Mi működteti az ökoszisztémákat? Látjuk, hogy állandó változásban vannak, élőlények születnek és halnak meg, mozognak és nőnek vagy éppen lebomlanak. Mi tarja ezt az egész rendszert ilyen mozgásban. Természetesen az energia. Az ökoszisztémákban többféle formában van jelen az energia, mozgási energiaként, helyzeti energiaként, de a legfontosabb az élőlények szerves molekuláiban tárolt kémiai energia és az élőlények által a környezetnek leadott hőenergia.

Egy-két kivételtől eltekintve minden földi ökoszisztémának a Nap az elsődleges energiaforrása. A Napból érkező fényenergiát alakítják át a termelő élőlények kémiai és hő energiává. Ez a folyamat a fotoszintézis. Egy-egy ökoszisztémában azt a szerves anyag tömeget, amit egy év alatt a termelők előállítanak a terület elsődleges biológiai produkciójának nevezik. A termelők természetesen nem a teljes beérkező energiát hasznosítják, hiszen nem működnek tökéletesen, már ezen a szinten van némi veszteség.

A termelőkben levő energiát hasznosító élőlények az elsődleges fogyasztók, egyszerűbben növényevőknek nevezzük őket. Ezek az élőlények a termelők anyagaiban levő kémiai energiát hasznosítják ahhoz, hogy a saját anyagaikat felépítsék. Természetesen jelentős az energia veszteség, ami végső soron hő formájában távozik. Az elsődleges fogyasztókat eszik a másodlagos fogyasztók, azokat a harmadlagos fogyasztók. Mindezt együttesen táplálkozási piramisnak nevezzük. A piramis alján álló élőlényekből mindig sokkal több van (egyedszámban és össztömegben is), mint a tetején levőkből.

Egy-egy élőlény esetében természetesen nem lehet mindig egyértelműen eldönteni, hogy melyik szinthez tartozik. a vaddisznó elsődleges, másodlagos és harmadlagos fogyasztó is egyszerre, hiszen fogyaszt gumókat, növényevő rovarokat és ragadozó rovarokat is akár.

Vannak olyan élőlények is, melyek a már nem élő szerves anyagokat bontják le tovább, és így nyerik az energiájukat. Ezek a szervezetek a lebontók, például a gombák vagy sok baktérium. Szerepük nagyon fontos, mivel nélkülük az anyagok nem kerülnének újra olyan állapotba, hogy azt a termelők felhasználhassák, nélkülük nem tudnának működni az ökoszisztémák.

Egy ökoszisztémán belül az élőlények közötti kapcsolatokat mutatja be a táplálkozási háló. Ha valamelyik élőlény a másikat fogyasztja, vonallal kötjük össze őket. A valóságos táplálkozási hálók nagyon bonyolultak is lehetnek. Az alábbi kép például az Atlanti-óceán északi részének egyszerűsített táplálkozási hálózatát mutatja be:

Megállapíthatjuk tehát, hogy az ökoszisztémákban

• az energia forrása a Nap
• az energia átáramlik a rendszeren
• az ökoszisztémák az energiaáramlás szempontjából nyílt rendszerek
• az egyes szintek között jelentős az energiaveszteség

Az ökoszisztémákban azonban nem csak az energa, hanem az anyag is áramlik. Az egyes élőlények a másikból és/vagy a környezetükből anyagokat vesznek fel. Ez az áramlás zárt, azaz a Földre nem érkezik kívülről anyag és nem is nagyon távozik belőle. Ezért ezek a folyamatok körkörösek, ciklusok.

Az anyagforgalom szempontjából számunkra a szén, a víz és a nitrogén útja lesz a legérdekesebb. Ismerkedjünk meg velük:

Mint látható, a szén az élőlényekben, a légköri szén-dioxidban, az üledékes kőzetekben és a fosszilis energiahordozókban (kőszén, kőolaj) van jelen.

Az alábbi ábráról az olvasható le, hogy az egyes szinteken milyen mennyiségű szén található és mekkora a szénáramlás mértéke:

Ezt az ábrát még sokat fogjuk tanulmányozni, amikor a klímaváltozás kerül szóba.

A víz körforgásáról már tanultunk korábban, ezt segít felidézni a következő ábra:

Bonyolultabb a nitrogén körforgása, ami az utolsó képünkön látható:

Hiába van olyan sok nitrogén a légkörben, az az élőlények számára hozzáférhetetlen. A kétatomos nitrogén molekulát háromszoros kötés tartja össze, ami csak nagyon nehezen bontható. A nitrogén megkötésében ezért jut nagy szerepe egyes speciális baktériumoknak, melyek képesek a nitrogénből nitrátot és ammóniát előállítani.

termelő, elsődleges biológiai produkció, elsődleges fogyasztó, másodlagos fogyasztó, harmadlagos fogyasztó, táplálkozási piramis, lebontó, táplálkozási háló