अध्याय 14 पारिस्थितिकी तंत्र

एक पारिस्थितिक तंत्र को प्रकृति की एक कार्यात्मक इकाई के रूप में देखा जा सकता है, जहाँ जीवित जीव एक-दूसरे के साथ और आसपास के भौतिक वातावरण के साथ भी परस्पर क्रिया करते हैं। पारिस्थितिक तंत्र आकार में बहुत भिन्न होते हैं — एक छोटे तालाब से लेकर एक बड़े वन या समुद्र तक। कई पारिस्थितिक वैज्ञानिक संपूर्ण जीवमंडल को एक वैश्विक पारिस्थितिक तंत्र मानते हैं, जो पृथ्वी पर सभी स्थानीय पारिस्थितिक तंत्रों का समग्र रूप है। चूँकि यह तंत्र अध्ययन के लिए बहुत बड़ा और जटिल है, इसलिए इसे दो मूलभूत श्रेणियों में विभाजित करना सुविधाजनक है — स्थलीय और जलीय। वन, घासस्थल और मरुस्थल स्थलीय पारिस्थितिक तंत्रों के कुछ उदाहरण हैं; तालाब, झील, आर्द्रभूमि, नदी और नदीमुख जलीय पारिस्थितिक तंत्रों के कुछ उदाहरण हैं। फसल के खेत और एक्वेरियम को भी मानव-निर्मित पारिस्थितिक तंत्र माना जा सकता है।

हम पहले पारिस्थितिक तंत्र की संरचना को देखेंगे, ताकि इसके इनपुट (उत्पादकता), ऊर्जा के स्थानांतरण (खाद्य श्रृंखला/जाल, पोषक तत्वों का चक्र) और आउटपुट (अपघटन और ऊर्जा हानि) को समझ सकें। हम उन संबंधों — चक्रों, श्रृंखलाओं, जालों — को भी देखेंगे, जो इन ऊर्जा प्रवाहों के परिणामस्वरूप तंत्र के भीतर बनते हैं और उनके आपसी संबंधों को भी।

14.1 पारिस्थितिक तंत्र — संरचना और कार्य#

अध्याय 13 में, आपने वातावरण के विभिन्न घटकों- अजैविक और जैविक को देखा है। आपने अध्ययन किया कि कैसे व्यक्तिगत जैविक और अजैविक कारक एक-दूसरे और अपने आस-पास को प्रभावित करते हैं। आइए इन घटकों को अधिक समन्वित तरीके से देखें और देखें कि पारिस्थितिक तंत्र के इन घटकों के भीतर ऊर्जा का प्रवाह कैसे होता है।

जैविक और अजैविक घटकों की अंतःक्रिया एक भौतिक संरचना का परिणाम होती है जो प्रत्येक प्रकार के पारिस्थितिक तंत्र के लिए विशिष्ट होती है। किसी पारिस्थितिक तंत्र के पौधों और पशु प्रजातियों की पहचान और गणना उसकी प्रजातियों की संरचना देती है। विभिन्न प्रजातियों की ऊर्ध्वाधर वितरण जो विभिन्न स्तरों पर कब्जा करती है, उसे स्तरीकरण कहा जाता है। उदाहरण के लिए, वृक्ष वन की शीर्ष ऊर्ध्वाधर परत या स्तर को घेरते हैं, झाड़ियाँ दूसरे और जड़ी-बूटियाँ और घासें नीचे की परतों को घेरती हैं।

पारिस्थितिक तंत्र के घटकों को एक इकाई के रूप में कार्य करते देखा जाता है जब आप निम्नलिखित पहलुओं पर विचार करते हैं:

(i) उत्पादकता;

(ii) विघटन;

(iii) ऊर्जा प्रवाह; और

(iv) पोषक तत्व चक्रण।

एक जलीय पारिस्थितिक तंत्र की भावना को समझने के लिए हम एक छोटी सी तालाब को उदाहरण के रूप में लेते हैं। यह काफी हद तक एक आत्मनिर्भर इकाई है और अपेक्षाकृत सरल उदाहरण है जो जलीय पारिसिस्थितिक तंत्र में मौजूद जटिल अन्योन्यक्रियाओं को भी समझाता है। एक तालाब एक उथला जल निकाय है जिसमें उपरोक्त चारों मूलभूत घटक स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। अजैव घटक जल है जिसमें सभी घुले हुए अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थ होते हैं और तालाब के तल पर मौजूद समृद्ध मिट्टी का निक्षेप होता है। सौर ऊर्जा का प्रवेश, तापमान का चक्र, दिन की लंबाई और अन्य जलवायु परिस्थितियां पूरे तालाब की कार्यप्रणाली की दर को नियंत्रित करती हैं। स्वपोषी घटकों में फाइटोप्लैंक्टन, कुछ शैवाल और किनारों पर पाए जाने वाले तैरते हुए, डूबे हुए और किनारी पौधे शामिल हैं। उपभोक्ताओं का प्रतिनिधित्व जूप्लैंक्टन, मुक्त तैरने वाले और तल में निवास करने वाले रूप करते हैं। विघटक कवक, जीवाणु और फ्लैजेलेट्स हैं जो विशेष रूप से तालाब के तल में प्रचुर मात्रा में पाए जाते हैं। यह प्रणाली किसी भी पारिस्थितिक तंत्र और संपूर्ण जैवमंडल के समान सभी कार्य करती है, अर्थात् स्वपोषियों द्वारा सूर्य की विकिरण ऊर्जा की सहायता से अकार्बनिक पदार्थों को कार्बनिक पदार्थों में रूपांतरण; विषमपोषियों द्वारा स्वपोषियों का उपभोग; मृत पदार्थों का विघटन और खनिजीकरण ताकि उन्हें पुनः स्वपोषियों द्वारा उपयोग के लिए मुक्त किया जा सके, ये घटनाएं बार-बार दोहराई जाती हैं। ऊर्जा का उच्च पोषण स्तरों की ओर एकदिशीय गति होती है और इसका वातावरण में ऊष्मा के रूप में विसर्जन और हानि होती है।

14.2 उत्पादकता#

किसी भी पारिस्थितिक तंत्र के कार्य करने और टिके रहने के लिए सौर ऊर्जा का निरंतर प्रवाह मूलभूत आवश्यकता है। प्राथमिक उत्पादन को उस जैविक द्रव्य या बायोमास के रूप में परिभाषित किया जाता है जो एक निश्चित समयावधि में प्रति इकाई क्षेत्रफल पर पौधों द्वारा प्रकाश संश्लेषण के दौरान उत्पन्न होता है। इसे वजन (g m^-2) या ऊर्जा (kcal m^-2) के रूप में व्यक्त किया जाता है। बायोमास उत्पादन की दर को उत्पादकता कहा जाता है। इसे gm^-2 yr^-1 या (kcal m^-2) yr^-1 के रूप में व्यक्त किया जाता है ताकि विभिन्न पारिस्थितिक तंत्रों की उत्पादकता की तुलना की जा सके। इसे सकल प्राथमिक उत्पादकता (GPP) और निवल प्राथमिक उत्पादकता (NPP) में विभाजित किया जा सकता है। किसी पारिस्थितिक तंत्र की सकल प्राथमिक उत्पादकता प्रकाश संश्लेषण के दौरान जैविक द्रव्य के उत्पादन की दर है। GPP की एक महत्वपूर्ण मात्रा पौधों द्वारा श्वसन में उपयोग की जाती है। सकल प्राथमिक उत्पादकता में से श्वसन हानि (R) घटाने पर निवल प्राथमिक उत्पादकता (NPP) प्राप्त होती है।

GPP - R = NPP

निवल प्राथमिक उत्पादकता वह उपलब्ध बायोमास है जो विषमाहारियों (शाकाहारियों और विघटकों) के उपभोग के लिए होती है। द्वितीयक उत्पादकता को उपभोक्ताओं द्वारा नए जैविक द्रव्य के निर्माण की दर के रूप में परिभाषित किया जाता है।

प्राथमिक उत्पादकता किसी विशेष क्षेत्र में निवास करने वाले पौधों की प्रजातियों पर निर्भर करती है। यह विभिन्न पर्यावरणीय कारकों, पोषक तत्वों की उपलब्धता और पौधों की प्रकाश संश्लेषण क्षमता पर भी निर्भर करती है। इसलिए, यह विभिन्न प्रकार के पारिस्थितिक तंत्रों में भिन्न-भिन्न होती है। सम्पूर्ण जीवमंडल की वार्षिक नेट प्राथमिक उत्पादकता लगभग 170 अरब टन (शुष्क भार) कार्बनिक पदार्थ की होती है। इसमें से, सतह के लगभग 70 प्रतिशत भाग को घेरे होने के बावजूद, महासागरों की उत्पादकता केवल 55 अरब टन है। शेष, निश्चित रूप से, स्थल पर है। महासागर की निम्न उत्पादकता के मुख्य कारण पर अपने शिक्षक से चर्चा करें।

14.3 विघटन#

आपने केंचुए को किसान का ‘मित्र’ कहे जाने की बात सुनी होगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि वे जटिल कार्बनिक पदार्थों के टूटने में और मिट्टी को ढीला करने में सहायता करते हैं। इसी प्रकार, विघटक जटिल कार्बनिक पदार्थों को कार्बन डाइऑक्साइड, जल और पोषक तत्वों जैसे अकार्बनिक पदार्थों में तोड़ते हैं और इस प्रक्रिया को विघटन कहा जाता है। पत्तियों, छाल, फूलों जैसे मृत पौधों के अवशेष और मृत जंतुओं के अवशेष, मल-मूत्र सहित, कचरा बनाते हैं, जो विघटन का कच्चा माल है। विघटन प्रक्रिया के महत्वपूर्ण चरण खंडन, लीचिंग, कैटाबोलिज़्म, ह्यूमिफिकेशन और खनन हैं।

डिट्रिटिवोर (जैसे केंचुआ) डिट्रिटस को छोटे कणों में तोड़ते हैं। इस प्रक्रिया को विखंडन कहा जाता है। लीचिंग की प्रक्रिया द्वारा, जल-घुलनशील अकार्बनिक पोषक तत्त्व मिट्टी के क्षितिज में नीचे चले जाते हैं और अनुपलब्ध लवणों के रूप में अवक्षेपित हो जाते हैं। जीवाणु और कवक एंजाइम डिट्रिटस को सरल अकार्बनिक पदार्थों में अपघटित करते हैं। इस प्रक्रिया को कैटाबॉलिज्म कहा जाता है।

चित्र 14.1 स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में अपघटन चक्र की आरेखीय प्रस्तुति

यह ध्यान देना महत्वपूर्ण है कि उपरोक्त सभी चरण अपघटन के दौरान डिट्रिटस पर एक साथ कार्य करते हैं (चित्र 14.1)। मिट्टी में अपघटन के दौरान ह्यूमिफिकेशन और खनिजीकरण होते हैं। ह्यूमिफिकेशन एक गहरे रंग के अनाकार पदार्थ ह्यूमस के संचयन की ओर ले जाता है जो सूक्ष्मजीव क्रिया के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी होता है और अत्यंत धीमी दर से अपघटित होता है। कोलॉइडीय प्रकृति होने के कारण यह पोषक तत्त्वों का भंडार के रूप में कार्य करता है। ह्यूमस को कुछ सूक्ष्मजीवों द्वारा और अधिक अपघटित किया जाता है और खनिजीकरण नामक प्रक्रिया द्वारा अकार्बनिक पोषक तत्त्वों की मुक्ति होती है।

विघटन मुख्यतः ऑक्सीजन की आवश्यकता वाली प्रक्रिया है। विघटन की दर अपशिष्ट की रासायनिक संरचना और जलवायु कारकों द्वारा नियंत्रित होती है। किसी विशिष्ट जलवायु परिस्थिति में, यदि अपशिष्ट लिग्निन और काइटिन से भरपूर हो तो विघटन की दर धीमी होती है, और यदि अपशिष्ट नाइट्रोजन और चीनी जैसे जल-घुलनशील पदार्थों से भरपूर हो तो विघटन तेज होता है। तापमान और मिट्टी की नमी वे प्रमुख जलवायु कारक हैं जो मिट्टी के सूक्ष्मजीवों की गतिविधियों पर प्रभाव डालकर विघटन को नियंत्रित करते हैं। गर्म और नम वातावरण विघटन को अनुकूल बनाता है जबकि निम्न तापमान और अनॉक्सीबियोसिस विघटन को रोकते हैं जिससे कार्बनिक पदार्थों का संचय होता है।

14.4 ऊर्जा प्रवाह#

गहरे समुद्री हाइड्रो-थर्मल पारिस्थितिक तंत्र को छोड़कर, सूर्य पृथ्वी के सभी पारिस्थितिक तंत्रों की एकमात्र ऊर्जा स्रोत है। आने वाली सौर विकिरण में से 50 प्रतिशत से कम भाग ही प्रकाश संश्लेषण सक्रिय विकिरण (PAR) है। हम जानते हैं कि पौधे और प्रकाश संश्लेषण करने वाले जीवाणु (स्वपोषी), सूर्य की चमकदार ऊर्जा को स्थिर कर सरल अकार्बनिक पदार्थों से भोजन बनाते हैं। पौधे PAR का केवल 2-10 प्रतिशत ही पकड़ पाते हैं और यह छोटी सी ऊर्जा ही सम्पूर्ण जीवित संसार को जीवित रखती है। इसलिए यह जानना अत्यंत महत्वपूर्ण है कि पौधों द्वारा पकड़ी गई सौर ऊर्जा एक पारिस्थितिक तंत्र के विभिन्न जीवों से किस प्रकार बहती है। सभी जीव अपने भोजन के लिए उत्पादकों पर, प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से, निर्भर करते हैं। इसलिए आप देखते हैं कि ऊर्जा का एकतरफा प्रवाह सूर्य से उत्पादकों और फिर उपभोक्ताओं की ओर होता है। क्या यह ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम के अनुरूप है?

इसके अतिरिक्त, पारिस्थितिक तंत्र ऊष्मागतिकी के द्वितीय नियम से भी मुक्त नहीं हैं। उन्हें अपने आवश्यक अणुओं के संश्लेषण के लिए, बढ़ती अव्यवस्था की सार्वभौमिक प्रवृत्ति का प्रतिकार करने के लिए, ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति की आवश्यकता होती है।

पारिस्थितिक तंत्र में हरे पौधों को उत्पादक कहा जाता है। स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में, प्रमुख उत्पादक घासीय और लकड़ीदार पौधे होते हैं। इसी प्रकार, जलीय पारिस्थितिक तंत्र में उत्पादक विभिन्न प्रजातियाँ जैसे फाइटोप्लैंक्टन, शैवाल और उच्च पौधे होते हैं।

आपने प्रकृति में मौजूद खाद्य श्रृंखलाओं और जालों के बारे में पढ़ा है। पौधों (या उत्पादकों) से शुरू होकर खाद्य श्रृंखलाएँ या यों कहें जाले इस प्रकार बनती हैं कि एक जानवर किसी पौधे या दूसरे जानवर पर भोजन करता है और स्वयं किसी अन्य का भोजन बन जाता है। यह आपसी निर्भरता ही श्रृंखला या जाले का कारण बनती है। कोई भी ऊर्जा जो किसी जीव में फँसती है वह सदा के लिए उसमें नहीं रहती। इसलिए उत्पादक द्वारा पकड़ी गई ऊर्जा या तो किसी उपभोक्ता को हस्तांतरित हो जाती है या वह जीव मर जाता है। जीव की मृत्यु अपघटक खाद्य श्रृंखला/जाले की शुरुआत होती है।

सभी जानवर अपनी खाद्य आवश्यकताओं के लिए (प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से) पौधों पर निर्भर करते हैं। इसलिए उन्हें उपभोक्ता तथा विषमपोषी भी कहा जाता है। यदि वे उत्पादकों, अर्थात् पौधों, पर भोजन करते हैं तो उन्हें प्राथमिक उपभोक्ता कहा जाता है, और यदि जानवर ऐसे अन्य जानवरों को खाते हैं जो स्वयं पौधों (या उनके उत्पाद) पर भोजन करते हैं तो उन्हें द्वितीयक उपभोक्ता कहा जाता है। इसी तरह आप तृतीयक उपभोक्ता भी पा सकते हैं। स्पष्ट है कि प्राथमिक उपभोक्ता शाकाहारी होंगे। कुछ सामान्य शाकाहारी हैं कीट, पक्षी और स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में स्तनधारी तथा जलीय पारिस्थितिक तंत्र में मोलस्क।

जो उपभोक्ता इन शाकाहारियों पर भोजन करते हैं वे मांसाहारी होते हैं, या अधिक सही ढंग से प्राथमिक मांसाहारी (यद्यपि द्वितीयक उपभोक्ता)। वे जानवर जो प्राथमिक मांसाहारियों पर भोजन के लिए निर्भर करते हैं उन्हें द्वितीयक मांसाहारी कहा जाता है। एक सरल चराई खाद्य श्रृंखला (GFC) नीचे दिखाई गई है:

$\begin{aligned} & \text { घास }—-\rightarrow \ & \text { बकरी }—–\rightarrow \quad \text { मानव }—–\rightarrow \\ & \text { (उत्पादक) } \ & \text { (प्राथमिक उपभोक्ता) } \ & \text { (द्वितीयक उपभोक्ता) } \ & \end{aligned}$

डिट्राइटस खाद्य श्रृंखला (DFC) मृत कार्बनिक पदार्थ से प्रारंभ होती है। यह अपघटक organisms से बनी होती है जो विषमपोषी जीव होते हैं, मुख्यतः कवक और जीवाणु। ये मृत कार्बनिक पदार्थ या डिट्राइटस को अपघटित करके अपनी ऊर्जा और पोषक तत्वों की आवश्यकता पूरी करते हैं। इन्हें सैप्रोट्रॉफ़ (sapro: अपघटित करना) भी कहा जाता है। अपघटक पाचक एंजाइम स्रावित करते हैं जो मृत और अपशिष्ट पदार्थों को सरल अकार्बनिक पदार्थों में तोड़ते हैं, जिन्हें वे बाद में अवशोषित कर लेते हैं।

जलीय पारिस्थितिकी में, GFC ऊर्जा प्रवाह का प्रमुख मार्ग है। इसके विपरीत, स्थलीय पारिस्थितिकी में ऊर्जा का एक बहुत बड़ा अंश डिट्राइटस खाद्य श्रृंखला के माध्यम से प्रवाहित होता है, GFC की तुलना में। डिट्राइटस खाद्य श्रृंखला किसी स्तर पर चराई खाद्य श्रृंखला से जुड़ी हो सकती है: DFC के कुछ जीव GFC के जानवरों के शिकार होते हैं, और प्राकृतिक पारिस्थितिकी में कुछ जैसे तिलचट्टे, कौवे आदि सर्वाहारी होते हैं। खाद्य श्रृंखलाओं के ये प्राकृतिक अंतर्संबंध इसे एक खाद्य जाल बनाते हैं। आप मानवों को कैसे वर्गीकृत करेंगे!

जीव अपने अन्य जीवों के साथ खाने-पीने के संबंध के अनुसार प्राकृतिक परिवेश या किसी समुदाय में एक स्थान ग्रहण करते हैं। पोषण या भोजन के स्रोत के आधार पर जीव खाद्य श्रृंखला में एक विशिष्ट स्थान पर कब्जा करते हैं जिसे उनका पोषी स्तर (trophic level) कहा जाता है। उत्पादक (producers) पहले पोषी स्तर से संबंधित होते हैं, शाकाहारी (प्राथमिक उपभोक्ता) दूसरे और मांसाहारी (द्वितीयक उपभोक्ता) तीसरे पोषी स्तर से (चित्र 14.2)।

चित्र 14.2 पारिस्थितिक तंत्र में पोषी स्तरों की आरेखीय प्रस्तुति

ध्यान देने योग्य महत्वपूर्ण बात यह है कि उत्तरोत्तर पोषी स्तरों पर ऊर्जा की मात्रा घटती जाती है। जब कोई जीव मरता है तो वह विघटित पदार्थ या मृत जैव-द्रव्य में परिवर्तित हो जाता है जो विघटकों के लिए ऊर्जा स्रोत का कार्य करता है। प्रत्येक पोषी स्तर पर उपस्थित जीव अपनी ऊर्जा की आवश्यकता के लिए निचले पोषी स्तर के जीवों पर निर्भर करते हैं।

प्रत्येक पोषण स्तर पर किसी विशेष समय पर जीवित पदार्थ का एक निश्चित द्रव्यमान होता है जिसे स्टैंडिंग क्रॉप कहा जाता है। स्टैंडिंग क्रॉप को जीवित जीवों के द्रव्यमान (बायोमास) या प्रति इकाई क्षेत्र में संख्या के रूप में मापा जाता है। किसी प्रजाति की बायोमास को ताजे या सूखे वजन के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है। सूखे वजन के संदर्भ में बायोमास की माप अधिक सटीक होती है। क्यों? चरागाही खाद्य श्रृंखला में पोषण स्तरों की संख्या सीमित होती है क्योंकि ऊर्जा का स्थानांतरण 10 प्रतिशत नियम का अनुसरण करता है - केवल 10 प्रतिशत ऊर्जा ही निम्न पोषण स्तर से प्रत्येक पोषण स्तर में स्थानांतरित होती है। प्रकृति में चरागाही खाद्य श्रृंखला में इतने सारे स्तर होना संभव है - उत्पादक, शाकभक्षी, प्राथमिक मांसाहारी, द्वितीयक मांसाहारी (चित्र 14.3)। क्या आपको लगता है कि किसी अपघटन खाद्य श्रृंखला में कोई ऐसी सीमा है?

चित्र 14.3 विभिन्न पोषण स्तरों के माध्यम से ऊर्जा प्रवाह

14.5 पारिस्थितिक पिरामिड#

आपको पिरामिड के आकार से परिचित होना चाहिए। एक पिरामिड का आधार चौड़ा होता है और यह शीर्ष की ओर संकरा होता जाता है। एक समान आकार प्राप्त होता है, चाहे आप विभिन्न पोषी स्तरों पर जीवों के बीच भोजन या ऊर्जा संबंध को व्यक्त करें। यह संबंध संख्या, जैव-द्रव्यमान या ऊर्जा के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है। प्रत्येक पिरामिड का आधार उत्पादकों या प्रथम पोषी स्तर को दर्शाता है जबकि शीर्ष तृतीयक या शीर्ष स्तर के उपभोक्ता को दर्शाता है। पारिस्थितिक पिरामिडों के तीन प्रकार जो आमतौर पर अध्ययन किए जाते हैं वे हैं (क) संख्या का पिरामिड; (ख) जैव-द्रव्यमान का पिरामिड और (ग) ऊर्जा का पिरामिड। विस्तार के लिए (देखें चित्र 14.4 क, ख, ग और घ)।

चित्र 14.4 (क) घासस्थल पारिस्थितिक तंत्र में संख्याओं का पिरामिड। लगभग 6 लाख पौधों के उत्पादन पर आधारित एक पारिस्थितिक तंत्र में केवल तीन शीर्ष मांसाहारी समर्थित होते हैं

चित्र 14.4 (ख) जैव-द्रव्यमान का पिरामिड उच्च पोषी स्तरों पर जैव-द्रव्यमान में तीव्र कमी को दर्शाता है

चित्र 14.4 (c) जैव-वस्तु का उल्टा पिरामिड—फाइटोप्लैंकटन की छोटी स्थायी फसल बड़े स्थायी ज़ूप्लैंकटन को समर्थन देती है

चित्र 14.4 (d) ऊर्जा का एक आदर्श पिरामिड। ध्यान दें कि प्राथमिक उत्पादक उपलब्ध सूर्यप्रकाश की केवल 1% ऊर्जा को ही NPP में बदलते हैं

ऊर्जा-सामग्री, जैव-वस्तु या संख्या की कोई भी गणना उस पोषी स्तर के सभी जीवों को सम्मिलित करके करनी होती है। यदि हम किसी पोषी स्तर पर केवल कुछ व्यक्तियों को ही लें तो कोई भी सामान्यीकरण सही नहीं होगा। साथ ही, एक दिया गया जीव एक साथ एक से अधिक पोषी स्तरों पर हो सकता है। यह याद रखना चाहिए कि पोषी स्तर एक कार्यात्मक स्तर को दर्शाता है, न कि किसी प्रजाति को। एक ही पारिस्थितिक तंत्र में एक ही समय पर एक दी गई प्रजाति एक से अधिक पोषी स्तरों पर हो सकती है; उदाहरण के लिए, एक गौरैया बीज, फल, मटर खाते समय प्राथमिक उपभोक्ता होती है और कीड़े-कृमि खाते समय द्वितीयक उपभोक्ता। क्या आप बता सकते हैं कि मानव किसी खाद्य श्रृंखला में कितने पोषी स्तरों पर कार्य करता है?

अधिकांश पारिस्थितिक तंत्रों में संख्या, ऊर्जा और जैव-वस्तु के सभी पिरामिड सीधे होते हैं, अर्थात् उत्पादक शाकभक्षियों से अधिक संख्या और जैव-वस्तु में होते हैं और शाकभक्षि मांसाहारियों से अधिक। साथ ही, निम्न पोषी स्तर पर ऊर्जा सदा उच्च स्तर से अधिक होती है।

इस सामान्यीकरण के कुछ अपवाद हैं: यदि आप किसी बड़े पेड़ पर भोजन करने वाले कीड़ों की संख्या गिनें तो आपको किस प्रकार का पिरामिड मिलेगा? अब कीड़ों पर निर्भर छोटे पक्षियों की संख्या का अनुमान लगाएं, साथ ही उन छोटे पक्षियों को खाने वाले बड़े पक्षियों की संख्या भी। आप जो आकृति प्राप्त करेंगे, उसे बनाइए।

समुद्र में जीवमात्रा का पिरामिड सामान्यतः उल्टा होता है क्योंकि मछलियों की जीवमात्रा फाइटोप्लैंकटन की जीवमात्रा से कहीं अधिक होती है। क्या यह विरोधाभास नहीं है? आप इसे कैसे समझाएंगे?

ऊर्जा का पिरामिड सदा सीधा होता है, कभी उल्टा नहीं हो सकता, क्योंकि जब ऊर्जा एक विशिष्ट पोषण स्तर से अगले पोषण स्तर पर प्रवाहित होती है, तो प्रत्येक चरण में कुछ ऊर्जा सदा ऊष्मा के रूप में व्यय हो जाती है। ऊर्जा पिरामिड में प्रत्येक पट्टी यह दर्शाती है कि किसी निश्चित समय या प्रति इकाई क्षेत्र वार्षिक रूप से प्रत्येक पोषण स्तर पर उपस्थित ऊर्जा की मात्रा कितनी है।

हालांकि, पारिस्थितिक पिरामिडों की कुछ सीमाएँ हैं, जैसे कि यह उन प्रजातियों पर विचार नहीं करता जो दो या अधिक पोषण स्तरों से संबंधित हों। यह एक सरल खाद्य श्रृंखला मान लेता है, जो प्रकृति में लगभग कभी अस्तित्व में नहीं होती; यह खाद्य जाल को स्थान नहीं देता। इसके अतिरिक्त, सैप्रोफाइटों को पारिस्थितिक पिरामिडों में कोई स्थान नहीं दिया जाता, यद्यपि वे पारिस्थितिक तंत्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

सारांश#

एक पारिस्थितिकी तंत्र प्रकृति की एक संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई है और इसमें अजैविक तथा जैविक घटक सम्मिलित होते हैं। अजैविक घटक अकार्बनिक पदार्थ—वायु, जल और मिट्टी—हैं, जबकि जैविक घटक उत्पादक, उपभोक्ता और विघटक हैं। प्रत्येक पारिस्थितिकी तंत्र की एक विशिष्ट भौतिक संरचना होती है जो अजैविक और जैविक घटकों के पारस्परिक क्रिया से उत्पन्न होती है। प्रजातियों की संरचना और स्तरीकरण पारिस्थितिकी तंत्र की दो प्रमुख संरचनात्मक विशेषताएँ हैं। पोषण के स्रोत के आधार पर प्रत्येक जीव पारिस्थितिकी तंत्र में एक स्थान ग्रहण करता है।

उत्पादकता, विघटन, ऊर्जा प्रवाह और पोषक तत्वों का चक्रण पारिस्थितिकी तंत्र के चार महत्वपूर्ण घटक हैं। प्राथमिक उत्पादकता सौर ऊर्जा के संचय या उत्पादकों के जैव-द्रव्य उत्पादन की दर है। इसे दो प्रकारों में बाँटा गया है: सकल प्राथमिक उत्पादकता (GPP) और निवल प्राथमिक उत्पादकता (NPP)। सौर ऊर्जा के संचय की दर या कार्बनिक पदार्थ की कुल उत्पादन को GPP कहा जाता है। NPP उत्पादकों द्वारा उपयोग के बाद शेष बचा हुआ जैव-द्रव्य या ऊर्जा है। द्वितीयक उत्पादकता उपभोक्ताओं द्वारा खाद्य ऊर्जा के आत्मसात की दर है। विघटन में, अपभ्रष्ट के जटिल कार्बनिक यौगिकों को विघटकों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड, जल और अकार्बनिक पोषक तत्वों में परिवर्तित किया जाता है। विघटन में तीन प्रक्रम सम्मिलित होते हैं, अर्थात् अपभ्रष्ट का खंडन, लीचिंग और कैटाबॉलिज़्म।

ऊर्जा प्रवाह एकदिशात्मक होता है। सबसे पहले, पौधे सौर ऊर्जा को ग्रहण करते हैं और फिर, भोजन उत्पादकों से विघटकों तक स्थानांतरित होता है। प्रकृति में विभिन्न पोषण स्तरों के जीव एक-दूसरे से भोजन या ऊर्जा संबंध के लिए जुड़े होते हैं, जो एक खाद्य श्रृंखला बनाते हैं। पोषक तत्वों के तत्वों का पारिस्थितिक तंत्र के विभिन्न घटकों के माध्यम से संचय और गति को पोषक चक्र कहा जाता है; इस प्रक्रिया के माध्यम से पोषक तत्वों का बार-बार उपयोग होता है। पोषक चक्र दो प्रकार के होते हैं—गैसीय और अवसादी। वायुमंडल या जलमंडल गैसीय प्रकार के चक्र (कार्बन) के लिए भंडार है, जबकि पृथ्वी की पपड़ी अवसादी प्रकार (फॉस्फोरस) के लिए भंडार है। पारिस्थितिक तंत्र प्रक्रियाओं के उत्पादों को पारिस्थितिक सेवाएं कहा जाता है, उदाहरण के लिए, वनों द्वारा वायु और जल का शुद्धिकरण।

अभ्यास#

1. रिक्त स्थानों की पूर्ति कीजिए।

(a) पौधों को_________कहा जाता है क्योंकि वे कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करते हैं।

(b) वृक्षों से प्रभावित पारिस्थितिक तंत्र में, संख्या पिरामिड_________प्रकार का होता है।

(c) जलीय पारिस्थितिक तंत्रों में उत्पादकता के लिए सीमित कारक_________है।

(d) हमारे पारिस्थितिक तंत्र में सामान्य विघटक_________हैं।

(e) पृथ्वी पर कार्बन का प्रमुख भंडार_________है।

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उत्तर

(a) पौधों को $\xrightarrow{\text { स्वपोषी }}$ कहा जाता है क्योंकि वे कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करते हैं।

(b) वृक्षों से प्रभावित पारिस्थितिक तंत्र में, संख्या पिरामिड $\xrightarrow{\text { उल्टा }}$ प्रकार का होता है।

(c) जलीय पारिस्थितिक तंत्रों में उत्पादकता के लिए सीमित कारक $\xrightarrow{\text { प्रकाश }}$ है।

(d) हमारे पारिस्थितिक तंत्र में सामान्य विघटक $\xrightarrow{\text { केंचुए }}$ हैं।

(e) पृथ्वी पर कार्बन का प्रमुख भंडार $\xrightarrow{\text { महासागर }}$ हैं।

2. निम्नलिखित में से किसकी आबादी खाद्य श्रृंखला में सबसे अधिक होती है?

(a) उत्पादक

(b) प्राथमिक उपभोक्ता

(c) द्वितीयक उपभोक्ता

(d) विघटक

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उत्तर

(d) विघटक

विघटकों में जीवाणु और कवक जैसे सूक्ष्मजीव शामिल होते हैं। वे खाद्य श्रृंखला में सबसे बड़ी आबादी बनाते हैं और मृत पौधों और जानवरों के अवशेषों को तोड़कर पोषक तत्व प्राप्त करते हैं।

3. झील में द्वितीय पोषी स्तर है

(a) फाइटोप्लैंक्टन

(b) जूओप्लैंक्टन

(c) बेंथोस

(d) मछलियाँ

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उत्तर

(b) जूओप्लैंक्टन

जूप्लैंकटन जलीय खाद्य श्रृंखलाओं में प्राथमिक उपभोक्ता होते हैं जो फाइटोप्लैंकटन पर भोजन करते हैं। इसलिए, वे एक झील में द्वितीय पोषण स्तर पर उपस्थित होते हैं।

4. द्वितीयक उत्पादक होते हैं

(a) शाकभक्षी

(b) उत्पादक

(c) मांसाहारी

(d) उपर्युक्त में से कोई नहीं

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उत्तर

(d) उपर्युक्त में से कोई नहीं

पौधे ही एकमात्र उत्पादक होते हैं। इसलिए, उन्हें प्राथमिक उत्पादक कहा जाता है। खाद्य श्रृंखला में कोई अन्य उत्पादक नहीं होते हैं।

5. आपतित सौर विकिरण में प्रकाश संश्लेषण सक्रिय विकिरण (PAR) का प्रतिशत कितना होता है?

(a) 100%

(b) 50 %

(c) 1-5%

(d) 2-10%

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उत्तर

(b) 50 %

6. अंतर बताइए

(a) चराई खाद्य श्रृंखला और अपमार्ज खाद्य श्रृंखला

(b) उत्पादन और विघटन

(c) सीधा और उल्टा पिरामिड

(d) खाद्य श्रृंखला और खाद्य जाल

(e) बिखराव और अपमार्ज

(f) प्राथमिक और द्वितीयक उत्पादकता

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उत्तर

(a) चराई खाद्य श्रृंखला और अपमार्ज खाद्य श्रृंखला

चरागाह खाद्य श्रृंखला	मृतजैविक खाद्य श्रृंखला
ऊर्जा सूर्य से प्राप्त होती है	ऊर्जा चरागाह खाद्य श्रृंखला के पोषण स्तरों में उत्पन्न कार्बनिक पदार्थ से प्राप्त होती है
इसमें आमतौर पर बड़ी जनसंख्या शामिल होती है	यह तुलनात्मक रूप से छोटी होती है
पहले पोषण स्तर पर उत्पादकों से शुरू होती है। पादप जैव-द्रव्य को शाकाहारियों द्वारा खाया जाता है जिन्हें बाद में विभिन्न मांसाहारी खाते हैं	मृतजैव जैसे गिरे हुए पत्तों और मृत प्राणियों के शवों से शुरू होती है जिन्हें मृतजैवभोजी या विघटक खाते हैं और इन्हें शिकारी खाते हैं।

(b) उत्पादन और विघटन

उत्पादन	विघटन
उत्पादकों द्वारा भोजन (कार्बनिक पदार्थ) के उत्पादन की दर को उत्पादन कहा जाता है	मृत प्राणियों और पौधों के शरीरों से जटिल कार्बनिक पदार्थ का विघटकों की सहायता से जल, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य पोषक तत्वों में विघटन होना विघटन कहलाता है।
प्राथमिक उत्पादन के लिए सूर्य का प्रकाश आवश्यक होता है	विघटन के लिए सूर्य का प्रकाश आवश्यक नहीं होता
उत्पादकों की प्रकाशसंश्लेषण क्षमता पर निर्भर करता है	यह विघटकों की सहायता से होता है

(c) सीधा और उल्टा पिरामिड

सीधा पिरामिड	उल्टा पिरामिड
ऊर्जा का पिरामिड हमेशा सीधा होता है	संख्या और जैव-द्रव्यमान का पिरामिड उल्टा हो सकता है
किसी पारिस्थितिक तंत्र के उत्पादक स्तर पर इस पिरामिड में जीवों की सबसे अधिक संख्या और जैव-द्रव्यमान होता है, जो खाद्य श्रृंखला के प्रत्येक पोषी स्तर पर घटता जाता है	किसी पारिस्थितिक तंत्र के उत्पादक स्तर पर इस पिरामिड में जीवों की सबसे कम संख्या और जैव-द्रव्यमान होता है, जो खाद्य श्रृंखला के प्रत्येक बढ़ते हुए पोषी स्तर पर बढ़ता जाता है

(द) खाद्य श्रृंखला और खाद्य जाल

खाद्य श्रृंखला	खाद्य जाल
किसी एक इकाई की एकल रैखिक अनुक्रम बनाती है	अनेक परस्पर जुड़ी हुई खाद्य श्रृंखलाओं से बना होता है
उच्च पोषी स्तरों पर रहने वाले सदस्य केवल एक प्रकार की इकाई पर भोजन करते हैं	किसी दिए गए व्यक्ति के पास भोजन स्रोतों के वैकल्पिक विकल्प होते हैं

(ए) लिटर और डिट्रिटस

लिटर	डिट्रिटस
भूमि स्तर से ऊपर सभी प्रकार के अपशिष्टों को सम्मिलित करता है	मृत जानवरों और पौधों के अवशेषों को सम्मिलित करता है
जैव-विघटनीय और अजैव-विघटनीय पदार्थों दोनों से बना होता है	केवल जैव-विघटनीय पदार्थों से बना होता है

(फ) प्राथमिक और द्वितीयक उत्पादकता

प्राथमिक उत्पादकता	द्वितीयक उत्पादकता
यह उत्पादकों द्वारा एक निश्चित समय अवधि में प्रति इकाई क्षेत्रफल उत्पन्न किए गए कार्बनिक पदार्थ की मात्रा है	यह उपभोक्ताओं द्वारा एक समय अवधि में कार्बनिक पदार्थ उत्पन्न करने की दर है

७. एक पारिस्थितिक तंत्र के घटकों का वर्णन कीजिए।

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उत्तर

एक पारिस्थितिक तंत्र को एक ऐसी इकाई के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसमें किसी क्षेत्र के जैविक समुदाय के साथ-साथ अजैविक घटक भी सम्मिलित होते हैं। पारिस्थितिक तंत्र के जैविक और अजैविक घटक आपस में पारस्परिक क्रिया करते हैं और एक इकाई के रूप में कार्य करते हैं, जो पोषक तत्वों के चक्रण, ऊर्जा प्रवाह, विघटन और उत्पादकता की प्रक्रियाओं के दौरान स्पष्ट होता है। कई प्रकार के पारिस्थितिक तंत्र होते हैं जैसे तालाब, वन, घास के मैदान आदि।

पारिस्थितिक तंत्र के दो घटक हैं:

(क) जैविक घटक: यह पारिस्थितिक तंत्र का जीवित घटक है जिसमें उत्पादक, उपभोक्ता, विघटक आदि जैविक कारक सम्मिलित होते हैं। उत्पादकों में पौधे और शैवाल सम्मिलित होते हैं। इनमें क्लोरोफिल रंगक होता है, जो इन्हें प्रकाश की उपस्थिति में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया करने में सहायता करता है। इस प्रकार इन्हें रूपांतरक या ट्रांसड्यूसर भी कहा जाता है। उपभोक्ता या विषमपोषी वे जीव होते हैं जो सीधे (प्राथमिक उपभोक्ता) या परोक्ष रूप से (द्वितीयक और तृतीयक उपभोक्ता) अपने भोजन के लिए उत्पादकों पर निर्भर करते हैं।

विघटकों में सूक्ष्मजीव जैसे जीवाणु और कवक सम्मिलित होते हैं। ये खाद्य श्रृंखला में सबसे बड़ी जनसंख्या बनाते हैं और मृत पौधों और जंतुओं के अवशेषों को तोड़कर पोषक तत्व प्राप्त करते हैं।

(ख) अजैविक घटक: ये पारिस्थितिक तंत्र के अजैविक घटक होते हैं जैसे प्रकाश, तापमान, जल, मिट्टी, वायु, अकार्बनिक पोषक तत्व आदि।

८. पारिस्थितिक पिरामिडों को परिभाषित कीजिए और उदाहरणों सहित संख्या तथा जीवमात्र के पिरामिडों का वर्णन कीजिए।

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उत्तर

एक पारिस्थितिक पिरामिड विभिन्न पारिस्थितिक मापदंडों जैसे कि प्रत्येक ट्रॉफिक स्तर पर उपस्थित व्यक्तियों की संख्या, ऊर्जा की मात्रा या जीवमात्रा का एक आलेखीय प्रतिनिधित्व है।

पारिस्थितिक पिरामिड आधार पर उत्पादकों को दर्शाते हैं, जबकि शीर्ष पारिस्थितिक तंत्र में उपस्थित उच्चतम स्तर के उपभोक्ताओं को दर्शाता है। पिरामिड तीन प्रकार के होते हैं:

(क) संख्या का पिरामिड

(ख) ऊर्जा का पिरामिड

(ग) जीवमात्र का पिरामिड

संख्या का पिरामिड: यह किसी पारिस्थितिक तंत्र के खाद्य श्रृंखला में प्रत्येक ट्रॉफिक स्तर पर उपस्थित व्यक्तियों की संख्या का एक आलेखीय प्रतिनिधित्व है। संख्या का पिरामिड सीधा या उल्टा हो सकता है, यह उत्पादकों की संख्या पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, घास के मैदान पारिस्थितिक तंत्र में संख्या का पिरामिड सीधा होता है। इस प्रकार की खाद्य श्रृंखला में, उत्पादकों (पौधों) की संख्या के बाद शाकाहारियों (चूहों) की संख्या आती है, जिसके बाद द्वितीयक उपभोक्ताओं (साँपों) और तृतीयक मांसाहारियों (गिद्धों) की संख्या आती है। इस प्रकार, उत्पादक स्तर पर व्यक्तियों की संख्या अधिकतम होगी, जबकि शीर्ष मांसाहारियों पर उपस्थित व्यक्तियों की संख्या न्यूनतम होगी।

दूसरी ओर, परजीवी खाद्य श्रृंखला में संख्या का पिरामिड उल्टा होता है। इस प्रकार की खाद्य श्रृंखला में एक एकल वृक्ष (उत्पादक) कई फल खाने वाले पक्षियों को भोजन प्रदान करता है, जो बदले में कई कीट प्रजातियों को आधार प्रदान करते हैं।

जैव-द्रव्यमान का पिरामिड

जैव-द्रव्यमान का पिरामिड किसी पारिस्थितिक तंत्र के प्रत्येक पोषण स्तर पर उपस्थित जीवित पदार्थ की कुल मात्रा का ग्राफीय प्रतिनिधित्व है। यह सीधा या उल्टा हो सकता है। घासस्थल और वन पारिस्थितिक तंत्रों में यह सीधा होता है क्योंकि उत्पादक स्तर पर उपस्थित जैव-द्रव्यमान की मात्रा शीर्ष मांसाहारी स्तर की तुलना में अधिक होती है। ताल पारिस्थितिक तंत्र में जैव-द्रव्यमान का पिरामिड उल्टा होता है क्योंकि मछलियों का जैव-द्रव्यमान जूप्लैंकटन (जिस पर वे भोजन करती हैं) के जैव-द्रव्यमान से कहीं अधिक होता है।

9. प्राथमिक उत्पादकता क्या है? प्राथमिक उत्पादकता को प्रभावित करने वाले कारकों का संक्षिप्त वर्णन कीजिए।

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उत्तर

इसे उत्पादकों द्वारा एक निश्चित समयावधि में प्रति इकाई क्षेत्र में उत्पन्न किए गए कार्बनिक पदार्थ या जैव-द्रव्यमान की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है।

किसी पारिस्थितिक तंत्र की प्राथमिक उत्पादकता प्रकाश, तापमान, जल, वर्षा आदि जैसी विभिन्न पर्यावरणीय कारकों की विविधता पर निर्भर करती है। यह पोषक तत्वों की उपलब्धता और प्रकाश संश्लेषण करने के लिए पौधों की उपलब्धता पर भी निर्भर करती है।

10. विघटन को परिभाषित कीजिए और विघटन की प्रक्रियाओं और उत्पादों का वर्णन कीजिए।

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उत्तर

विघटन वह प्रक्रिया है जिसमें मृत पौधों और जानवरों के शरीर से जटिल कार्बनिक पदार्थ या जैविक द्रव्य को विघटक सूक्ष्मजीवों की सहायता से कार्बन डाइऑक्साइड, जल और अन्य पोषक तत्वों जैसी अकार्बनिक कच्ची सामग्री में तोड़ा जाता है। विघटन में शामिल विभिन्न प्रक्रियाएँ इस प्रकार हैं:

(1) खंडन: यह विघटन प्रक्रिया का पहला चरण है। इसमें डिट्राइटस को डिट्राइटिवोर जैसे केंचुओं की क्रिया द्वारा छोटे टुकड़ों में तोड़ा जाता है।

(2) लीचिंग: यह एक प्रक्रिया है जिसमें जल में घुलनशील पोषक तत्व मिट्टी की परतों में नीचे चले जाते हैं और अनुपलब्ध लवणों के रूप में बंद हो जाते हैं।

(3) कैटाबॉलिज़्म: यह एक प्रक्रिया है जिसमें जीवाणु और कवक विभिन्न एंजाइमों के माध्यम से डिट्राइटस को छोटे टुकड़ों में अपघटित करते हैं।

(4) ह्यूमिफिकेशन: अगला चरण ह्यूमिफिकेशन है जो एक गहरे रंग का कोलॉइडल पदार्थ ह्यूमस बनाता है, जो पौधों के लिए पोषक तत्वों का भंडार के रूप में कार्य करता है।

(५) खनिजीकरण: सूक्ष्मजीवों की क्रिया द्वारा ह्यूमस को और भी अधिक विघटित किया जाता है, जिससे अंततः मिट्टी में अकार्बनिक पोषक तत्वों का मोचन होता है। ह्यूमस से अकार्बनिक पोषक तत्वों के इस मोचन की प्रक्रिया को खनिजीकरण कहा जाता है।

विघटन एक गहरे रंग का, पोषक तत्वों से भरपूर पदार्थ उत्पन्न करता है जिसे ह्यूमस कहा जाता है। ह्यूमस अंततः विघटित होकर $\mathrm{CO}_{2}$, जल और अन्य पोषक तत्वों जैसे अकार्बनिक कच्चे पदार्थ मिट्टी में मोचित करता है।

११. एक पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा प्रवाह का वर्णन कीजिए।

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उत्तर

ऊर्जा एक पारिस्थितिक तंत्र में सूर्य से प्रवेश करती है। सौर विकिरण वायुमंडल से होकर गुजरते हैं और पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित हो जाते हैं। ये विकिरण पौधों को प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया करने में मदद करते हैं। साथ ही, ये जीवित जीवों के अस्तित्व के लिए पृथ्वी का तापमान बनाए रखने में भी सहायक होते हैं। कुछ सौर विकिरण पृथ्वी की सतह द्वारा परावर्तित हो जाते हैं। प्रकाश संश्लेषण के दौरान केवल 2-10 प्रतिशत सौर ऊर्जा हरित पौधों (उत्पादकों) द्वारा अवशोषित होकर भोजन में परिवर्तित होती है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों द्वारा उत्पादित जैव-द्रव्य की दर को ‘सकल प्राथमिक उत्पादकता’ कहा जाता है। जब इन हरित पौधों को शाकाहारी जीव खाते हैं, तो उत्पादकों में संचित ऊर्जा का केवल 10% शाकाहारियों को स्थानांतरित होता है। शेष 90% ऊर्जा पौधे श्वसन, वृद्धि और प्रजनन जैसी विभिन्न प्रक्रियाओं में उपयोग करते हैं। इसी प्रकार, शाकाहारियों की ऊर्जा का केवल 10% मांसाहारियों को स्थानांतरित होता है। इसे ऊर्जा प्रवाह का दस प्रतिशत नियम कहा जाता है।