ऊर्जा का प्रवाह तथा दस प्रतिशत नियम

पारितंत्र में ऊर्जा का प्रवाह

पारितंत्र की परस्पर क्रियाओं में एक घटक से दूसरे में ऊर्जा का प्रवाह होता है। स्वपोषी सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा ग्रहण करके उसे रासायनिक ऊर्जा (भोजन) में बदलते हैं। उत्पादकों से ऊर्जा शाकाहारियों, फिर मांसाहारियों, व अपघटकों में जाती है।

आरेख के अंग्रेज़ी लेबलों के हिन्दी अर्थ:

English (in image)	हिन्दी
Producers	उत्पादक
Primary consumers	प्राथमिक उपभोक्ता
Secondary consumers	द्वितीयक उपभोक्ता
Tertiary consumers	तृतीयक उपभोक्ता
10% passes up	10% ऊपर जाती
rest lost as heat	शेष ऊष्मा में हानि
energy flow one-directional	ऊर्जा प्रवाह एकदिशीय

जब ऊर्जा एक पोषी स्तर से अगले में जाती है, तो बड़ा भाग ऊष्मा के रूप में पर्यावरण में हानि हो जाता है (व जीवन-क्रियाओं में प्रयुक्त होता है), जिसे पुनः उपयोग नहीं किया जा सकता।

ऊर्जा प्रवाह के दो महत्वपूर्ण तथ्य:

1. ऊर्जा का प्रवाह एकदिशीय (एकतरफ़ा) होता है - स्वपोषियों द्वारा ग्रहण ऊर्जा सूर्य को नहीं लौटती, व शाकाहारियों को दी ऊर्जा पौधों को नहीं लौटती।
2. उपलब्ध ऊर्जा प्रत्येक ऊँचे पोषी स्तर पर क्रमशः घटती जाती है।

दस प्रतिशत नियम

ऊर्जा प्रवाह के सावधानीपूर्वक अध्ययन ये परिणाम देते हैं:

• हरे पौधे अपनी पत्तियों पर पड़ते सूर्य के प्रकाश का केवल लगभग 1% ग्रहण करके उसे भोजन-ऊर्जा में बदलते हैं।
• जब एक पोषी स्तर अगले द्वारा खाया जाता है, तो औसतन केवल लगभग 10% भोजन-ऊर्जा उपभोक्ता के शरीर में संचित होकर अगले स्तर को दी जाती है। शेष (लगभग 90%) ऊष्मा के रूप में हानि हो जाती है, पाचन, गति व जीवन-क्रियाओं में प्रयुक्त होती है।

यही दस प्रतिशत नियम है (लिंडेमन द्वारा दिया गया): एक पोषी स्तर की केवल लगभग 10% ऊर्जा अगले पोषी स्तर को दी जाती है।

$$\text{अगले स्तर को दी ऊर्जा} \approx \text{पिछले स्तर की ऊर्जा का } 10\%$$

केवल तीन या चार पोषी स्तर क्यों

चूँकि प्रत्येक सोपान पर केवल ~10% ऊर्जा ऊपर जाती है, कुछ स्तरों के बाद उपलब्ध ऊर्जा बहुत कम हो जाती है। अतः आहार श्रृंखला में सामान्यतः केवल तीन या चार पोषी स्तर होते हैं - चार स्तरों के बाद इतनी कम उपयोगी ऊर्जा शेष रहती है कि एक और स्तर पोषित नहीं हो सकता।

साथ ही:

• सामान्यतः निचले पोषी स्तरों पर जीवों की संख्या अधिक होती है; सबसे अधिक संख्या उत्पादकों की होती है।
• ऊर्जा आरेख एक पिरामिड (ऊर्जा पिरामिड) बनाता है जो ऊपर की ओर सँकरा होता है।

मुख्य बिंदु: ऊर्जा प्रवाह एकतरफ़ा है व श्रृंखला में ऊपर घटता है; प्रत्येक अगले स्तर को केवल ~10% जाती है, अतः आहार श्रृंखला में केवल 3-4 सोपान होते हैं।

[परीक्षा युक्ति] पौधे सूर्य के प्रकाश का 1% ग्रहण करते हैं; पोषी स्तरों के बीच 10% नियम; ऊर्जा प्रवाह एकदिशीय - ये तीन तथ्य अक्सर पूछे जाते हैं।

हल किए गए उदाहरण

उदाहरण 1: दस प्रतिशत नियम बताइए

ऊर्जा प्रवाह का दस प्रतिशत नियम बताइए।

हल: दस प्रतिशत नियम बताता है कि जब ऊर्जा एक पोषी स्तर से अगले में जाती है, तो केवल लगभग 10% ऊर्जा संचित होकर आगे दी जाती है; शेष ~90% मुख्यतः स्थानांतरण व जीवन-क्रियाओं में ऊष्मा के रूप में हानि हो जाती है।

उदाहरण 2: ऊर्जा गणना

यदि उत्पादकों में 20000 J ऊर्जा है, तो द्वितीयक उपभोक्ताओं तक लगभग कितनी पहुँचती है?

हल: प्राथमिक उपभोक्ताओं को ~10% × 20000 J = 2000 J मिलती है। द्वितीयक उपभोक्ताओं को ~10% × 2000 J = 200 J मिलती है। अतः लगभग 200 J द्वितीयक उपभोक्ताओं तक पहुँचती है।

उदाहरण 3: केवल 3-4 पोषी स्तर क्यों

आहार श्रृंखलाओं में सामान्यतः केवल तीन या चार पोषी स्तर क्यों होते हैं?

हल: क्योंकि प्रत्येक अगले पोषी स्तर को केवल लगभग 10% ऊर्जा दी जाती है, कुछ सोपानों के बाद उपलब्ध ऊर्जा बहुत कम हो जाती है। चौथे स्तर के बाद इतनी कम उपयोगी ऊर्जा शेष रहती है कि आहार श्रृंखला तीन या चार पोषी स्तरों तक सीमित रहती है।

उदाहरण 4: एकदिशीय प्रवाह

पारितंत्र में ऊर्जा का प्रवाह एकदिशीय होने से क्या अभिप्राय है?

हल: इसका अर्थ है ऊर्जा केवल एक दिशा में बहती है - सूर्य से उत्पादकों से उपभोक्ताओं से अपघटकों तक - और वापस नहीं लौटती। स्वपोषियों द्वारा ग्रहण ऊर्जा सूर्य को नहीं लौटती, व ऊँचे पोषी स्तर को दी ऊर्जा निचले स्तर को नहीं लौटती।