Войти
Экологическая эффективность описывает эффективность, с которой энергия передается от одной трофической уровень на следующий. Это определяется комбинацией эффективности, связанной с приобретением и ассимиляцией организмов ресурсов в экосистеме.
Диаграмма передачи энергии между трофическими уровнями Первичная продукция происходит в автотрофных организмах экосистемы. Фотоавтотрофы, такие как сосудистые растения и водоросли, преобразуют энергию солнца в энергию, хранящуюся в виде соединений углерода. Фотосинтез осуществляется в хлорофилле зеленых растений. Энергия, преобразованная в процессе фотосинтеза, проходит через трофические уровни экосистемы, поскольку организмы потребляют членов более низких трофических уровней.
Первичное производство можно разделить на валовое и чистое первичное производство. Валовая первичная продукция - это мера энергии, которую фотоавтотроф получает от солнца. Возьмем, к примеру, травинку, которая забирает x джоулей энергии от солнца. Доля этой энергии, которая преобразуется в глюкозу, отражает общую продуктивность травинки. Энергия, остающаяся после дыхания, считается чистой первичной продукцией. В общем, валовое производство относится к энергии, содержащейся в организме до дыхания, а чистое производство - к энергии после дыхания. Эти термины могут использоваться для описания передачи энергии как у автотрофов, так и у гетеротрофов.
Передача энергии между трофическими уровнями обычно неэффективна, так что чистая добыча на одном трофическом уровне обычно составляет только 10% чистой продукции на предыдущем трофическом уровне. уровень (закон десяти процентов). Из-за нехищнической смерти, переваривания и клеточного дыхания значительное количество энергии теряется в окружающей среде, а не поглощается потребителями для производства. Цифра приблизительно соответствует доле энергии, доступной после каждой стадии потери энергии в типичной экосистеме, хотя эти доли сильно различаются от экосистемы к экосистеме и от трофического уровня к трофическому уровню. Потеря энергии вдвое на каждом из этапов нехищной смерти, дефекации и дыхания типична для многих живых систем. Таким образом, чистая добыча на одном трофическом уровне равна 
Например, предположим, что 500 единиц энергии производятся на трофическом уровне 1. Одна половина теряется из-за нехищной смерти, а другая половина (250 единиц) поглощается на трофическом уровне 2. Одна половина проглоченного количества выводится через дефекацию, оставляя другую половину (125 единиц) для усвоения организмом. Наконец, половина оставшейся энергии теряется через дыхание, а остальная часть (63 единицы) используется для роста и размножения. Эта энергия, затраченная на рост и воспроизводство, составляет чистую продукцию трофического уровня 1, которая равна 
Экологическая эффективность - это сочетание нескольких связанных показателей эффективности, которые описывают и степень, в которой ресурсы преобразуются в биомассу.
)
)
)
)
)Теоретически Экологическую эффективность легко рассчитать с помощью математических соотношений, приведенных выше. Однако часто бывает трудно получить точные измерения значений, используемых в расчетах. Например, для оценки приема пищи требуется знание общего количества пищи, потребляемой в экосистеме, а также ее. Такое измерение редко бывает лучше, чем обоснованная оценка, особенно в отношении экосистем, которые в значительной степени недоступны для экологов и инструментов измерения. В результате экологическая эффективность экосистемы часто оказывается не лучше, чем приблизительная. С другой стороны, приближения может быть достаточно для большинства экосистем, где важно не получить точную оценку эффективности, а скорее получить общее представление о том, как энергия проходит через свои трофические уровни.
В сельскохозяйственных условиях максимизация передачи энергии от производителя (продукты питания) к потребителю (домашний скот ) может принести экономические выгоды. Появилась подобласть сельскохозяйственной науки, которая исследует методы мониторинга и повышения экологической и связанной с ней эффективности.
При сравнении чистой эффективности использования энергии крупным рогатым скотом породы, которые исторически использовались для производства говядины, такие как герефорд, превосходили породы, выращиваемые для молочного производства., например, голштинская, в преобразовании энергии корма в энергию, запасенную в тканях. Это результат того, что мясной скот накапливает больше жира, чем молочный скот, так как запасы энергии в виде протеина у обеих пород были на одном уровне. Это означает, что выращивание скота на убой является более эффективным использованием кормов, чем выращивание для производства молока.
Хотя можно повысить эффективность использования энергии животноводством, для мирового продовольствия жизненно важно также учитывать различия между животноводством и растениеводством. Концентрация калорий в жировых тканях выше, чем в тканях растений, что приводит к наиболее высокой энергетической концентрации организмов с высоким содержанием жира; однако энергия, необходимая для выращивания кормов для скота, лишь частично преобразуется в жировые клетки. Остальная часть энергии, потребляемой для выращивания кормов, вдыхается или выделяется домашним скотом и не может быть использована людьми.
Из 28 400 тераватт-часов (96,8 × 10 ^БТЕ ) энергии, использованной в США в 1999 году, 10,5% было использовано в производстве продуктов питания, с процентным содержанием продуктов питания как от производителя, так и от основного потребителя трофические уровни. При сравнении выращивания животных и растений наблюдается явная разница в величине энергоэффективности. Съедобные килокалории, полученные из килокалорий энергии, необходимой для выращивания, составляют: 18,1% для курицы, 6,7% для говядины травяного откорма, 5,7% для выращиваемого лосося и 0,9% для креветок. Напротив, картофель дает 123%, кукуруза дает 250%, а соя дает 415% потребляемых калорий, преобразованных в калории, которые могут быть использованы человеком. Это несоответствие в эффективности отражает сокращение производства при повышении трофических уровней. Таким образом, энергетически более эффективно формировать диету из более низких трофических уровней.
Закон десяти процентов передачи энергии с одного трофического уровня на следующий может быть отнесен к Раймонду Lindeman (1942), хотя Линдеман не называл это «законом» и ссылался на экологическую эффективность в диапазоне от 0,1% до 37,5%. Согласно этому закону, во время передачи органической пищевой энергии с одного трофического уровня на следующий, более высокий уровень, только около десяти процентов переданной энергии сохраняется в виде мяса. Остальное теряется во время переноса, разрушается при дыхании или теряется из-за неполного переваривания на более высоком трофическом уровне.
Когда организмы потребляются, 10% энергии пищи фиксируется в их плоти и доступно для следующего трофического уровня (плотоядные или всеядные ). Когда плотоядное или всеядное животное потребляет это животное, только около 10% энергии фиксируется в его плоти для более высокого уровня.
Например, Солнце выделяет 10 000 Дж энергии, тогда растения получают только 100 Дж энергии от солнечного света (исключение - только 1% энергии у растений потребляется от солнца); после этого олень будет получать от растения 10 Дж (10% энергии). Волк, поедающий оленя, потребляет только 1 Дж (10% энергии от оленя). Человек, поедающий волка, потребует 0,1 Дж (10% энергии волка) и т. Д.
Закон десяти процентов дает общее представление о круговороте пищевых цепей. Более того, закон десяти процентов показывает неэффективность захвата энергии на каждом последующем трофическом уровне. Рациональный вывод заключается в том, что для сохранения энергоэффективности лучше всего закупать продукты питания как можно ближе к первоначальному источнику энергии.
Энергия на уровне n (th)
= (энергия, данная солнцем) / (10) ^ (n + 1),
и
Энергия на уровне n (th)
= (энергия, данная растением) / (10) ^ (n-1).
{Не забудьте учитывать только энергию растений в обоих уравнениях}
