Materia i energia w ekosystemie.

W przyrodzie organizmy połączone są różnorodnymi zależnościami pokarmowymi. Jeśli ustawimy je w kolejności od zjadanych do zjadających, otrzymamy łańcuch pokarmowy. W każdym łańcuchu osobniki danej populacji zjadają organizmy tworzące poprzednie ogniwo. Organizmy zjadają inne istoty żywe, aby zdobyć związki organiczne, które są źródłem budulca i energii. W zależności od sposobu ich uzyskiwania organizmy dzieli się na dwie grupy, zwane poziomami pokarmowymi: producenci wytwarzają materię organiczną ze związków nieorganicznych, dlatego to oni są pierwszym ogniwem łańcucha pokarmowego i stanowią pokarm dla następnego ogniwa. Producentami są autotrofy, do których zalicza się większość roślin, niektóre bakterie oraz część protistów.; konsumenci potrzebne związki budulcowe i energetyczne uzyskują z innych organizmów. Konsumentami są organizmy cudzożywne, czyli zwierzęta, grzyby, pasożytnicze rośliny, wiele bakterii oraz protistów. Specyficzną grupę konsumentów tworzą destruenci. To dzięki nim związki organiczne zawarte w martwych organizmach lub ich szczątkach zostają rozłożone na proste związki mineralne, które są wykorzystywane przez rośliny podczas produkcji substancji organicznych. Do grupy destruentów należy większość bakterii oraz grzybów. Podczas fotosyntezy rośliny wykorzystują energię słoneczną do wytwarzania związków organicznych. W ten sposób energia świetlna jest przekształcona w energię wiązań chemicznych. Podczas oddychania większość tej energii jest uwalniana i rozprasza się w postaci energi cieplnej. Wiąże się to z przekształcaniem części związków organicznych w nieorganiczne -dwutlenek węgla i wodę, które nie wracają z powrotem do środowiska. Jedynie niewielka część energii pozostaje w związkach budujących ciała roślin. Korzystają z niej roślinożercy. Zwierzęta te większość energii wykorzystują do przeprowadzania procesów życiowych, takich jak poruszanie się, a tylko niewielką część budowy ciała. Energię pozyskaną z ciał roślinożerców w podobny sposób wykorzystują drapieżniki. Skoro na każdym poziomie pokarmowym energia jest wykorzystywana do przeprowadzania procesów życiowych i rozprasza w postaci ciepła, na każdym kolejnym poziomie jest jej coraz mniej. Większość pierwiastków wchodzących w skład ekosystemu, zarówno tych zawartych w związkach budujących ciała organizmów, jak i tych znajdujących się na przykład w glebie, jest w ciągłym ruchu. Krążą one między środowiskiem nieożywionym a organizmami, stąd proces ten nazywany krążeniem materii. Każda substancja wchodząca w skład organizmów prędzej czy później wraca do środowiska, by z czasem być ponownie użyta do budowy innych osobników. Rośliny pobierają z podłoża różne pierwiastki zawarte w solach mineralnych i używają ich to wytwarzania materii organicznej, na przykład związków budujących ich ciała. Kiedy zwierzę roślinożerne zje roślinę, wykorzystuje wytworzone przez nią związki organiczne do budowy swoich tkanek. W podobny sposób związki te przedostają się do ciał drapieżników i są przez nie wykorzystywane. Gdy organizmy te giną, destruenci przetwarzają materię organiczną na proste związki nieorganiczne. Dzięki temu pobrane przez roślinę pierwiastki, które w organizmach występowały jako elementy budowy związków organicznych, wracają do środowiska jako składniki soli mineralnych. W tej formie pierwiastki mogą być pobrane przez producentów i cykl się zamyka. Przepływ energii w łańcuchu pokarmowym można przedstawić za pomocą piramidy. Pokazuje ona, że na każdym kolejnym poziomie zmagazynowane jest coraz mniej energii, więc tworzące go organizmy mogą wyżywić coraz mniejszą liczbę konsumentów.