Energy Flow Questions in Gujarati

(B) આહાર શૃંખલાનો ખ્યાલ $1927$ માં ચાર્લ્સ $Elton$ દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો.
તેમણે આહાર શૃંખલાને સજીવોની એવી શ્રેણી તરીકે વર્ણવી હતી જેના દ્વારા ઉર્જા એક પોષક સ્તરથી બીજા પોષક સ્તર સુધી વહન પામે છે.
$Elton$ એ પરિસ્થિતિકીય પિરામિડનો ખ્યાલ પણ રજૂ કર્યો હતો,જે નિવસનતંત્રમાં વિવિધ પોષક સ્તરો વચ્ચેના સંબંધોનું આલેખકીય નિરૂપણ છે.

(A) $Y-$ આકારનું ઉર્જા પ્રવાહ મોડેલ,જેને સ્તરીકૃત પ્રવાહ મોડેલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે $H.T. Odum$ દ્વારા $1956$ માં આપવામાં આવ્યું હતું. આ મોડેલ નિવસનતંત્રમાં ઉર્જાના પ્રવાહને બે અલગ-અલગ માર્ગો દ્વારા દર્શાવે છે: ચરાણ આહાર શૃંખલા અને વિઘટન આહાર શૃંખલા,જે વિવિધ પોષક સ્તરો પર એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે.
કોઈપણ નિવસનતંત્રમાં ઉર્જાનો મૂળભૂત અથવા અંતિમ સ્ત્રોત સૂર્યપ્રકાશ (સૌર વિકિરણ) છે.
વનસ્પતિઓ (ઉત્પાદકો) આ સૌર ઉર્જાને ગ્રહણ કરે છે અને પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા તેને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે,જે ત્યારબાદ નિવસનતંત્રના વિવિધ પોષક સ્તરોમાં વહે છે.

(C) પૃથ્વી પરના લગભગ તમામ નિવસનતંત્રો માટે ઉર્જાનો પ્રાથમિક અને અંતિમ સ્ત્રોત $Sunlight$ (સૂર્યપ્રકાશ) છે. ઉત્પાદકો (વનસ્પતિઓ) પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા સૌર ઉર્જાને ગ્રહણ કરે છે અને તેને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે,જે ત્યારબાદ આહાર શૃંખલામાં આગળ વધે છે.

(B) નિવસનતંત્રમાં ઊર્જાના વહન માટેના $10$ ટકાના નિયમ મુજબ,એક પોષક સ્તરે ઉપલબ્ધ ઊર્જાના માત્ર $10$ ટકા જેટલી જ ઊર્જા પછીના પોષક સ્તરે વહન પામે છે.
બાકીની મોટાભાગની ઊર્જા ($90$ ટકા) ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામે છે અથવા અપાચિત પદાર્થોમાં રહી જાય છે. તેથી,જ્યારે ખોરાકની ઊર્જા તૃણાહારીઓમાંથી માંસાહારીઓમાં જાય છે,ત્યારે કેટલીક ઊર્જામાં ઘટાડો થાય છે.

(A) સાચો જવાબ $A$ છે.
કોઈપણ નિવસનતંત્રમાં,સજીવો તેમના ભૌતિક પર્યાવરણ સાથે એવી રીતે આંતરક્રિયા કરે છે કે જેથી ઉર્જાનો સુનિશ્ચિત પ્રવાહ વહે છે.
આ ઉર્જા પ્રવાહ સ્પષ્ટ પોષક સ્તરો બનાવે છે,જે આહાર શૃંખલા અથવા આહાર ચક્ર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.
જ્યારે પોષક ચક્રો (જેમ કે $O_2$ અથવા $Cl_2$) દ્રવ્યના વહન સાથે સંકળાયેલા છે,ત્યારે આહાર ચક્ર ખાસ કરીને ઉત્પાદકોથી ઉપભોક્તાઓ સુધી ઉર્જાના સ્થાનાંતરણનો માર્ગ દર્શાવે છે.

(C) પરિસ્થિતિકીય તંત્રના જીવંત ઘટકો વચ્ચેના ખોરાક અને ઉર્જાના સંબંધો એ દર્શાવે છે કે ઉર્જા ઉત્પાદકોથી લઈને ઉપભોક્તાઓ અને વિઘટકો સુધીના પોષક સ્તરોમાં કેવી રીતે વહે છે. પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં ઉર્જાના રૂપાંતરણ અને પ્રવાહના આ અભ્યાસને 'બાયોએનર્જેટિક અભિગમ' (Bioenergetic approach) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. બાયોસેનોસિસ એ સજીવોના સમુદાયનો નિર્દેશ કરે છે અને માઇક્રોકોઝમ એ પરિસ્થિતિકીય તંત્રનું નાના પાયે નિરૂપણ છે. તેથી,આ સંબંધોના અભ્યાસ માટેનો સાચો શબ્દ બાયોએનર્જેટિક અભિગમ છે.

(C) પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં,$Potassium$,$Carbon$ અને $Nitrogen$ જેવા પોષક તત્વો ચક્રીય પ્રવાહ (જૈવ-ભૂ-રાસાયણિક ચક્ર) દર્શાવે છે,જ્યાં તેમનો સજીવો દ્વારા પુનઃઉપયોગ થાય છે.
જોકે,ઉર્જાનો પ્રવાહ એકમાર્ગી હોય છે. સૌર ઉર્જા પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં પ્રવેશે છે,ઉત્પાદકો દ્વારા રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે અને ત્યારબાદ વિવિધ પોષક સ્તરોમાં વહે છે. દરેક સ્થાનાંતરણ સમયે,ઉર્જાનો મોટો ભાગ ઉષ્મા સ્વરૂપે પર્યાવરણમાં મુક્ત થાય છે,જેનો ફરીથી ઉપયોગ કરી શકાતો નથી. તેથી,મુક્ત ઉર્જા એકમાર્ગી પ્રવાહ દર્શાવે છે.

(D) પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં ઉર્જાના વહન માટેના $10\%$ ના નિયમ મુજબ, જેમ ઉર્જા એક પોષક સ્તરથી બીજા પોષક સ્તર તરફ જાય છે તેમ તેમાં ઘટાડો થાય છે.
સ્વયંપોષીઓ (ઉત્પાદકો) પ્રથમ પોષક સ્તર ધરાવે છે અને સીધી રીતે સૌર ઉર્જાનો સંગ્રહ કરે છે, જે તેમને આહાર શૃંખલામાં ઉર્જાનો પ્રાથમિક સ્ત્રોત બનાવે છે.
દરેક ક્રમિક પોષક સ્તરે ઉર્જા ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામતી હોવાથી, ઉત્પાદકો (સ્વયંપોષીઓ) પાસે શાકાહારીઓ, માંસાહારીઓ અને કીટભક્ષીઓની તુલનામાં સૌથી વધુ ઉર્જા હોય છે.

(C) આહાર શૃંખલા સામાન્ય રીતે આ ક્રમમાં હોય છે: ઉત્પાદકો $\rightarrow$ પ્રાથમિક ઉપભોગીઓ $\rightarrow$ દ્વિતીય ઉપભોગીઓ $\rightarrow$ તૃતીય ઉપભોગીઓ.
$1$. ઉત્પાદકો લીલી વનસ્પતિઓ છે જે પોતાનો ખોરાક જાતે બનાવે છે.
$2$. પ્રાથમિક ઉપભોગીઓ (તૃણાહારીઓ) સીધા ઉત્પાદકો પર નભે છે (દા.ત.,ઢોર,હરણ,બકરી).
$3$. દ્વિતીય ઉપભોગીઓ (માંસાહારીઓ) પ્રાથમિક ઉપભોગીઓ પર નભે છે (દા.ત.,વાઘ,સિંહ).
વાઘ તૃણાહારીઓનો શિકાર કરતો હોવાથી,તે આ સંદર્ભમાં દ્વિતીય ઉપભોગી તરીકે કાર્ય કરે છે.

(A) પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં ઉર્જાનો પ્રવાહ હંમેશા એકદિશીય (unidirectional) હોય છે. તે ઉત્પાદકો (વનસ્પતિઓ) થી પ્રાથમિક ઉપભોક્તાઓ (તૃણાહારીઓ) અને ત્યારબાદ દ્વિતીય/તૃતીય ઉપભોક્તાઓ (માંસાહારીઓ) તરફ વહે છે. ઉર્જા ક્યારેય ઉચ્ચ પોષક સ્તરોથી નીચલા પોષક સ્તરો તરફ પાછી જતી નથી, અને $10\%$ ના નિયમ મુજબ દરેક સ્થાનાંતરણ સમયે ઉર્જાનો નોંધપાત્ર ભાગ ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય થાય છે.

(D) ઘેટાનું બચ્ચું એ પ્રાથમિક ઉપભોક્તા છે કારણ કે તે ઘાસ અને છોડ ખાય છે.
વરુ ઘેટાના બચ્ચાને ખાય છે,તેથી તે દ્વિતીયક ઉપભોક્તા છે.
વાઘ વરુને (દ્વિતીયક ઉપભોક્તા) ખાય છે,તેથી વાઘને તૃતીયક ઉપભોક્તા કહેવામાં આવે છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે.
ઉર્જા એ એકમાત્ર ઘટક છે જે બાહ્ય સ્ત્રોત એટલે કે સૂર્યમાંથી પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં પ્રવેશે છે.
સૌર ઉર્જા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા લીલી વનસ્પતિઓ (ઉત્પાદકો) દ્વારા પકડવામાં આવે છે અને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે,જે પછી વિવિધ પોષક સ્તરોમાં વહે છે.

(A) સાયબરનેટિક્સ એ પ્રાણી અને મશીનમાં નિયંત્રણ અને સંદેશાવ્યવહારનો વૈજ્ઞાનિક અભ્યાસ છે. ઇકોલોજી અને સિસ્ટમ થિયરીના સંદર્ભમાં,તે પ્રતિસાદ પદ્ધતિઓ (feedback mechanisms) સાથે સંકળાયેલું છે જે ઇકોસિસ્ટમમાં ઉર્જા અને દ્રવ્યોના પ્રવાહને નિયંત્રિત કરે છે. તેથી,તે મુખ્યત્વે ઉર્જાના પ્રવાહ અને તેના નિયમન સાથે સંબંધિત છે.

(D) સામાન્ય આહાર શૃંખલામાં,વનસ્પતિઓ ઉત્પાદકો છે (પ્રથમ પોષક સ્તર),શાકાહારીઓ પ્રાથમિક ઉપભોગીઓ છે (દ્વિતીય પોષક સ્તર),અને સાપ જેવા માંસાહારી પ્રાણીઓ દ્વિતીયક ઉપભોગીઓ છે (તૃતીય પોષક સ્તર). સાપ પ્રાથમિક ઉપભોગીઓ (જેમ કે ઉંદર કે દેડકા) પર ખોરાક માટે આધાર રાખે છે,તેથી તેમને દ્વિતીયક ઉપભોગીઓ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) સાચો જવાબ $B$ છે.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના બીજા નિયમ મુજબ,ઉર્જાનું રૂપાંતરણ ક્યારેય $100\%$ કાર્યક્ષમ હોતું નથી.
એક પોષક સ્તરથી બીજા પોષક સ્તર સુધી ઉર્જાના સ્થાનાંતરણ દરમિયાન,ઉર્જાનો મોટો ભાગ ઉષ્મા સ્વરૂપે પર્યાવરણમાં વ્યય પામે છે.
આ નિયમ જણાવે છે કે ઉર્જાના રૂપાંતરણ સાથે સંકળાયેલી પ્રક્રિયાઓ ત્યાં સુધી આપમેળે થતી નથી જ્યાં સુધી ઉર્જાનું સંકેન્દ્રિત (બિન-રેન્ડમ) સ્વરૂપમાંથી વિક્ષિપ્ત (રેન્ડમ) સ્વરૂપમાં,જેમ કે ઉષ્મામાં,વિઘટન ન થાય.

(D) કોઈપણ પરિસ્થિતિકીય તંત્ર માટેનું મુખ્ય પ્રેરક બળ $Solar \text{ } energy$ (સૌર ઊર્જા) છે।
પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં ઊર્જાનો પ્રવાહ એકદિશીય હોય છે।
$Solar \text{ } energy$ ઉત્પાદકો (વનસ્પતિઓ) દ્વારા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે અને તેનું રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતર થાય છે।
ત્યારબાદ આ ઊર્જા આહાર શૃંખલાના વિવિધ પોષક સ્તરોમાં વહન પામે છે।
તેથી, $Solar \text{ } energy$ એ પરિસ્થિતિકીય તંત્રની તમામ જૈવિક પ્રક્રિયાઓ માટે ઊર્જાનો અંતિમ અને પ્રાથમિક સ્ત્રોત છે।

(C) પરિસ્થિતિકીય તંત્રને કાર્યરત રહેવા માટે ઉર્જાના સતત પુરવઠાની જરૂર હોય છે, કારણ કે ઉર્જાના વહનનો $10\%$ નિયમ મુજબ, દરેક પોષક સ્તરે ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ઉર્જા ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામે છે। ખનિજોથી વિપરીત, જે જૈવ-ભૂ-રાસાયણિક ચક્રો દ્વારા પુનઃચક્રિત થાય છે, ઉર્જા એકમાર્ગીય રીતે વહે છે અને તેને પુનઃચક્રિત કરી શકાતી નથી। તેથી, સૂર્ય પૃથ્વી પરના લગભગ તમામ પરિસ્થિતિકીય તંત્રો માટે ઉર્જાનો પ્રાથમિક અને સતત બાહ્ય સ્ત્રોત છે।

(D) લિન્ડેમેનના ઊર્જા પ્રવાહના $10\%$ ના નિયમ મુજબ,એક પોષક સ્તરે ઉપલબ્ધ કુલ ઊર્જાના માત્ર $10\%$ જ આગામી પોષક સ્તરમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. બાકીની $90\%$ ઊર્જા પર્યાવરણમાં ઉષ્મા સ્વરૂપે ગુમાવાય છે અથવા ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓમાં વપરાય છે.

(B) પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં,ઉર્જાનો પ્રવાહ એકદિશીય હોય છે અને તે પોષક સ્તરોના ચોક્કસ ક્રમને અનુસરે છે.
$1$. ઉત્પાદકો (સ્વયંપોષીઓ) સૌર ઉર્જાને ગ્રહણ કરીને તેને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.
$2$. પ્રાથમિક ઉપભોગીઓ (તૃણાહારીઓ) ઉત્પાદકો પર નભે છે.
$3$. દ્વિતીય ઉપભોગીઓ (માંસાહારીઓ) પ્રાથમિક ઉપભોગીઓ પર નભે છે.
$4$. તૃતીય ઉપભોગીઓ (ઉચ્ચ માંસાહારીઓ) દ્વિતીય ઉપભોગીઓ પર નભે છે.
$5$. વિઘટકો (મૃતપજીવીઓ) આ તમામ સ્તરોમાંથી મૃત કાર્બનિક દ્રવ્યોનું વિઘટન કરે છે અને પોષક તત્વોને જમીનમાં પાછા લાવે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ છે: ઉત્પાદકો $\rightarrow$ પ્રાથમિક ઉપભોગીઓ $\rightarrow$ દ્વિતીય ઉપભોગીઓ $\rightarrow$ તૃતીય ઉપભોગીઓ $\rightarrow$ વિઘટકો.

(C) લિન્ડેમેન દ્વારા સૂચિત ઇકોસિસ્ટમમાં ઉર્જાના સ્થળાંતરના $10\%$ ના નિયમ મુજબ,એક પોષક સ્તરે ઉપલબ્ધ ઉર્જાના માત્ર $10\%$ જેટલી જ ઉર્જા બીજા પોષક સ્તરે સ્થાનાંતરિત થાય છે.
આ એટલા માટે થાય છે કારણ કે ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના બીજા નિયમ અનુસાર,ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ઉર્જાનો મોટો ભાગ ગરમી (ઉષ્મા) સ્વરૂપે વ્યય પામે છે.
તેથી,તૃણાહારીઓ (પ્રાથમિક ઉપભોક્તાઓ) થી માંસાહારીઓ (દ્વિતીય ઉપભોક્તાઓ) માં ઉર્જાના સ્થળાંતરની કાર્યક્ષમતા $10\%$ છે.

(C) કોઈપણ નિવસનતંત્રમાં,ઉર્જાનો પ્રાથમિક સ્ત્રોત સૂર્ય છે. લીલી વનસ્પતિઓને ઉત્પાદકો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે કારણ કે તેમની પાસે ક્લોરોફિલ હોય છે,જે તેમને પ્રકાશસંશ્લેષણ કરવાની ક્ષમતા આપે છે. પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા,તેઓ વાતાવરણીય $CO_2$ ને કાર્બનિક સંયોજનો (ગ્લુકોઝ) માં સ્થાપિત કરીને સૌર ઉર્જાને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. આહાર શૃંખલાના અન્ય તમામ સજીવો આ સંગ્રહિત રાસાયણિક ઉર્જા પર આધાર રાખતા હોવાથી,લીલી વનસ્પતિઓએ પ્રથમ પોષક સ્તર પર રહેવું આવશ્યક છે.

(B) આહાર શૃંખલા એ ઉત્પાદકોથી લઈને વિવિધ સ્તરના ઉપભોક્તાઓ સુધી ઉર્જાના સ્થાનાંતરણનો ક્રમ દર્શાવે છે.
$1$. ઉત્પાદકો (દા.ત.,ઘાસ) આહાર શૃંખલાના પાયામાં હોય છે.
$2$. પ્રાથમિક ઉપભોક્તાઓ (દા.ત.,તિતિઘોડો) ઉત્પાદકો પર નભે છે.
$3$. દ્વિતીયક ઉપભોક્તાઓ (દા.ત.,દેડકો) પ્રાથમિક ઉપભોક્તાઓ પર નભે છે.
$4$. તૃતીયક ઉપભોક્તાઓ (દા.ત.,સાપ) દ્વિતીયક ઉપભોક્તાઓ પર નભે છે.
$5$. સર્વોચ્ચ માંસાહારી (દા.ત.,ગરુડ) સૌથી ઉચ્ચ પોષક સ્તર ધરાવે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ છે: ઘાસ $\rightarrow$ તિતિઘોડો $\rightarrow$ દેડકો $\rightarrow$ સાપ $\rightarrow$ ગરુડ.

(B) પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં,ઉર્જાનો પ્રવાહ સૂર્યથી શરૂ થઈને એકદિશીય માર્ગને અનુસરે છે.
$1$. ઉત્પાદકો (સ્વયંપોષીઓ જેમ કે વનસ્પતિ) સૌર ઉર્જાને ગ્રહણ કરે છે અને તેને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.
$2$. તૃણાહારીઓ (પ્રાથમિક ઉપભોક્તાઓ) ઉર્જા મેળવવા માટે ઉત્પાદકો પર આધાર રાખે છે.
$3$. માંસાહારીઓ (દ્વિતીય/તૃતીય ઉપભોક્તાઓ) તૃણાહારીઓ પર ખોરાક તરીકે આધાર રાખે છે.
$4$. વિઘટકો તમામ પોષક સ્તરોમાંથી મૃત કાર્બનિક પદાર્થોનું વિઘટન કરે છે અને પોષક તત્વોને જમીનમાં પાછા લાવે છે.
તેથી,સાચો ક્રમ છે: ઉત્પાદકો $\rightarrow$ તૃણાહારીઓ $\rightarrow$ માંસાહારીઓ $\rightarrow$ વિઘટકો.

(A) કુદરતી સમુદાયમાં,ઉર્જા ઉત્પાદકો (વનસ્પતિઓ) થી ઉપભોક્તાઓ (તૃણાહારીઓ,માંસાહારીઓ,વગેરે) સુધી ખોરાક સંબંધોની શ્રેણી દ્વારા વહે છે. સજીવોની આ રેખીય શ્રેણી જેના દ્વારા ઉર્જાનું સ્થળાંતર થાય છે તેને આહાર શૃંખલા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. તેથી,ઉર્જાનું સ્થળાંતર આહાર શૃંખલાઓ સ્થાપિત કરે છે.

(C) લિન્ડેમેન દ્વારા આપવામાં આવેલા $10\%$ ના નિયમ મુજબ,એક પોષક સ્તર પર ઉપલબ્ધ ઉર્જાના માત્ર $10\%$ જ બીજા પોષક સ્તર પર સ્થાનાંતરિત થાય છે.
બાકીની $90\%$ ઉર્જા ચયાપચયની ક્રિયાઓ જેવી કે શ્વસન અને હલનચલન દરમિયાન ગરમી સ્વરૂપે પર્યાવરણમાં ગુમાવાય છે.
તેથી,સાચો જવાબ $10\%$ છે.

(A) કોઈપણ નિવસનતંત્રમાં, ઉર્જાનો પ્રવાહ $10\%$ ના નિયમનું પાલન કરે છે, જેમાં એક પોષક સ્તરથી બીજા પોષક સ્તરે માત્ર $10\%$ ઉર્જાનું વહન થાય છે.
$T_1$ એ ઉત્પાદકો (લીલી વનસ્પતિઓ) દર્શાવે છે, જે સૌર ઉર્જાને ગ્રહણ કરે છે અને તેને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.
દરેક ક્રમિક પોષક સ્તરે ઉર્જા ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામતી હોવાથી, પ્રાથમિક ઉત્પાદકો $(T_1)$ પાસે નિવસનતંત્રમાં ઉપલબ્ધ મહત્તમ ઉર્જા હોય છે.
તેથી, સાચો જવાબ $T_1$ છે.

(A) સૌર ઉર્જા પૃથ્વી પરના તમામ નિવસનતંત્રો માટે ઉર્જાનો અંતિમ સ્ત્રોત છે.
લીલી વનસ્પતિઓ (ઉત્પાદકો) આ સૌર ઉર્જાને ગ્રહણ કરે છે અને પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા તેને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.
ત્યારબાદ આ ઉર્જા આહાર શૃંખલા દ્વારા ઉત્પાદકોથી ગ્રાહકો અને વિઘટકો સુધી વહન પામે છે.

$(A)$ પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં ઉર્જાના વહન માટેના $10\%$ ના નિયમ મુજબ, જેમ ઉર્જા એક પોષક સ્તરથી બીજા પોષક સ્તર તરફ જાય છે તેમ તેમાં ઘટાડો થાય છે.
ઉત્પાદકો (વનસ્પતિઓ) પ્રથમ પોષક સ્તર ધરાવે છે અને પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા સૌર ઉર્જાને ગ્રહણ કરીને તેને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.
તેઓ આહાર શૃંખલાના પાયામાં હોવાથી, તેમની પાસે પછીના પોષક સ્તરો (તૃણાહારીઓ, માંસાહારીઓ, વગેરે) ની તુલનામાં સૌથી વધુ સંગ્રહિત ઉર્જા હોય છે, કારણ કે તેમને તેમની નીચેના સ્તર પાસેથી માત્ર ઉર્જાનો એક નાનો અંશ જ પ્રાપ્ત થાય છે.

(C) સાચો જવાબ $C$ છે.
ઉત્પાદકો,મુખ્યત્વે પ્રકાશસંશ્લેષી વનસ્પતિઓ,પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં ઉર્જાના પ્રવેશદ્વાર છે.
તેઓ સૌર ઉર્જાને ગ્રહણ કરે છે અને પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા તેને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.
આ સંગ્રહિત રાસાયણિક ઉર્જા ત્યારબાદ અન્ય પોષક સ્તરો જેવા કે તૃણાહારીઓ અને માંસાહારીઓમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે,જ્યારે તેઓ ઉત્પાદકોનું ભક્ષણ કરે છે.

(A) પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં ઉર્જાના પ્રવાહનો $10\%$ નો નિયમ રેમન્ડ લિન્ડેમેન દ્વારા $1942$ માં આપવામાં આવ્યો હતો.
આ નિયમ મુજબ,આહાર શૃંખલામાં એક પોષક સ્તરથી બીજા ઉચ્ચ પોષક સ્તર પર ઉર્જાના સ્થાનાંતરણ દરમિયાન,અગાઉના સ્તર પર ઉપલબ્ધ ઉર્જાના માત્ર $10\%$ જેટલી ઉર્જા જ જૈવભાર તરીકે સંગ્રહિત થાય છે અને આગળના સ્તરે પહોંચે છે.
બાકીની $90\%$ ઉર્જા ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ગરમી સ્વરૂપે પર્યાવરણમાં વ્યય પામે છે.

(B) આહાર જાળમાં,લિન્ડેમેનના $10\%$ ના નિયમ મુજબ દરેક ક્રમિક પોષક સ્તર પાસે કુલ ઉર્જાનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે.
એક પોષક સ્તરમાંથી બીજા પોષક સ્તરમાં ઉર્જાના વહન દરમિયાન કેટલીક ઉર્જા ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામે છે,જેના પરિણામે ઉચ્ચ સ્તરો પર ઉપલબ્ધ કુલ ઉર્જામાં ઘટાડો થાય છે.

(B) આહાર શૃંખલા હંમેશા ઉત્પાદકો (લીલી વનસ્પતિઓ) થી શરૂ થાય છે,જે સૌર ઊર્જાનો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા કાર્બનિક ખોરાકનું સંશ્લેષણ કરે છે. તેથી,પ્રકાશસંશ્લેષણ એ પાયાની પ્રક્રિયા છે જે નિવસનતંત્રમાં ઊર્જાના પ્રવાહની શરૂઆત કરે છે.

(B) ચરાણ આહાર શૃંખલા $(GFC)$ એ નિવસનતંત્રની પ્રાથમિક આહાર શૃંખલા છે જે ઉર્જાના સ્ત્રોત તરીકે સીધી રીતે સૌર વિકિરણ પર આધારિત છે.
આ શૃંખલામાં,પ્રાથમિક ઉત્પાદકો (લીલી વનસ્પતિઓ) પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા સૌર ઉર્જાનો સંગ્રહ કરીને કાર્બનિક પદાર્થોનું નિર્માણ કરે છે.
તેની સામે,મૃતદ્રવ્ય આહાર શૃંખલા $(DFC)$ મૃત કાર્બનિક દ્રવ્યોથી શરૂ થાય છે અને તે સીધા સૌર વિકિરણને બદલે સજીવોના અવશેષોમાં સંગ્રહિત ઉર્જા પર આધાર રાખે છે.

(C) જીવંત પ્રણાલીઓ અને નિવસનતંત્રમાં ઉર્જાનો પ્રવાહ અને તેનું રૂપાંતરણ ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના નિયમોનું સખત રીતે પાલન કરે છે.
ખાસ કરીને,$I^{st}$ નિયમ જણાવે છે કે ઉર્જાનું સર્જન કે વિનાશ થઈ શકતો નથી,માત્ર તેનું રૂપાંતરણ થઈ શકે છે.
$II^{nd}$ નિયમ જણાવે છે કે ઉર્જાના રૂપાંતરણ દરમિયાન,કેટલીક ઉર્જા હંમેશા ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય થાય છે,જે સમજાવે છે કે શા માટે નિવસનતંત્રમાં ઉર્જાનો પ્રવાહ એકદિશ હોય છે અને દરેક પોષક સ્તરે તે ઘટતી જાય છે.

(C) પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં,ઉર્જાનો પ્રવાહ હંમેશા એકદિશીય હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તે ઉત્પાદકોથી ઉપભોક્તાઓ અને અંતે વિઘટકો તરફ જાય છે,જેમાં દરેક પોષક સ્તરે ઉર્જાનો નોંધપાત્ર વ્યય ઉષ્મા સ્વરૂપે થાય છે. ઉર્જાથી વિપરીત,પોષક તત્વો (જેમ કે કાર્બન,નાઇટ્રોજન અને ફોસ્ફરસ) પરિસ્થિતિકીય તંત્રના જૈવિક અને અજૈવિક ઘટકો વચ્ચે ચક્રીય ગતિ કરે છે. તેથી,ઉર્જાનું ચક્રણ થતું નથી,જ્યારે પોષક તત્વોનું ચક્રણ થાય છે. આમ,ઉર્જાનું વહન એકદિશીય હોય છે તે વિધાન સાચું છે.

(C) ઉર્જા સ્થાનાંતરણના $10\%$ ના નિયમ મુજબ,એક પોષક સ્તરે ઉપલબ્ધ ઉર્જાના માત્ર $10\%$ જેટલી જ ઉર્જા તેના પછીના ઉચ્ચ પોષક સ્તરે સ્થાનાંતરિત થાય છે.
મોટાભાગની ઉર્જા (આશરે $90\%$) દરેક સ્થાનાંતરણ સમયે ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ અને શ્વસન દરમિયાન ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામે છે.
ઉર્જાના આ નોંધપાત્ર વ્યયને કારણે,$4$ કે $5$ સ્તરો પછી ઉચ્ચ પોષક સ્તરોને ટકાવી રાખવા માટે ખૂબ જ ઓછી ઉર્જા બાકી રહે છે.

(B) પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં, ઉર્જાનો પ્રવાહ $10\%$ ના નિયમનું પાલન કરે છે, જ્યાં માત્ર $10\%$ ઉર્જા એક પોષક સ્તરેથી બીજા પોષક સ્તરે સ્થાનાંતરિત થાય છે.
જેમ જેમ આપણે પોષક સ્તરોમાં ઉપર જઈએ છીએ તેમ ઉર્જા ઘટતી જાય છે, તેથી ઉચ્ચ પોષક સ્તરો પર ટકી શકતા સજીવોની સંખ્યા નીચલા પોષક સ્તરોમાંથી મળતી ઉર્જા દ્વારા મર્યાદિત હોય છે.
તેથી, કોઈપણ આપેલ પોષક સ્તર પર વસ્તીનું કદ અથવા વ્યક્તિઓની સંખ્યા મુખ્યત્વે નીચલા પોષક સ્તરે ઉપલબ્ધ વ્યક્તિઓની સંખ્યા અને જૈવભાર પર આધાર રાખે છે જે પૂરતી ઉર્જા પૂરી પાડે છે.

(C) પરિસ્થિતિકીય તંત્ર (Ecosystem) માં,ઉર્જાનો પ્રવાહ એક-માર્ગીય (unidirectional) હોય છે. ઉર્જા સૂર્યમાંથી પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં પ્રવેશે છે,ઉત્પાદકો દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે,અને ત્યારબાદ વિવિધ પોષક સ્તરોમાંથી પસાર થાય છે કારણ કે તે એક સજીવમાંથી બીજા સજીવમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. દરેક સ્થાનાંતરણ સમયે,ઉર્જાનો નોંધપાત્ર ભાગ ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામે છે,જેનો અર્થ છે કે તે ઉત્પાદકો પાસે પાછી ફરી શકતી નથી. આનાથી વિપરીત,$CO_2$,$H_2O$ અને $O_2$ જેવા પોષક ચક્રો એ જૈવ-ભૂ-રાસાયણિક ચક્રો છે જ્યાં દ્રવ્યનું પરિસ્થિતિકીય તંત્રના જૈવિક અને અજૈવિક ઘટકો વચ્ચે સતત પુનઃચક્રણ થાય છે.

(B) રેમન્ડ લિન્ડેમેન દ્વારા પ્રસ્તાવિત નિવસનતંત્રમાં ઉર્જાના સ્થાનાંતરના $10\%$ ના નિયમ મુજબ,એક પોષકસ્તર પર ઉપલબ્ધ ઉર્જાના માત્ર $10\%$ જેટલી ઉર્જા જ તેના પછીના ઉચ્ચ પોષકસ્તર પર સ્થાનાંતરિત થાય છે.
બાકીની $90\%$ ઉર્જા ચયાપચયની ક્રિયાઓ દરમિયાન ઉષ્મા સ્વરૂપે પર્યાવરણમાં મુક્ત થાય છે અથવા સજીવ દ્વારા તેના પોતાના અસ્તિત્વ માટે વપરાય છે.

(D) પરિસ્થિતિકીય તંત્રમાં,ઊર્જાનો પ્રવાહ $10\%$ ના નિયમનું પાલન કરે છે. જ્યારે તૃણાહારીઓ ઉત્પાદકોનું ભક્ષણ કરે છે,ત્યારે તેઓ ઊર્જાનું પરિપાચન (assimilate) કરે છે. આ પરિપાચિત ઊર્જાનો મોટો ભાગ શ્વસન દ્વારા ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ માટે વપરાય છે. પ્રમાણિત પરિસ્થિતિકીય અભ્યાસો (જેમ કે ઓડમના ઊર્જા પ્રવાહના મોડેલો) મુજબ,તૃણાહારીઓ સામાન્ય રીતે તેમની પરિપાચિત ઊર્જાના લગભગ $60\%$ જેટલો ભાગ તેમના જીવનની પ્રક્રિયાઓ જાળવી રાખવા માટે શ્વસનમાં વાપરે છે,જ્યારે બાકીની ઊર્જા વૃદ્ધિ અને પ્રજનન માટે વપરાય છે.

(D) નિવસનતંત્રમાં ઊર્જાનું વહન એકમાર્ગી હોય છે.
$1$. ઉત્પાદકો (સ્વયંપોષી જેમ કે વનસ્પતિ) સૌર ઊર્જાને ગ્રહણ કરીને તેને રાસાયણિક ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે.
$2$. શાકાહારીઓ (પ્રાથમિક ઉપભોગીઓ) ઊર્જા મેળવવા માટે ઉત્પાદકો પર આધાર રાખે છે.
$3$. માંસાહારીઓ (દ્વિતીય/તૃતીય ઉપભોગીઓ) શાકાહારીઓ પર આધાર રાખે છે.
$4$. વિઘટકો તમામ પોષક સ્તરોમાંથી મૃત કાર્બનિક પદાર્થોનું વિઘટન કરે છે અને પોષક તત્વોને જમીનમાં પાછા લાવે છે.
આમ,સાચો ક્રમ છે: ઉત્પાદકો $\rightarrow$ શાકાહારી $\rightarrow$ માંસાહારી $\rightarrow$ વિઘટકો.

(A) નિવસનતંત્રમાં ઉર્જાના વહન માટેના $10\%$ ના નિયમ મુજબ, એક પોષકસ્તરે ઉપલબ્ધ ઉર્જાના માત્ર $10\%$ જેટલી જ ઉર્જા તેના પછીના ઉચ્ચ પોષકસ્તરે વહન પામે છે.
દરેક તબક્કે ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ઉર્જા ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામતી હોવાથી, આહાર શૃંખલાના પાયામાં ઉર્જાનું પ્રમાણ સૌથી વધુ હોય છે.
ઉત્પાદકો (પ્રથમ પોષકસ્તર) સૌર ઉર્જાને ગ્રહણ કરીને તેને રાસાયણિક ઉર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે, તેથી નિવસનતંત્રમાં સૌથી વધુ સંગ્રહિત ઉર્જા ઉત્પાદકો પાસે હોય છે.

(B) પૃથ્વી પરના તમામ નિવસનતંત્રો માટે સૂર્ય એ ઉર્જાનો અંતિમ અને પ્રાથમિક સ્ત્રોત છે.
સૌર ઉર્જા ઉત્પાદકો (વનસ્પતિઓ,લીલ અને કેટલાક બેક્ટેરિયા) દ્વારા પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયા દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે,જે અકાર્બનિક પદાર્થોને કાર્બનિક ખોરાકમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
ત્યારબાદ આ ઉર્જા નિવસનતંત્રના પોષક સ્તરોમાં વહન પામે છે.

(A) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના નિયમો અનુસાર,શક્તિનું રૂપાંતરણ ક્યારેય $100\%$ કાર્યક્ષમ હોતું નથી.
જ્યારે શક્તિ એક પોષક સ્તરેથી બીજા પોષક સ્તરે જાય છે,ત્યારે શક્તિનો મોટો ભાગ ઉષ્મા સ્વરૂપે પર્યાવરણમાં વ્યય પામે છે.
દરેક તબક્કે થતો આ શક્તિનો વ્યય નિવસનતંત્રમાં ઉપલબ્ધ મુક્ત શક્તિમાં ક્રમશઃ ઘટાડો કરે છે.
તેથી,વિધાન $A$ અને કારણ $R$ બંને સાચાં છે અને $R$ એ $A$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(D) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના નિયમો અનુસાર,ઉર્જાનું રૂપાંતરણ ક્યારેય $100\%$ કાર્યક્ષમ હોતું નથી.
કોઈપણ ઉર્જા રૂપાંતરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન,ઉર્જાનો અમુક ભાગ હંમેશા ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામે છે,જે ઘણીવાર આગળના ઉપયોગી કાર્ય માટે ઉપલબ્ધ હોતો નથી.
તેથી,વિધાન $A$ સાચું છે કારણ કે તંત્રમાં આડપેદાશ તરીકે ઉષ્મા-શક્તિ ખરેખર હાજર/પ્રાપ્ત હોય છે.
કારણ $R$ પણ સાચું છે કારણ કે દરેક રૂપાંતરણ દરમિયાન ઉર્જાનો વ્યય (ઉષ્મા સ્વરૂપે) થાય છે.
તંત્રમાં ઉષ્મા-શક્તિની પ્રાપ્યતા એ રૂપાંતરણ દરમિયાન વ્યય પામતી ઉર્જાનું સીધું પરિણામ હોવાથી,$R$ એ $A$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(A) ઉષ્માગતિશાસ્ત્રના બીજા નિયમ ($2^{nd}$ law of thermodynamics) મુજબ, શક્તિનું રૂપાંતરણ ક્યારેય $100\%$ કાર્યક્ષમ હોતું નથી। નિવસનતંત્રમાં એક પોષક સ્તરથી બીજા પોષક સ્તર તરફ શક્તિના વહન દરમિયાન, શક્તિનો મોટો ભાગ $\text{ઉષ્મા}$ (Heat) સ્વરૂપે પર્યાવરણમાં મુક્ત થાય છે। જૈવિક તંત્રમાં ઉષ્મા સ્વરૂપે શક્તિનો આ વ્યય એક સાર્વત્રિક ઘટના છે, તેથી જ શક્તિનો પ્રવાહ એકમાર્ગી હોય છે અને ઉચ્ચ પોષક સ્તરો પર તે ઘટતો જાય છે।

(A) લિન્ડેમેન દ્વારા પ્રસ્તાવિત $10\%$ ના નિયમ મુજબ,એક પોષક સ્તરમાંથી બીજા પોષક સ્તરમાં માત્ર $10\%$ ઉર્જાનું વહન થાય છે,જ્યારે બાકીની $90\%$ ઉર્જા ઉષ્મા સ્વરૂપે વ્યય પામે છે અથવા ચયાપચયની ક્રિયાઓમાં વપરાય છે.
$1$. ઉત્પાદક (વનસ્પતિ): $20 \ J$
$2$. પ્રાથમિક ઉપભોગી (ઉંદર): $20 \ J$ ના $10\% = 2 \ J$
$3$. દ્વિતીયક ઉપભોગી (સાપ): $2 \ J$ ના $10\% = 0.2 \ J$
$4$. તૃતીયક ઉપભોગી (મોર): $0.2 \ J$ ના $10\% = 0.02 \ J$
તેથી,મોરને પ્રાપ્ત થતી ઉર્જા $0.02 \ J$ છે.

(B) ડેટ્રિટસ આહાર શૃંખલા $(DFC)$ મૃત કાર્બનિક પદાર્થોથી શરૂ થાય છે,જેને ડેટ્રિટસ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
આ આહાર શૃંખલા વિઘટકોની બનેલી હોય છે,જે વિષમપોષી સજીવો છે,મુખ્યત્વે ફૂગ અને બેક્ટેરિયા.
આ સજીવો મૃત કાર્બનિક પદાર્થો અથવા ડેટ્રિટસનું વિઘટન કરીને તેમની ઊર્જા અને પોષક તત્વોની જરૂરિયાતો પૂરી કરે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.