Ekosistemlerde Enerji Transferi

Bir maddenin bir noktadan başka bir noktaya hareketi, ya da fiziksel, kimyasal olarak bir şekilden başka bir şekle dönüşmesi bir iştir ve bu işin yapılabilmesi için de enerji kullanımı gerekir.

Birinci termodinamik yasası (enerjinin korunumu ilkesi): "Enerji bir şekilden diğer şekle dönüşür, ancak yaratılamaz veya yok edilemez." Sistemin kazandığı enerji çevreden eksilirken, sistemin kaybettiği enerji de çevreye eklenmiş olur. Bunun sonucu sistem ve çevresinde toplam enerji miktarı sabit kalır. Çünkü enerjinin dönüşümü esnasında enerji kaybı olmaz, ancak kimyasal enerji canlıda ısı ve hareket enerjisine dönüşmüş olabilir.

İkinci termodinamik yasası (düzensizlik ilkesi); "Enerji daha yoğun ve kararlı bir şekilden daha kararsız ve daha az yoğun olan bir şekle dönüşme eğilimindedir". Ekosistemde besin zincirini oluşturan bir ögeden diğerine olan enerji dönüşümünde, belirli bir ısı ortaya çıkar ve meydana gelen ısının bir kısmı işe çevrilirken diğer kısmı çevreye verilerek kaybolur.

Üçüncü termodinamik yasası; Devamlı bir şekilde bozulan bir sistemin sıcaklığı mutlak sıfıra düşmez. Ekosistemlerde oluşan besin zincirleri eksilen madde veya enerjiyi tamamlayarak tükenmesini önler.

Bitkiler (primer üreticiler) güneş enerjisini fotosentez yoluyla kimyasal enerjiye dönüştürerek birincil ürün'ü meydana getirirler. (Ayrıca bazı bakteri ve basit su yosunları ışık olmadan organik maddeyi sentezleyerek kemosentez ile birincil üretim yapabilir.) Bitki dokularında organik maddeler şeklinde biriken bu enerjinin bir bölümü bitkilerin kendi işlevleri için kullanılır; diğer bir bölümü ise beslenme yoluyla otobur hayvanlara geçer. Besinlerini bitkileri yiyerek elde eden otobur hayvanlar da aldıkları enerjinin bir bölümünü kendileri kullanarak sekonder ürün'ü oluşturur; kalanı ya ısı olarak kaybolur, ya da kullanılmadan dışkı olarak dışarı atılır. Ayrıştırıcılar da ölen canlıların vücutlarındaki kimyasal enerjiyi kullanırlar. Bu şekilde güneşten ayrıştırıcılara kadar sürekli ve tek yönlü bir enerji akımı gerçekleşmiş olur. Bitkilerce yakalanan enerji, tüketiciler tarafından kullanılan enerjiyi karşılamadığı zaman besin eksikliği ortaya çıkar ve açlık başlar. Belli türlere ait bireylerin diğer türlere ait bireyler üzerinden beslenmesi sonucu besin zinciri oluşur. Besin zinciri ya bitkilerle veya organik artıklarla başlar. Ancak doğada organizmalar tek bir besinle değil çok değişik, şekil ve düzeylerde alırlar.

Beslenme bitkilerden başlayıp çeşitli hayvanlarda son bulan zaman zaman kesişerek karmaşık birçok zincirden oluşmuş ağ şeklindedir. Ekosistemi oluşturan canlıların enerji sağlamak amacı ile birbirleri üzerinden beslenmeleri sonucu oluşan bu çok karmaşık ilişkiye besin ağı denir. Üreticiler; klorofilli bitkiler olup, potansiyel enerjiyi kimyasal enerjiye çevirerek depolayabilir. Bu sentez karada tohumlu ve tohumsuz bitkiler, sucul ortamda ise fitoplanktonlar, algler ve çiçekli bitkiler tarafından yapılır. Bitkisel organizmaları besin olarak kullanan organizmalara birincil tüketiciler denir. Karasal ortamdaki otobur formların esasını böcekler, kemirici memeliler ve geviş getirenler, sularda ise fitoplanktonik formlarla beslenen küçük boylu canlı türleri oluşturur. Otobur hayvanları besin olarak kullanan hayvanlara ise ikincil tüketiciler; ikincil tüketicileri besin olarak kullanan etobur hayvanlara da üçüncül tüketiciler denir. Besin zincirinin son halkasında ayrıştırıcılar vardır ve bunların başında bakteri ve mantarlar gelir. Enerjinin birincil üreticilerden ayrıştırıcılara kadar olan akımı sırasında, enerji bir beslenme seviyesinden diğerine geçer ve her seviyede şekil değiştirir. Bir seviyeden diğerine enerji transferinde enerjinin %90'ı solunum ve ısı ile kaybolur.