszanie ilości dwutlenku węgla, który już nigdy nie wraca do środowiska. | □ | □ |
Obieg materii powoduje powstawanie dodatkowego pierwiastka – tlenu, którego nigdy wcześniej nie było w przyrodzie. | □ | □ |
Rośliny w procesie fotosyntezy wykorzystują materię ze Słońca. | □ | □ |
W trakcie obiegu materii proste związki chemiczne są przekształcane w skomplikowane związki organiczne. | □ | □ |
Materia z organizmów powraca w postaci prostych substancji do środowiska i może być ponownie wykorzystana. | □ | □ |