Ekosystem — obieg materii i przepływ energii
W tej lekcji1/10
Ze stu kilogramów trawy zjedzonej przez sarnę w ciele drapieżnika zostaje mniej więcej jeden kilogram. Reszta uleciała jako ciepło. Dlatego nie ma łańcuchów pokarmowych o ośmiu ogniwach — energia kończy się szybciej niż lista chętnych.
Ekosystem to biocenoza plus biotop
| część | co obejmuje | przykład w stawie |
|---|---|---|
| biocenoza | wszystkie organizmy żywe | glony, rośliny, ryby, bakterie |
| biotop | środowisko nieożywione | woda, dno, tlen, światło, temperatura |
| ekosystem | jedno i drugie razem z ich powiązaniami | staw jako całość |
Ekosystemu nie wyznaczają płoty. Granice bywają umowne: staw jest wyraźny, ale gdzie kończy się las, a zaczyna łąka, ustala już badacz.
Materia krąży, energia przepływa
To jest najważniejsze rozróżnienie w całej ekologii.
Dlaczego ekosystem potrzebuje nieprzerwanego dopływu energii ze Słońca, a nie potrzebuje dowozu materii?
Reguła dziesięciu procent — policz sam
- 1
Rośliny na łące wiążą w ciągu roku 10 000 jednostek energii. To poziom producentów.
- 2
Konsumenci I rzędu zatrzymują około 1000. Reszta poszła na oddychanie, ruch, utrzymanie temperatury i uciekła jako ciepło; część roślin w ogóle nie została zjedzona.
- 3
Konsumenci II rzędu — około 100. Ta sama strata powtarza się na każdym piętrze.
- 4
Konsumenci III rzędu — około 10. Zostało tysiąc razy mniej niż na starcie.
- 5
Ta sama łąka piętro po piętrze — z prawej to, co zostaje z energii Stąd wniosek: łańcuch pokarmowy ma zwykle 3–5 ogniw. Na szóste nie starcza energii, żeby wyżywić choćby jednego osobnika.
Wszystkie 5 kroków odsłonięte.
Obieg węgla w zarysie
Węgiel jest budulcem każdego związku organicznego, więc jego droga pokazuje obieg materii jak w soczewce.
Ile energii z 10 000 jednostek zgromadzonych w roślinach trafi mniej więcej do konsumentów II rzędu?
Naturalne i sztuczne — kto dokłada do interesu
| ekosystem naturalny | ekosystem sztuczny |
|---|---|
| las, jezioro, torfowisko | pole, sad, staw w ogrodzie, akwarium |
| wiele gatunków, gęsta sieć powiązań | mało gatunków, sieć uboga |
| utrzymuje się sam | wymaga pracy człowieka |
| materia krąży na miejscu | plon wywożony, więc trzeba nawozić |
Pole pszenicy jest wyjęte z obiegu. Ziarno jedzie do młyna, a razem z nim znikają azot i fosfor pobrane z gleby — dlatego bez nawożenia plony spadają z roku na rok.
Pułapka! „Energia w ekosystemie krąży tak samo jak materia”
Źle: energia obiega ekosystem w kółko i wraca do roślin, tak jak wraca do nich węgiel.
Ściąga do zapamiętania
Ekosystem — czym różni się obieg materii od przepływu energii?
EKOSYSTEM = BIOCENOZA (wszystkie organizmy żywe) + BIOTOP (środowisko nieożywione: woda, gleba, światło, temperatura) razem z powiązaniami między nimi. OBIEG MATERII jest ZAMKNIĘTY: te same atomy krążą w kółko, a DESTRUENTY zwracają je do gleby i wody, skąd pobierają je rośliny. PRZEPŁYW ENERGII jest JEDNOKIERUNKOWY: energia wchodzi ze Słońca, przechodzi przez kolejne ogniwa i opuszcza układ jako ROZPROSZONE CIEPŁO — dlatego potrzebny jest jej stały dopływ. REGUŁA 10%: na kolejne piętro trafia około jednej dziesiątej energii (10 000 → 1000 → 100 → 10), reszta idzie na oddychanie i ruch. Ten sam rachunek rysuje się jako PIRAMIDĘ EKOLOGICZNĄ — wracamy do niej w lekcji o łańcuchach pokarmowych. Stąd łańcuch ma zwykle 3–5 OGNIW. OBIEG WĘGLA: fotosynteza pobiera dwutlenek węgla, oddychanie i rozkład szczątków go zwracają, część odkłada się jako WĘGIEL KAMIENNY I ROPA, a spalanie paliw wraca ten dawny węgiel do powietrza. EKOSYSTEM NATURALNY (las, jezioro) utrzymuje się sam; SZTUCZNY (pole, sad, akwarium) ma mało gatunków i wymaga nawożenia oraz pracy człowieka, bo plon wywozi się poza obieg.
Dla rodzicaJak pomóc dziecku w tym temacie?
- Jak pokazać różnicę między obiegiem materii a przepływem energii?
Najlepiej działa porównanie z domowym budżetem i ogrzewaniem. Pieniądze krążą: wydajesz je w sklepie, sklep płaci dostawcy, dostawca pracownikowi i część wraca do Ciebie jako pensja. Ciepło z kaloryfera nie wraca nigdy — ucieka przez ściany i okna, więc trzeba dogrzewać bez przerwy. Dokładnie tak zachowują się materia i energia w ekosystemie. Drugi obraz jest jeszcze prostszy: atomy węgla ze śniadania były wcześniej w powietrzu, w zbożu i w krowie, a przedwczoraj może w kimś innym. Warto poprosić dziecko o narysowanie dwóch schematów obok siebie: jednego jako pętli, drugiego jako strzałki, która wchodzi z jednej strony i wychodzi z drugiej.
- Czy da się zbudować w domu mały ekosystem?
Tak i jest to jedno z najlepszych doświadczeń w tym dziale. Do dużego słoika z zakrętką wsypcie warstwę kamyków, potem ziemi, wsadźcie kilka roślinek z lasu — mech, młodą paproć — lekko podlejcie, zakręćcie i postawcie w jasnym miejscu, ale nie na pełnym słońcu. Taki słoik potrafi żyć miesiącami: woda paruje, skrapla się na szkle i wraca do ziemi, a materia krąży w zamkniętym obiegu. Kluczowe pytanie do dziecka brzmi: skoro słoik jest zamknięty, to co przez szkło wciąż wchodzi do środka? Odpowiedź „światło, czyli energia” jest sednem lekcji. Jeśli słoik postoi w ciemności, całość obumrze mimo nienaruszonej materii w środku.
- Dziecko pyta, dlaczego mówi się, że jedzenie mięsa jest kosztowne dla środowiska. Jak odpowiedzieć bez ideologii?
Najuczciwiej przez samą regułę dziesięciu procent, bez oceniania czyichkolwiek wyborów. Na każdym piętrze łańcucha ubywa około dziewięciu dziesiątych energii, więc to samo pole obsiane zbożem daje ludziom znacznie więcej pokarmu niż wtedy, gdy zboże trafia najpierw do zwierząt. To jest rachunek, a nie zalecenie: hodowla ma też inne funkcje, korzysta z pastwisk nienadających się pod uprawę i dostarcza białka o wysokiej wartości. Warto pokazać dziecku, że ekologia daje narzędzia do liczenia skutków, a decyzje należą do ludzi i zależą również od zdrowia, kosztów i tradycji. Dobre pytanie na koniec: ile pięter ma Twój dzisiejszy obiad?
Sprawdź się!
Odpowiedziano na 0 z 5 pytańSkróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.
Co składa się na ekosystem?
Które zdanie o energii w ekosystemie jest prawdziwe?
Producenci wiążą 20 000 jednostek energii. Ile trafi mniej więcej do konsumentów I rzędu?
Dlaczego pole uprawne wymaga nawożenia, a las nie?
Dlaczego łańcuchy pokarmowe mają zwykle tylko trzy do pięciu ogniw?