Kruženje materije u ekosistemu

1. UVOD
Život na Zemlji zavisi od određenog broja različitih prirodnih ciklusa. Jedan od njih je energetski ciklus, odnosno ciklus protoka energije u prirodi. Ovaj ciklus počinje sa svetlosnom energijom koju biljke upijaju stvarajući hranu za sopstveni rast i razvoj u procesu fotosinteze (biljke upijaju Sunčevu svetlost pomoću hlorofila – zelene materije u listovima koja u biljci pretvara ugljen-dioksid i vodu u ugljene hidrate i celulozu otpuštajući kiseonik kao nusprodukt ovog procesa). Stoga su biljke prva karika u ovom lancu i nazivaju se proizvođačima u ciklusu protoka energije. Ciklus energije se dalje nastavlja kada biljke jedu biljojedi koji predstavljaju primarne potrošače, tj. potrošače prvog reda. Mesojedi, potrošači drugog reda, sledeća su karika u lancu ciklusa energije, jer se oni hrane biljojedima. Prilikom protoka energije od karike do karike u ovom lancu, deo energije se gubi u vidu toplote i nesvarenih materija. Mrtvi organizmi daju energiju razgrađivačima (bakterijama i gljivama), poslednjim karikama u lancu ciklusa protoka energije koji razgrađene materije vraćaju u zemlju odakle ih, rastvorene u vodi, biljke crpu za svoj rast i razvoj i početak još jednog ciklusa protoka energije u prirodi.

2. RAZMENA MATERIJE

Poznato je da se život odvija uz permanentnu razmenu materije koja kao što smo videli ima zatvoreni karakter kruženja. Neprekidnost protoka i transformacije energije u živim sistemima je osnovni preduslov života. Sposobnost organizma da veže, deponuje, iskoristi, transformiše i oslobađa energiju – osnova je celog života, pri čemu je razmena energije visokoregulatoran proces u vremenu i prostoru. Poznato je da čitav život zavisi od fotosinteze zelenih autotrofnih biljaka, pri čemu se sunčeva energija transformiše u hemijsku energiju. Prema tome čitav život okrenut je prema radijacionoj energiji sunca koja omogućuje fotohemijske reakcije u fotosintezi. Inače Sunce je jedan ogromni nuklearni reaktor koji procesima fisije oslobađa oko 5 milijardi kilograma mase konvertovane u energiju svake sekunde. Od količine sunčeve energije koja dospeva na zemlju svega se 3% koristi u procesima fotosinteze. Iz vidljivog dela spektra biljke koriste samo crveni i plavi deo spektra.
Biloški sistemi zavise od toka energije koji teče kroz žive sisteme i nazad u spoljnu sredinu u obliku toplote. Za razliku od materije koja kruži energija teče ,pri čemu se ta energija u biološkim sistemima transformiše od viših ka nižoj vrsti energije, tj. ka toplotnoj energiji koja izlazi iz sistema.
Živi sistemi se pokoravaju drugom zakonu termodinamike i to da sistemi bez priliva energije gube sposobnost obavljanja rada. Kontinuitet rada obezbeđuje se stalnim uvođenjem nove energije u obliku hemijske,koju organizam pretvara u koristan rad,pri čemu se ta energija na kraju pretvara u toplotu,koja se oslobađa (entalpija).
Kada jedan sistem radi,količina slobodne energije se smanjuje,i takav sistem ukoliko mu se ne obezbedi uvođenje nove energije spolja, ne samo da prestaje da radi nego ima tendenciju da se dezorganizuje.
Kao što je već rečeno ,za normalno funkcionisanje biološkog sistema neophodno je permanentno uvođenje energije. Solarnu energiju biljke fotosintetski fiksiraju i transformišu u hemijsku energiju organskih supstrata putem proces da fotosinteze i to predstavlja prvi stupanj kretanja energije u ekosistemu. Sledeći stupanj predstavljaju herbivori koji kao hranu koriste biljke. Herbivorima se hrane karnivorne životinje. Primarni karnivori služe kao izvor hrane sekundarnim karnivorima,pa se tako u lancima ishrane uspostavljaju odnosi plen-predator. Ovi stupnjevi su označeni trofičkim stupnjevima i karike su u takozvanom lancu ishrane u kome su osnovni producenti biljke i veći broj konzumenaza na raznim stupnjevima lanaca ishrane. Karike u lancima ishrane u ekosistemimasu tako ustrojene da grade piramidu brojeva, masa i energije.