Minden élelmiszerlánc a Nap energiájával kezdődik. A zöld növények autotrofikusak, vagyis a fotoszintézisnek nevezett kémiai reakció segítségével saját magukat készítik . A fotoszintézis során a növények gyökérükön keresztül a talajból szén-dioxidot vesznek ki a levegőből és a talajból, amelyek reakcióba lépve termelnek glükózt és oxigént.
A reakció szóegyenlete szén-dioxid + víz → glükóz + oxigén
A szimbólum egyenlet: 6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
A növények által előállított glükózt légzéshez használják, és tárolhatók is, gyakran keményítőként. Amikor a növényt egy másik élőlény fogyasztja, ennek a tárolt energianak egy része továbbadódik. Az energia elveszik minden trópusi szinten, mivel nem minden energiát használnak növekedéshez és tárolják az élő lényben. Az energia egy részét a légzéshez és más életfolyamatokhoz használják fel, tehát ez az energia végül a légkörbe engedi a hőt. Az ételben lévő energia egy része hulladékként, például székletként veszik el. Minél rövidebb az élelmiszerlánc, annál hatékonyabb az energiaátvitel, és kevesebb energiát veszít a környezet.
Egy élő anyagot, amely fotoszintetizálódik, gyártónak nevezik. Szárazföldön ez általában zöld növény. Az óceánokban a termelő tengeri moszat vagy fitoplankton, amelyek mikroszkopikus szervezetek, amelyek a Nap energiáját használják élelmiszer előállításához. Az élelmiszerláncok baktériumokban végződnek, az úgynevezett bomlókat, amelyek kivonják a kémiai energiát az élőlények maradványaiból. Ezek a természet újrahasznosítási módjai, és nélkülük a bolygó sokkal rendezetlenebb lenne. Minden élőhelyben van egy csúcsgyilkos, aki jól adaptált gyilkos gép.
Vegyük ezt a példát az élelmiszerláncra: Fű → Caterpillar → Veréb → Hawk. A fű termelő ; ez egy zöld növény, amely a fotoszintézist használja fel glükóz előállítására. A hernyó az elsődleges fogyasztó . Ez egy növényevő, amely csak növényeket eszik. Az élelmiszerlánc következő állata a veréb. A veréb mindenevő, azaz tápanyagait növényekből és állatokból egyaránt kapja, másodlagos fogyasztónak nevezi . A veréb a sólyom áldozata. A sólya ragadozó. Kiválóan alkalmazkodik a feladathoz, mivel hihetetlen látással rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy távolról észrevegye a zsákmányát. Éles karmai lehetővé teszik, hogy megragadja zsákmányát. A sólyom a csúcsragadozó , vagyis a táplálékláncon kívül nincs más állat.
Ezen állatok populációi egymással kapcsolatban vannak. Ha egyéves szárazság mutatkozik, és csökken a fűmennyiség, akkor a hernyók száma befolyásolható. Ha a hernyók száma csökken, akkor ez befolyásolhatja a verebek számát, ami befolyásolhatja a sólymok számát. Az élelmiszerláncban található nyilak megmutatják az energia áramlását az egyik élőlényről a másikra. A táplált szervezet felé mutatnak. Amellett, hogy az energiát és az anyagot az egyik szervezetből a másikba továbbítják, vannak egy ökoszisztéma nem eleven része, amely az élőlényeknek anyagot szolgáltathat, például a levegő, a víz és az ásványi anyagok.
Az ökoszisztémák hatalmasak, és az állatok ritkán léteznek egyetlen táplálékláncban. Kevés állat ritkán eszik csak egyfajta ételt; ehelyett tápanyagokat különféle forrásokból nyerik. Ez az évszakától és az állat tartózkodási helyétől is függ. Az alaszkai északi részén lévő róka más ételt fog fogyasztani, mint a massachusettsi róka. Az élelmiszerhálók pontosabban mutatják be az energia áramlását az egyik élőlényről a másikra. A bonyolultabb táplálkozási viszonyok különféle trópuszintű táplálékhálóként mutathatók be. A hallgatóknak képesnek kell lenniük meghatározni az ökoszisztéma határait, amelyeket leírnak, amikor élelmiszerhálókat hoznak létre. Például leírják-e a modell egy erdő egy részének vagy egy egész erdőnek az ökoszisztémáját?
A következő generációs tudományos szabványok hangsúlyozzák annak fontosságát, hogy a hallgatók modelleket dolgozzanak ki és használhassanak a jelenségek megértéséhez. A való világban a tudósok modelleket készítenek, amelyek megkönnyítik a rendszer vagy a rendszer egy részének megértését. A modelleket a tudományban használják előrejelzések készítésére és ötletek vagy adatok továbbadására más emberek számára. A leckékben számos olyan tevékenység létezik, amelyek az adott készségre összpontosítanak. A hallgatók könnyen képesek lesznek saját modelleket elkészíteni annak leírására, hogy az anyag hogyan ciklikus és az energia áramlik az ökoszisztéma élő és nem élő részei között. Ez nagyszerű lehetőséget kínál arra, hogy megvitassák a modellek korlátozásait, lehetőséget adva a hallgatók számára, hogy értékeljék és finomítsák őket.
Ha részletesebben meg szeretné tudni, hogy a szén hogyan ciklikusan fordul el a bioszféra, a légkör, a hidroszféra és a geoszféra között, nézze meg a szén-ciklus lecketerveit.
