పర్యావరణ వ్యవస్థను ప్రకృతి యొక్క ఒక క్రియాత్మక ప్రమాణంగా ఊహించవచ్చు, ఇక్కడ జీవులు తమలో తాము మరియు చుట్టుపక్కల భౌతిక వాతావరణంతో పరస్పర చర్య జరుపుతాయి. పర్యావరణ వ్యవస్థ పరిమాణంలో చిన్న చెరువు నుండి పెద్ద అడవి లేదా సముద్రం వరకు చాలా వైవిధ్యం కలిగి ఉంటుంది. అనేక పర్యావరణ శాస్త్రవేత్తలు మొత్తం జీవావరణాన్ని ప్రపంచ పర్యావరణ వ్యవస్థగా, భూమిపైనున్న అన్ని స్థానిక పర్యావరణ వ్యవస్థల సమ్మేళనంగా భావిస్తారు. ఈ వ్యవస్థ చాలా పెద్దది మరియు సంక్లిష్టంగా ఉండి ఒకేసారి అధ్యయనం చేయడానికి సౌకర్యంగా లేనందున, దానిని రెండు ప్రాథమిక వర్గాలుగా విభజించడం సౌకర్యంగా ఉంటుంది, అవి భూసంబంధ మరియు జలచర. అడవి, గడ్డిభూమి మరియు ఎడారి భూసంబంధ పర్యావరణ వ్యవస్థలకు కొన్ని ఉదాహరణలు; చెరువు, సరస్సు, చిత్తడి నేల, నది మరియు నదీముఖద్వారం జలచర పర్యావరణ వ్యవస్థలకు కొన్ని ఉదాహరణలు. పంటభూములు మరియు చేపల తొట్టె కూడా మానవ నిర్మిత పర్యావరణ వ్యవస్థలుగా పరిగణించబడతాయి.

మేము ముందుగా పర్యావరణ వ్యవస్థ యొక్క నిర్మాణాన్ని పరిశీలిస్తాము, తద్వారా ఇన్పుట్ (ఉత్పాదకత), శక్తి బదిలీ (ఆహార గొలుసు/జాలం, పోషకాల చక్రీయత) మరియు అవుట్పుట్ (క్షీణత మరియు శక్తి నష్టం) యొక్క విలువను గ్రహించవచ్చు. మేము వ్యవస్థ లోపల ఈ శక్తి ప్రవాహాల ఫలితంగా మరియు వాటి పరస్పర సంబంధంతో సృష్టించబడిన సంబంధాలను - చక్రాలు, గొలుసులు, జాలాలు - కూడా పరిశీలిస్తాము.

14.1 పర్యావరణ వ్యవస్థ - నిర్మాణం మరియు విధి

13వ అధ్యాయంలో, మీరు పర్యావరణం యొక్క వివిధ అంశాలను - నిర్జీవ మరియు సజీవాలను పరిశీలించారు. వ్యక్తిగత సజీవ మరియు నిర్జీవ కారకాలు ఒకదానికొకటి మరియు వాటి చుట్టుపక్కలను ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయో మీరు అధ్యయనం చేశారు. ఈ అంశాలను మరింత సమగ్ర పద్ధతిలో పరిశీలించి, పర్యావరణ వ్యవస్థ యొక్క ఈ భాగాలలో శక్తి ప్రవాహం ఎలా జరుగుతుందో చూద్దాం.

సజీవ మరియు నిర్జీవ అంశాల పరస్పర చర్య ఫలితంగా ప్రతి రకమైన పర్యావరణ వ్యవస్థకు లక్షణమైన భౌతిక నిర్మాణం ఏర్పడుతుంది. ఒక పర్యావరణ వ్యవస్థ యొక్క మొక్కలు మరియు జంతు జాతుల గుర్తింపు మరియు లెక్కింపు దాని జాతి కూర్పును ఇస్తుంది. వివిధ స్థాయిలను ఆక్రమించే వివిధ జాతుల నిలువు పంపిణీని స్తరీకరణ అంటారు. ఉదాహరణకు, చెట్లు ఒక అడవి యొక్క ఎగువ నిలువు పొరలు లేదా పొరను ఆక్రమిస్తాయి, పొదలు రెండవది మరియు మూలికలు మరియు గడ్డి దిగువ పొరలను ఆక్రమిస్తాయి.

పర్యావరణ వ్యవస్థ యొక్క భాగాలు ఈ క్రింది అంశాలను పరిగణనలోకి తీసుకున్నప్పుడు ఒక యూనిట్గా పనిచేస్తాయి:

(i) ఉత్పాదకత; (ii) కుళ్ళిపోవడం; (iii) శక్తి ప్రవాహం; మరియు (iv) పోషకాల చక్రీయత.

జలచర పర్యావరణ వ్యవస్థ యొక్క స్వభావాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి ఒక చిన్న చెరువును ఉదాహరణగా తీసుకుందాం. ఇది చాలా స్వీయ-స్థిరమైన యూనిట్ మరియు జలచర పర్యావరణ వ్యవస్థలో ఉన్న సంక్లిష్ట పరస్పర చర్యలను కూడా వివరించే చాలా సరళమైన ఉదాహరణ. చెరువు అనేది ఒక నిస్సార నీటి శరీరం, దీనిలో పర్యావరణ వ్యవస్థ యొక్క పైన పేర్కొన్న నాలుగు ప్రాథమిక అంశాలు బాగా ప్రదర్శించబడతాయి. నిర్జీవ అంశం అనేది కరిగిన అకర్బన మరియు సేంద్రియ పదార్థాలతో కూడిన నీరు మరియు చెరువు అడుగున ఉన్న సమృద్ధి నేల నిక్షేపం. సౌర ఇన్పుట్, ఉష్ణోగ్రత చక్రం, పగటి పొడవు మరియు ఇతర వాతావరణ పరిస్థితులు మొత్తం చెరువు యొక్క పని రేటును నియంత్రిస్తాయి. స్వయంపోషిత అంశాలలో ఫైటోప్లాంక్టన్, కొన్ని శైవలాలు మరియు అంచుల వద్ద కనిపించే తేలియాడే, మునిగిపోయిన మరియు అంచు మొక్కలు ఉంటాయి. జూప్లాంక్టన్, ఉచిత ఈత మరియు అడుగున నివసించే రూపాలు వినియోగదారులను సూచిస్తాయి. కుళ్ళిపోయేవి శిలీంధ్రాలు, బ్యాక్టీరియా మరియు ఫ్లాజెలేట్లు, ముఖ్యంగా చెరువు అడుగున సమృద్ధిగా ఉంటాయి. ఈ వ్యవస్థ ఏదైనా పర్యావరణ వ్యవస్థ మరియు మొత్తం జీవావరణం యొక్క అన్ని విధులను నిర్వహిస్తుంది, అనగా, స్వయంపోషిత జీవుల సహాయంతో సూర్యుని వికిరణ శక్తి సహాయంతో అకర్బన పదార్థాన్ని సేంద్రియ పదార్థంగా మార్చడం; పరపోషిత జీవులచే స్వయంపోషిత జీవుల వినియోగం; చనిపోయిన పదార్థాన్ని కుళ్ళిపోయి ఖనిజీకరించడం మరియు స్వయంపోషిత జీవులు తిరిగి ఉపయోగించుకోవడానికి వాటిని విడుదల చేయడం, ఈ సంఘటనలు మళ్లీ మళ్లీ పునరావృతమవుతాయి. ఉన్నత పోషణ స్థాయిల వైపు శక్తి యొక్క ఏకదిశా కదలిక మరియు వాతావరణానికి వేడిగా దాని వ్యయం మరియు నష్టం ఉంటుంది.

14.2 ఉత్పాదకత

ఏదైనా పర్యావరణ వ్యవస్థ పనిచేయడానికి మరియు నిలబెట్టుకోవడానికి సౌరశక్తి యొక్క స్థిరమైన ఇన్పుట్ ప్రాథమిక అవసరం. ప్రాథమిక ఉత్పత్తి అనేది మొక్కలు కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో ప్రతి యూనిట్ ప్రాంతానికి ఒక కాల వ్యవధిలో ఉత్పత్తి చేయబడిన జీవద్రవ్యం లేదా సేంద్రియ పదార్థం మొత్తంగా నిర్వచించబడింది. ఇది బరువు (g m^-2) లేదా శక్తి (kcal m^-2) పరంగా వ్యక్తీకరించబడుతుంది. జీవద్రవ్యం ఉత్పత్తి రేటును ఉత్పాదకత అంటారు. వివిధ పర్యావరణ వ్యవస్థల ఉత్పాదకతను పోల్చడానికి ఇది gm^-2 yr^-1 లేదా (kcal m^-2) yr^-1 పరంగా వ్యక్తీకరించబడుతుంది. దీనిని స్థూల ప్రాథమిక ఉత్పాదకత (GPP) మరియు నికర ప్రాథమిక ఉత్పాదకత (NPP) గా విభజించవచ్చు. ఒక పర్యావరణ వ్యవస్థ యొక్క స్థూల ప్రాథమిక ఉత్పాదకత అనేది కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో సేంద్రియ పదార్థం ఉత్పత్తి రేటు. గణనీయమైన మొత్తంలో GPP శ్వాసక్రియలో మొక్కలచే ఉపయోగించబడుతుంది. స్థూల ప్రాథమిక ఉత్పాదకత మైనస్ శ్వాస నష్టాలు (R), నికర ప్రాథమిక ఉత్పాదకత (NPP).

GPP - R = NPP

నికర ప్రాథమిక ఉత్పాదకత అనేది పరపోషిత జీవుల (శాకాహారులు మరియు కుళ్ళిపోయే జీవులు) వినియోగానికి అందుబాటులో ఉన్న జీవద్రవ్యం. ద్వితీయ ఉత్పాదకత అనేది వినియోగదారులచే కొత్త సేంద్రియ పదార్థం ఏర్పడే రేటుగా నిర్వచించబడింది.

ప్రాథమిక ఉత్పాదకత ఒక నిర్దిష్ట ప్రాంతంలో నివసించే మొక్కల జాతులపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇది వివిధ రకాల పర్యావరణ కారకాలు, పోషకాల లభ్యత మరియు మొక్కల కిరణజన్య సామర్థ్యంపై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది. అందువల్ల, ఇది వివిధ రకాల పర్యావరణ వ్యవస్థలలో మారుతూ ఉంటుంది. మొత్తం జీవావరణం యొక్క వార్షిక నికర ప్రాథమిక ఉత్పాదకత సుమారు 170 బిలియన్ టన్నుల (ఎండిన బరువు) సేంద్రియ పదార్థం. దీనిలో, ఉపరితలంలో సుమారు 70 శాతం ఆక్రమించినప్పటికీ, మహాసముద్రాల ఉత్పాదకత కేవలం 55 బిలియన్ టన్నులు మాత్రమే. మిగిలినవి ఖచ్చితంగా, భూమిపై ఉన్నాయి. మహాసముద్రం యొక్క తక్కువ ఉత్పాదకతకు ప్రధాన కారణం గురించి మీ ఉపాధ్యాయుడితో చర్చించండి.

14.3 కుళ్ళిపోవడం

పురుగును రైతు ‘స్నేహితుడు’గా సూచించడం మీరు విని ఉండవచ్చు. ఎందుకంటే అవి సంక్లిష్టమైన సేంద్రియ పదార్థాన్ని విచ్ఛిన్నం చేయడంలో మరియు నేలను వదులుగా చేయడంలో సహాయపడతాయి. అదేవిధంగా, కుళ్ళిపోయే జీవులు సంక్లిష్టమైన సేంద్రియ పదార్థాన్ని కార్బన్ డయాక్సైడ్, నీరు మరియు పోషకాలు వంటి అకర్బన పదార్థాలుగా విచ్ఛిన్నం చేస్తాయి మరియు ఈ ప్రక్రియను కుళ్ళిపోవడం అంటారు. ఆకులు, బెరడు, పువ్వులు వంటి చనిపోయిన మొక్కల అవశేషాలు మరియు మలం సహా జంతువుల చనిపోయిన అవశేషాలు, కుళ్ళిపోయే పదార్థాన్ని ఏర్పరుస్తాయి, ఇది కుళ్ళిపోవడానికి ముడి పదార్థం. కుళ్ళిపోవడం ప్రక్రియలో ముఖ్యమైన దశలు విచ్ఛిన్నం, లీచింగ్, క్యాటబాలిజం, హ్యూమిఫికేషన్ మరియు ఖనిజీకరణ.

కుళ్ళిపోయే పదార్థ భక్షకులు (ఉదా., పురుగు) కుళ్ళిపోయే పదార్థాన్ని చిన్న కణాలుగా విచ్ఛిన్నం చేస్తాయి. ఈ ప్రక్రియను విచ్ఛిన్నం అంటారు. లీచింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా, నీటిలో కరిగే అకర్బన పోషకాలు నేల క్షితిజంలోకి వెళ్లి అందుబాటులో లేని లవణాలుగా అవక్షేపణ చెందుతాయి. బ్యాక్టీరియా మరియు శిలీంధ్ర ఎంజైమ్లు కుళ్ళిపోయే పదార్థాన్ని సరళమైన అకర్బన పదార్థాలుగా క్షీణింపజేస్తాయి. ఈ ప్రక్రియను క్యాటబాలిజం అంటారు.

చిత్రం 14.1 భూసంబంధ పర్యావరణ వ్యవస్థలో కుళ్ళిపోవడం చక్రం యొక్క రేఖాచిత్ర ప్రాతినిధ్యం

కుళ్ళిపోయే పదార్థంపై పైన పేర్కొన్న అన్ని దశలు ఏకకాలంలో పనిచేస్తాయని గమనించడం ముఖ్యం (చిత్రం 14.1). హ్యూమిఫికేషన్ మరియు ఖనిజీకరణ నేలలో కుళ్ళిపోవడం సమయంలో సంభవిస్తాయి. హ్యూమిఫికేషన్ హ్యూమస్ అని పిలువబడే ముదురు రంగు అస్ఫటిక పదార్థం యొక్క సంచయానికి దారి తీస్తుంది, ఇది సూక్ష్మజీవుల చర్యకు చాలా నిరోధకత కలిగి ఉంటుంది మరియు చాలా నెమ్మదిగా కుళ్ళిపోతుంది. కొలాయిడల్ స్వభావం కలిగి ఉండటం వలన ఇది పోషకాల రిజర్వాయర్గా పనిచేస్తుంది. హ్యూమస్ మరింత కొన్ని సూక్ష్మజీవులచే క్షీణించబడుతుంది మరియు అకర్బన పోషకాల విడుదల ఖనిజీకరణ అని పిలువబడే ప్రక్రియ ద్వారా సంభవిస్తుంది.

కుళ్ళిపోవడం ఎక్కువగా ఆక్సిజన్ అవసరమయ్యే ప్రక్రియ. కుళ్ళిపోయే పదార్థం యొక్క రసాయన కూర్పు మరియు వాతావరణ కారకాల ద్వారా కుళ్ళిపోవడం రేటు నియంత్రించబడుతుంది. ఒక నిర్దిష్ట వాతావరణ పరిస్థితిలో, కుళ్ళిపోయే పదార్థం లిగ్నిన్ మరియు కైటిన్లో సమృద్ధిగా ఉంటే కుళ్ళిపోవడం రేటు నెమ్మదిగా ఉంటుంది మరియు కుళ్ళిపోయే పదార్థం నత్రజని మరియు చక్కెరలు వంటి నీటిలో కరిగే పదార్థాలలో సమృద్ధిగా ఉంటే వేగంగా ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత మరియు నేల తేమ అనేది నేల సూక్ష్మజీవుల కార్యకలాపాలపై వాటి ప్రభావాల ద్వారా కుళ్ళిపోవడాన్ని నియంత్రించే అత్యంత ముఖ్యమైన వాతావరణ కారకాలు. వెచ్చని మరియు తేమతో కూడిన వాతావరణం కుళ్ళిపోవడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది, అయితే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత మరియు అనాక్రోబియోసిస్ కుళ్ళిపోవడాన్ని నిరోధిస్తుంది, ఫలితంగా సేంద్రియ పదార్థాలు నిర్మాణం అవుతాయి.

14.4 శక్తి ప్రవాహం

లోతైన సముద్ర హైడ్రో-థర్మల్ పర్యావరణ వ్యవస్థ మినహా, సూర్యుడు భూమిపైనున్న అన్ని పర్యావరణ వ్యవస్థలకు శక్తి యొక్క ఏకైక మూలం. సంభవించే సౌర వికిరణంలో 50 శాతం కంటే తక్కువ కిరణజన్య సంయోగక్రియకు సక్రియ వికిరణం (PAR). మొక్కలు మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ బ్యాక్టీరియా (స్వయంపోషిత జీవులు), సూర్యుని వికిరణ శక్తిని సరళమైన అకర్బన పదార్థాల నుండి ఆహారం తయారు చేయడానికి స్థిరపరుస్తాయని మనకు తెలుసు. మొక్కలు PARలో 2-10 శాతం మాత్రమే సంగ్రహిస్తాయి మరియు ఈ చిన్న మొత్తంలో శక్తి మొత్తం జీవించే ప్రపంచాన్ని నిలబెట్టుతుంది. కాబట్టి, మొక్కలచే సంగ్రహించబడిన సౌరశక్తి ఒక పర్యావరణ వ్యవస్థ యొక్క వివిధ జీవుల ద్వారా ఎలా ప్రవహిస్తుందో తెలుసుకోవడం చాలా ముఖ్యం. అన్ని జీవులు తమ ఆహారానికి ఉత్పత్తిదారులపై నేరుగా లేదా పరోక్షంగా ఆధారపడి ఉంటాయి. కాబట్టి మీరు సూర్యుడి నుండి ఉత్పత్తిదారులకు మరియు తరువాత వినియోగదారులకు శక్తి యొక్క ఏకదిశా ప్రవాహాన్ని కనుగొంటారు. ఇది థర్మోడైనమిక్స్ యొక్క మొదటి నియమానికి అనుగుణంగా ఉందా?

ఇంకా, పర్యావరణ వ్యవస్థలు థర్మోడైనమిక్స్ యొక్క రెండవ నియమం నుండి మినహాయింపు కాదు. పెరుగుతున్న అస్తవ్యస్తత వైపు సార్వత్రిక ధోరణికి వ్యతిరేకంగా, వారికి అవసరమైన అణువులను సంశ్లేషణ చేయడానికి వారికి శక్తి యొక్క స్థిరమైన సరఫరా అవసరం.

పర్యావరణ వ్యవస్థలోని ఆకుపచ్చ మొక్కలను ఉత్పత్తిదారులు అంటారు. భూసంబంధ పర్యావరణ వ్యవస్థలో, ప్రధాన ఉత్పత్తిదారులు గడ్డి మరియు చెక్క మొక్కలు. అదేవిధంగా, జలచర పర్యావరణ వ్యవస్థలో ఉత్పత్తిదారులు ఫైటోప్లాంక్టన్, శైవలాలు మరియు ఉన్నత మొక్కలు వంటి వివిధ జాతులు.

ప్రకృతిలో ఉన్న ఆహార గొలుసులు మరియు జాలాల గురించి మీరు చదివారు. మొక్కల నుండి (లేదా ఉత్పత్తిదారులు) ప్రారంభించి, ఒక జంతువు ఒక మొక్కపై లేదా మరొక జంతువుపై ఆహారం తింటుంది మరియు ప్రతిగా మరొకదానికి ఆహారంగా ఉంటుంది. ఈ పరస్పర ఆధారపడటం వలన గొలుసు లేదా జాలం ఏర్పడుతుంది. ఒక జీవిలో చిక్కుకున్న శక్తి ఎప్పటికీ దానిలోనే ఉండదు. కాబట్టి, ఉత్పత్తిదారుచే చిక్కుకున్న శక్తి, వినియోగదారుకు బదిలీ చేయబడుతుంది లేదా జీవి చనిపోతుంది. జీవి మరణం అనేది కుళ్ళిపోయే ఆహార గొలుసు/జాలం యొక్క ప్రారంభం.

అన్ని జంతువులు వాటి ఆహార అవసరాల కోసం మొక్కలపై (నేరుగా లేదా పరోక్షంగా) ఆధారపడి ఉంటాయి. అందువల్ల వాటిని వినియోగదారులు మరియు పరపోషిత జీవులు అని కూడా పిలుస్తారు. వారు ఉత్పత్తిదారులపై, మొక్కలపై ఆహారం తింటే, వారిని ప్రాథమిక వినియోగదారులు అని పిలుస్తారు మరియు జంతువులు ఇతర జంతువులను తింటే, అవి మొక్కలను (లేదా వాటి ఉత్పత్తిని) తింటాయి, అవి ద్వితీయ వినియోగదారులు అని పిలువబడతాయి. అదేవిధంగా, మీకు తృతీయ వినియోగదారులు కూడా ఉండవచ్చు. స్పష్టంగా ప్రాథమిక వినియోగదారులు శాకాహారులు అవుతారు. కొన్ని సాధారణ శాకాహారులు భూసంబంధ పర్యావరణ వ్యవస్థలో కీటకాలు, పక్షులు మరియు క్షీరదాలు మరియు జలచర పర్యావరణ వ్యవస్థలో మొలస్క్లు.

ఈ శాకాహారులపై ఆహారం తినే వినియోగదారులు మాంసాహారులు, లేదా మరింత సరిగ్గా ప్రాథమిక మాంసాహారులు (ద్వితీయ వినియోగదారులు అయినప్పటికీ). ఆ ప్రాథమిక మాంసాహారులపై ఆహారం కోసం ఆధారపడే జంతువులను ద్వితీయ మాంసాహారులు అని లేబుల్ చేస్తారు. ఒక సాధారణ మేత ఆహార గొలుసు (GFC) క్రింద చూపబడింది:

$\begin{aligned} & \text { Grass }—-\rightarrow \ & \text { Goat }—–\rightarrow \quad \text { Man }—–\rightarrow \\ & \text { (Producer) } \ & \text { (Primary Consumer) } \ & \text { (Secondary consumer) } \ & \end{aligned}$

కుళ్ళిపోయే ఆహార గొలుసు (DFC) చనిపోయిన సేంద్రియ పదార్థంతో ప్రారంభమవుతుంది. ఇది కుళ్ళిపోయే జీవులతో రూపొందించబడింది, ఇవి పరపోషిత జీవులు, ప్రధానంగా శిలీంధ్రాలు మరియు బ్యాక్టీరియా. చనిపోయిన సేంద్రియ పదార్థం లేదా కుళ్ళిపోయే పదార్థాన్ని క్షీణింపజేయడం ద్వారా వారి శక్తి మరియు పోషక అవసరాలను తీర్చుకుంటారు. వీటిని స్యాప్రోట్రోఫ్లు (స్యాప్రో: కుళ్ళిపోవడం) అని కూడా పిలుస్తారు. కుళ్ళిపోయే జీవులు జీర