ecosystem energy flow

Report 6 Downloads 104 Views
11/2/2011

ECOSYSTEM  ENERGY  FLOW Group 1 Rochelle Daley, Karlene Kameka Wai Yee Ng and Tigest Perry

NEVER FEAR!!!!  GROUP ONE IS HERE TO THA RESCUE!!!!! 

•ECOSYSTEM •HABITAT •ECOLOGICAL      

NICHE •What are they?

 An ecosystem is a biological environment consisting of all  the organisms living in a particular area, as well as all the  nonliving (abiotic), physical components of the  environment with which the organisms interact, such as  air, soil, water and sunlight.  The organisms which comprise the biotic component are  collectively known as the community. • E Ecosystems can be studied at any level of organisation. For  t    b   t di d  t   l l  f  i ti  F   example Puddle      pond      lake      sea      ocean      planet  All organism and all features of the physical environment  are necessary for the system to be maintained and  flourished. Hence, an ecosystem is homeostatic meaning,  it is self‐regulatory.

 Within each ecosystem, there are habitats which may 

also vary in size. A habitat is the place where a  population lives.

 A population is a group of living organisms of the same 

kind living in the same place at the same time. 

 All of the populations interact and form a 

community.  y

 The community of living things interacts with the 

non‐living world around it to form the ecosystem.

 The habitat must supply the needs of organisms, such  Can you name all the biotic and abiotic component above?

as food, water, temperature, oxygen, and minerals. If  the population's needs are not met, it will move to a  better habitat. 

1

11/2/2011

 Habitats, then, are specific to a population. Each 

population has its own habitat. For example, a  population of ants has its own habitat.   Several populations may share a habitat. For  example, in a small pond several aquatic populations  may co‐exist in the same water at the same time  An  may co‐exist in the same water at the same time. An  aquarium is a good example of a shared habitat. 

 An example of an ant habitat.

The link.....

• The ecological niche describes how an organism 

or population responds to the distribution of  resources and competitors (e.g., by growing when  resources are abundant, and when predators,  parasites and pathogens are scarce) and how it in  turn alters those same factors (e.g., limiting access  to resources by other organisms, acting as a food  p source for predators and a consumer.  e.g. a dolphin could potentially be in another 

ecological niche from one that travels in a different  pod if the members of these pods utilize  significantly different food resources and foraging  methods.

Don’t get it???  A shorthand definition of niche is how an 

organism makes a living.

Variation in the appearance of  organisms as a result of ecological  niche

 The ecological niche involves both the place where 

an organism lives and the roles that an organism does  i  i  h bi  F   in its habitat. For example, the ecological niche of a  l   h   l i l  i h   f    sunflower growing in the backyard includes absorbing  light, water and nutrients (for photosynthesis),  providing shelter and food for other organisms (e.g.  bees, ants, etc.), and giving off oxygen into the  atmosphere

2

11/2/2011

Diagram showing energy flow  within an ecosystem.

Diagram showing energy flow in a  food chain

Diagram showing a grazing food  chain  Aquatic food chains  Phytoplankton       Zooplankton        Frog      Snake       Bird  

Grass

Grasshopper

Toad

Snake

Owl

How does energy flow within an  ecosystem? •The ultimate source of energy in most ecosystems is the sun.  •Energy is passed on by feeding on preceding organism and this  in turn provides energy for the next organism that feed on the  organism. Autotrophs

Heterotrophs

Producers

Consumers

Manufacture organic food from  inorganic molecules. Producers that  use light to make food are known as  photoautotrophs. This process  is  known as photosynthesis.  Feed on organic matter that is living  or dead

Decomposers 

 Producers: these are the photoautotrophic organisms  which absorb solar energy to make organic food from  inorganic molecules (photosynthesis). Producers are  usually green plants and algae. In aquatic organisms, the  main producer is the phytoplankton.   Primary consumers: Organisms that feed on the producers  and therefore also known as the herbivores.  In terrestrial  ecosystem, some typical herbivores include insects, birds,  reptiles and some mammals. In aquatic ecosystem,  ept es a d so e a a s. aquat c ecosyste , zooplankton is a primary consumer that feed on the  phytoplankton.   Secondary, tertiary and other top consumers: secondary  consumers feed on the primary consumers; tertiary  consumers feed on the secondary consumers and vice  versa. They are fresh eaters and therefore are known as  omnivores. 

3

11/2/2011

 Final links on the food chain are the decomposers and  detritivores. When an organism dies some of the energy  is still “locked” inside its body. Decomposers and  detritivores are organisms that break down and feed on  dead organic matters.   Decomposers are saprophytes that live on or in non‐ living organic matter. They secret digestive enzymes onto  dead matters and absorbs the product of digestion. They  are microorganisms  mainly fungi and bacteria   are microorganisms, mainly fungi and bacteria.   Detritivores are organisms that ingest small fragments of  decomposing or dead organic matter known as detritus.  E.g. earthworm, woodlice, mites, springtails, millipedes  and slugs

 Each stage of the food chain is known as a trophic level.   Energy flow is usually limited to five trophic levels. The  more levels in the food chain, the less energy is available at  the top consumers. This explains why the top consumers  become endangered species.   Energy flow within an ecosystem can be represented by  gy y p y food chains and food webs.   Energy transformations are never 100% efficient. Not  all energy is transferred to the subsequent trophic levels as  energy is lost in ways such as heat (which will be discussed  later).

Food chains: sharks

 A food chain shows the feeding relationship between organisms. It also 

shows the sequence of transfer of energy and materials from one  organism to another using arrows

crocodile Sting ray

 Arrows show the movement of energy

turtle

lobster

 N.B. ENGERY DOES NOT CYCLE

Sea gull crab S ll fi h Small fish

 Grazing food chains: primary consumers feed on a photosynthesizer  Detritus food chains: when the primary consumers feed on detritus 

(dead organisms) 

of an ecosystem because they give only a limited impression of the  feeding relationship in a community. In most communities, organisms  feed on more than one kind of organisms. 

Food web

shrimp

oyster

 An example of detritus food chain in the forest:  Detritus soil                    bacteria                        earthworm  Limitation of food chains: food chains may be misleading in the study 

j ll fi h jellyfish Corals  (polyps)

zooplankton phytoplankton

algae

Aquatic Food Web of organisms in the  Caribbean Sea

Can you  construct some  food chains from this  food web?

 A food web is a collection of one or more food chains. 

A food web shows a more complex interaction among  organism within an ecosystem or a community.

4

11/2/2011

Terrestrial Food Web 

Advantages of food web over food  chains    

Diagram showing an aquatic food  web.

In a food web:  There are more than one producers supporting the community A producer can be a food source for a number of consumers A food web shows more accurately the actual feeding habits of the  organism. That is, it appreciates the fact that animals eat a variety of  things and are eaten by a variety of things 

 A consumer can be an omnivore feeding at different trophic levels, that 

is, an organism  at a third trophic level, for example,  may feed on a  producer. In a food chain only primary consumers are shown to feed on  producers .

 A consumer can feed on organisms that are at the same or different 

trophic levels, while in a food chain, they were limited to consuming  organisms of a lower trophic level;

 Food webs show that an organism may be omnivorous and carnivorous, 

while in a food chain, the organism may have thought to be  carniovorous only. 

The efficiency of energy transfer  between trophic levels • As previously stated the transfer of energy between trophic  levels is relatively inefficient because energy is lost from the  organisms in each trophic level. • Energy is transferred form one trophic level to another as  organisms are consumed; each trophic level relates to the  one below it by absorbing some of the energy it consumes,  and in this way can be regarded as supported by the next  lower trophic level. • The efficiency with which energy or biomass is transferred  from one trophic level to the next is called ecological  efficiency.  

Energy Efficiency in terms of  Energy from the Sun  Approximately 40% of solar energy from the sun that 

comes in contact with the earth is immediately lost by  reflection from clouds, dust in atmosphere and the  earth’s surface.  About 15% is absorbed and converted to heat energy in  the atmosphere.  The remaining 45% is what penetrates the Earth’s  surface.  Striking the earth in the photosynthetically active  range (PAR), the visible wavelength is approximately  less than half of the radiation.

5

11/2/2011

Energy loss in producers

Diagram showing energy loss by  producers

• In primary producers the main energy input is from the  solar energy. However only 1‐2% of solar energy available  actually makes it into the leaf.   Most of the solar energy is reflected from the leaf and some  is not absorbed due to incorrect wavelength.  • The energy taken up by the producer is then fixed by  photosynthesis, although a proportion of this energy is lost  as it is used up during photosynthetic reactions.  • Of the energy that is fixed by photosynthesis, some will be  used during respiration whilst the remaining energy is the  portion that is incorporated into the biomass. It is the  energy incorporated into the biomass that is available for  the next trophic level. 

Energy loss in consumers

Energy loss in heterotrophs

 The consumer will take in a certain amount of energy from the 

trophic level beneath it. 

 The energy intake does not equal the amount of energy available 

in the biomass of this organism since feeding is an insufficient  process.   There will be a loss of energy through the production of urine  and faeces, as well as loses through respiration and heat loss.  This leaves proportion of the energy consumed to be  incorporated into the biomass.   it is generally accepted that only around 10% of the energy  gained from the previous trophic level is passed onto the next  level. All other energy is lost, this limits the number of trophic  levels in any food chain. (they rarely extend to more than 5 or 6  trophic levels.)

Additionally….  In general herbivores make less efficient use of their 

Diagram showing energy transfer in  a ecosystem. 

food than carnivores because plants contain a high  proportion of cellulose and sometimes wood which are  relatively indigestible and therefore available as energy  sources for herbivores   The efficiency of energy transfer is also influenced by 

the nutritional quality of material that is consumed  because consumers can convert high‐quality food  sources into new living tissue more efficiently than  low‐quality food sources.

6

11/2/2011

Diagram showing percentage  energy loss in an ecosystem.

References  Taylor, D. J., Green, N.P.O. & Stout, G.W. Biological 

science 1 & 2 (3rd edition). Cambridge: Cambridge  University Press   Sylvia S. Mader. Biology (4th edition). USA: Wm.C.  Brown Publishers  Marietta College Department of Biology &  Environmental Science. Energy flows through  ecosystems. Retrieved October 22, 2011 from  http://www.marietta.edu/~biol/102/ecosystem.html#E nergyflowthroughtheecosystem3

Reference   Trophic level. (2011, October 19). In Wikipedia, The 

Free Encyclopedia. Retrieved October 21, 2011, from  http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Trophic_le vel&oldid=456275001   Energy flow (ecology). (2011, October 19). In  Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved October  22, 2011, from  http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Energy_flo w_(ecology)&oldid=456274621 

Song: Ecosystem Energy Flow Group 1 here we go  Teaching you what you don’t know Maybe you know but just forgot What an ecosystem is I t Interaction of  abiotic and biotic factors ti   f   bi ti   d bi ti  f t Habitats ‐ Where an organism lives Their way of life is a niche Be careful that you don’t get these concepts  confused. ………………… please don’t Or you will regret for your bio test you’ll be  screwed……………   damn!

Ecosystem energy flow Energy flows from one organism to another when they eat each  other Ecosystem energy flow Food chains and food webs represent this well Let’s start with producers  Ecosystem energy flow They take solar energy make it chemical energy Primary consumers eat producers Ecosystem energy flow Secondary eat primary consumers Tertiary eat secondary consumers Oh, Oh, Oh  Energy transfer is inefficient (ecosystem energy flow) Mainly due to  cellular respiration (ecosystem energy flow) Then they do it all again

7