Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki

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.

Rfi3ORRDb0maA
Słońce – główne źródło energii
Źródło: jplenio, pixaby.com, domena publiczna.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • jakie są podstawowe funkcje życiowe organizmów,

  • jakie znasz ogniwa łańcucha pokarmowego,

  • co nazywamy materią.

Twoje cele
  • Przedstawisz etapy obiegu materii w ekosystemie.

  • Opiszesz przepływ energii w ekosystemie.

i7ETe1ffPN_d5e173

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.

RtuTHUIJuzOB8
Obieg materii w ekosystemie lasu
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 1

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.

R1UJXZUSzOQlu
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

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!

R2s47Py9ghh0J
Kometa Westa, odkryta w 1975 r. Na jeden obieg wokół Słońca potrzebuje około 500 lat. Komety składają się w dużej mierze z zamarzniętej wody i pyłu
Źródło: NASA\Dan Burbank (https://commons.wikimedia.org), domena publiczna.
i7ETe1ffPN_d5e232

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.

R1Ec1S0Shcbwr1
Piramida energii przedstawia przepływ energii przez poziomy troficzne. Przy przechodzeniu z jednego poziomu do kolejnego dochodzi do przemian energetycznych, co wiąże się z nieuchronną utratą wolnej energii. Determinuje to kształt tej piramidy: podstawa jest najszerszym poziomem, więc schemat zwęża się ku górze
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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 materiiprzepływ energii. Podstawowym źródłem energii dla wszystkich procesów życiowych na Ziemi jest Słońce.

R1ZWCmY2X0sFR1
Przepływ energii przez ekosystem na przykładzie jeziora
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.
Ważne!

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.

1
Ćwiczenie 1

Wyjaśnij, dlaczego zwierząt roślinożernych jest w przyrodzie znacznie więcej niż mięsożernych.

Rx1dCjdlzoP1x
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

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.

R5YJ21ECqmeZA
Kominy hydrotermalne to miejsca, poprzez które z wnętrza Ziemi wydostaje się gorąca, wysoko zmineralizowana woda. Energia chemiczna pochodząca z wnętrza naszej planety zasila cały łańcuch pokarmowy od bakterii do ryb bez udziału energii słonecznej
Źródło: NOAA (http://commons.wikimedia.org), domena publiczna.
i7ETe1ffPN_d5e297

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

1
Polecenie 2

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.

R167FEzNHZhC5
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 2

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.

Rc42s2DyRAwGe
1
Polecenie 3

Zastanów się, do czego ludzie wykorzystują energię w domach i skąd ona się bierze. Czy także ze Słońca?

R1PE3WjKZmb1h
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
i7ETe1ffPN_d5e377

Zadania

1
Pokaż ćwiczenia:
11
Ćwiczenie 1
R154KA3cZO55f1
Wskaż, co jest źródłem energii koniecznej do prowadzenia procesów życiowych przez organizmy. Możliwe odpowiedzi: 1. światło słoneczne, 2. światło Księżyca, 3. płynąca woda, 4. elektrownie węglowe, 5. turbiny wiatrowe, 6. elektrownie atomowe
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
RYTolqxjV34rf2
Ćwiczenie 2
Uzupełnij schemat przedstawiający piramidę energii poprawnymi wyrażeniami.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Rg24F9ijmVhhn2
Ćwiczenie 3
Wskaż, co dzieje się z energią w trakcie przepływu przez ekosystem, którego częścią są producenci, konsumenci i destruenci. Możliwe odpowiedzi: 1. Energia ulega rozproszeniu., 2. Energia wraca do obiegu w środowisku., 3. Ilość energii zmniejsza się na każdym etapie., 4. Energia zbiera się w glebie, wodzie i powietrzu., 5. Energia po wykorzystaniu wraca do Słońca.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 4
RJQXR2pdenuwV1
Uzupełnij z listy. Równocześnie z 1. zróżnicowana, 2. związków chemicznych, 3. ekosystemu, 4. zmienna, 5. stała, 6. materii, 7. przepływem, 8. pierwiastków, 9. niestała, 10. ekologii, 11. przechodzeniem, 12. energii, 13. krążeniem, 14. elektrowni, 15. wewnątrz materii w przyrodzie zachodzi przepływ 1. zróżnicowana, 2. związków chemicznych, 3. ekosystemu, 4. zmienna, 5. stała, 6. materii, 7. przepływem, 8. pierwiastków, 9. niestała, 10. ekologii, 11. przechodzeniem, 12. energii, 13. krążeniem, 14. elektrowni, 15. wewnątrz. Ilość materii w obiegu jest 1. zróżnicowana, 2. związków chemicznych, 3. ekosystemu, 4. zmienna, 5. stała, 6. materii, 7. przepływem, 8. pierwiastków, 9. niestała, 10. ekologii, 11. przechodzeniem, 12. energii, 13. krążeniem, 14. elektrowni, 15. wewnątrz i po rozmaitych przemianach pozostaje ona w ekosystemie. Energia musi być do 1. zróżnicowana, 2. związków chemicznych, 3. ekosystemu, 4. zmienna, 5. stała, 6. materii, 7. przepływem, 8. pierwiastków, 9. niestała, 10. ekologii, 11. przechodzeniem, 12. energii, 13. krążeniem, 14. elektrowni, 15. wewnątrz wprowadzona z zewnątrz i podlega stratom.
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
2
Ćwiczenie 5
R1SL81D7Y7K9D1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
3
Ćwiczenie 6
R1A5J0lnynJyG1
zadanie interaktywne
Źródło: Andrzej Boczarowski, licencja: CC BY 3.0.
bg‑azure

Notatnik

RJ0h9ZRkwuA68
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.