APPSC Group 2 · Environment and ecology · Ecology and ecosystems
శక్తి ప్రవాహం, ఉత్పాదకత: ఆహార గొలుసులు, ఆహార జాలకాలు, పోషక స్థాయిలు, విచ్ఛిన్నం
శక్తి సూర్యకాంతి రూపంలో ఆవరణ వ్యవస్థలోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఉత్పత్తిదారులు దానిని బంధిస్తారు. తర్వాత అది పోషక స్థాయిల గుండా ఒకే దిశలో ప్రవహిస్తుంది, అందులో ఎక్కువ భాగం ఉష్ణంగా నష్టమవుతుంది. మృత పదార్థంలో బందీ అయిన పోషకాలను విచ్ఛిన్నకారులు తిరిగి ప్రకృతికి అందిస్తాయి.
- APPSC Group 2
- 8 నిమిషాల చదువు
- ఉచితం
- ఇంగ్లిష్‌లో చదవండి (English)
ముఖ్య వాస్తవాలు
- ప్రాథమిక ఉత్పాదకత (primary productivity): మొక్కలు ఒక యూనిట్ విస్తీర్ణంలో, ఒక యూనిట్ కాలంలో జీవద్రవ్యరాశిని (biomass) ఉత్పత్తి చేసే రేటు.
- స్థూల ప్రాథమిక ఉత్పాదకత (జీపీపీ, GPP – gross primary productivity): కిరణజన్య సంయోగక్రియ (photosynthesis) జరిగే మొత్తం రేటు.
- ఎన్‌పీపీ (NPP) = జీపీపీ − R. ఇక్కడ R అంటే మొక్కలు శ్వాసక్రియకు వాడుకునే శక్తి. నికర ప్రాథమిక ఉత్పాదకత (ఎన్‌పీపీ) అనేది పరపోషకాలకు (heterotrophs: శాకాహారులు, విచ్ఛిన్నకారులు) అందుబాటులో ఉండే జీవద్రవ్యరాశి.
- ద్వితీయ ఉత్పాదకత (secondary productivity): వినియోగదారులు (consumers) కొత్త సేంద్రియ పదార్థాన్ని తయారుచేసే రేటు.
- నిలకడ జీవరాశి (standing crop): ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో ఒక పోషక స్థాయిలో ఉన్న సజీవ పదార్థం ద్రవ్యరాశి.
- ఉత్పాదకత యూనిట్లు: చదరపు మీటరుకు ఏడాదికి గ్రాములు (g m⁻² yr⁻¹) లేదా చదరపు మీటరుకు ఏడాదికి కిలోకేలరీలు (kcal m⁻² yr⁻¹). జీవద్రవ్యరాశిని పొడి భారం (dry weight) రూపంలో కొలుస్తారు.
- మొత్తం జీవావరణం (biosphere) వార్షిక ఎన్‌పీపీ సుమారు 170 బిలియన్ టన్నుల (పొడి భారం) సేంద్రియ పదార్థం. మహాసముద్రాలు భూ ఉపరితలంలో సుమారు 70% ఆక్రమించినా, అవి ఉత్పత్తి చేసేది సుమారు 55 బిలియన్ టన్నులు మాత్రమే.
- అన్ని ఆవరణ వ్యవస్థలకు శక్తి వనరు సూర్యుడు. లోతైన సముద్రంలోని జలతాప బిలాల (hydrothermal vents) ఆవరణ వ్యవస్థలు మాత్రమే మినహాయింపు (అక్కడ రసాయన సంశ్లేషణ – chemosynthesis – జరుగుతుంది).
- శక్తి ప్రవాహం ఏకదిశాత్మకం (unidirectional), అంటే ఒకే దిశలో సాగుతుంది. అది చక్రీయం కాదు. పోషకాలు చక్రంలా తిరుగుతాయి; శక్తి తిరగదు.
- ఆహార గొలుసులు (food chains):
- మేత ఆహార గొలుసు (grazing food chain – జీఎఫ్‌సీ): సజీవ పచ్చని మొక్కలతో మొదలవుతుంది.
- డెట్రిటస్ ఆహార గొలుసు (detritus food chain – డీఎఫ్‌సీ): మృత సేంద్రియ పదార్థం (డెట్రిటస్)తో మొదలవుతుంది.
- భూ ఆవరణ వ్యవస్థల్లో మేత ఆహార గొలుసు కంటే డెట్రిటస్ ఆహార గొలుసు ద్వారానే చాలా ఎక్కువ శక్తి ప్రవహిస్తుంది.
- ఆహార జాలకం (food web): ఒకదానితో ఒకటి ముడిపడిన ఆహార గొలుసుల సమూహం.
వివరణ
సూర్యకాంతిలో ఎంత వినియోగమవుతుంది
- భూమిపై పడే సౌర వికిరణంలో 50% కంటే తక్కువ భాగం మాత్రమే కిరణజన్య సంయోగక్రియకు ఉపయోగపడే వికిరణం (పీఏఆర్ – PAR, photosynthetically active radiation).
- మొక్కలు పీఏఆర్‌లో 2–10% మాత్రమే గ్రహిస్తాయి. ఈ కొద్ది శక్తే మొత్తం జీవ ప్రపంచాన్ని నిలబెడుతుంది.
- ఆవరణ వ్యవస్థలు ఉష్ణగతికశాస్త్ర రెండో నియమాన్ని (second law of thermodynamics) పాటిస్తాయి. సంక్లిష్ట అణువులను నిర్మించడానికి, సహజంగా అస్తవ్యస్తత (ఎంట్రోపీ – entropy) వైపు సాగే ధోరణిని ఎదుర్కోవడానికి వాటికి నిరంతరం శక్తి సరఫరా అవసరం.
పోషక స్థాయిలు (trophic levels)
| పోషక స్థాయి | జీవులు | ఉదాహరణ |
|---|---|---|
| మొదటిది | ఉత్పత్తిదారులు | గడ్డి, వృక్ష ప్లవకాలు (phytoplankton) |
| రెండోది | ప్రాథమిక వినియోగదారులు (శాకాహారులు) | మిడత, జింక, జంతు ప్లవకాలు (zooplankton) |
| మూడోది | ద్వితీయ వినియోగదారులు (మాంసాహారులు) | కప్ప, చిన్న చేప |
| నాలుగోది | తృతీయ వినియోగదారులు (అగ్ర మాంసాహారులు) | పాము, పెద్ద చేప, గద్ద |
- ఒకే జాతి ఒకటి కంటే ఎక్కువ పోషక స్థాయిల్లో ఉండవచ్చు. పిచ్చుక గింజలు తిన్నప్పుడు ప్రాథమిక వినియోగదారు, కీటకాలు తిన్నప్పుడు ద్వితీయ వినియోగదారు. అందుకే ఆహార గొలుసు కంటే ఆహార జాలకం వాస్తవానికి దగ్గరగా ఉంటుంది.
- ప్రతి అంచెలో శక్తి బాగా తగ్గిపోతుంది (సుమారు 10% మాత్రమే తర్వాతి స్థాయికి చేరుతుంది; ENV-EC-04 చూడండి). అందుకే పోషక స్థాయిల సంఖ్య పరిమితం (సాధారణంగా 4–5).
విచ్ఛిన్నం: ఐదు సోపానాలు
| సోపానం | ఏం జరుగుతుంది |
|---|---|
| ముక్కలు చేయడం (fragmentation) | వానపాముల వంటి డెట్రిటస్ భక్షకాలు (detritivores) డెట్రిటస్‌ను చిన్న ముక్కలుగా చేస్తాయి |
| నిక్షాళనం (leaching) | నీటిలో కరిగే అకర్బన పోషకాలు నేలలోకి దిగి, మొక్కలకు అందని లవణాలుగా అవక్షేపం చెందుతాయి |
| అపచయం (catabolism) | బాక్టీరియా, శిలీంధ్రాల ఎంజైమ్‌లు డెట్రిటస్‌ను సరళమైన అకర్బన పదార్థాలుగా విడగొడతాయి |
| హ్యూమస్ ఏర్పడటం (humification) | ముదురు రంగులో, నిర్దిష్ట ఆకృతి లేని, కొల్లాయిడ్ పదార్థమైన హ్యూమస్ ఏర్పడుతుంది. ఇది సూక్ష్మజీవుల చర్యను బాగా తట్టుకుంటుంది, చాలా నెమ్మదిగా విచ్ఛిన్నమవుతుంది |
| ఖనిజీకరణం (mineralisation) | సూక్ష్మజీవులు హ్యూమస్‌ను విడగొట్టి, అకర్బన పోషకాలను విడుదల చేస్తాయి |
విచ్ఛిన్నాన్ని ఏవి వేగవంతం చేస్తాయి, ఏవి మందగింపజేస్తాయి
- వేగం పెరుగుతుంది: నత్రజని, చక్కెరల వంటి నీటిలో కరిగే పదార్థాలు ఎక్కువగా ఉన్న డెట్రిటస్; వెచ్చని, తేమ ఉన్న పరిస్థితులు.
- వేగం తగ్గుతుంది: లిగ్నిన్, కైటిన్ ఎక్కువగా ఉన్న డెట్రిటస్; తక్కువ ఉష్ణోగ్రత, ఆక్సిజన్ లేని స్థితి (అవాయు స్థితి – anaerobiosis). అందుకే చల్లని ప్రదేశాల్లో, నీరు నిలిచే ప్రదేశాల్లో సేంద్రియ పదార్థం పేరుకుపోతుంది.
లోతైన విశ్లేషణ
- లిండెమాన్ (Lindeman, 1942) ఆవరణ వ్యవస్థలను పోషక-గతిక (trophic-dynamic) దృష్టితో వివరించారు: ఒక పోషక స్థాయి నుంచి మరో స్థాయికి శక్తి బదిలీ అవుతుంది, ప్రతి అంచెలో భారీ నష్టం జరుగుతుంది. దీని నుంచే "పది శాతం నియమం (ten per cent law)" వచ్చింది.
- భూమిపై డీఎఫ్‌సీ ద్వారా ఎక్కువ శక్తి ఎందుకు ప్రవహిస్తుంది: మొక్కల పదార్థంలో చాలా భాగం (కలప, రాలిన ఆకులు, వేర్లు) సజీవంగా ఉన్నప్పుడు ఎవరూ తినరు. అది చనిపోయి డెట్రిటస్ మార్గంలోకి చేరుతుంది. చాలా జల వ్యవస్థల్లో వృక్ష ప్లవకాలను త్వరగా తినేస్తారు, అందుకే అక్కడ మేత గొలుసు ఎక్కువ వాటా మోస్తుంది.
- ఉత్పాదకత చాలా మారుతుంది. ఇది మొక్క జాతి, పర్యావరణం, పోషకాలు, కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యంపై ఆధారపడుతుంది. ఉష్ణమండల వర్షారణ్యాలు, నదీముఖద్వారాలు (estuaries), పగడపు దిబ్బలు, చిత్తడి నేలలు అత్యంత ఉత్పాదకత ఉన్నవాటిలో ఉంటాయి. యూనిట్ విస్తీర్ణం లెక్కన ఎడారులు, బహిరంగ మహాసముద్రం అతి తక్కువ ఉత్పాదకత ఉన్నవాటిలో ఉంటాయి.
- ఆహార జాలకాలు స్థిరత్వాన్ని ఇస్తాయి. ఒక వినియోగదారుకు అనేక ఆహార వనరులు ఉన్నప్పుడు, ఒకటి పోయినా వ్యవస్థ కుప్పకూలదు. సరళమైన గొలుసులు (ఉదాహరణకు ఆర్కిటిక్ టండ్రాలో) సులభంగా దెబ్బతింటాయి.
- జైవిక వృద్ధీకరణ (biomagnification): విచ్ఛిన్నం కాని (నిరంతరంగా నిలిచే) పదార్థం గాఢత వరుస పోషక స్థాయిల్లో పెరగడం. ఆ పదార్థం విడిపోదు, విసర్జితం కాదు; అందుకే కొవ్వులో పేరుకుపోతుంది.
- ప్రామాణిక ఉదాహరణ: డీడీటీ (DDT) చేపలు తినే పక్షుల్లో అధిక స్థాయికి చేరింది. దాంతో గుడ్ల పెంకులు పలుచబడి, సంతానోత్పత్తి విఫలమైంది. రేచల్ కార్సన్ రాసిన సైలెంట్ స్ప్రింగ్ (Silent Spring) (1962) దీనిపై దృష్టి సారించింది.
- జైవిక సంచయనం (bioaccumulation) అంటే ఒకే జీవిలో దాని జీవితకాలంలో పదార్థం పేరుకుపోవడం; జైవిక వృద్ధీకరణ అంటే పోషక స్థాయిల మధ్య గాఢత పెరగడం.
- ఆహార గొలుసును తెంచితే మూల్యం చెల్లించాలి. 1980ల్లో భారత్ పెద్ద ఎత్తున కప్ప కాళ్లను ఎగుమతి చేసింది. కీటకాలను తినే కప్పలు తగ్గడంతో పంట చీడలు పెరిగాయి, రైతులు ఎక్కువ పురుగుమందులు వాడారు. తర్వాత ప్రభుత్వం కప్ప కాళ్ల ఎగుమతిని నిషేధించింది.
తరచూ చేసే పొరపాట్లు
- ✗ "ఆవరణ వ్యవస్థలో శక్తి ప్రవాహం చక్రీయం." ✓ అది ఏకదిశాత్మకం. పోషకాలు మాత్రమే చక్రంలా తిరుగుతాయి.
- ✗ "మేత ఆహార గొలుసు మృత సేంద్రియ పదార్థంతో మొదలవుతుంది." ✓ అలా మొదలయ్యేది డెట్రిటస్ ఆహార గొలుసు. మేత గొలుసు సజీవ మొక్కలతో మొదలవుతుంది.
- ✗ "ఎన్‌పీపీ = జీపీపీ + R." ✓ ఎన్‌పీపీ = జీపీపీ − R.
- ✗ "భూ ఉపరితలంలో 70% ఆక్రమించినందువల్ల ప్రపంచ ఎన్‌పీపీలో ఎక్కువ భాగం మహాసముద్రాలదే." ✓ మహాసముద్రాలు ఉత్పత్తి చేసేది 170 బిలియన్ టన్నుల్లో సుమారు 55 మాత్రమే.
- ✗ "తక్కువ ఉష్ణోగ్రత, అవాయు పరిస్థితులు విచ్ఛిన్నాన్ని వేగవంతం చేస్తాయి." ✓ అవి దానిని మందగింపజేస్తాయి. వెచ్చని, తేమ, ఆక్సిజన్ పుష్కలంగా ఉన్న పరిస్థితులు వేగవంతం చేస్తాయి.
- ✗ "హ్యూమస్ ఏర్పడే దశలో పోషకాలు విడుదలవుతాయి." ✓ పోషకాలు విడుదలయ్యేది ఖనిజీకరణంలో; హ్యూమస్ ఏర్పడే దశలో విచ్ఛిన్నాన్ని తట్టుకునే హ్యూమస్ తయారవుతుంది.
త్వరిత పునశ్చరణ
- ఎన్‌పీపీ = జీపీపీ − R; ఎన్‌పీపీ పరపోషకాలకు ఆహారం.
- ద్వితీయ ఉత్పాదకత = వినియోగదారులు తయారుచేసే కొత్త సేంద్రియ పదార్థం.
- జీవావరణ ఎన్‌పీపీ సుమారు 170 బిలియన్ టన్నులు; మహాసముద్రాలది సుమారు 55 బిలియన్ టన్నులు.
- సూర్యకాంతిలో పీఏఆర్ 50% కంటే తక్కువ; మొక్కలు పీఏఆర్‌లో 2–10% గ్రహిస్తాయి.
- శక్తి: ఏకదిశాత్మకం; పోషకాలు: చక్రీయం.
- భూమిపై జీఎఫ్‌సీ కంటే డీఎఫ్‌సీ ద్వారా ఎక్కువ శక్తి ప్రవహిస్తుంది.
- విచ్ఛిన్నం: ముక్కలు చేయడం, నిక్షాళనం, అపచయం, హ్యూమస్ ఏర్పడటం, ఖనిజీకరణం.
- లిగ్నిన్, కైటిన్, చలి, ఆక్సిజన్ లేకపోవడం విచ్ఛిన్నాన్ని మందగింపజేస్తాయి.
- జైవిక వృద్ధీకరణ: నిరంతర రసాయనాలు (డీడీటీ) ఆహార గొలుసులో పైకి వెళ్లేకొద్దీ పెరుగుతాయి.
- జలతాప బిలాలు: సూర్యకాంతి ఆధారిత ఆవరణ వ్యవస్థలకు మినహాయింపు.
ఇంకా లోతుగా: మెయిన్స్ రాత (APPSC Group 2 సాధారణంగా అడిగే స్థాయి కంటే ఎక్కువ)
మెయిన్స్ రాత
- చట్రం: ఒక ఆవరణ వ్యవస్థ ఎంతవరకు పోషించగలదో శక్తి ప్రవాహమే పరిమితి నిర్ణయిస్తుంది. ప్రతి అదనపు పోషక అంచెలో సుమారు 90% శక్తి పోతుంది. ఇది ఆవరణ శాస్త్రాన్ని ఆహార భద్రతతో, ఆహారపు అలవాట్లతో ముడిపెడుతుంది.
- విశ్లేషణ అంశాలు:
- ఆహారం, భూ వినియోగం: మొక్కల ఆధారిత ఆహారం ఒక హెక్టారుకు ఎక్కువ మందికి తిండి పెడుతుంది. ఒక స్థాయి కిందే తినడం వల్ల ప్రతి బదిలీలో జరిగే భారీ నష్టం తప్పుతుంది.
- డెట్రిటస్ మార్గం, నేల ఆరోగ్యం: పంట వ్యర్థాలను కాల్చడం వల్ల నేలలో సేంద్రియ కర్బనాన్ని పెంచే డెట్రిటస్ గొలుసు తెగిపోతుంది.
- నిరంతర కాలుష్య కారకాలు (డీడీటీ, పాదరసం, పీసీబీలు – PCBs) అగ్ర పరభక్షకుల్లో, చేపలు తినే మనుషుల్లో గాఢంగా పేరుకుపోతాయి.
- ఒక్క లంకెను తొలగించినా (కప్పలు, రాబందులు, సొరచేపలు) జాలకమంతటా వరుస ప్రభావాలు కలుగుతాయి.
- ముందున్న మార్గం:
- పంట వ్యర్థాలను కాల్చకుండా పొలంలోనే నిర్వహించడం, కంపోస్టు తయారీ
- నిరంతర సేంద్రియ కాలుష్య కారకాలను దశలవారీగా నిలిపివేయడం (స్టాక్‌హోమ్ ఒప్పందం – Stockholm Convention)
- సహజ పరభక్షకులను కాపాడే సమగ్ర సస్యరక్షణ (IPM – integrated pest management)
- మడ అడవులు, చిత్తడి నేలల వంటి డెట్రిటస్ ఆధారిత వ్యవస్థలను రక్షించడం
- ఉదాహరణ: పశువులకు డైక్లోఫెనాక్ (diclofenac) మందు వాడిన తర్వాత భారత్‌లో రాబందుల సంఖ్య కుప్పకూలింది. ఇది తెగిన ఆహార గొలుసుకు నిదర్శనం: కళేబరాలు తినేవారు లేక అలాగే పడి ఉన్నాయి, యజమాని లేని కుక్కల సంఖ్య పెరిగింది. పశువైద్యంలో డైక్లోఫెనాక్‌ను 2006లో నిషేధించారు.
ఈ అంశాన్ని ప్రాక్టీస్ చేయండి. Medha AI యాప్‌లో సమాధానాల వివరణతో ప్రశ్నలు.
అన్ని తెలుగు నోట్స్ · All Ecology and ecosystems notes · APPSC Group 2 notes · ఉచితంగా మొదలుపెట్టండి
Medha AI writes its own notes and checks them against the sources listed. Medha AI is an independent preparation service. It is not affiliated with, endorsed by or connected to APPSC, TGPSC (formerly TSPSC), MPSC, UPSC or any other commission or government body.