Informacije

Snov in energija v biologiji# - Biologija

Snov in energija v biologiji# - Biologija



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Snov in energija

Koncepta materije in energije sta bistvena za vse znanstvene discipline. Vzemite koncept energije.Izraz se uporabljav različnih kontekstih v vsakdanjem življenju:

  • »Ali lahko jutri premaknemo kavč? nimam energija.”
  • "Hej stari! Ugasnite luč. Ohraniti moramo energija.”
  • »To je super energija piti."

V nekaterih urah naravoslovja učencem povedo, da je energija v različnih oblikah (tj. kinetična, toplotna,električni,potencial itd.). Zaradi tega je včasih težko razumeti, kaj je energija.Povezuje se tudi koncept energijez mnogimi enačbami, vsaka z različnimi spremenljivkami, vendar se zdi, da imajo vse enote dela. Počakaj! Delati? Mislil sem, da govorimo o energiji?!

Glede na vse različne kontekste in včasih navidezno nasprotujoče si obravnave in definicije je enostavno razumeti, zakaj se te teme za mnoge študente zdijo zahtevne in jih včasih na koncu izključijo iz tem in celo področij, ki te ideje močno uporabljajo. Čeprav sta pojma materije in energije najpogosteje povezana s kemijo in fiziko, sta osrednji ideji v biologiji in tega se v BIS2A ne skrivamo. V zvezi s tem so naši cilji poučevanja pomagati študentom razviti okvir, kipomočuporabljajo koncepte snovi in ​​energije za:

  • uspešno opisati biološke reakcije in transformacije;
  • ustvariti modele in hipoteze za "kako stvari delujejo" v biologiji, ki eksplicitno vključujejo snov in energijo ter;
  • biti znanstveno korekten in te ideje prenesti na nove problemetako dobro, kotdruge discipline.

Medtem ko lahko obstajanekajenačb, povezanih z energijo, za učenje in uporabo v BIS2A, bo poudarek predmeta na robustnem razvoju konceptov energije in snovi ter njihovi uporabi pri interpretaciji bioloških pojavov.

Motivacija za učenjeOSnov in energija

Razprave o materiji in energiji povzročijo, da so nekateri študenti BIS2A nekoliko prestrašeni.Konec koncev, ali niso to teme, ki sodijo v kemijo ali fiziko? Vendar pa transformacije snovi in ​​prenos energije niso fenomeni, rezervirani za kemike in fizike ali celo znanstvenike in inženirje. Razumevanje, konceptualizacija in nekaj osnovnega obračunavanja transformacij snovi in ​​prenosov energije so temeljne veščine, ne glede na poklic ali akademsko usposabljanje. Znanstvenik morda potrebuje bolj stroge in sistematične opise teh transformacij kot umetnik, vendar oba uporabljata te veščine na različnih točkah svojega osebnega ali poklicnega življenja. Vzemite naslednje primere:

Primer 1: Transformacija snovi in ​​energije pri globalnem segrevanju

Naj za trenutek razmislimo o temi, ki zadeva vse nas, globalnem segrevanju. V njegovem jedru leži razmeroma preprost model, kitemeljio našem razumevanju energije v sončnem sevanju, prenosa te energije s snovjo na Zemljo ter o vlogi in kroženju ključnih plinov, ki vsebujejo ogljik, v zemeljski atmosferi. Preprosto povedano, sončna energija udari v zemljo in prenese energijo na njeno površino ter jo segreje. Nekaj ​​te energije se prenese nazaj v vesolje. Vendar pa se lahko glede na koncentracijo ogljikovega dioksida (in drugih tako imenovanih toplogrednih plinov) različne količine te energije "ujejo" v zemeljski atmosferi. Premalo ogljikovega dioksida in relativno malo energije/toploteje ujet- Zemlja zmrzne in postane negostoljubna za življenje.Preveč ogljikovega dioksida in preveč toplote se ujame- Zemlja se pregreje in postane negostoljubna za življenje. Zato je razumno, da je mehanizme (biološke ali druge), ki vplivajo na ravni ogljikovega dioksida v ozračju, morda pomembno upoštevati v zgodbi o globalnem segrevanju in da je za razvoj dobrega razumevanja pojavov globalnega segrevanja potrebno slediti pretok ogljika in kisika (materije) skozi njune različne oblike in mehanizme, s katerimi energijase prenesedo in iz različnih komponent sistema.

Primer 2: Krčenje mišic

Poglejmo zdaj bolj oseben primer, upogibanje roke, ki se začne iz iztegnjenega položaja in konča v upognjenem položaju. Kot večina procesov lahko tudi tabiti opisaniin razumeti na različnih ravneh podrobnosti: z anatomskega vidika, kjer sistemsestoji izmišice, kožo in kosti do molekularnega vidika, kjer je sistemje sestavljenposameznih interakcijskih biomolekul. Ne glede na stopnjo podrobnosti, če želimo ustvariti zgodbo, ki opisuje ta proces, vemo, da: (a) opis mora vključevati obračun, kaj se je zgodilo s snovjo v sistemu (to vključuje spremembo položaja molekul, ki ustvarjajo navzgor po različnih delih roke in gorivo je "zgorelo", da ga premakne) in (b) da nekaj gorivaje bil zažganza začetek premika in zato mora vsak opis procesa vključevati tudi računovodsko spremembo venergije sistema. Preprosteje povedano, to pomeni le, da če želite opisati proces, kjer se je nekaj zgodilo, morate opisati, kaj se je zgodilo z "stvari" v sistemu in kaj se je zgodilo z energijo v sistemu, da se proces zgodi.

Vseh primerov prenosa snovi in ​​energije v BIS2A nikakor ne moremo zajeti. Vendar bomo ta vprašanja pogosto raziskovali in vadili opisovanje transformacij, ki se dogajajo v naravi, s strukturirano in eksplicitno pozornostjo na to, kaj se dogaja s snovjo in energijo v sistemu, ko se spreminja. To vajo bomo izvajali na različnih strukturnih ravneh v biologiji, od molekularne ravni (kot ena sama kemična reakcija) do bolj obsežnih in abstrahiranih modelov, kot je kroženje hranil v okolju. To veščino bomo vadili s pomočjo pedagoškega orodja, ki mu pravimo »Energijska zgodba«. Bodite pripravljeni nasodelovati!


Biologija 521

** Vsi naslovi, ki so v opombah modri, bodo povezani z animacijo, če držite ctrl na tipkovnici in jih kliknete.

Ogledate si lahko tudi naslednje video posnetke hitrega tečaja biologije:
**Ti videoposnetki vsebujejo več podrobnosti, kot jih bomo potrebovali v razredu, vendar so zelo informativni.

Pospešen tečaj biologije – Membrane in transport
*Upoštevajte, da ta videoposnetek morda ne vsebuje ustreznih primerov, vendar so informacije dobre*
– Vsebuje vse informacije iz opomb –

Časovni razpored za dokončanje je naslednji:

  1. Sreda – Preberite opombe o pasivnem in aktivnem prometu (str. 1 – 3)
  2. četrtek – preberite opombe o celicah v raztopini (stran 4)
  3. Petek – Pregled

Prosimo, preglejte opombe iz razdelka 3.1 ali videoposnetke pospešenega tečaja biologije. OPOMBA: V tem razdelku so videoposnetki več podrobnosti in jih je morda nekoliko težje slediti kot opombe. Ne bomo dobili tako podrobnih informacij o energiji. Teme so bile tako velike, da je moral Hank Green informacije razdeliti na 2 videa. Čeprav sta oba zelo zanimiva, se vam bo morda zdelo zamudno.

Te opombe NISO končane po koncu razdelka ATP in ADP. Prosimo, bodite pripravljeni razpravljati do zadnje strani 2 teh opomb za ponedeljek. Te informacije bomo verjetno pokrivali v ponedeljek in torek.

Pospešen tečaj biologije – Fotosinteza

Pospešen tečaj biologije – ATP in celično dihanje

Prosimo, preglejte opombe iz razdelka 2.1 ali videoposnetek o hitrem tečaju biologije (odvisno od vaših želja), ki je naveden spodaj pred jutrišnjim predavanjem. To vam bo pomagalo pri pripravi na naš razred o makromolekulah.

**Upoštevajte, da boste testirani na OPOMBAH, ko bomo pripravljeni na naš test iz 2. poglavja.

Opombe 2. poglavja – (datoteka zapiskov PDF)
*Upoštevajte, da so to le začetne opombe za 2. poglavje (razdelek 2.1). Še več jih bo, če želite počakati, preden jih natisnete.


Snov in energija v biologiji# - Biologija

DEL IV. EVOLUCIJA IN EKOLOGIJA

15. Dinamika ekosistema. Pretok energije in snovi

15.3. Pretok energije skozi ekosisteme

Stari Egipčani so zgradili dovršene grobnice, ki jih imenujemo piramide. Široka osnova piramide je potrebna za podporo zgornjih nivojev strukture, ki se na vrhu zoži do točke. Enak odnos obstaja za različne trofične ravni ekosistemov. Biologi so ta model piramide sprejeli kot način razmišljanja o tem, kako so organizirani ekosistemi. Večina ekosistemov ima velike količine proizvajalcev, majhne količine rastlinojedih živali in še manjše količine mesojedcev. Ker je to tako pogosto, so ekologi iskali razloge za razlago razmerja.

Pri gledanju na ekološke sisteme z energetskega vidika sta pomembna dva temeljna fizikalna zakona energije. Prvi zakon termodinamike pravi, da energija ni niti ustvarjena niti uničena. To pomeni, da bi morali biti sposobni opisati količine energije na vsaki trofični ravni in slediti energiji, ko teče skozi zaporedne trofične ravni. Drugi zakon termodinamike pravi, da ko se energija pretvori iz ene oblike v drugo, nekaj energije uide v okolico kot toplota. To pomeni, da se pri prehodu energije z ene trofične ravni na drugo zmanjša količina energije v živih bitjih in poveča količina toplote v njihovi okolici (slika 15.4).

SLIKA 15.4. Energijske in trofične ravni

Trofični nivo proizvajalca ima največjo količino energije in snovi. Na vsaki naslednji trofični ravni je manj energije in snovi.

Pomislite na kateri koli stroj za pretvorbo energije, da določena količina energije vstopi v stroj in opravi se določena količina dela. Vendar pa sprošča tudi veliko toplotne energije. Na primer, avtomobilski motor mora imeti hladilni sistem, da se znebi proizvedene toplotne energije. Podobno se električna energija uporablja v žarnici z žarilno nitko za proizvodnjo svetlobe, vendar žarnica proizvaja tudi velike količine toplote. Čeprav so živi sistemi nekoliko drugačni, sledijo istim energetskim pravilom.

Energijo v ekosistemu je mogoče meriti na več načinov. Eden od preprostih načinov je zbrati vse organizme, ki so prisotni na kateri koli trofični ravni, in jih zažgati. Na primer, vse rastline na majhnem polju (trofična raven proizvajalca) je mogoče pobrati in sežgati. Število kalorij toplote, ki nastane pri izgorevanju, je enako energijski vsebnosti zbranega organskega materiala. Podobno bi lahko zbrali in sežgali vse rastlinojede živali na drugi trofični ravni. Nato bi lahko primerjali količino toplote, ki jo ustvarijo proizvajalci in rastlinojede živali, in dobili predstavo o tem, koliko energije se izgubi, ko greste od proizvajalca do trofične ravni rastlinojedca.

Drug način določanja prisotne energije je merjenje hitrosti fotosinteze in dihanja skupine proizvajalcev. Razlika med hitrostjo dihanja in fotosinteze je količina energije, ujete v živi material rastlin.

Ko preučimo najrazličnejše ekosisteme, ugotovimo, da ima trofični nivo proizvajalca največ energije, trofični nivo rastlinojedca manj, trofični nivo mesojedcev pa najmanj. Na splošno je približno 90-odstotna izguba energije z ene trofične ravni na naslednjo višjo raven. Dejanske meritve se razlikujejo od enega ekosistema do drugega. Nekateri lahko izgubijo kar 99 %, medtem ko lahko drugi, učinkovitejši sistemi izgubijo le 70 %, vendar je 90 % dobro pravilo. Ta izguba vsebnosti energije na drugi in naslednjih trofičnih ravneh je predvsem posledica drugega zakona termodinamike. (Kadar koli se energija pretvori iz ene oblike v drugo, se nekaj energije izgubi v okolico kot toplota.)

Poleg izgube energije, ki je posledica drugega zakona termodinamike, obstaja dodatna izguba pri zajemanju in predelavi živilskega materiala s strani rastlinojedih in mesojedcev. Čeprav rastlinojedim živalim ni treba loviti svoje hrane, morajo potovati tja, kjer je hrana na voljo, jo nato zbrati, žvečiti, prebaviti in presnoviti (slika 15.5). Vsi ti procesi zahtevajo energijo. Tako kot trofična raven rastlinojedcev doživi 90-odstotno izgubo vsebnosti energije, višje trofične ravni primarnih mesojedcev, sekundarnih mesojedcev in terciarnih mesojedcev doživljajo tudi 90-odstotno zmanjšanje energije, ki jim je na voljo. Slika 15.6 prikazuje pretok energije skozi ekosistem.

SLIKA 15.5. Izgube energije pri rastlinojedi

Ko žuželka poje rastlino, da pridobi energijo, se le majhna količina dejansko pretvori v novo biološko tkivo v žuželki.

SLIKA 15.6. Pretok energije skozi ekosistem

Energijo sonca ujamejo organizmi, ki izvajajo fotosintezo. To so proizvajalci na prvi trofični ravni. Ko energija teče z ene trofične ravni na drugo, se izgubi približno 90 % energije. To pomeni, da mora biti količina energije na ravni proizvajalca 10-krat večja od količine energije na ravni rastlinojedca. Končno se vsa energija, ki jo uporabljajo organizmi, sprosti v okolico kot toplota.

Ker je težko izmeriti količino energije na kateri koli trofični ravni ekosistema, znanstveniki pogosto uporabljajo druge metode za kvantificiranje trofičnih ravni. Ena metoda je preprosto preštevanje števila organizmov na vsaki trofični ravni. To na splošno daje enako piramidno razmerje, imenovano piramida številk (slika 15.7). To ni zelo dobra metoda za uporabo, če so organizmi na različnih trofičnih ravneh zelo različnih velikosti. Na primer, če bi prešteli vse majhne žuželke, ki se hranijo z listi enega velikega drevesa, bi dejansko dobili obrnjeno piramido.

SLIKA 15.7. Piramida številk

Eden najpreprostejših načinov za kvantificiranje različnih trofičnih ravni v ekosistemu je štetje števila posameznikov v majhnem delu ekosistema. Dokler so vsi organizmi podobne velikosti in živijo približno enako dolgo, ta metoda daje dobro sliko o tem, kako so trofične ravni povezane. (a) Dober primer je odnos med fotosintetičnim planktonom v oceanu, rastlinojedimi živalmi, ki jih jedo, in mesojedimi živalmi, ki jedo rastlinojede živali. Če pa so organizmi na eni trofični ravni veliko večji ali živijo veliko dlje kot organizmi na drugih ravneh, je lahko slika razmerja izkrivljena. (b) To je odnos med gozdnimi drevesi in žuželkami, ki se z njimi prehranjujejo. Ta piramida številk je obrnjena.

Eden od načinov za premagovanje nekaterih težav, povezanih s preprostim štetjem organizmov, je merjenje biomase na vsaki trofični ravni. Biomasa je količina prisotnega živega materiala, ki se običajno določi z zbiranjem vseh organizmov na eni trofični ravni in merjenjem njihove suhe teže. To odpravlja problem razlike v velikosti, povezan s piramido številk, ker so vsi organizmi na vsaki trofični ravni združeni in stehtani. Piramida biomase kaže tudi tipično 90-odstotno izgubo na vsaki trofični ravni.

Čeprav je piramida biomase pri merjenju nekaterih ekosistemov boljša od piramide številk, ima nekaj pomanjkljivosti. Nekateri organizmi se nagibajo k kopičenju biomase v daljšem časovnem obdobju, drugi pa ne. Mnoga drevesa živijo več sto let, njihovi primarni potrošniki, žuželke, običajno živijo le 1 leto. Prav tako je kit dolgoživa žival, medtem ko so njegovi prehranski organizmi razmeroma kratkotrajni. Slika 15.8 prikazuje dve piramidi biomase.

SLIKA 15.8. Piramida biomase

Biomaso določimo z zbiranjem in tehtanjem vseh organizmov v majhnem delu ekosistema. (a) Ta metoda kvantifikacije trofičnih ravni odpravlja problem različnih organizmov na različnih trofičnih ravneh. Vendar pa ne daje vedno jasne slike razmerja med trofičnimi ravnmi, če imajo organizmi zelo različno življenjsko dobo. (b) Na primer, v vodnih ekosistemih se mnogi majhni proizvajalci delijo večkrat na dan. Drobne živali (zooplankton), ki se hranijo z njimi, živijo veliko dlje in sčasoma nabirajo biomaso. Enocelične alge proizvajajo veliko več živega materiala, vendar se zaužijejo tako hitro, kot se proizvajajo, in zato ne kopičijo velike biomase.

7. Kaj je drugi zakon termodinamike? Zakaj je to pomembno za razumevanje energijskih razmerij v ekosistemih?

8. Zakaj je biomasa trofičnega nivoja rastlinojedca večja od biomase trofičnega nivoja mesojedca?

9. Navedite prednosti in slabosti uporabe vsakega od naslednjih za karakterizacijo odnosov med organizmi v ekosistemu: piramida energije, piramida biomase in piramida števil.

Če ste imetnik avtorskih pravic za katero koli gradivo na našem spletnem mestu in ga nameravate odstraniti, se za odobritev obrnite na skrbnika našega spletnega mesta.


Biologija 171

Do konca tega razdelka boste lahko naredili naslednje:

Termodinamika se nanaša na preučevanje energije in prenosa energije, ki vključuje fizično snov. Materija in njeno okolje, ki sta pomembna za določen primer prenosa energije, so razvrščeni kot sistem, vse zunaj tega sistema pa je okolica. Na primer, pri segrevanju lonca z vodo na štedilniku sistem vključuje štedilnik, lonec in vodo. Prenos energije znotraj sistema (med štedilnikom, loncem in vodo). Obstajata dve vrsti sistemov: odprti in zaprti. Odprt sistem je tisti, v katerem se energija lahko prenaša med sistemom in njegovo okolico. Sistem kuhalne plošče je odprt, ker lahko izgubi toploto v zrak. Zaprt sistem je tisti, ki ne more prenašati energije v svojo okolico.

Biološki organizmi so odprti sistemi. Izmenjava energije med njimi in njihovo okolico, saj porabljajo molekule, ki hranijo energijo, in z opravljanjem dela sproščajo energijo v okolje. Tako kot vse stvari v fizičnem svetu je tudi energija podrejena zakonom fizike. Zakoni termodinamike urejajo prenos energije v in med vsemi sistemi v vesolju.

Prvi zakon termodinamike

Prvi zakon termodinamike obravnava celotno količino energije v vesolju. Navaja, da je ta skupna količina energije konstantna. Z drugimi besedami, v vesolju je vedno obstajala in vedno bo natanko enaka količina energije. Energija obstaja v različnih oblikah. Po prvem zakonu termodinamike se energija lahko prenaša iz kraja v kraj ali preoblikuje v različne oblike, vendar je ni mogoče ustvariti ali uničiti. Prenosi in transformacije energije se ves čas dogajajo okoli nas. Žarnice pretvorijo električno energijo v svetlobno energijo. Plinske peči pretvarjajo kemično energijo iz zemeljskega plina v toplotno energijo. Rastline izvajajo eno od biološko najbolj uporabnih energetskih transformacij na zemlji: pretvorbo energije sončne svetlobe v kemično energijo, shranjeno v organskih molekulah (pregled). (Slika) prikazuje primere energetskih transformacij.

Izziv za vse žive organizme je pridobivanje energije iz svoje okolice v obliki, ki jo lahko prenesejo ali pretvorijo v uporabno energijo za opravljanje dela. Žive celice so se razvile, da bi se zelo dobro soočile s tem izzivom. Kemična energija, shranjena v organskih molekulah, kot so sladkorji in maščobe, se skozi vrsto celičnih kemičnih reakcij pretvori v energijo znotraj molekul ATP. Energija v molekulah ATP je lahko dostopna za opravljanje dela. Primeri vrst dela, ki jih morajo opraviti celice, vključujejo gradnjo kompleksnih molekul, transport materialov, poganjanje utripajočega gibanja cilij ali bičkov, krčenje mišičnih vlaken za ustvarjanje gibanja in razmnoževanje.


Drugi zakon termodinamike

Primarne naloge žive celice pridobivanja, preoblikovanja in uporabe energije za opravljanje dela se morda zdijo preproste. Vendar pa drugi zakon termodinamike pojasnjuje, zakaj so te naloge težje, kot se zdijo. Noben od prenosov energije, o katerih smo razpravljali, skupaj z vsemi energetskimi prenosi in transformacijami v vesolju, ni popolnoma učinkovit. Pri vsakem prenosu energije se nekaj energije izgubi v obliki, ki je neuporabna. V večini primerov je ta oblika toplotna energija. Termodinamično znanstveniki definirajo toplotno energijo kot energijo, ki se prenaša iz enega sistema v drugega, ki ne opravlja dela. Na primer, ko letalo leti po zraku, izgubi del svoje energije kot toplotno energijo zaradi trenja z okoliškim zrakom. To trenje dejansko segreva zrak tako, da začasno poveča hitrost molekule zraka. Prav tako se nekaj energije izgubi kot toplotna energija med celičnimi metabolnimi reakcijami. To je dobro za toplokrvna bitja, kot smo mi, saj toplotna energija pomaga vzdrževati našo telesno temperaturo. Strogo gledano, noben prenos energije ni popolnoma učinkovit, saj se nekaj energije izgubi v neuporabni obliki.

Pomemben koncept v fizičnih sistemih je koncept reda in neurejenosti (ali naključnosti). Več energije, ki jo sistem izgubi v okolico, manj je urejen in bolj naključen sistem. Znanstveniki označujejo mero naključnosti ali motnje v sistemu kot entropijo. Visoka entropija pomeni veliko nered in nizko energijo ((slika)). Če želite bolje razumeti entropijo, pomislite na študentsko spalnico. Če vanj ne bi vlagali energije ali dela, bi soba hitro postala neurejena. Obstajal bi v zelo neurejenem stanju, v stanju visoke entropije. Energijo je treba vložiti v sistem, v obliki študenta, ki opravi delo in vse pospravi, da se prostor vrne v stanje čistoče in reda. To stanje je stanje z nizko entropijo. Podobno je treba avto ali hišo nenehno vzdrževati z delom, da ostane v urejenem stanju. Če ostanemo sami, entropija hiše ali avtomobila postopoma narašča zaradi rje in degradacije. Molekule in kemične reakcije imajo tudi različne količine entropije. Na primer, ko kemične reakcije dosežejo stanje ravnotežja, se entropija poveča, in ko se molekule pri visoki koncentraciji na enem mestu razpršijo in razširijo, se poveča tudi entropija.

Prenos energije in posledična entropija Nastavite preprost poskus, da boste razumeli, kako se energija prenaša in kako pride do spremembe entropije.

  1. Vzemite blok ledu. To je voda v trdni obliki, zato ima visoko strukturno urejenost. To pomeni, da se molekule ne morejo zelo premikati in so v fiksnem položaju. Temperatura ledu je 0°C. Posledično je entropija sistema nizka.
  2. Pustite, da se led stopi pri sobni temperaturi. Kakšno je trenutno stanje molekul v tekoči vodi? Kako je potekal prenos energije? Ali je entropija sistema višja ali nižja? Zakaj?
  3. Vodo segrejte do vrelišča. Kaj se zgodi z entropijo sistema, ko se voda segreje?

Pomislite na vse fizične sisteme na ta način: Živa bitja so zelo urejena in zahtevajo stalen vnos energije, da se vzdržujejo v stanju nizke entropije. Ker živi sistemi vzamejo molekule, ki shranjujejo energijo, in jih s kemičnimi reakcijami preoblikujejo, pri tem izgubijo nekaj uporabne energije, ker nobena reakcija ni popolnoma učinkovita. Proizvajajo tudi odpadke in stranske proizvode, ki niso uporabni viri energije. Ta proces poveča entropijo okolice sistema. Ker vsi prenosi energije povzročijo izgubo nekaj uporabne energije, drugi zakon termodinamike pravi, da vsak prenos ali transformacija energije poveča entropijo vesolja. Čeprav so živa bitja zelo urejena in vzdržujejo stanje nizke entropije, se skupna entropija vesolja nenehno povečuje zaradi izgube uporabne energije z vsakim prenosom energije. V bistvu so živa bitja v nenehnem boju proti temu nenehnemu povečanju univerzalne entropije.


Povzetek razdelka

Pri preučevanju energije znanstveniki uporabljajo izraz "sistem" za sklicevanje na snov in njeno okolje, ki sodeluje pri prenosu energije. Vse izven sistema je okolica. Posamezne celice so biološki sistemi. O sistemih si lahko predstavljamo določeno količino reda. Za bolj urejen sistem je potrebna energija. Bolj kot je sistem urejen, nižja je njegova entropija. Entropija je merilo sistemske motnje. Ko postane sistem bolj neurejen, nižja je njegova energija in višja je njegova entropija.

Zakoni termodinamike so niz zakonov, ki opisujejo lastnosti in procese prenosa energije. Prvi zakon pravi, da je skupna količina energije v vesolju konstantna. To pomeni, da energije ni mogoče ustvariti ali uničiti, temveč le prenesti ali transformirati. Drugi zakon termodinamike pravi, da vsak prenos energije vključuje nekaj izgube energije v neuporabni obliki, kot je toplotna energija, kar ima za posledico bolj neurejen sistem. Z drugimi besedami, noben prenos energije ni popolnoma učinkovit in vsi prenosi se gibljejo v neredu.

Brezplačen odziv

Predstavljajte si dovršeno farmo mravelj s tuneli in prehodi skozi pesek, kjer mravlje živijo v veliki skupnosti. Zdaj si predstavljajte, da je potres stresel tla in porušil mravljo farmo. V katerem od teh dveh scenarijev, pred ali po potresu, je bil sistem farme mravelj v stanju višje ali nižje entropije?

Kmetija mravelj je imela pred potresom nižjo entropijo, ker je bil zelo urejen sistem. Po potresu je sistem postal veliko bolj neurejen in je imel višjo entropijo.

Prenosi energije potekajo nenehno v vsakodnevnih dejavnostih. Pomislite na dva scenarija: kuhanje na štedilniku in vožnja. Pojasnite, kako se drugi zakon termodinamike uporablja za ta dva scenarija.

Med kuhanjem se hrana segreva na štedilniku, vendar ne gre vsa toplota za kuhanje hrane, nekaj se je izgubi kot toplotna energija v okoliški zrak, kar povečuje entropijo. Med vožnjo avtomobili gorijo bencin za zagon motorja in premikanje avtomobila. Ta reakcija ni povsem učinkovita, saj se nekaj energije med tem procesom izgubi kot toplotna energija, zato se napa in komponente pod njo segrejejo, ko je motor vklopljen. Pnevmatike se segrejejo tudi zaradi trenja s pločnikom, kar je dodatna izguba energije. Ta prenos energije, tako kot vsi drugi, povečuje tudi entropijo.

Slovarček


Vsebina

Za razliko od drugih vej se formalne znanosti ne ukvarjajo z veljavnostjo teorij, ki temeljijo na opazovanjih v resničnem svetu (empirično znanje), temveč z lastnostmi formalnih sistemov, ki temeljijo na definicijah in pravilih. Zato obstaja nesoglasje o tem, ali formalne znanosti dejansko predstavljajo znanost. Metode formalnih znanosti pa so bistvene za gradnjo in preizkušanje znanstvenih modelov, ki se ukvarjajo z opazno realnostjo, [6] in velik napredek formalnih znanosti je pogosto omogočil velik napredek v empiričnih znanostih.

Logično urejanje

Logika (iz grščine: λογική, logikḗ, 'obseden z razumom, intelektualen, dialektičen, argumentiran') [7] [8] [opomba 1] je sistematično preučevanje veljavnih pravil sklepanja, torej odnosov, ki vodijo k sprejetju ene trditve (sklepa) o na podlagi niza drugih predlogov (premis). V širšem smislu je logika analiza in ocena argumentov. [9]

Tradicionalno je vključeval klasifikacijo argumentov, sistematično razlaganje logičnih oblik, veljavnost in trdnost deduktivnega sklepanja, moč induktivnega sklepanja, študij formalnih dokazov in sklepanja (vključno s paradoksi in zmotami) ter študij sintakse in semantike.

Zgodovinsko gledano so logiko preučevali v filozofiji (od antičnih časov) in matematiki (od sredine 19. stoletja). V zadnjem času so logiko preučevali v kognitivni znanosti, ki se med drugim opira na računalništvo, jezikoslovje, filozofijo in psihologijo.

Matematika Uredi

matematika, v najširšem pomenu je le sinonim formalne znanosti, tradicionalno matematika pa bolj natančno pomeni koalicijo štirih področij: aritmetike, algebre, geometrije in analize, ki so, grobo rečeno, študij količine, strukture, prostora in spremeniti oz.

Uredi statistiko

Statistika je študij zbiranja, organizacije in interpretacije podatkov. [10] [11] Ukvarja se z vsemi vidiki tega, vključno z načrtovanjem zbiranja podatkov v smislu načrtovanja raziskav in eksperimentov. [10]

Statistik je nekdo, ki je še posebej dobro seznanjen z načini razmišljanja, potrebnimi za uspešno uporabo statistične analize. Takšni ljudje so te izkušnje pogosto pridobili z delom na katerem koli od številnih področij. Obstaja tudi disciplina, ki se imenuje matematična statistika, ki se ukvarja s teoretično osnovo predmeta.

Beseda statistiko, ko se nanaša na znanstveno disciplino, je enkratna, kot v »Statistika je umetnost«. [12] Tega ne smemo zamenjevati z besedo statistika, ki se nanaša na količino (kot je povprečje ali mediana), izračunano iz niza podatkov, [13] katere množina je statistiko ("ta statistika se zdi napačna" ali "te statistike so zavajajoče").

Teorija sistemov Uredi

Teorija sistemov je transdisciplinarna študija sistemov na splošno, da bi razjasnila načela, ki jih je mogoče uporabiti za vse vrste sistemov na vseh področjih raziskav. Izraz še nima dobro uveljavljenega, natančnega pomena, vendar lahko teorijo sistemov razumno štejemo za specializacijo sistemskega mišljenja in posplošitev sistemske znanosti. Izraz izvira iz Bertalanffyjeve splošne sistemske teorije (GST) in se uporablja v kasnejših prizadevanjih na drugih področjih, kot sta akcijska teorija Talcotta Parsonsa in sociološka avtopoeza Niklasa Luhmanna.

V tem kontekstu beseda sistemov se uporablja za sklicevanje posebej na samoregulirajoče sisteme, to je, ki se samopopravljajo s povratnimi informacijami. Samoregulacijske sisteme najdemo v naravi, vključno s fiziološkimi sistemi našega telesa, v lokalnih in globalnih ekosistemih ter podnebju.

Teorija odločanja Uredi

Teorija odločanja (ali teorija izbire ne smemo zamenjevati s teorijo izbire) je študija izbir agenta. [14] Teorijo odločanja lahko razdelimo na dve veji: normativno teorijo odločanja, ki analizira rezultate odločitev ali določa optimalne odločitve glede na omejitve in predpostavke, in deskriptivno teorijo odločanja, ki analizira kako agenti dejansko sprejemajo odločitve, ki jih sprejemajo.

Teorija odločanja je tesno povezana s področjem teorije iger [15] in je interdisciplinarna tema, ki jo preučujejo ekonomisti, statistiki, psihologi, biologi, [16] politični in drugi družboslovci, filozofi, [17] in računalničarji.

Empirične aplikacije te bogate teorije se običajno izvajajo s pomočjo statističnih in ekonometričnih metod.

Teoretično računalništvo Uredi

Teoretično računalništvo (TCS) je podmnožica splošne računalništva in matematike, ki se osredotoča na bolj matematične teme računalništva in vključuje teorijo računanja.

Teoretična področja je težko natančno opisati. Posebna interesna skupina ACM za algoritme in teorijo računanja (SIGACT) ponuja naslednji opis: [18]

Naravoslovje je veja znanosti, ki se ukvarja z opisovanjem, napovedovanjem in razumevanjem naravnih pojavov, ki temelji na empiričnih dokazih iz opazovanja in eksperimentiranja. Mechanisms such as peer review and repeatability of findings are used to try to ensure the validity of scientific advances.

Natural science can be divided into two main branches: life science and physical science. Life science is alternatively known as biology, and physical science is subdivided into branches: physics, chemistry, astronomy and Earth science. These branches of natural science may be further divided into more specialized branches (also known as fields)

Physical science Edit

Physical science is an encompassing term for the branches of natural science that study non-living systems, in contrast to the life sciences. However, the term "physical" creates an unintended, somewhat arbitrary distinction, since many branches of physical science also study biological phenomena. There is a difference between physical science and physics.

Physics Edit

Physics (from Ancient Greek: φύσις , romanized: physis, lit. 'nature') is a natural science that involves the study of matter [note 2] and its motion through spacetime, along with related concepts such as energy and force. [20] More broadly, it is the general analysis of nature, conducted in order to understand how the universe behaves. [21] [22] [note 3]

Physics is one of the oldest academic disciplines, perhaps the oldest through its inclusion of astronomy. [note 4] Over the last two millennia, physics was a part of natural philosophy along with chemistry, certain branches of mathematics, and biology, but during the Scientific Revolution in the 16th century, the natural sciences emerged as unique research programs in their own right. [note 5] Certain research areas are interdisciplinary, such as biophysics and quantum chemistry, which means that the boundaries of physics are not rigidly defined. In the nineteenth and twentieth centuries physicalism emerged as a major unifying feature of the philosophy of science as physics provides fundamental explanations for every observed natural phenomenon. New ideas in physics often explain the fundamental mechanisms of other sciences, while opening to new research areas in mathematics and philosophy.

Chemistry Edit

Chemistry (the etymology of the word has been much disputed) [note 6] is the science of matter and the changes it undergoes. The science of matter is also addressed by physics, but while physics takes a more general and fundamental approach, chemistry is more specialized, being concerned by the composition, behavior (or reaction), structure, and properties of matter, as well as the changes it undergoes during chemical reactions. [23] [24] It is a physical science which studies various substances, atoms, molecules, and matter (especially carbon based). Example sub-disciplines of chemistry include: biochemistry, the study of substances found in biological organisms physical chemistry, the study of chemical processes using physical concepts such as thermodynamics and quantum mechanics and analytical chemistry, the analysis of material samples to gain an understanding of their chemical composition and structure. Many more specialized disciplines have emerged in recent years, e.g. neurochemistry the chemical study of the nervous system.

Earth science Edit

Earth science (also known as geoscience, the geosciences oz the Earth sciences) is an all-embracing term for the sciences related to the planet Earth. [25] It is arguably a special case in planetary science, the Earth being the only known life-bearing planet. There are both reductionist and holistic approaches to Earth sciences. The formal discipline of Earth sciences may include the study of the atmosphere, hydrosphere, lithosphere, and biosphere, as well as the solid earth. Typically Earth scientists will use tools from physics, chemistry, biology, geography, chronology and mathematics to build a quantitative understanding of how the Earth system works, and how it evolved to its current state.

Geology Edit

Geology (from the Ancient Greek γῆ, ("earth") and -λoγία, -logia, ("study of", "discourse") [26] [27] ) is an Earth science concerned with the solid Earth, the rocks of which it is composed, and the processes by which they change over time. Geology can also include the study of the solid features of any terrestrial planet or natural satellite such as Mars or the Moon. Modern geology significantly overlaps all other Earth sciences, including hydrology and the atmospheric sciences, and so is treated as one major aspect of integrated Earth system science and planetary science.

Oceanography Edit

Oceanography, oz marine science, is the branch of Earth science that studies the ocean. It covers a wide range of topics, including marine organisms and ecosystem dynamics ocean currents, waves, and geophysical fluid dynamics plate tectonics and the geology of the seafloor and fluxes of various chemical substances and physical properties within the ocean and across its boundaries. These diverse topics reflect multiple disciplines that oceanographers blend to further knowledge of the world ocean and understanding of processes within it: biology, chemistry, geology, meteorology, and physics as well as geography.

Meteorology Edit

Meteorology is the interdisciplinary scientific study of the atmosphere. Studies in the field stretch back millennia, though significant progress in meteorology did not occur until the 17th century. The 19th century saw breakthroughs occur after observing networks developed across several countries. After the development of the computer in the latter half of the 20th century, breakthroughs in weather forecasting were achieved.

Space Science or Astronomy Edit

Space science, oz astronomy, is the study of everything in outer space. [28] This has sometimes been called astronomy, but recently astronomy has come to be regarded as a division of broader space science, which has grown to include other related fields, [29] such as studying issues related to space travel and space exploration (including space medicine), space archaeology [30] and science performed in outer space (see space research).

Life science Edit

Life science, also known as biology, is the natural science that studies life such as microorganisms, plants, and animals including human beings, – including their physical structure, chemical processes, molecular interactions, physiological mechanisms, development, and evolution. [31] Despite the complexity of the science, certain unifying concepts consolidate it into a single, coherent field. Biology recognizes the cell as the basic unit of life, genes as the basic unit of heredity, and evolution as the engine that propels the creation and extinction of species. Living organisms are open systems that survive by transforming energy and decreasing their local entropy [32] to maintain a stable and vital condition defined as homeostasis. [33]

Biochemistry Edit

Biochemistry, oz biological chemistry, is the study of chemical processes within and relating to living organisms. [34] It is a sub-discipline of both biology and chemistry, and from a reductionist point of view it is fundamental in biology. Biochemistry is closely related to molecular biology, cell biology, genetics, and physiology.

Microbiology Edit

mikrobiologija is the study of microorganisms, those being unicellular (single cell), multicellular (cell colony), or acellular (lacking cells). Microbiology encompasses numerous sub-disciplines including virology, bacteriology, protistology, mycology, immunology and parasitology.

Botany Edit

Botany, also called plant science(s), plant biology oz phytology, is the science of plant life and a branch of biology. Traditionally, botany has also included the study of fungi and algae by mycologists and phycologists respectively, with the study of these three groups of organisms remaining within the sphere of interest of the International Botanical Congress. Nowadays, botanists (in the strict sense) study approximately 410,000 species of land plants of which some 391,000 species are vascular plants (including approximately 369,000 species of flowering plants), [35] and approximately 20,000 are bryophytes. [36]

Zoology Edit

Zoology ( / z oʊ ˈ ɒ l ə dʒ i / ) [note 7] is the branch of biology that studies the animal kingdom, including the structure, embryology, evolution, classification, habits, and distribution of all animals, both living and extinct, and how they interact with their ecosystems. The term is derived from Ancient Greek ζῷον, zōion, i.e. "animal" and λόγος, logotipi, i.e. "knowledge, study". [37] Some branches of zoology include: anthrozoology, arachnology, archaeozoology, cetology, embryology, entomology, helminthology, herpetology, histology, ichthyology, malacology, mammalogy, morphology, nematology, ornithology, palaeozoology, pathology, primatology, protozoology, taxonomy, and zoogeography.

Ecology Edit

Ecology (from Greek: οἶκος , "house", or "environment" -λογία , "study of") [note 8] is a branch of biology [38] concerning interactions among organisms and their biophysical environment, which includes both biotic and abiotic components. Topics of interest include the biodiversity, distribution, biomass, and populations of organisms, as well as cooperation and competition within and between species. Ecosystems are dynamically interacting systems of organisms, the communities they make up, and the non-living components of their environment. Ecosystem processes, such as primary production, pedogenesis, nutrient cycling, and niche construction, regulate the flux of energy and matter through an environment. These processes are sustained by organisms with specific life history traits.

Social science is the branch of science devoted to the study of societies and the relationships among individuals within those societies. The term was formerly used to refer to the field of sociology, the original "science of society", established in the 19th century. In addition to sociology, it now encompasses a wide array of academic disciplines, including anthropology, archaeology, economics, human geography, linguistics, political science, and psychology.

Positivist social scientists use methods resembling those of the natural sciences as tools for understanding society, and so define science in its stricter modern sense. Interpretivist social scientists, by contrast, may use social critique or symbolic interpretation rather than constructing empirically falsifiable theories, and thus treat science in its broader sense. In modern academic practice, researchers are often eclectic, using multiple methodologies (for instance, by combining both quantitative and qualitative research). The term "social research" has also acquired a degree of autonomy as practitioners from various disciplines share in its aims and methods.

Applied science is the use of existing scientific knowledge to practical goals, like technology or inventions.

Within natural science, disciplines that are basic science develop basic informacije to explain and perhaps predict phenomena in the natural world. Applied science is the use of scientific processes and knowledge as the means to achieve a particularly practical or useful result. This includes a broad range of applied science-related fields, including engineering and medicine.

Applied science can also apply formal science, such as statistics and probability theory, as in epidemiology. Genetic epidemiology is an applied science applying both biological and statistical methods.

The relationships between the branches of science are summarized by the following table [39]


How Organisms Acquire Energy in a Food Web

All living things require energy in one form or another. Energy is used by most complex metabolic pathways (usually in the form of ATP), especially those responsible for building large molecules from smaller compounds. Living organisms would not be able to assemble macromolecules (proteins, lipids, nucleic acids, and complex carbohydrates) from their monomers without a constant energy input.

Food-web diagrams illustrate how energy flows directionally through ecosystems. They can also indicate how efficiently organisms acquire energy, use it, and how much remains for use by other organisms of the food web. Energy is acquired by living things in two ways: autotrophs harness light or chemical energy and heterotrophs acquire energy through the consumption and digestion of other living or previously living organisms.

Photosynthetic and chemosynthetic organisms are autotrophs , which are organisms capable of synthesizing their own food (more specifically, capable of using inorganic carbon as a carbon source). Photosynthetic autotrophs ( photoautotrophs ) use sunlight as an energy source, and chemosynthetic autotrophs ( chemoautotrophs ) use inorganic molecules as an energy source. Autotrophs are critical for most ecosystems: they are the producer trophic level. Without these organisms, energy would not be available to other living organisms, and life itself would not be possible.

Photoautotrophs, such as plants, algae, and photosynthetic bacteria, are the energy source for a majority of the world’s ecosystems. These ecosystems are often described by grazing and detrital food webs. Photoautotrophs harness the Sun’s solar energy by converting it to chemical energy in the form of ATP (and NADP). The energy stored in ATP is used to synthesize complex organic molecules, such as glucose. The rate at which photosynthetic producers incorporate energy from the Sun is called gross primary productivity . However, not all of the energy incorporated by producers is available to the other organisms in the food web because producers must also grow and reproduce, which consumes energy. Net primary productivity is the energy that remains in the producers after accounting for these organisms’ respiration and heat loss. The net productivity is then available to the primary consumers at the next trophic level.

Chemoautotrophs are primarily bacteria and archaea that are found in rare ecosystems where sunlight is not available, such as those associated with dark caves or hydrothermal vents at the bottom of the ocean ([Figure 6 ]). Many chemoautotrophs in hydrothermal vents use hydrogen sulfide (H2S), which is released from the vents as a source of chemical energy this allows them to synthesize complex organic molecules, such as glucose, for their own energy and, in turn, supplies energy to the rest of the ecosystem.

Figure 6: Swimming shrimp, a few squat lobsters, and hundreds of vent mussels are seen at a hydrothermal vent at the bottom of the ocean. As no sunlight penetrates to this depth, the ecosystem is supported by chemoautotrophic bacteria and organic material that sinks from the ocean’s surface. This picture was taken in 2006 at the submerged NW Eifuku volcano off the coast of Japan by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). The summit of this highly active volcano lies 1535 m below the surface.


Ecological Pyramids

Ecological pyramids, which can be inverted or upright, depict biomass, energy, and the number of organisms in each trophic level.

Učni cilji

Explain the shape and structure of the ecological pyramid

Key Takeaways

Ključne točke

  • Pyramids of numbers can be either upright or inverted, depending on the ecosystem.
  • Pyramids of biomass measure the amount of energy converted into living tissue at the different trophic levels.
  • The English Channel ecosystem exhibits an inverted biomass pyramid since the primary producers make up less biomass than the primary consumers.
  • Pyramid ecosystem modeling can also be used to show energy flow through the trophic levels pyramids of energy are always upright since energy decreases at each trophic level.
  • All types of ecological pyramids are useful for characterizing ecosystem structure however, in the study of energy flow through the ecosystem, pyramids of energy are the most consistent and representative models of ecosystem structure.

Key Terms

  • ecological pyramid: diagram that shows the relative amounts of energy or matter or numbers of organisms within each trophic level in a food chain or food web

Modeling ecosystems energy flow: ecological pyramids

The structure of ecosystems can be visualized with ecological pyramids, which were first described by the pioneering studies of Charles Elton in the 1920s. Ecological pyramids show the relative amounts of various parameters (such as number of organisms, energy, and biomass) across trophic levels. Ecological pyramids can also be called trophic pyramids or energy pyramids.

Pyramids of numbers can be either upright or inverted, depending on the ecosystem. A typical grassland during the summer has an upright shape since it has a base of many plants, with the numbers of organisms decreasing at each trophic level. However, during the summer in a temperate forest, the base of the pyramid consists of few trees compared with the number of primary consumers, mostly insects. Because trees are large, they have great photosynthetic capability and dominate other plants in this ecosystem to obtain sunlight. Even in smaller numbers, primary producers in forests are still capable of supporting other trophic levels.

Ecological pyramids: Ecological pyramids depict the (a) biomass, (b) number of organisms, and (c) energy in each trophic level.

Another way to visualize ecosystem structure is with pyramids of biomass. This pyramid measures the amount of energy converted into living tissue at the different trophic levels. Using the Silver Springs ecosystem example, this data exhibits an upright biomass pyramid, whereas the pyramid from the English Channel example is inverted. The plants (primary producers) of the Silver Springs ecosystem make up a large percentage of the biomass found there. However, the phytoplankton in the English Channel example make up less biomass than the primary consumers, the zooplankton. As with inverted pyramids of numbers, the inverted biomass pyramid is not due to a lack of productivity from the primary producers, but results from the high turnover rate of the phytoplankton. The phytoplankton are consumed rapidly by the primary consumers, which minimizes their biomass at any particular point in time. However, since phytoplankton reproduce quickly, they are able to support the rest of the ecosystem.

Pyramid ecosystem modeling can also be used to show energy flow through the trophic levels. Pyramids of energy are always upright, since energy is lost at each trophic level an ecosystem without sufficient primary productivity cannot be supported. All types of ecological pyramids are useful for characterizing ecosystem structure. However, in the study of energy flow through the ecosystem, pyramids of energy are the most consistent and representative models of ecosystem structure.


Click the button below to get instant access to these worksheets for use in the classroom or at a home.

Download This Worksheet

This download is exclusively for KidsKonnect Premium members!
To download this worksheet, click the button below to signup (it only takes a minute) and you'll be brought right back to this page to start the download!

Edit This Worksheet

Editing resources is available exclusively for KidsKonnect Premium members.
To edit this worksheet, click the button below to signup (it only takes a minute) and you'll be brought right back to this page to start editing!

This worksheet can be edited by Premium members using the free Google Slides online software. Kliknite na Uredi button above to get started.

Download This Sample

This sample is exclusively for KidsKonnect members!
To download this worksheet, click the button below to signup for free (it only takes a minute) and you'll be brought right back to this page to start the download!

Matter is the substance of which all material is made. That means objects which have mass. Energy is used in science to describe how much potential a physical system has to change. In physics, energy is a property of matter. It can be transferred between objects, and converted in form. It cannot be created or destroyed.

See the fact file below for more information about matter and energy or alternatively you can download our comprehensive worksheet pack to utilise within the classroom or home environment

  • Everything in the Universe is made up of matter and energy.
  • Matter is anything that has mass and occupies space.
  • Matter describes the physical things around us: the earth, the air you breathe, your pencil. Matter is made up of particles called atoms and molecules. Atoms are particles of elements – substances that cannot be broken down further.
  • There are currently 109 known elements, but obviously there are more than 109 different substances in the universe. This is because atoms of elements can combine with one another to form compounds.
  • There are 4 fundamental states of matter: solid, liquid, gas and plasma.
  • Energy is the ability to cause change or do work.
  • Some forms of energy include light, heat, chemical, nuclear, electrical energy and mechanical energy.
  • There are two main types of energy: potential and kinetic. Potential energy is energy that is stored, while kinetic energy is energy in use.
  • In order for electrical energy to flow, it must follow a complete path through a circuit.
  • Dark matter refers to material that can’t be detected by their emitted radiation but whose presence can be inferred from gravitational effects on visible matter, like stars and galaxies. Dark energy, or negative energy, is the energy found in space.

For more information, visit A Level Chemistry.

Matter and Energy Worksheets

This bundle contains 11 ready-to-use Matter and Energy Worksheets that are perfect for students who want to learn more about Matter which is the substance of which all material is made. That means objects which have mass. Energy is used in science to describe how much potential a physical system has to change. In physics, energy is a property of matter.

Download includes the following worksheets:

  • Matter and Energy Facts
  • Matter and Energy True or False
  • Tweet Tweet
  • Word Jumble
  • State the State
  • Let’s Play Ball
  • Old to New
  • Dark Matter Fiction
  • Naj bo svetloba
  • Everyday Energy
  • Next Big Thing

Link/cite this page

If you reference any of the content on this page on your own website, please use the code below to cite this page as the original source.

Use With Any Curriculum

These worksheets have been specifically designed for use with any international curriculum. You can use these worksheets as-is, or edit them using Google Slides to make them more specific to your own student ability levels and curriculum standards.


Chapter 48 - Ecosystems and Human Interference

First Law of Thermodynamics: Energy can be changed from one form to another, but it cannot be created or destroyed. The total amount of energy and matter in the Universe remains constant, merely changing from one form to another. Energy is always conserved, it cannot be created or destroyed. (This is often called the Law of Conservation of Energy)

Second Law of Thermodynamics: in all energy exchanges, if no energy enters or leaves the system, the potential energy of an end state will be less than its starting state. This is called ENTROPY. Living things must add energy to their systems to maintain order and life.

Food Webs and Food Chains

Food webs illustrate how energy is transferred in an ecosystem.

Ecological Pyramids also illustrate relationships

Pyramids also illustrate the relative numbers of species.

In any system, there will be more individuals lower on a food chain. An ecosystem can only support a small number of top predators.


Matter and Energy in Biology# - Biology

Animal Diversity Web
An extraordinary site from the University of Michigan

The Ocean Planet
An exhibition about our planet and its oceans, sponsored by NASA

Texas Parks and Wildlife
Extensive information about Texas wildlife and natural regions of the state.

3. poglavje
The Biosphere

In this chapter, students will will read about how the biologists called ecologists study the relationships among organisms in the living part of the Earth's environment, called the biosphere. You will also discover how energy and nutrients flow through the biosphere The links below lead to additional resources to help you with this chapter. Tej vključujejo Hot Links to Web sites related to the topics in this chapter, the Take It to the Net activities referred to in your textbook, a Self-Test you can use to test your knowledge of this chapter, and Teaching Links that instructors may find useful for their students.

Hot Links Take it to the Net
Chapter Self-Test Teaching Links


What are Web Codes?
Web Codes for Chapter 3:
Active Art: The Water Cycle
Miller & Levine: Exploring Ecology from Space
SciLinks: Energy Pyramids
SciLinks: Cycles of Matter
Self-Test

Section 3-1: What Is Ecology?
To understand the various relationships within the biosphere, ecologists ask questions about events and organisms that range in complexity from a single individual to a population, community, ecosystem, or biome, or to the entire biosphere.
Scientists conduct modern ecological research according to three basic approaches: observing, experimenting, and modeling. All of these approaches rely on the application of scientific methods to guide ecological inquiry.


Section 3-2: Energy Flow
Sunlight is the main energy source for life on Earth. In a few ecosystems, some organisms rely on the energy stored in inorganic chemical compounds.
Energy flows through an ecosystem in one direction, from the sun or inorganic compounds to autotrophs (producers) and then to various heterotrophs (consumers).
Only about 10 percent of the energy available within one trophic level is transferred to organisms at the next trophic level.


Section 3-3: Cycles of Matter
Unlike the one-way flow of energy, matter is recycled within and between ecosystems.
Every living organism needs nutrients to build tissues and carry out essential life functions. Like water, nutrients are passed between organisms and the environment through biogeochemical cycles.


Poglej si posnetek: Zgradba DNK (Avgust 2022).