instuderingsfrågor kapitel 21

1. Beskriv hur primärproduktionen försörjer ekosystemen med energi 2. Jämför nettoprimärproduktionen (NPP) mellan ekosystem 3. Förklara hur energiflödet inom/mellan ekosystem beror på deras effektivitet

Vad kommer energin som flödar genom ekosystem ifrån?

1. Elektromagnetisk strålningsenergi från

solen

- genom fotosyntes av fotoautotrofer (växter,

”alger”, vissa bakterier)

2. Kemisk energi från reducerade joner (S2-) och metan (CH3 ) i

djuphavskällor

-genom oxidation av kemoautotrofer (bakterier, arkea)

Vad använder producenterna energi till?

Respiration som är är den process där energi utvinns av tidigare lagrad näring, huvudsakligen glukos, tillväxt och reproduktion

Vilken del av energin som upptas av producenter blir tillgänlig till konsumenter?

Den delen av energin som producenterna har lagt på tillväxt och reproduktion (Nettoproduktion/NPP). ca 40% av solenergin som uppfångades av producentens fotosyntes

Vad är primäproduktion?

Process (hastighet) där solenergi, eller kemisk energi,absorberas och omvandlas till kemiskt bunden energi, fotosyntes eller kemosyntes.Primärproducenterna använder/omvandlar energi till att syntetiserakomplexaorganiska molekyler (ex. kolhydrater) ur enkla oorganiska molekyler (ex. CO2, H2O)Energin frigörs vid respiration (cellandning) och används för livsupprätthållandeprocesser; tillväxt, och reproduktion i alla trofiska nivåer.

Vad är standing crop?

skördbar biomassa av producenter på en yta eller volym vid en viss tidpunkt

Vilka två typer av primärproduktion finns det?

Bruttoprimärproduktion(GPP): All energi som omvandlas vid foto- eller kemosyntesen

Nettoprimärproduktion(NPP): All energi som omvandlas till ny biomassa (den energi som blir tillgänglig för konsumenter

Vad säger NPP=GPP-respiration

Energin som blir tillgänglig för konsumenter är = all energi som omvandlas vid foto eller kemosyntesen- producenternas respiration

Vad är respiration?

Respiration är den process där energi utvinns av tidigare lagrad näring, huvudsakligen glukos. Processen, som är kemisk, äger rum i cellerna. Termen är ofta använd som synonym till andning, men respirationen äger bara rum i cellerna. Därför kallas respiration ibland för cellandning (inte mina egna ord)

Om produktionen i en skog har ett GPP på 2,5C/m²/år, vad är skogens NPP?

1C/m²/år 40% av NPP

Vilka sätt kan man kvantisera primärproduktion på?

GPP och NPP uttrycks ofta i enheten J m-2 år-1 eller g C m-2 år-1

Hur mäter man på ett relativt enkelt sätt NPP i terrestra system? Vilka antaganden måste man göra?

Man kan mäta NPP genom att mäta förändring av av producerad biomassa/tid. Denna metoden brukar oftast leda till att man underskattar NPP för att herbivori minskar mängden standing crop och det är svårt att mäta biomassan som är under jorden (rötter) (extra svårt pga mykorrhiza)

Vad kan öka effektiviteten av växternas fotosyntes?

En kombination av olika pigment. Alltså att man kan absorbera ljus vid olika våglängd. En del alger jobbar på det här sättet

Hur kan man mäta primärproduktion i terrestra system med hjälp av CO₂?

Man kan sätta en ljuskälla framför till exempel ett blad och mäta CO2 i ljuset i början och slutet av en viss tidsperiod.

NPP= O2 Ljus_Slut – O2 Ljus_Start

Om man vill mäta bruttoproduktion (GPP) så kan man använda mätningen av NPP som man har mätt tidigare med ljusexperimentet. Sedan kan man mäta hur mängden CO2 ökar i luften (respirationen) eftersom att bara respiration kan ske i mörker.

GPP blir då alltså: GPP = NPP + Respiration (CO2 Mörker)

Hur kan man mäta primärproduktion i akvatiska system med hjälp av O₂

I akvatiska system så kan det vara svårt att mäta evolutionen av CO2 eftersom att CO₂ snabbt omvandlas tlll kolsyra när det är i vatten.

Därför är det enklare att mäta hur O₂ koncentrationsrelationen mellan växten och vattnet ändras över tid.

För att mäta delta O₂ använder man samma princip som när man vill mäta delta CO₂ i luften. Ha en flaska med vatten och någon akvatisk primärproducent, tex alger. Mät hur syrekoncentrationen ändras i luften under ett visst tidsintervall. Mängden syre i luften i slutet av tiden minus mänden syre i luften i början är = NPP av algerna i flaskan.

GPP får man ut av att mäta respirationen av producenten i mörkret då ingen fotosyntes sker och addera det till NPP

GPP=NPP+ respiration

Varför är det svårt att mäta algers biomassa för att mäta NPP?

Det kan vara svårt att mäta algers biomassa för att algers standing crop är oftast väldigt liten för att förstakonsumenter i akvatiska system konsumerar algerna i en så snabb takt. Detta förklarar även varför havet är blått och land är grönt. Hastigheten/effektiviteten som akvatiska och terrestra förstakonsumenter konsumerar producenter skiljer sig.

Vad är det bästa sättet att mäta primärproduktion på en större skala? tex om man vill få en bild av primärproduktionen i östersjön

Remote sensing. Använd satelliter med remote sensing. Satellitbilderna visar vilka olika våglängder av ljus som absorberas/reflekteras. Klorofyllpigment absorberar våglängder i det blåa och röda spannet. Växter ser gröna ut för att det är den våglängden av ljus som klorofyll inte absorberar.

Man kan använda förändringen av biomassa över tid observerad på satellitbilderna

Vad betyder det röda på bilden?

Att det är en ytansamling av producenter på ytan av östersjön. Alltså att det finns mycket klorofyll. I det här exemplet så är det ansamling av cyanobakterier

Vad är skillnaden mellan grön och brun födoväv

Grön födoväv beskriver hur energin flödar igenom födoväven från producenter och upp i födoväven till primärkoncumenter etc.

Brun födoväv beskriver hur detrivorer, nedbrytare, etc tar upp dött organiskt material och hur energin omvandlas/flödar vidare och utvinns av sekundärkonsumenter

Hur flödar energi från producenter till konsumenter?

Jämför svar med bilden

Vad är ratad energi?(egested energy)

Den andelen av den konsumerade energin som utsöndras (exkreteras) eller stöts ut

Vad är assimilerad energi?

Andelen av den konsumerade energin som absorberas (NPP-energin som inte äts upp av konsumenten-ratade energin)

Vad är respirerad energi?

Den energin som konsumenten använder för respiration (all den energin som sekundärkonsumenter inte kan ta upp) som tex energi för att röra sig, energi för att upprätthålla homeostas etc

Vad är nettosekundärproduktivitet?

samma sak som nettoprimärproduktion fast nu är det : hastighet, ackumulering av biomassa (av konsumenter)

per yta/volym och tid; (analogt med NPP)

Vad påverkar hur mycket energi ett djur/en organism lägger på respiration

Till exempel storlek

Hur varierar NPP med latitud?

NPP är som högst i de tropiska biomen. Pga att på mer extrema latituder begränsas NPP av temperatur.

Varför är de tropiska regionerna de mest produktiva terrestra områderna

pga att tropiska regionerna har de optimala förhållandena av mängden nederbörd och temperatur. Ju varmare det är desto mer produktivt är det och ungefär när det är 3m nederbörd per år är det som mest produktivt

Vad beror det här på?

Årsmedelnederbörd är positivt relaterad med NPP, upp till 3 m

Ekosystem > 3 m regn visar lägre NPP pga

• läckage av näringsämnen

• lägre nedbrytningshastighet => färre näringsämnen

Hur påverkar näringstillgång NPP?

Det begränsande näringsämnet kontrollerar NPP

N eller P beroende på ekosystem

+NP ger störst effekt

Sekundär begränsning?

Vad begränsar produktivitet i akvatiska system?

Näringstillgång, temperatur, nederbörd och tillgång till ljus

Hur begränsas NPP av fosfor och kväve i olika akvatiska ekosystem?

marina system (hav, saltvatten) är mer begränsade av kväve.

sötvattenekosystem är mer begränsade av fosfor eftersom att det är en mer syrerik miljö och då binder fosfat till trevärt järn och då finns det inte fritt fosfor i sjön

Hur påverkas NPP av hur mjuk/hård botten är i ett akvatiskt system?

hårt botten-låg produktivitet-inte lika lättillgängliga näringsämnen

Hur kan klimatförändringar påverka NPP och GPP?

…

Vilka olika faktorer påverkar hur mycket energi och biomassa som kan hanteras av en trofisk nivå
?

Hur effektivt energiupptaget och energiretention är. Samt hur interaktionerna ser ut mellan olika trofiska nivåer.

Hur effektivt energiupptaget är tillexempel för primärkonsumenter påverkas av hur lätt det är att äta upp producenter. Det tar oftast mer energi för primärkonsumenter i terrestra miljöer att konsumera producenter för att terrestra växter har mer försvar som taggar.

bevaring av energi beror bland annat på storlek och om man är (endoterm eller exoterm?)

Vad avgör hur många trofiska nivåer som kan finnas i ett ekosystem?

Hur effektivt energiflödet är mellan olika trofiska nivåer

Förklara förhållandet som man kan se på bilden

• Terrester miljö: långlivade växter

med försvar mot herbivore- bara

en liten del av biomassan äts

upp

• Akvatiska system: merparten av

primärpodicenter är mikroalger

som betas med hög hastighet-

omsätts snabbt

Hur samverkar tre saker för att bestämma hur mycket energi som förs över från en trofisk nivå till en annan? (En formel)

konsumtionseffektiviteten avgörs av konsumerad energi/net production energy av den lägre trofiska nivån. Alltså hur om konsumtionseffekten är lika med 1 så förs 100% av energin vidare till nästa trofiska nivå utan någon energiförlust (skulle inte hända i praktiken)

Vad är nettoproduktionseffektivitet?

andelen assimilerad energi som används för tillväxt och reproduktion

Många rörliga, jämnvarma (homeoterma) djur har låg nettoproduktionseffektivitet (så låg som 1 %).

För fastsittande djur kan nettoproduktionseffektiviteten vara 75 %.

• Jämför filtrerande mussla med rovfisk.

Vad är ekologisk effektivitet? Hur räknar man ut det?

ekologisk effektivitet är nettoproduktionen av energi på en trofnivå jämfört med nivån under

Låg ekologisk effektivitet kortar ner näringskedjor, för att om det blir för stora energiförluster mellan trofiska nivåer tar slut snabbare.

Fyll i tabellen för effektiviteten i energiflöder för akvatiska och terrestra ekosystem

Vad är biomass residence time?

Uppehållstider för dött organiskt material som konsumeras av asätare, detritivorer och nedbrytare.

Vad är ekologisk stökiometri? Hur kan det variera mellan olika organismer?

Proportionerna av näringsämnen hos organismer. Varierar beroende på egenskaper hos organismen som tillväxtshastighet, hur mycket näring som finns i födan som organismer äter, etc

Why does organic matter accumulate in cold, dry climates?

…