지구과학 에너지의 흐름

지구과학 에너지의 흐름

에너지의 흐름 중 광합성 과정은 지구상의 생명체는 광합성 과정에 의한 태양 에너지 . 광합성식물 은 태양 에너지를 살아있는 조직 의 화학 에너지로 변환 하고 저장된 화학 에너지는 초식 동물, 포식자, 기생충, 분해자 및 기타 모든 형태의 생명체로 흐릅니다( 광합성 참조 ). 광합성 과정에서 빛 에너지는 식물의 엽록소 분자에 흡수되어 이산화탄소 와 물 을 탄수화물과 산소 가스로 변환 합니다. 단백질, 지방, 핵산 및 기타 화합물 도 질소, 황 및 인과 같은 요소를 사용할 수 있는 한 이 과정에서 합성됩니다. 태양광 이용 효율은 대부분의 태양 에너지 는 광합성에 적합하지 않은 파장에서 발생합니다 . 지구 에 도달하는 태양 에너지의 98~99%는 나뭇잎과 다른 표면에서 반사되고 다른 분자에 흡수되어 열로 변환됩니다. 따라서 식물이 포획할 수 있는 양은 1~2%에 불과합니다. 식물의 광합성 속도는 잎에 도달하는 빛의 양, 환경 의 온도 , 물 과 질소 및 인과 같은 기타 영양소 의 가용성에 따라 달라집니다 . 유기체의 전환율 광 에너지 (또는 무기의 측정 화학 에너지 유기물의 화학 에너지) 화합물 이라고기본 생산성 . 따라서 광합성 동안 생태계 에서 식물에 의해 동화 되는 에너지의 총량 (총 1차 생산성 )은 환경에 따라 다릅니다 . (생산성 은 종종 한 지역의 모든 살아있는 유기체의 무게를 나타내는 데 사용되는 용어인 바이오매스 의 증가로 측정됩니다 . 바이오매스는 그램 또는 미터톤으로 보고됩니다.) 식물이 광합성을 통해 동화하는 에너지의 대부분은 유기 물질로 저장되지 않고 대신에 사용됩니다. 세포 호흡 . 이 과정에서 탄수화물, 단백질 및 지방과 같은 유기 화합물이 분해되거나 산화되어 세포의 대사 요구에 필요한 에너지( 아데노신 삼인산 [ATP] 형태)를 제공 합니다. 이 과정에서 사용되지 않은 에너지 는 나중에 사용하기 위해 식물 조직에 저장되며순 1차 생산성 . 총 1차 생산성의 약 40~85%가 호흡 중에 사용되지 않고 순 1차 생산성이 됩니다. 지상 환경에서 가장 높은 순 1차 생산성은 다음에서 발생합니다.늪 과습지 와 열대열대우림 ; 가장 낮은 것은 사막에서 발생합니다. 수중 환경에서 가장 높은 순 생산성은 강어귀, 조류층 및 암초에서 발생합니다. 결과적으로 이러한 환경은 전 세계적으로 생물학적 생산성을 유지하는 데 특히 중요합니다. 에너지 전달과 피라미드는 식물에 저장된 에너지의 5%에서 25% 사이는 먹이를 먹을 때 초식 동물(초식 동물)로 전달되고, 초식 동물에서도 마찬가지로 적은 비율의 에너지가 육식 동물(동물을 먹는 동물)로 전달됩니다. 그 결과 에너지 피라미드가 생성되며 대부분의 에너지는 바닥에 있는 광합성 유기체에 집중됩니다.먹이 사슬 과 더 적은 에너지영양 수준 (유기체의 주요 영양 공급원을 기반으로 한 구분, 커뮤니티 생태: 영양 피라미드 및 에너지의 흐름 참조 ). 나머지 에너지 중 일부는 식물-초식 동물-육식 동물 먹이 사슬 로 직접 전달되지 않고 대신 찌꺼기 먹이 사슬 로 전환됩니다 . 쓰레기 (detritivores) 를 소비하는 박테리아, 곰팡이 , 청소부 및 썩은 고기를 먹는 사람들 은 결국 다른 유기체에 의해 소비됩니다. 이러한 소비자가 식품의 화학 에너지를 자신의 바이오매스로 전환하는 비율을 2차 생산성 . 효율성 에너지가 다른 하나의 영양 단계에서 전송되는 호출한다생태 효율성. 평균적으로 에너지 전달은 10%에 불과한 것으로 추정됩니다. 생태계 에너지 전달은 에너지는 이러한 소비 경로를 따라 흐를 때 여러 가지 방법으로 손실됩니다 . 대부분의 식물 조직 은 초식 동물에 의해 먹히지 않으므로 이 저장된 에너지 는 식물-초식 동물-육식 동물 먹이 사슬로 손실됩니다. 육상 공동체 에서 초식 동물이 실제로 소비하는 식물 조직은 10% 미만입니다. 나머지는 찌꺼기 경로로 떨어지지만, 쓰레기는 이 썩어가는 조직의 일부만 소비합니다. 석유와 석탄 매장지는 이 미사용 식물 에너지의 주요 저장소이며 지질학적으로 오랜 기간 동안 축적되었습니다 . 동물을위한 에너지로 인제 음식들은 변환하는 효율 의 성장 과 재생이 라고동화 효율. 초식 동물 은 생리학 과 먹는 식물의 부분에 따라 섭취하는 식물 재료의 15~80%를 흡수 합니다. 예를 들어, 에너지가 높은 어린 식물과 씨앗을 먹는 초식 동물은 동화 효율 이 가장 높고 , 오래된 잎 을 먹는 초식 동물 은 중간 효율을, 썩어가는 나무 를 먹는 초식 동물은 효율 이 매우 낮습니다.육식 동물은 음식이 더 쉽게 소화되기 때문에 일반적으로 초식 동물보다 동화 효율이 60~90% 더 높습니다. 따라서 생물권의 전체 생산성은 식물이 태양 에너지(약 1%)를 화학 에너지로 변환하는 속도와 더 높은 영양 수준에 있는 다른 유기체가 저장된 에너지를 자체 바이오매스(약 10%)로 변환하는 효율성에 의해 제한됩니다. ). 인간에 의해 유발된 순 1차 생산성의 변화는 생산성이 가장 높은 생물권(예: 강어귀 및 열대 습윤림)에서 지구의 전체 생물학적 생산성에 큰 영향을 미칠 것입니다.