If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Agar veb-filtrlardan foydalanayotgan boʻlsangiz *.kastatic.org va *.kasandbox.org domenlariga ruxsat berilganligini tekshirib koʻring.

Asosiy kontent

Energiya oqimi va birlamchi mahsuldorlik

Asosiy tushunchalar

  • Birlamchi hosil qiluvchilar (produtsentlar) – odatda oʻsimliklar va boshqa fotosintezlovchi organizmlar – energiyani oziq toʻriga olib kiruvchi darvoza hisoblanadi.
  • Mahsuldorlik bu bir guruh organizmlar (masalan, birlamchi hosil qiluvchilar) tanasiga biomassa koʻrinishidagi energiyaning qoʻshilishi qiymati hisoblanadi.
  • Yalpi mahsuldorlik energiya tutib qolinishining umumiy qiymati hisoblanadi. Sof mahsuldorlik pastroq boʻlib, organizmlar nafas olish, metabolizmni amalga oshirishda foydalanadigan energiyaga aylantiriladi.
  • Trofik pogʻonalar oʻrtasida energiya uzatilishi kam unumlidir. Maʼlum bir daraja sof mahsuldorligining faqatgina 10% i keyingi darajaning sof mahsuldorligiga aylanadi.
  • Ekologik piramidalar bu energiya oqimi, biomassa jamlanishi va turli trofik darajalardagi individlar sonining vizual ifodasi hisoblanadi.

Kirish

Yer yuzidagi barcha oʻsimliklar (suvoʻt va bakteriyaga oʻxshash boshqa fotosintezlovchi organizmlar ham) gʻoyib boʻlsa, nima sodir boʻlishi mumkinligi haqida hech oʻylab koʻrganmisiz?
Shubhasiz, goʻzal sayyoramiz boʻm-boʻsh va qaygʻuli koʻringan boʻlar edi. Biz nafas olish va moddalar almashinuvida foydalanadigan kislorodning asosiy manbasidan ham ajralib qolar edik. Karbonat angidrid ham havodan tozalanmas va u issiqlikni ushlab qolgani uchun sayyoramiz katta surʼatda qizib ketar edi. Shuningdek, eng asosiysi, yer yuzasidagi barcha tirik organizmlar ozuqa zaxirasisiz qolib, nobud boʻlar edi.
Bular nima sababdan sodir boʻlar edi? Deyarli barcha ekosistemalarda fotosintezlovchi organizmlar energiyaning ozuqa toʻrlariga – bir-birini isteʼmol qiladigan organizmlar tizimiga – kiradigan yagona “darvoza” boʻlib xizmat qiladi. Agar tizimdan fotosintezlovchilar olib tashlansa, energiya oqimi toʻxtab, qolgan organizmlar ozuqa manbaisiz qoladi. Shu tarzda fotosintezlovchi organizmlar har qanday quyosh nuriga asoslangan ekosistemaning negizida yotadi.

Produtsentlar energiya darvozasidir

Oʻsimliklar, suvoʻtlar va fotosintezlovchi bakteriyalar produtsentlardir (hosil qiluvchilar). Produtsentlar avtotrof – oʻz-oʻzini ozuqa bilan taʼminlovchi organizmlar boʻlib, ular organik birikmalarni karbonat angidriddan sintezlaydi. Fotoavtotroflar, masalan, oʻsimliklar karbonat angidriddan shakar sintezlash uchun quyosh nuridan foydalanadi. Energiya molekulalar orasidagi kimyoviy bogʻlarda saqlanib, oʻsimliklar undan yonilgʻi va qurilish materiali sifatida foydalanadi.
Organizmlar oʻsimliklarni yoki oʻsimlik bilan oziqlanuvchi boshqa organizmlarni isteʼmol qilganda organik birikmalarda saqlangan energiya ekosistemaning boshqa aʼzolariga oʻtkaziladi. Shu tartibda barcha konsumentlar yoki geterotroflar ekosistemaning produtsentlariga tayanadi. Konsumentlar oʻtxoʻrlar, yirtqichlar va redutsentlarni oʻz ichiga oladi.
Agar oʻsimliklar va boshqa produtsentlar ekosistemadan olib tashlansa, ozuqa toʻrida energiya oqimi toʻxtab, ekologik jamoa tanazzulga uchragan boʻlar edi. Chunki energiya qayta ishlanmaydi. Buning oʻrniga energiya ekosistema boʻylab harakatlanish paytida issiqlik koʻrinishida tarqalib ketadi va uning zaxiralari doimiy ravishda toʻldirib turilishi kerak boʻladi.
Rasm J.A.Nilsson1 surati asosida taqdim etildi.
Produtsentlar ekosistemadagi qolgan barcha organizmlarni taʼminlagani sababli produtsentlarning miqdori, biomassasi – quruq ogʻirligi va energiya oʻzlashtirish darajasini bilish ushbu ekosistemada energiya qanday harakatlanishi, qaysi organizmlar qancha miqdorda yashay olishini tushunish imkonini beradi.

Birlamchi mahsuldorlik

Ekologiyada mahsuldorlik tushunchasi energiyaning organizmlar tanasiga biomassa koʻrinishida oʻzlashtirilishi tezligi sifatida tushuniladi. Biomassa organizmlar tanasida toʻplangan moddalar miqdorini anglatadi. Mahsuldorlik har qanday trofik daraja yoki boshqa guruh uchun aniqlanishi mumkin. Bunda oʻlchov birligi sifatida energiya miqdori yoki biomassadan foydalanish mumkin. Mahsuldorlikning ikki xil turi mavjud: umumiy va sof mahsuldorlik.
Farqni aniqlashtirish uchun, keling, birlamchi mahsuldorlikni (ekosistemaning birlamchi hosil qiluvchi organizmlari mahsuldorligi) muhokama qilsak.
  • Umumiy birlamchi mahsuldorlik yoki UBM belgilangan hudud va belgilangan vaqt ichida fotosintez yordamida shakar molekulasi koʻrinishida oʻzlashtirilgan quyosh energiyasini anglatadi. Oʻsimliklar kabi produtsentlar ushbu energiyaning bir qismidan moddalar almashinuvida energiya va qolgan qismidan oʻsish uchun qurilish materiali sifatida foydalanadi.
  • Birlamchi sof mahsuldorlik yoki BSM birlamchi yalpi mahsuldorlikdan metabolizm va hayot tarzi uchun sarflangan energiya ayirmasiga teng. Boshqacha qilib aytganda, bu energiyaning oʻsimliklar va produtsentlar tomonidan biomassa sifatida zaxiralanishi va ekotizimdagi boshqa konsumentlar uchun foydalanishga yaroqli qilinishi darajasi hisoblanadi.
Oʻsimliklar odatda yer yuzasiga yetib keluvchi energiyaning 1.3% dan 1.6% gacha qismini ushlab qoladi. Oʻzlashtirilgan energiyaning chorak qismini metabolizm va oʻzini taʼminlash uchun sarflaydi. Demak, yerga maʼlum bir maydonga ayni bir vaqtda yetib keluvchi quyosh energiyasining taxminan 1% qismi birlamchi energiyaga aylanib, sof birlamchi mahsuldorlikni tashkil qiladi.
Sof birlamchi mahsuldorlik ekosistemalar oʻrtasida farq qilib, tushayotgan quyosh energiyasi miqdori, harorat va namlik darajalari, karbonat angidrid miqdori, mavjud ozuqa manbalari, jamoadagi oʻzaro munosabatlar (masalan, oʻtxoʻrlar miqdori) kabi koʻplab omillarga bogʻliq. 2 Ushbu omillar mavjud fotosintezlovchi organizmlar miqdori va ularning samaradorligini belgilab beradi.
Yer ekosistemalarida birlamchi samaradorlik yuqori samaradorlikka ega tropik oʻrmonlardagi 2,000 g/m2/yildan ayrim choʻllarning tuzli botqoqlarida100 g/m2/yilgacha boʻlishi mumkin. Quyida keltirilgan dinamik xaritada yer sayyorasidagi ekosistemalar birlamchi samaradorligining mavsumiy va yil davomidagi oʻzgarish darajasini koʻrishimiz mumkin.
Animatsiyali manba: Birlamchi sof mahsuldorlik NASA tomonidan, ommaviy foydalanish uchun

Trofik darajalar oʻrtasida energiya qanday harakatlanadi?

Organizm tanasida jamlangan organik molekulalar boshqa organizm tomonidan isteʼmol qilinganida energiya bir trofik darajadan ikkinchisiga oʻtadi. Biroq trofik darajalar oʻrtasidagi energiya uzatilishi har doim ham unumli boʻlmaydi.
Qanchalik unumsiz? Oʻrtacha olganda bir trofik pogʻonada, masalan, birlamchi produtsentlarda saqlangan energiyaning faqatgina 10% i keyingi pogʻonaning, masalan, birlamchi konsumerlarning biomassasiga aylanadi. Keyingi trofik pogʻonaga oʻtganda samaradorlik yana oʻn barobar kamayadi.
Masalan, Floridadagi “Silver Springs”da bir suv ekosistemasida trofik pogʻonalar uchun sof mahsuldorlik (energiyaning biomassa koʻrinishida zaxiralanishi) quyidagicha boʻlgan:3
  • Birlamchi produtsentlar, masalan, oʻsimlik va suvoʻtlar: 7,618kcal/m2/yil
  • Birlamchi konsumentlar, masalan, shilliqurt va hasharot lichinkalari: 1,103kcal/m2/yil
  • Ikkilamchi konsumentlar, masalan, baliq va yirik hasharotlar: 111kcal/m2/yil
  • Uchlamchi konsumentlar, masalan, yirik baliq va ilonlar: 5kcal/m2/yil
Uzatish unumdorligi pogʻonalar oʻrtasida farqlanadi va bu aniq 10% emas, lekin bir nechta hisob-kitoblarni amalga oshirish orqali uning maʼlum bir oraliqda ekanini koʻrishimiz mumkin. Misol uchun, birlamchi produtsent va birlamchi konsumerlar oʻrtasida energiya uzatilishi unumdorligi quyidagicha:
Energiya uzatilishi samaradorligi= 1103kcal/m2/yil7618kcal/m2/yil×100
Energiya uzatilishi samaradorligi=14,5%
“Silver Springs”dagi produtsentlar – oʻsimliklar va konsumerlar – baliqlar. Manba: Shisha tubli kema, Silver Springs, Florida Muallif: Keti Yeger Rotramel, CC BY-NC-SA 2.0
Energiya uzatilishidagi samarasizlikning sababi nima? Bir qancha sabablar mavjud. Birinchidan, quyi trofik pogʻonadagi organizmlarning barchasi ham yuqori pogʻonadagilar tomonidan isteʼmol qilinmaydi. Ikkinchidan, organizm tanasidagi ayrim molekulalar yirtqichlar tomonidan hazm qilinmaydi va ularning axlati bilan chiqarib tashlanadi. Organizmlarning oʻlaksalari va ularning axlatlari redutsentlar uchun ozuqa manbai hisoblanadi. Va nihoyat, yirtqichlar tomonidan oʻzlashtirilgan molekulalarning bir qismi biomassa hosil qilish oʻrniga uning metabolizmi uchun sarflanadi.
Ushbu tushunchalarni aniq raqamlar koʻrinishida koʻrishni xohlaysizmi?

Ekologik piramidalar

Biz raqamlarni kuzatish va hisoblashlar oʻtkazish orqali ekosistema boʻylab energiya qanday harakatlanishini koʻrishimiz mumkin. Lekin bu maʼlumotlarni oʻzida jamlaydigan chizma namoyon etishimiz oson emasmi?
Ekologik piramidalar ekosistemadagi trofik pogʻonalarda mavjud boʻlgan organizmlar ulushini yaqqol namoyon etuvchi suratni aks ettiradi, misol uchun, energiya oqimi, biomassa va organizmlar soni. Keling, mana shu uch piramida bilan yaqindan tanishsak va ular qanday qilib ekosistema tarkibi va vazifasini aks ettirishini koʻrib chiqsak.

Energiya piramidalari

Energiya piramidalari trofik darajalar boʻylab energiya oqimini aks ettiradi. Misol uchun, quyidagi piramidada “Kumush bahorlar” (Silver Springs) ekotizimidagi har bir trofik darajaga tegishli yalpi mahsuldorlik koʻrsatilgan. Energiya piramidasi odatda trofik darajalardagi energiya zaxirasining aniq miqdorini emas, balki energiya oqimi darajasini koʻrsatadi. Unda quyidagicha energiya birligi kcal/m2/yil yoki quyidagicha biomassa birligi g/m2/yil mavjud boʻlishi mumkin.
Manba: Energy flow: Figure 3 dan oʻzgartirilgan. Muallif: OpenStax College, Biology, CC BY 4.0
Energiya piramidasi doimo yuqoriga yoʻnalgan. Yaʼni har bir pogʻonaga koʻtarilgan sari piramida torayib boradi (agar organizmlar ekosistemaga boshqa joydan kirmasa). Bunda termodinamika qonunlari oʻz ifodasini topgan. Ushbu qonunlarga koʻra, yangi energiya hosil boʻlmaydi va energiyaning har bir oʻzgarishi yoki uzatilishida uning bir qismi foydali boʻlmagan issiqlik energiyasiga aylanadi.

Biomassa piramidalari

Biomassa piramidalari ekosistema tarkibini aks ettiruvchi boshqa bir yoʻl hisoblanadi. Bu kabi piramidalar turlicha trofik pogʻonalardagi tirik toʻqimalarda zaxiralangan energiya miqdorini koʻrsatadi. Energiya piramidalaridan farqli ravishda oʻzgacha uslubda, yaʼni biomassa piramidasi maʼlum bir trofik pogʻonaga qancha miqdorda biomassa qoʻshilganini emas, balki unda qancha biomassa mavjudligini bildiradi.
Quyida chap tomonda “Silver Springs” ekosistemasidagi biomassa piramidasini koʻrishimiz mumkin. Koʻplab boshqa biomassa piramidalar kabi u ham yuqoriga yoʻnalgan. Biroq oʻng tarafda koʻrsatilgan Ingliz boʻgʻozidagi ekosistemada biomassa yuqoridan pastga yoʻnalgan (teskari shaklda).
Manba: Energy flow: Figure 3 dan oʻzgartirilgan. Muallif: OpenStax College, Biology, CC BY 4.0
Teskari piramida fitoplanktonlarning tez almashina olish qobiliyati hisobiga mavjud boʻla oladi. Ular birlamchi konsumentlar – zooplanktonlar tomonidan tez yeb yuborildi. Shu sababli ularning biomassasi kichikligicha turadi. Lekin ular juda tez boʻlinib koʻpaygani va yuqori mahsuldorligi sababli kichik doimiy biomassasiga qaramasdan, koʻp miqdordagi zooplanktonlarni taʼminlay oladi.

Sonlar piramidasi

Sonlar piramidasi har bir trofik darajada mavjud boʻlgan individlar sonini koʻrsatadi. Ular ekotizim turiga qarab yuqoriga yoʻnalgan, toʻnkarilgan (teskari) va boʻlakli shakllarda boʻladi.
Quyidagi rasmda keltirilganidek, yoz faslida tipik oʻtloqlarning asosi koʻplab oʻsimliklardan tuzilgan boʻladi va yuqori trofik pogʻonlarda esa organizmlar soni kamayib boradi. Biroq yoz faslidagi oʻrmonlar asosida kam sonli daraxtlar va juda koʻp sonli birlamchi konsumentlar, asosan hashorotlardan iborat boʻladi. Har bir daraxt katta boʻlgani sababli soni kamligiga qaramasdan, qolgan trofik pogʻonalarni taʼminlay oladi.
Manba: Energy flow: Figure 3 dan oʻzgartirilgan. Muallif: OpenStax College, Biology, CC BY 4.0

Xulosa

Birlamchi produtsentlar (hosil qiluvchilar), odatda oʻsimliklar va boshqa fotosintezlovchi organizmlar, energiyani oziq toʻriga olib kiruvchi darvoza hisoblanadi.
Mahsuldorlik bu bir guruh organizmlar, masalan, birlamchi produtsentlar tanasiga energiyaning biomassa sifatida qoʻshilish surʼati sanaladi. Umumiy mahsuldorlik bu energiya tutib qolinishining umumiy qiymati hisoblanadi. Sof mahsuldorlik esa kamroq miqdor boʻlib, umumiy mahsuldorlikdan organizmlar nafas olish/metabolizmda foydalanuvchi energiya ayirilganda qoluvchi, biomassa sifatida zaxiralanuvchi energiyani bildiradi.
Trofik pogʻonalar oʻrtasida energiya uzatilishi kam unumlidir. Maʼlum bir pogʻona sof mahsuldorligining faqatgina 10% i keyingi pogʻonaning sof mahsuldorligiga aylanadi.
Ekologik piramida bu energiya oqimi, biomassa toʻplami va turli trofik pogʻonalardagi individlar sonini yaqqol koʻrsatuvchi sxema hisoblanadi.