APA HUKUM PERSEPULUHAN EKOLOGIS ATAU 10%? - BIOLOGI - 2025

The hukum persepuluhan ekologi , hukum ekologi atau 10% menimbulkan bagaimana energi perjalanan di turunannya oleh tingkat trofik yang berbeda. Juga sering dikatakan bahwa Hukum ini hanyalah konsekuensi langsung dari Hukum Kedua Termodinamika.

Energi ekologi adalah bagian dari ekologi yang berkaitan dengan mengukur hubungan yang telah kita uraikan di atas. Dianggap bahwa Raymond Lindemann (khususnya dalam karya mani tahun 1942), adalah orang yang mendirikan fondasi bidang studi ini.

Gambar 1. Jaringan Trofik. Sumber: Oleh Thompsma, dari Wikimedia Commons

Karyanya berfokus pada konsep rantai dan jaring makanan, dan pada penghitungan efisiensi dalam transfer energi antara berbagai tingkat trofik.

Lindemann mulai dari kejadian radiasi matahari atau energi yang diterima masyarakat, melalui penangkapan yang dilakukan oleh tumbuhan melalui fotosintesis dan terus memantau penangkapan tersebut dan penggunaan selanjutnya oleh herbivora (konsumen primer), kemudian oleh karnivora (konsumen sekunder). ) dan akhirnya oleh pengurai.

Apakah hukum persepuluhan ekologis itu?

Setelah karya perintis Lindemann, efisiensi transfer trofik diasumsikan sekitar 10%; faktanya, beberapa ahli ekologi mengacu pada hukum 10%. Namun, sejak saat itu, banyak kebingungan muncul terkait masalah ini.

Jelas tidak ada hukum alam yang mengakibatkan sepersepuluh energi yang memasuki satu tingkat trofik dipindahkan ke tingkat berikutnya.

Sebagai contoh, kompilasi studi trofik (di lingkungan laut dan air tawar) mengungkapkan bahwa efisiensi transfer berdasarkan level trofik berkisar antara sekitar 2 dan 24%, meskipun rata-rata adalah 10,13%.

Sebagai aturan umum, yang dapat diterapkan pada sistem akuatik dan terestrial, dapat dikatakan bahwa produktivitas sekunder herbivora biasanya terletak kira-kira, urutan besarnya di bawah produktivitas primer yang menjadi dasarnya.

Ini sering merupakan hubungan yang konsisten yang dipertahankan di semua sistem pencarian makan dan yang cenderung menjadi struktur tipe piramidal, di mana alas disediakan oleh tanaman dan di atas dasar ini didirikan yang lebih kecil, dari konsumen utama, yang menjadi dasar konsumen sekunder lain (bahkan lebih kecil).

Tingkat organisasi

Semua makhluk hidup membutuhkan materi dan energi; materi untuk pembangunan tubuh dan energi mereka untuk menjalankan fungsi vital mereka. Persyaratan ini tidak terbatas pada organisme individu, tetapi meluas ke tingkat organisasi biologis yang lebih tinggi sehingga individu-individu ini dapat menyesuaikan.

Tingkatan organisasi ini adalah:

• Sebuah populasi biologi : organisme dari spesies yang sama yang hidup di kawasan tertentu yang sama.
• Sebuah komunitas biologis : set organisme dari spesies yang berbeda atau populasi yang hidup di daerah tertentu dan berinteraksi melalui makanan atau hubungan trofik).
• Sebuah ekosistem : tingkat yang paling kompleks organisasi biologis, terdiri dari sebuah komunitas yang berhubungan dengan lingkungan abiotik nya - air, sinar matahari, iklim dan faktor-faktor lain - dengan yang berinteraksi.

Tingkat trofik

Dalam ekosistem, komunitas dan lingkungan membentuk aliran energi dan materi.

Organisme suatu ekosistem dikelompokkan menurut "peran" atau "fungsi" yang mereka penuhi di dalam rantai makanan atau trofik; ini adalah cara kita berbicara tentang tingkat trofik produsen, konsumen, dan pengurai.

Pada gilirannya, masing-masing dan setiap tingkat trofik ini berinteraksi dengan lingkungan fisikokimia yang menyediakan kondisi untuk kehidupan dan, pada saat yang sama, bertindak sebagai sumber dan penyerap energi dan materi.

konsep dasar

Produktivitas primer kotor dan bersih

Pertama, kita harus mendefinisikan produktivitas primer, yaitu laju produksi biomassa per satuan luas.

Biasanya dinyatakan dalam satuan energi (Joule per meter persegi per hari), atau dalam satuan bahan organik kering (kilogram per hektar dan per tahun), atau sebagai karbon (massa karbon dalam kg per meter persegi per tahun).

Secara umum, jika kita mengacu pada semua energi yang ditetapkan oleh fotosintesis, kita biasanya menyebutnya sebagai produktivitas primer bruto (PPG).

Dari jumlah ini, sebagian dihabiskan dalam respirasi autotrof itu sendiri (RA) dan hilang dalam bentuk panas. Produksi primer bersih (PPN) diperoleh dengan mengurangkan jumlah ini dari PPG (PPN = PPG-RA).

Produksi primer bersih (PPN) ini pada akhirnya tersedia untuk dikonsumsi oleh heterotrof (ini adalah bakteri, jamur, dan hewan lainnya yang kita kenal).

Produktivitas sekunder

Produktivitas sekunder (PS) didefinisikan sebagai laju produksi biomassa baru oleh organisme heterotrofik. Tidak seperti tumbuhan, bakteri heterotrofik, jamur dan hewan, mereka tidak dapat membuat senyawa kompleks dan kaya energi yang mereka butuhkan dari molekul sederhana.

Mereka selalu memperoleh materi dan energinya dari tumbuhan, yang dapat mereka lakukan secara langsung dengan mengkonsumsi bahan tumbuhan atau secara tidak langsung dengan memakan heterotrof lain.

Dengan cara inilah tumbuhan atau organisme fotosintetik secara umum (juga disebut produsen), menempati tingkat trofik pertama dalam suatu komunitas; konsumen primer (mereka yang memakan produsen) merupakan tingkat trofik kedua dan konsumen sekunder (juga disebut karnivora) merupakan tingkat ketiga.

Efisiensi transfer dan jalur energi

Proporsi produksi primer bersih yang mengalir di sepanjang jalur energi yang mungkin pada akhirnya bergantung pada efisiensi transfer, yaitu, cara energi digunakan dan diteruskan dari satu tingkat ke tingkat lainnya. lain.

Kategori efisiensi transfer energi

Ada tiga kategori efisiensi transfer energi dan, dengan ini didefinisikan dengan baik, kita dapat memprediksi pola aliran energi di tingkat trofik. Kategori tersebut adalah: efisiensi konsumsi (EC), efisiensi asimilasi (EA) dan efisiensi produksi (EP).

Sekarang mari kita tentukan ketiga kategori yang disebutkan ini.

Secara matematis kita dapat mendefinisikan efisiensi konsumsi (EC) sebagai berikut:

EC = I _n / P _n-1 × 100

Di mana kita dapat melihat bahwa EC adalah persentase dari total produktivitas yang tersedia (P _n-1 ) yang secara efektif dicerna oleh kompartemen trofik bersebelahan atas (I _n ).

Misalnya, untuk konsumen utama dalam sistem penggembalaan, EC adalah persentase (dinyatakan dalam satuan energi dan per satuan waktu) dari PPN yang dikonsumsi oleh herbivora.

Jika kita mengacu pada konsumen sekunder, maka itu akan setara dengan persentase produktivitas herbivora yang dikonsumsi oleh karnivora. Sisanya mati tanpa dimakan dan masuk rantai pembusukan.

Di sisi lain, efisiensi asimilasi dinyatakan sebagai berikut:

EA = A _n / I _n × 100

Sekali lagi kami mengacu pada persentase, tetapi kali ini ke bagian energi yang berasal dari makanan, dan dicerna dalam kompartemen trofik oleh konsumen (I _n ) dan yang diasimilasi oleh sistem pencernaan mereka (A _n ).

Energi ini akan tersedia untuk pertumbuhan dan untuk pelaksanaan pekerjaan. Sisanya (bagian yang tidak berasimilasi) hilang bersama feses dan kemudian memasuki tingkat trofik pengurai.

Akhirnya, efisiensi produksi (EP) dinyatakan sebagai:

yang juga merupakan persentase, tetapi dalam hal ini kami mengacu pada energi asimilasi (A _n ) yang akhirnya dimasukkan ke dalam biomassa baru (P _n ). Semua sisa energi yang tidak terasimilasi hilang dalam bentuk panas selama respirasi.

Produk seperti sekresi dan / atau ekskresi (kaya energi), yang telah berpartisipasi dalam proses metabolisme, dapat dianggap sebagai produksi, P _n , dan tersedia, sebagai mayat, untuk pengurai.

Efisiensi transfer global

Setelah mendefinisikan tiga kategori penting ini, sekarang kita dapat bertanya pada diri kita sendiri tentang "efisiensi transfer global" dari satu tingkat trofik ke tingkat berikutnya, yang hanya diberikan oleh produk efisiensi yang disebutkan sebelumnya (EC x EA x EP).

Dinyatakan dalam bahasa sehari-hari, kita dapat mengatakan bahwa efisiensi suatu tingkat diberikan oleh apa yang dapat dicerna secara efektif, yang kemudian diasimilasi dan akhirnya dimasukkan ke dalam biomassa baru.

Kemana perginya energi yang hilang?

Produktivitas herbivora selalu lebih rendah daripada tanaman tempat mereka makan. Kita kemudian dapat bertanya pada diri sendiri: Kemana perginya energi yang hilang?

Untuk menjawab pertanyaan ini, kita harus memperhatikan fakta-fakta berikut ini:

1. Tidak semua biomassa tanaman dikonsumsi oleh herbivora, karena banyak yang mati dan masuk ke tingkat trofik pengurai (bakteri, jamur dan detritivora lainnya).
2. Tidak semua biomassa yang dikonsumsi oleh herbivora, maupun herbivora yang dikonsumsi oleh karnivora, diasimilasi dan tersedia untuk dimasukkan ke dalam biomassa konsumen; sebagian hilang bersama feses dan dengan demikian diteruskan ke pengurai.
3. Tidak semua energi yang diasimilasi benar-benar diubah menjadi biomassa, karena sebagian hilang sebagai panas selama respirasi.

Ini terjadi karena dua alasan dasar: Pertama, karena tidak ada proses konversi energi yang 100% efisien. Artinya, selalu ada kerugian dalam bentuk panas dalam konversi, yang sejalan dengan Hukum Kedua Termodinamika.

Kedua, karena hewan perlu melakukan pekerjaan, yang membutuhkan pengeluaran energi dan, pada gilirannya, menyiratkan kehilangan baru dalam bentuk panas.

Pola-pola ini terjadi di semua tingkat trofik, dan seperti yang diprediksikan oleh Hukum Kedua Termodinamika, bagian energi yang coba dipindahkan dari satu tingkat ke tingkat lainnya selalu dihamburkan dalam bentuk panas yang tidak dapat digunakan.

Referensi

1. Caswell, H. (2005). Jaring Makanan: Dari Konektivitas hingga Energik. (H. Caswell, Ed.). Kemajuan dalam Penelitian Ekologi (Vol. 36). Elsevier Ltd. hal. 209.
2. Curtis, H. et al. (2008). Biologi. Edisi ke-7. Buenos Aires-Argentina: Editorial Médica Panamericana. hal. 1160.
3. Kitching, RL (2000). Jaring Makanan dan Habitat Wadah: Sejarah alam dan ekologi phytotelmata. Cambridge University Press. hal. 447.
4. Lindemann, RL (1942). Trofik - aspek dinamis ekologi. Ekologi, 23, 399-418.
5. Pascual, M., dan Dunne, JA (2006). Jaringan Ekologis: Menghubungkan Struktur dengan Dinamika dalam Jaring Makanan. (M. Pascual & JA Dunne, Eds.) Studi Institut Santa Fe dalam Ilmu Kompleksitas. Oxford University Press. hal. 405.