– Cara paling sederhana untuk menggambarkan aliran energi melalui ekosistem secara sederhana adalah istilah terkait dengan rantai makanan di mana energi berpindah dari satu tingkat trofik ke tingkat trofik selanjutnya
Ekosistem mempertahankan diri dengan siklus energi dan siklus nutrisi yang diperoleh dari sumber eksternal. Pada tingkat trofik pertama, produsen primer (tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri) menggunakan energi matahari untuk menghasilkan bahan tanaman organik melalui fotosintesis.
Hewan herbivora yang hanya memakan tanaman membuat tingkat trofik kedua. Predator yang memakan herbivora berdiri di tingkat trofik ketiga; jika predator yang lebih besar hadir, mereka mewakili tingkat tropik yang lebih tinggi. Organisme yang makan pada beberapa tingkat trofik (misalnya, beruang grizzly yang memakan buah dan salmon) diklasifikasikan pada tingkat trofik tertinggi.
Pengurai, yang meliputi bakteri, jamur, cacing, dan serangga, memecah limbah dan organisme mati dan mengembalikan nutrisi ke tanah.
Rata-rata sekitar 10 persen dari produksi energi bersih pada satu tingkat trofik diteruskan ke tingkat berikutnya. Proses yang mengurangi energi yang ditransfer antara tingkat trofik termasuk respirasi, pertumbuhan dan reproduksi, buang air besar, dan kematian non predatory (organisme yang mati tetapi tidak dimakan oleh konsumen).
Kualitas bahan gizi yang dikonsumsi juga mempengaruhi seberapa efisien energi ditransfer, karena konsumen dapat mengkonversi sumber makanan berkualitas tinggi ke jaringan hidup baru yang lebih efisien daripada sumber makanan berkualitas rendah.
Rendahnya transfer energi antara tingkat trofik membuat pengurai umumnya lebih penting daripada produsen dalam hal aliran energi. Pengurai memproses sejumlah besar bahan organik dan mengembalikan nutrisi ke ekosistem dalam bentuk anorganik, yang kemudian diambil kembali oleh produsen primer.
Energi tidak didaur ulang selama dekomposisi, melainkan dilepaskan, sebagian besar sebagai panas. (ini secara sederhana adalah istilah terkait dengan apa yang membuat tumpukan kompos dan taman segar mulsa hangat). Gambar di bawah menunjukkan aliran energi (panah hitam) dan nutrisi (panah cahaya) melalui ekosistem.
Produktivitas primer bruto suatu ekosistem (PPB) secara sederhana adalah istilah terkait dengan jumlah total bahan organik yang dihasilkan melalui fotosintesis. Produktivitas primer netto (PPN) menggambarkan jumlah energi yang tetap tersedia untuk pertumbuhan tanaman setelah dikurangi fraksi yang digunakan tanaman untuk respirasi.
Produktivitas dalam ekosistem tanah umumnya naik dengan suhu sampai sekitar 30 ° C, setelah itu menurun, dan berkorelasi positif dengan kelembaban. Pada daratan, produktivitas primer tertinggi di daerah hangat, yaitu zona basah di daerah tropis di mana bioma hutan tropis berada. Sebaliknya, ekosistem gurun memiliki produktivitas terendah karena iklim mereka sangat panas dan kering.
Di lautan, cahaya dan nutrisi secara sederhana adalah istilah terkait dengan faktor pengendalian penting untuk produktivitas. Dimana cahaya terang menembus hanya ke tingkat paling atas lautan, sehingga fotosintesis terjadi di permukaan dan dekat permukaan air.
Produktivitas primer laut tertinggi secara sederhana adalah istilah terkait dengan di dekat garis pantai dan daerah lain di mana anomali air laut membawa nutrisi ke permukaan, meningkatkan pemekaran plankton. Limpasan dari tanah juga secara sederhana adalah istilah terkait dengan sumber nutrisi dalam muara dan sepanjang pesisir.
Di antara ekosistem perairan, tempat alga dan terumbu karang memiliki produksi bersih primer tertinggi, sedangkan produksi terendah terjadi di tempat terbuka karena kurangnya nutrisi di lapisan permukaan.
Berapa banyak tingkat trofik yang bisa mendukung ekosistem? Jawabannya tergantung pada beberapa faktor, termasuk jumlah energi yang masuk ke ekosistem, kehilangan energi antara tingkat trofik, dan bentuk, struktur, dan fisiologi organisme di tiap tingkat.
Pada tingkat trofik yang lebih tinggi, predator umumnya secara fisik lebih besar dan dapat memanfaatkan sebagian kecil dari energi yang dihasilkan pada tingkat di bawah mereka, sehingga mereka harus mencari makan di daerah yang semakin besar untuk memenuhi kebutuhan kalori mereka.
Karena kerugian energi ini, sebagian besar ekosistem darat tidak lebih dari lima tingkat trofik, dan ekosistem laut umumnya memiliki tidak lebih dari tujuh tingkat trofik. Perbedaan antara ekosistem darat dan laut kemungkinan karena perbedaan karakteristik yang mendasar dari tanah dan organisme utama laut.
Dalam ekosistem laut, fitoplankton melaksanakan sebagian besar fotosintesis yang terjadi, sementara tanaman melakukan sebagian besar pekerjaan ini di darat. Fitoplankton secara sederhana adalah istilah terkait dengan organisme kecil dengan struktur yang sangat sederhana, sehingga sebagian besar produksi utama mereka dikonsumsi dan digunakan untuk energi oleh organisme yang memakannya.
Sebaliknya, sebagian besar dari biomassa tanaman darat memproduksi, seperti akar, batang, dan cabang, tidak dapat digunakan oleh herbivora untuk makanan, jadi kurang proporsional dari energi tetap melalui produksi primer perjalanan rantai makanan.
Tingkat pertumbuhan juga dapat menjadi faktor. Fitoplankton sangat kecil tapi berkembang sangat pesat, sehingga mereka mendukung populasi besar herbivora meskipun mungkin ada ganggang kurang dari herbivora pada saat tertentu.
Sebaliknya, tanaman darat membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk mencapai kematangan, sehingga atom karbon rata-rata menghabiskan waktu tinggal lebih lama di tingkat produsen utama di darat daripada yang dilakukannya dalam ekosistem laut.
Selain itu, biaya penggerak umumnya lebih tinggi untuk organisme darat dibandingkan dengan yang ada di lingkungan perairan.
Cara paling sederhana untuk menggambarkan fluks energi melalui ekosistem secara sederhana adalah istilah terkait dengan sebagai rantai makanan di mana energi berpindah dari satu tingkat trofik ke tingkat trofik selanjutnya, tanpa anjak hubungan yang lebih kompleks antara spesies individu.
Beberapa ekosistem yang sangat sederhana dapat terdiri dari rantai makanan dengan hanya beberapa tingkat trofik. Sebagai contoh, ekosistem remote angin-menyapu Taylor Lembah di Antartika sebagian besar terdiri dari bakteri dan ganggang yang dimakan oleh cacing nematoda. Lebih umum, bagaimanapun, produsen dan konsumen yang terhubung dalam jaring makanan yang rumit dengan beberapa konsumen makan di beberapa tingkat tropik.
Konsekuensi penting dari kehilangan energi antara tingkat trofik secara sederhana adalah istilah terkait dengan bahwa kontaminan mengumpulkan dalam jaringan-hewan proses yang disebut bioakumulasi. Sebagai kontaminan bioakumulasi up jaring makanan, organisme di tingkat trofik yang lebih tinggi dapat mengancam bahkan jika polutan diperkenalkan ke lingkungan dalam jumlah yang sangat kecil.
Insektisida DDT, yang secara luas digunakan di Amerika Serikat dari tahun 1940 sampai tahun 1960-an, secara sederhana adalah istilah terkait dengan kasus terkenal bioakumulasi. DDT dibangun di elang dan elang lainnya ke tingkat yang cukup tinggi untuk mempengaruhi reproduksi mereka, menyebabkan burung untuk bertelur tipis dikupas yang pecah di sarang mereka.
Untungnya, populasi telah pulih selama beberapa dekade sejak pestisida dilarang di Amerika Serikat. Namun, masalah tetap ada di beberapa negara berkembang di mana pestisida bioaccumulating beracun masih digunakan.
Bioakumulasi dapat mengancam manusia maupun hewan. Sebagai contoh, di Amerika Serikat banyak badan-badan federal dan negara saat ini memperingatkan konsumen untuk menghindari atau membatasi konsumsi ikan predator besar yang mengandung kadar merkuri yang tinggi, seperti hiu, ikan todak, tilefish, dan king mackerel, untuk menghindari risiko kerusakan saraf dan cacat lahir.