- Piramida de energie reprezintă modul în care energia metabolică este transferată atunci când organismele mănâncă alte organisme dintr-un ecosistem.
- Piramida este formată din mai multe bare care denotă diferite niveluri trofice.
- Energia pornește de jos și trece prin toate nivelurile trofice.
- Acest flux de energie este esențial pentru menținerea unui ecosistem sănătos.
Mulți oameni văd rețelele trofice ca fiind “cine pe cine mănâncă pe cine”, dar acest lucru nu oferă o explicație clară a productivității biologice. Lanțurile trofice sunt modele destul de complexe de flux de energie.
Pentru a explica mai bine astfel de modele, folosim o reprezentare grafică numită piramidă energetică (sau piramidă ecologică). Aceasta arată modul în care energia metabolică este transferată atunci când organismele mănâncă alte organisme într-un ecosistem.
Ce este o piramidă energetică?
O piramidă a energiei reprezintă cantitatea de energie reținută sub formă de biomasă nouă la nivelurile trofice individuale dintr-un anumit ecosistem.
Piramida este formată din mai multe bare, fiecare reprezentând un nivel trofic diferit. Aceste bare sunt organizate în funcție de cine se hrănește cu cine. Toate barele au aceeași înălțime, dar lățimea lor variază în funcție de numărul de componente care sunt măsurate.
Piramida energetică este utilizată pentru a cuantifica transferul de energie de la un organism la altul de-a lungul lanțului alimentar. Energia (precum și lățimea barei) se reduce pe măsură ce treceți prin diferite niveluri trofice, de la baza la vârful piramidei.
De unde provine această energie?
Energia intră pe planeta noastră de la Soare. Producătorii (plantele) de la baza piramidei folosesc lumina solară pentru a produce energie metabolică prin fotosinteză. Cu toate acestea, cea mai mare parte a radiației solare este reflectată înapoi în spațiu și transformată în căldură. Doar 1-2% din radiația solară este absorbită de procesele fotosintetice și transformată în hrană.
O piramidă energetică
Aproape 90% din energia produsă prin fotosinteză este utilizată de plante în propriul metabolism. Restul de 10% este stocat în țesuturile lor. Astfel, atunci când erbivorele (consumatorii primari) mănâncă plante, doar 10% din energie le este transferată.
Din cei 10% pe care îi mănâncă erbivorele, aproximativ 90% sunt utilizați în metabolismul lor și doar 10% sunt depozitați în țesuturile lor pentru a fi mâncați de carnivore (consumatori secundari).
Ciclul continuă în susul piramidei, fiecare consumator ulterior moștenind doar 10% din nivelul energetic anterior. Prădătorii de vârf din vârful piramidei primesc doar 0,01% din energia solară inițială.
Descompunătorii, cum ar fi ciupercile, viermii și bacteriile, consumă o cantitate mică de energie rămasă în țesuturile animalelor și plantelor moarte.
Acest lucru se mai numește și regula celor 10% în ecologie. Aceasta afirmă că, atunci când energia este transferată de la un nivel tropical la altul într-un anumit ecosistem, doar 10% din această energie va fi transmisă.
Fluxul de energie este crucial pentru a menține un ecosistem sănătos. O cantitate mai mare de energie la nivelurile trofice inferioare permite organismelor să transfere energie în susul piramidei. Această energie este de obicei măsurată în calorii pe metru pătrat pe an sau în grame pe metru pătrat pe an.
Cele patru niveluri ale piramidei energetice
Poate exista un număr diferit de niveluri în ecosisteme diferite. Am enumerat patru niveluri principale ale piramidei energetice care arată cum circulă energia într-un ecosistem sănătos.
Ilustrație a nivelului trofic al piramidei energetice | Image credit: dkfindout
Nivelul 1: Producători
Autotrofii sunt producătorii într-un lanț alimentar. Acestea își produc propria hrană prin valorificarea energiei naturale. Cele mai bune exemple de producători primari sunt plantele (pe uscat) și algele (în apă).
În loc să mănânce alte organisme, plantele și algele extrag nutrienții din sol și ocean și își produc propria hrană prin fotosinteză.
Dar ce se întâmplă cu regiunile de pe Pământ unde nu există lumină solară, cum ar fi ecosistemele hidrotermale din adâncuri? Aici, producătorii primari își produc hrana printr-un proces diferit, cunoscut sub numele de chemosinteză. Microorganismele chemosintetice folosesc metanul ca sursă de energie în loc de lumina solară, ca în cazul fotosintezei.
Nivelul 2: Consumatori primari
Al doilea nivel trofic al piramidei energetice este format din ierbivore. Acestea sunt specii care nu-și pot produce propria hrană și depind de alte organisme pentru a supraviețui. Animale precum bivolii și girafele sunt consumatori primari: ele mănâncă doar producători, cum ar fi plantele, bacteriile și algele.
Consumatorii primari variază în funcție de ecosistem sau de comunitate. În timp ce unele specii de lăcuste și dragoni consumă plante forestiere, anumite rațe și mormoloci se hrănesc cu plante acvatice. De asemenea, aceștia variază în funcție de mărime, de la micul zooplancton până la marii elefanți.
Nivelul 3: Consumatori secundari
Consumatorii secundari sunt fie carnivore, fie omnivore care se hrănesc cu consumatorii primari.
Carnivorele sunt animale care mănâncă alte animale, în timp ce omnivorele sunt animale care mănâncă atât plante, cât și alte animale. Oamenii, de exemplu, sunt omnivori: noi mâncăm atât producători (plante), cât și alți consumatori (animale).
Un șoarece de câmp, o muscă, un șarpe de câmp și o ciocănitoare sunt exemple de consumatori secundari. Deoarece un șoarece de câmp mănâncă atât alte animale, cât și plante, el poate fi atât un consumator primar, cât și un consumator secundar. De asemenea, este mâncat și de alți consumatori secundari, cum ar fi șerpii de jartieră.
Nivelul 4: Consumatori terțiari
Consumatorii terțiari sunt carnivore care mănâncă alte carnivore. Aceștia consumă atât consumatori primari, cât și secundari ca sursă principală de hrană. Vulturul auriu este un exemplu perfect de consumator terțiar: acesta mănâncă vulpi care aparțin celui de-al treilea nivel trofic din piramida energetică.
Deoarece oamenii au o dietă foarte variată și consumă alimente din fiecare nivel trofic, ei pot fi plasați fie la nivelul 2, 3 sau 4.
Dacă oamenii aleg să fie vegetarieni, ei ar fi clasificați drept consumatori primari; consumând alimente precum puiul hrănit cu cereale, ei ar îndeplini rolul de consumatori secundari; cu toate acestea, dacă acel pui consumă și insecte, oamenii ar fi clasificați drept consumatori terțiari.
Prădătorii de vârf
Prădătorii de vârf, numiți și prădători alfa, se află în vârful piramidei energetice. Ei nu sunt niciodată pradă și joacă un rol important în menținerea populației altor organisme din domeniul lor.
Balena ucigașă, leii, tigrii, urșii polari, crocodilii, leoparzii de zăpadă sunt toate exemple de prădători de vârf.
Citește și: 20 de tipuri diferite de balene din lume
Exemplu real de piramidă energetică
Râul Ocala Silver | Wikimedia
Să ne uităm la o piramidă energetică reală din Silver Springs, Florida. Ei au măsurat fluxul de energie în kilocali pe metru pătrat pe an.
Producătorii (P) primesc 20.810 kilocali; după cum puteți vedea în imagine, copacii își consumă energia din lumina soarelui. Echipa de cercetare a studiat că 3.368 kilocali au ajuns la nivelul următor, consumatorii primari (C1). Aceasta înseamnă că aproximativ 16,1% din energie a trecut la nivelul următor.
Piramida energetică din Silver Springs Florida | Credit: Wikimedia
În mod similar, consumatorii secundari (C2) și terțiari (C3) au obținut 383 și 21 de kilocali. Acest lucru înseamnă că C2 a primit 11,3% din energie de la nivelul anterior, în timp ce C3 a primit doar 5,4% de la C2. În plus, o clasă de descompozitori numită saprotrof consumă aproximativ 5.060 kilocali de energie.
În concluzie, rezultatele arată că eficiența ecologică se situează undeva între 5% și 20%, în funcție de cât de eficient este ecosistemul respectiv.
Alte moduri de a măsura această energie
Celălalt mod de a analiza ecosistemul este biomasa. Pentru aceasta, se folosește o piramidă a biomasei care arată cantitatea de biomasă prezentă la fiecare nivel trofic al unui anumit ecosistem la un moment dat.
Piramida biomasei
Biomasa reprezintă cantitatea totală de materie organică sau vie dintr-un ecosistem. Iar energia se măsoară, de obicei, în calorii pe metru pătrat sau în grame pe metru pătrat.
Piramidele de biomasă nu sunt neapărat drepte. Într-un ecosistem de iaz, de exemplu, masa producătorilor (cum ar fi fitoplanctonul) este mai mică decât masa consumatorilor (cum ar fi insectele și peștii). Acest lucru se datorează faptului că fitoplanctonul are o durată de viață foarte scurtă, dar se reproduce foarte repede.
Piramida numerelor; a) pajiște b) lanț trofic parazitar
Un alt mod de a analiza ecosistemul este piramida numerelor. Aceasta arată numărul de organisme individuale (indiferent de biomasa sau dimensiunea lor) prezente la fiecare nivel trofic.
Citește: Ce este radiația Hawking? Este ea dovedită?
Aceste piramide pot fi “inversate” pentru ecosistemele în care paraziții se hrănesc cu animale gazdă mari sau gândacii se hrănesc cu copaci din pădure.
