24. Ekosistem in pretok energije

24. Ekosistem in pretok energije 

1. KOMPONENTE EKOSISTEMA 

2. ENERGIJA 

a) Definicija energije 

b) Termodinamični zakoni 

c) Pretok energije skozi ekosistem 

3. PRIMARNI PRODUCENTI 

a) Dejavniki okolja, ki regulirajo primarno produkcijo 

b) Vzorci primarne produkcije v ekosistemu 

b) Porazdelitev biomase v ekosistemu 

4. SEKUNDARNI PRODUCENTI 

5. PREHRANJEVALNE VERIGE 

a) Glavne prehranjevalne verige 

b) Odnosi med glavnimi prehranjevalnimi verigami 

6. MODELI ENERGIJSKEGA PRETOKA 

a) Energijski pretoki različnih ekosistemov 

b) Ekološke piramide 

7) PRODUKTIVNOST EKOSISTEMA 

EKOSISTEM 

Lastnosti večjega sistema izhajajo iz lastnosti manjših sistemov, ki 

ga sestavljajo. 

Št.l.: 2006/2007 

H. A. Gleason (1916, 1939): 

- lastnosti rastlinskih združb so le vsota lastnosti njihovih sestavnih 

delov, 

- rastlinska združba je samo skupina naključno zbranih rastlin, ki 

rastejo skupaj zato, ker so se prilagodile na dano situacijo, 

- za skupnost ni nobenih posledic, če se iz sistema izloči 

posamezna rastlinska vrsta. 

F. E. Clements (1916, 1939): 

- zagovarjal organski koncept pojmovanja narave in je svojo 

pravilnost dokazoval z razpravami o rastlinskih združbah, 

- rastlinska združba je superorganizem, katerega lastnosti niso 

enostavno izvedene iz lastnosti njegovih sestavnih delov. 

EKOSISTEM 

Charles Elton (1927): 

- pomembnost prehranjevalnih odnosov za obstoj določene 

združbe rastlin in živali, 

- uvedel številčno trofično piramido in jo postavil kot osnovo za 

stabilno strukturo združbe, 

- utemeljil je termina prehranjevalna veriga (food-chains) in 

kroženje hranil (food - cycle) v združbi, 

- kroženje hranil se je kasneje preimenovalo v prehranski splet 

(food - web), vendar je Eltonov koncept prehranjevalnih odnosov 

ostal veljaven vse do danes. 

1 

2 

3 

1

EKOSISTEM 

John Phillipson (1934, 1935) je dodatno izpopolnil Clementsovo 

idejo o združbi kot skupnosti funkcionalno povezanih vrst: 

- postavil trditev, da značilnosti novo nastalih lastnosti sistema 

izhajajo iz interakcij in integracij posameznih lastnosti podsistemov 

in ne morejo biti vnaprej predvidljive iz posameznih lastnosti 

podsistemov, 

- integracija lastnosti podsistemov nujno rezultira v razvoj 

popolnoma novih, nepredvidljivih lastnosti sistema, ki pa so 

mnogo več kot zgolj vsota lastnosti posameznih podsistemov. 

EKOSISTEM 

Organizmi, ki gradijo združbo so pod stalnimi vplivi okolja in hkrati 

vplivajo na dejavnike okolja. 

Med združbo in njenim okoljem vlada neločljiva povezanost. => 

sir Arthur George Tansley (Ecology 1935): "…Organizmov ne 

moremo ločiti od njihovega okolja saj tvorijo enoten sistem. Tako 

oblikovan sistem lahko smatramo za osnovno enoto narave. 

Ekosistemi, kot lahko imenujmo takšne sisteme, so različnih vrst in 

velikosti. …" 

Živa in neživa komponenta ekosistema sta med seboj tako 

prepleteni, da ju ni mogoče obravnavati ločeno. 

Ekosistemski koncept temelji na upoštevanju energijskega pretoka 

skozi sistem preko prehranjevalne verige in prehranskega spleta in 

na biogeokemičnem kroženju hranil v sistemu. 

Biotop + biocenoza = ekosistem (biogeocenoza) 

EKOSISTEM 

Na pojmovanje narave kot superorganizem se je že deset let pred 

Transely-jem odzval A. J. Lotka (1925): 

- Populacije in združbe živih organizmov je pojmoval kot 

termodinamične sisteme. Pretoke in transformacije snovi in 

energije v ekosistemu je razlagal s pomočjo termodinamičnih 

zakonov. 

Pokazal je, kako je mogoče obnašanje sistema opisati z 

matematično izraženimi interakcijami elementov sistema. 

Lotkov pogled na naravo je žal ostal dolgo časa neupravičeno 

prezrt. 

4 

5 

6 

2

EKOSISTEM 

Šele leta 1942 se je ideja o ekosistemu kot energijsko 

pretvorbenem sistemu ponovno aktualizirala preko Raymonda 

Lindemana. 

Eltonovi prehranjevalni verigi je dodal pojem trofični nivo in 

namesto številčne trofične piramide je kot osnovo za strukturiranje 

združbe uvedel energijsko trofično piramido. 

S tem je potrdil obstoj energijskega pretoka med trofičnimi nivoji in 

tako uvedel pojem ekološke učinkovitosti med posameznimi 

trofičnimi nivoji. 

EKOSISTEM 

V petdesetih letih preteklega stoletja je ekosistemski koncept 

doživel vsesplošno potrditev. Kroženje snovi in pretok energije 

skozi ekosistem je postalo osnova za opis struktur in delovanja 

ekosistemov. 

Na osnovi razčiščenih konceptualnih okvirov so pričeli s 

sistematičnimi meritvami in spremljanji snovnih in energetskih 

procesov v ekosistemih. 

Med najodmevnejše znanstvenike tistega časa sodi Eugene P. 

Odum s svojo knjigo Fundamentals of Ecology, ki je bila izdana 

leta 1953. 

Na osnovi pretokov energije in kroženja snovi je izdelav 

univerzalni shematski prikaz ekosistema. Odum uporablja 

energijo za opis strukture in delovanja ekosistemov. 


Biotska komponenta = združba (organizmi in njihove medsebojne 

povezave in odnosi). 

Abiotska komponenta = dejavniki nežive narave (okolja), ki 

vplivajo nanj in so pod vplivi biotske komponente. 

Tri osnovne strukturne ekosistema: 

1. avtotrofi: zelene rastline in alge, fiksatorji sončne energije 

2. heterotrofi: 

- potrošniki (konzumenti): hranjenje na živih organizmih 

- razkrojevalci (dekompozitorji): hranjenje z odmrlo 

organsko maso (detritusom) in pretvorbo organskih sestavin v 

anorgansko snov (mineralizacija) 

3. anorganska in odmrla organska snov (detritus) 

7 

8 

9 

3

Vhodi v ekosistem: 


Abiotski: 

- energija (kratkovalovno in dolgovalovno sevanje => vpliv na 

temperaturo, vlago, fotosintezo, …), 

- anorganske snovi (CO 2 , N, O 2 , produkti preperevanja matične 

podlage – minerali), 

- organske sestavine (proteini, ogljikovi hidrati, huminske kisline, 

organska snov), 

-padavine. 

Biotski: 

-organizmi iz drugih ekosistemov in 

-vplivi drugih ekosistemov. 


Pogonska sila ekosistema je energija sonca. 

- poganja vse ekofiziološke procese, 

- pretok energije in kroženje snovi neločljivo povezana procesa: 

hitrost kroženja regulirajo predvsem potrošniki . 

Ekosistem je prostorska enota (jezero, mlakuža, pašnik, gozd) z 

bolj ali manj jasno določeno mejo. 

Ekosistem je dinamičen sistem, ki se s časom spreminja. 

10 

11 

12 

4

2. ENERGIJA 

Energija je definirana kot sposobnost opravljanja dela (1J=4.168 

kalorije). 

Toplotna energija ne povzroča nujno tudi kemičnih reakcij ampak 

vpliva na gibanje in vibriranje molekul (vpliva na njihovo kinetično 

energijo). 

Energija svetlobnega sevanja povzroča premike elektronov 

znotraj atomov in molekul => vodi do fotokemičnih procesov => 

fotosinteza. 


Termodinamika: splošen nauk o energijah in lastnostih sistemov. 

Termodinamični zakoni: zakonitosti prehodov ene vrste energije v 

drugo. 

Utemeljeni so z izkušnjami in se ne dajo dokazati po načinu 

matematičnih dokazov. 

Podrejeni so jim vsi naravni pojavi, med njimi tudi življenje. 


a) Prvi zakon določa, da za vse oblike energije velja zakon o 

ohranitvi energije: Energija se lahko pretvarja iz ene oblike v drugo, 

ne more pa nastati iz nič, niti ne more izginiti. 

Za prvi zakon veljajo principi: transformacije, ohranitve 

energije/mase 

b) Drugi zakon določa popolnost pretvorb energij iz ene v drugo 

obliko, ki jih opisuje spremenljivka sistema entropija (iz grške 

besede (entrope), ki pomeni sprememba). 

Ekosistem je odprt sistem in odvajanje visokoentropijske energije 

iz sistema (dolgovalovno sevanje – toplota) mu omogoča obstoj in 

razvoj. 

13 

14 

15 

5

c) Pretok energije skozi ekosistem 

Sončno sevanje predstavlja glavni energijski vir 

Rastline uporabljajo sevanje z valovno dolžino od 400 do 700nm 

(fotosintetsko aktivno področje) za fotosintezo (pretvorbo CO 2 in 

nekaterih anorganskih spojin v organske spojine => vir energije za 

dihanje rastline oz. vir energije za sintezo novih tkiv => vir energije 

za heterotrofe. 

Pretok energije skozi ekosistem se vrši pretežno preko energije 

kemičnih vezi organskih spojin. 

Razumevanje pretoka energije skozi ekosistem je neločljivo 

povezano s sončnim sevanjem in kroženjem ogljika in se prične s 

primarnimi producenti. 

3. PRIMARNI PRODUCENTI 

Pričetek s fotosintezo (energija fotona v kemično energijo organskih 

spojin). 

Primarna produkcija: energija akumulirana z rastlinami 

(fotositezo), prva in najosnovnejša energija akumulirana v 

ekosistemu. 

Bruto primarna produkcija: energija asimilirana s fotosintezo. 

Neto primarna produkcija: Bruto pp – dihanje ; vsi živi sistemi 

potrebujejo energijo za svoj obstoj. 

Produkcija (bruto in neto) je merjena s stopnjo produkcije biomase 

ali energije na enoto časa in površine ter jo imenujemo 

produktivnost (kJ/ m 2 /leto ali t suhe snovi / m 2 /leto). 

Količino biomase, ki se nahaja na določeni površini in času 

imenujemo zalogo biomase in je izražena s t suhe snovi / m 2 

a) Dejavniki okolja, ki regulirajo primarno 

produkcijo 

Produktivnost ekosistema je odvisna od klime (kombinacija 

povprečne vrednosti temperature, vlaga, padavin in vetra) in 

dejavnikov rastišča (hranila). 

16 

17 

18 

6

Padavin in temperature 

Neto primarna produkcija odvisna od: 


Dolžine obdobja neto primarne produkcije 


Evapotranspiracije (transpiracija rastlin in evaporacija iz tal => 

kombinacija toplote in razpoložljive vode) 

19 

20 

21 

7

Razpoložljivih hranil 


b) Neto primarne produkcije različnih 

ekosistemov 

Razlike med ekosistemi so velike (slika 24.8, tabela): 

- tropski deževni gozdovi: 1000-3500 g/m 2 /leto 

- gozdovi zmernega pasi: 600-2500 g/m 2 /leto 

- savana 200-300 g/m 2 /leto 

- tajga, puščava: 100-250 g/m 2 /leto 

22 

23 

24 

8

) Vzorci primarne produkcije v ekosistemu 

Časovne spremembe produkcije v ekosistemih odvisne od: 

- starosti prevladujoče oblike ekosistema 

- odnosa med bruto produkcijo in dihanjem (poraba 

neasimilirajoče biomase z njenim akumuliranjem narašča). 

- vplivov okolja (suše, požari, kisel dež,…). 

25 

26 

27 

9

c) Porazdelitev biomase v ekosistemu 

Razmerje med koreninami in nadzemnim delom rastlin: 

- določa ga razpoložljivost dostopa do vode, hranil in fizična 

stabilizacija rastline 

korenine : nadzemni del: 

zeli in trave tundre 5-11:1, 

grmovja tundre 4-10:1, 

trave v preriji 3:1, 

drevesa (bukev: 13%, jelka, smreka 15%) 0,2:1, 

zeli 1:1 

c) Porazdelitev biomase v ekosistemu 

Pomembna vertikalna porazdelitev. 

Asimilacijski aparat je v zgornjem sloju, ne-asismilacijski, podporni 

sistemi, ki so neto porabniki energije so v spodnjih nivojih. 

28 

29 

30 

10


Neto primarna produkcija NI v celoti dostopna heterotrofom: 

- nedosegljiva (herbivori), 

- odtok iz ekosistema (veter, voda, človek), 

- konzumenti se ne hranijo na odmrli organski masi, 

- dekompozitorji se ne hranijo na živi organski masi, 

- stopnja prebave odvisna od hrane in vrste živali (kobilica prebavi 

30%, miš 85-90% zaužite hrane) 

Vzdrževanje, 

rast in 

razmnoževanje 


Energija, ki ostane na voljo organizmu (dihanje in vzdrževanje 

metabolizma) => produkcija maščob, rasti in reprodukcije => 

sekundarna produkcija oz. produkcija potrošnikov. 


Energijska zaloga potrošnikov: 

C=A+(F+U) 

C-zaužita energija, A-asimilirana energija, F-iztrebki, U-urin oz. 

iztrebki bogati z dušikom 

A= P+R 

P-sekundarna produkcija, R-dihanje 

U potrebno vključiti v A => A=P+R+U 

U=> produkt metabolizma vendar težko ločljiv od F => 

C= P+R+(F+U) 

Sekundarna produkcija: 

P= C-R-(F+U) 

detritovori 

31 

32 

33 

11


Sekundarna produkcija odvisna od: 

-količine, 

- kvalitete, 

- razpoložljivosti neto primerne produkcije => vir energije, 

-količina zaužite hrane, stopnja asimilacije in produkcije. 

Vsaka naravna omejitev primarne produkcije omeji tudi sekundarno. 


Asimilacijska učinkovitost: razmerje med asimilirano in zaužito 

hrano => učinkovitost potrošnika pri odvzemanju energije iz zaužite 

hrane. 

Toplokrvni organizmi 70%, hladnokrvni organizmi 42% 

Produkcijska učinkovitost: razmerje med produkcijo in asimilacijo 

=> učinkovitost potrošnika pri vgradnji asimilirane energije v nova 

tkiva 

- rastline (neto produkcija / absorbirana svetloba): 

- plankton: 0,34 % 

- rastline: 0,9 % 

- rastlinojedci: 5-16 % (odvisno ali so toplokrvni ali hladnokrvni) 

- karnivori: 13 do 24 % 


Učinkovitost zaužite hrane: razmerje med produkcijo in 

konzumacijo hrane => kolikšen delež zaužite energije je 

pretvorjen v produkcijo (nova tkiva) => mera učinkovitosti 

razpoložljive hrane za naslednjo skupino potrošnikov. 

Homeotermni organizmi: 98% za metabolizem, 2% za 

produkcijo 

Poikilotermni organizmi: 56% za metabolizem, 44% za 

produkcijo 

34 

35 

36 

12

5. Prehranjevalne verige 

Prehranjevalna veriga: Energija akumulirana v rastlinah prehaja 

skozi ekosistem po principu “jesti in biti požrt”. 

Prehranjevalni odnosi znotraj verige so določeni s trofičnimi nivoji. 

Organizmi, ki pridobijo energijo preko istega števila nivojev, pripadajo 

istemu trofičnemu nivoju ekosistema. 

Prvi trofični nivo: primarni producenti 

Drugi trofični nivo: herbivori 

Tretji in višji trofični nivoji: karnivori 

Organizem lahko zaseda en trofični nivo oz. več (omnivori) 

trofičnih nivojev 



V ekosistemu dve glavni prehranjevalni verigi: 

- veriga neto primarne produkcije (osnova živa organska snov), 

- veriga detritusa (osnova odmrla organska snov). 



Prehranjevalna veriga neto primarne produkcije: 

- izjemno velik vpliv nematod, hroščev in nevretenarjev, ki so 

herbivori (aktivni nad in pod zemljo), na prehranjevalno verigo 

neto primarne produkcije => uporaba neto primarne produkcije 

s “klasičnimi” rastlinojedci (jeleni, srne, zajci) je majhna 

Naraščanje velikosti potrošnika z višanjem trofičnega nivoja ni 

pravilo: kače, paraziti (z nivoji se celo manjšajo) => majhni 

vendar na koncu verige. 

37 

38 

39 

13





Povprečno preide na višji trofični nivo le 10% energije (to je zelo splošno). 

=> Na tretji in četrti nivo prispe zelo malo energije, 

=> Prehranjevalna veriga ima zato tri, štiri, redko pet trofičnih nivojev (zelo 

splošno). 


Prehranjevalna veriga detritusa 

Prisotna v vseh ekosistemih. 

V kopenskem in litoralnem ekosistemu se preko nje vrši glavni 

pretok energije v ekosistemu. 

- Bruto primarna produkcija topolovega gozda: 50% metabolizem in 

dihanje, 13% nova tkiva, 2% herbivori in 35% prehranjevalna veriga 

detritusa. 

- 3/4 akumulirane energije travnika (primarne produkcije) vstopa v 

verigo detritusa. 

Dodatne prehranjevalne verige: verige parazitov zelo 

komplicirane (način življenjskega razvojnega cikla) => 

število trofičnih nivojev se močno poveča!! 

40 

41 

42 

14


Interakcije med glavnima verigama 

Verigi sta povezani in prepleteni=> veriga detritusa ima povratno 

zanko od karnivorov do detritusa => to se pri verigi primarne neto 

produkcije ne zgodi!! 

5. Ekološka piramida 

5. Ekološka piramida 

Piramida števila vrst: število vrst 

na trofičnem nivoju upada z 

zviševanjem trofičnega nivoja => 

zagovarjal Elton, danes ni več 

aktualno 

Piramida biomase: Biomasa 

upada po trofičnih nivojih 

Piramida števila in biomase: pove 

nekaj o strukturi in malo o 

delovanju => energijska piramida 

Energijska piramida: podana je količina uskladiščene, 

akumulirane energije na posameznih trofičnih nivojih. 

43 

44 

45 

15

6. Produktivnost ekosistema 

Vključuje tako primarno kot sekundarno produkcijo 

Neto ekosistemska produkcija: energija uskladiščena v 

živo biomaso in odmrlo organsko maso. 

Izražena s stopnjo produkcije organske mase oz. 

akumulacije energije na enoto površine v enoti časa ( 

J/m2/leto) 

Neto ekosistemska produkcija: pozitivna, nič, negativna 

46 

47 

16

24. Ekosistem in pretok energije

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?