Ekosistemlerde Enerji Akışı

Ekosistemlerde yaşamın devamı enerji akışı ve kimyasal döngü olarak tanımlanan iki süreçle sağlanır.

Enerji güneş ışığı olarak sisteme girer ve üretici (ototrof) organizmalarla kimyasal enerjiye dönüştürülür. Besinlerdeki organik bileşikler halinde tüketicilere (heterotroflar) aktarılır ve ısı olarak ortama bırakılır. Karbon ve azot gibi elementler canlı ve cansızlar arasında döngüye girer. Fotosentez yapan organizmalar bu elementleri canlıların organik yapısına katar. Bu organik moleküllerin bazıları hayvanlar tarafından tüketilir. Organik moleküller hayvan ve bitki hücrelerinde tekrar yıkıma uğrar. Sonra da ayrıştırma gibi süreçler sonucu yeniden toprağa, suya ve havaya geri döndürülür.

Işık enerjisinin üreticiler tarafından kimyasal enerjiye dönüştürülmesi birincil üretimdir. Bu süreç ekosistem mekanizması ve enerji akışı çalışmaları için başlangıç noktası olarak kabul edilebilir. Bir ekosistemin enerji bütçesi birincil üretime bağlıdır. Üreticiler tarafından fotosentez sayesinde kimyasal enerjiye dönüştürülen ışık miktarına “toplam birincil üretim” denir. Bu üretimin tümü organizmalarda organik madde olarak depolanmaz. Organizmalar bunların bir kısmını hücre içindeki biyolojik olaylarda, örneğin solunumda kullanır. Kalan kısma da “net birincil üretim” denir. Bu aynı zamanda bir ekosistemde tüketicilerin hazır olarak kullanabileceği depolanmış kimyasal enerjidir. Net birincil üretim hesaplanırken brüt solunumda kullanılan enerji birincil üretimden çıkarılır.

Güneş’ten her gün 1022 joulluk (1 joule = 0,239 cal) enerji Dünya’ya ulaşır. Bu enerjinin bir kısmı emilir, bir kısmı da yansıtılır. Çok küçük bir bölümü de fotosentez yapan organizmalar tarafından kullanılır. Kullanılan ışık fotosentez için uygun dalga boyunda olan ışıktır. Fotosentez yapan organizmalara ulaşan görülebilir ışığın % 1’i fotosentez sayesinde kimyasal enerjiye dönüştürülür. Bu düşük orana karşın birincil üreticilerin yılda 170 milyar ton organik madde ürettiği tahmin ediliyor. Yeryüzündeki toplam üretim, farklı ekosistemlerin farklı katkılarıyla oluşur. Birincil üretime en fazla katkı tropikal yağmur ormanlarından gelir. Açık okyanus bölgeleri verimlidir, ancak geniş bir alan kapladıklarından birim başına düşen verim düşüktür. Bataklıklar ve mercan resifleri de yüksek üretime sahiptir, ancak bu ekosistemler çok geniş alan bir oluşturmadıklarından küresel ölçekte katkıları düşüktür. Çöllerde ve tundralarda üretim düşüktür. Sıcaklık, nem, besin maddeleri karasal ekosistemlerdeki birincil üretimi sınırlar. Denizlerde birincil üretimin sınırlanması azot, fosfor gibi besin maddeleriyle, tatlısu ekosistemlerindeyse ışıkla ilgilidir.

Birincil üretimin belirlenmesinde uzaktan algılama sistemleri kullanılır.