Was sind Primärproduzenten?

Primärproduzenten sind ein grundlegender Bestandteil eines Ökosystems. Sie können als erster und wichtigster Schritt in der Nahrungskette angesehen werden. Zusammen mit Zersetzern bilden sie die Basis eines Nahrungsnetzes und ihre Populationen sind zusammengenommen mehr als jeder andere Teil des Netzes. Primärproduzenten werden von Primärkonsumenten (in der Regel Pflanzenfresser) konsumiert, die dann von Sekundärkonsumenten usw. konsumiert werden. Organismen an der Spitze der Kette sterben schließlich und werden dann von Zersetzern verzehrt, die die Stickstoffgehalt und liefern das notwendige organische Material für die nächste Generation von Primär Produzenten.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Primärproduzenten sind die Grundlage eines Ökosystems. Sie bilden die Grundlage der Nahrungskette, indem sie Nahrung durch Photosynthese oder Chemosynthese herstellen.

Primärproduzenten sind für das Überleben eines Ökosystems von entscheidender Bedeutung. Sie leben sowohl in aquatischen als auch in terrestrischen Ökosystemen und produzieren Kohlenhydrate, die für das Überleben der weiter oben in der Nahrungskette stehenden Personen notwendig sind. Da sie klein sind und anfällig für sich ändernde Umweltbedingungen sein können, können Ökosysteme mit vielfältigere Populationen von Primärproduzenten gedeihen tendenziell stärker als solche mit homogenen Populationen. Primärproduzenten vermehren sich schnell. Dies ist notwendig, um das Leben zu erhalten, da die Populationen der Art mit zunehmender Höhe der Nahrungskette kleiner werden. Zum Beispiel können bis zu 100.000 Pfund Phytoplankton notwendig sein, um das Äquivalent von nur einem Pfund einer Raubtierart am oberen Ende der Kette zu ernähren.

In den meisten Fällen verwenden Primärproduzenten Photosynthese, um Nahrung zu erzeugen, daher ist Sonnenlicht ein notwendiger Faktor für ihre Umwelt. Allerdings kann das Sonnenlicht nicht tief in Höhlen und in die Meerestiefen eindringen, daher haben sich einige Primärproduzenten angepasst, um zu überleben. Primärproduzenten in diesen Umgebungen verwenden stattdessen Chemosynthese.

Zu den aquatischen Primärproduzenten zählen Pflanzen, Algen und Bakterien. In Gebieten mit flachem Wasser, in denen Sonnenlicht bis auf den Grund vordringen kann, sind Pflanzen wie Algen und Gräser Hauptproduzenten. Wo das Wasser zu tief ist, als dass das Sonnenlicht den Boden erreicht, liefern mikroskopisch kleine Pflanzenzellen, die als Phytoplankton bekannt sind, den größten Teil der Nahrung für das Leben im Wasser. Phytoplankton wird von Umweltfaktoren wie Temperatur und Sonnenlicht sowie der Verfügbarkeit von Nährstoffen und der Anwesenheit von pflanzenfressenden Räubern beeinflusst.

Etwa die Hälfte aller Photosynthese findet in den Ozeanen statt. Dort nimmt das Phytoplankton Kohlendioxid und Wasser aus seiner Umgebung auf und kann die Energie der Sonne nutzen, um durch den als Photosynthese bekannten Prozess Kohlenhydrate zu erzeugen. Als primäre Nahrungsquelle für Zooplankton bilden diese Organismen die Basis der Nahrungskette für die gesamte Meeresbevölkerung. Zooplankton wiederum, zu dem Copepoden, Quallen und Fische im Larvenstadium gehören, bietet Nahrung für filternährende Organismen wie Muscheln und Schwämme sowie Flohkrebse, andere Fischlarven und kleine Fisch. Diejenigen, die nicht sofort verzehrt werden, sterben schließlich und wandern als Detritus in die unteren Ebenen, wo sie von Tiefseeorganismen, die ihre Nahrung filtern, wie Korallen, verzehrt werden können.

In Süßwassergebieten und flachen Salzwassergebieten zählen zu den Produzenten nicht nur Phytoplankton wie Grünalgen, sondern auch Wasserpflanzen wie Meer Gräser und Algen oder größere Wurzelpflanzen, die auf der Wasseroberfläche wachsen wie Rohrkolben und bieten nicht nur Nahrung, sondern auch Schutz für größere Wasserleben. Diese Pflanzen bieten Nahrung für Insekten, Fische und Amphibien.

Sonnenlicht kann nicht tief auf den Meeresboden gelangen, dennoch gedeihen dort Primärproduzenten. An diesen Orten sammeln sich Mikroorganismen in Bereichen wie hydrothermalen Quellen und kalten Quellen, wo sie ihre Energie beziehen den Stoffwechsel umgebender anorganischer Materialien, wie z. B. Chemikalien, die vom Meeresboden aufsteigen und nicht aus Sonnenlicht. Sie können sich auch auf Walkadavern und sogar Schiffswracks niederlassen, die als Quelle für organisches Material dienen. Sie nutzen den als Chemosynthese bezeichneten Prozess, um Kohlenstoff mit Wasserstoff, Schwefelwasserstoff oder Methan als Energiequelle in organisches Material umzuwandeln.

Hydrothermale Mikroorganismen gedeihen in den Gewässern rund um Schornsteine ​​oder „Schwarze Raucher“, die sich aus den Eisensulfidablagerungen bilden, die von hydrothermalen Quellen am Meeresboden hinterlassen werden. Diese „Entlüftungsmikroben“ sind die Hauptproduzenten am Meeresboden und unterstützen ganze Ökosysteme. Sie nutzen die chemische Energie, die in den Mineralien der heißen Quelle enthalten ist, um Schwefelwasserstoff zu erzeugen. Obwohl Schwefelwasserstoff für die meisten Tiere giftig ist, haben sich die Organismen, die an diesen hydrothermalen Quellen leben, angepasst und gedeihen stattdessen.

Andere Mikroben, die häufig bei Rauchern gefunden werden, sind Archaea, die Wasserstoffgas gewinnen und Methan und grüne Schwefelbakterien freisetzen. Dazu benötigen sie sowohl chemische als auch Lichtenergie, die sie aus dem leichten radioaktiven Leuchten von geothermisch erhitzten Gesteinen gewinnen. Viele dieser lithotropen Bakterien bilden Matten um die Öffnung herum, die bis zu 3 Zentimeter dick sind und ziehen Primärkonsumenten (Grasfresser wie Schnecken und Schuppenwürmer) an, die wiederum größere Raubtiere anlocken.

Die Nahrungskette der Erde oder des Bodens besteht aus einer Vielzahl unterschiedlicher Organismen, die von mikroskopisch kleinen einzelligen Produzenten bis hin zu sichtbaren Würmern, Insekten und Pflanzen reichen. Zu den Primärproduzenten zählen Pflanzen, Flechten, Moose, Bakterien und Algen. Primärproduzenten in einem terrestrischen Ökosystem leben in und um organisches Material. Da sie nicht mobil sind, leben und wachsen sie dort, wo Nährstoffe vorhanden sind, um sie zu ernähren. Sie nehmen Nährstoffe aus organischem Material auf, das von Zersetzern im Boden zurückgelassen wurde, und wandeln sie in Nahrung für sich selbst und andere Organismen um. Wie ihre aquatischen Gegenstücke nutzen sie Photosynthese, um Nährstoffe und organische Materialien aus dem Boden in Nahrungsquellen umzuwandeln, um andere Pflanzen und Tiere zu ernähren. Da diese Organismen Sonnenlicht benötigen, um Nährstoffe zu verarbeiten, leben sie auf oder in der Nähe der Bodenoberfläche.

Ähnlich wie auf dem Meeresboden dringt das Sonnenlicht nicht tief in Höhlen ein. Aus diesem Grund sind Bakterienkolonien in einigen Kalksteinhöhlen chemoautotroph, auch bekannt als „Rock-Essen“. Diese Bakterien, wie die in den Meerestiefen, bekommen ihre notwendige Nahrung aus den Stickstoff-, Schwefel- oder Eisenverbindungen, die in oder auf der Oberfläche von Gesteinen gefunden wurden, die durch das Eindringen von Wasser durch die porösen Oberfläche.

Während aquatische und terrestrische Ökosysteme weitgehend unabhängig voneinander sind, gibt es Orte, an denen sie sich überschneiden. An diesen Punkten sind die Ökosysteme voneinander abhängig. Die Ufer von Bächen und Flüssen bieten beispielsweise einige der Nahrungsquellen, um die Nahrungskette des Baches zu unterstützen; Landorganismen verbrauchen auch Wasserorganismen. Dort, wo die beiden aufeinandertreffen, gibt es tendenziell eine größere Vielfalt von Organismen. In Sumpfsystemen wurden höhere Phytoplankton-Werte gefunden, wahrscheinlich aufgrund einer größeren Verfügbarkeit von Nährstoffen und einer längeren „Verweilzeit“ als in nahegelegenen Küstenmündungen. Es wurde festgestellt, dass die Messungen der Phytoplanktonproduktion in Küstennähe in Gebieten höher sind, in denen Nährstoffe aus dem Land den Ozean im Wesentlichen mit Stickstoff und Phosphor „düngen“. Andere Faktoren, die die Phytoplanktonproduktion an einer Küstenlinie beeinflussen, sind die Menge an Sonnenlicht, die Wassertemperatur und physikalische Prozesse wie Wind und Gezeitenströmungen. Wie angesichts dieser Faktoren zu erwarten ist, kann die Phytoplanktonblüte ein saisonales Ereignis sein, mit höheren Werten, wenn die Umweltbedingungen günstiger sind.

Ein trockenes Wüstenökosystem hat keine konstante Wasserversorgung, daher verbringen seine Primärproduzenten wie Algen und Flechten einige Zeiträume in einem inaktiven Zustand. Seltene Regenfälle führen zu kurzen Aktivitätsperioden, in denen Organismen schnell handeln, um Nährstoffe zu produzieren. In einigen Fällen werden diese Nährstoffe dann gespeichert und nur langsam in Erwartung des nächsten Regenereignisses freigesetzt. Diese Anpassung ermöglicht es den Wüstenorganismen, langfristig zu überleben. Diese poikilohydrischen Pflanzen kommen auf Erde und Steinen sowie einigen Farnen und anderen Pflanzen vor und können je nach Nässe oder Trockenheit zwischen aktiven und Ruhephasen wechseln. Wenn sie trocken sind, scheinen sie tot zu sein, aber sie befinden sich in einem Ruhezustand und verwandeln sich mit dem nächsten Regen. Nach einem Regen werden Algen und Flechten photosynthetisch aktiv und (aufgrund ihrer Fortpflanzungsfähigkeit) schnell) eine Nahrungsquelle für höherwertige Organismen bereitstellen, bevor die Wüstenhitze das Wasser dazu bringt, verdampfen.

Im Gegensatz zu übergeordneten Verbrauchern wie Vögeln und Wüstentieren sind Primärproduzenten nicht mobil und können nicht zu günstigeren Bedingungen umziehen. Die Überlebenschancen eines Ökosystems steigen mit einer größeren Vielfalt von Produzenten, da sich Temperatur und Niederschlag je nach Jahreszeit ändern. Bedingungen, die für einen Organismus richtig sind, sind möglicherweise nicht für einen anderen, daher kommt es dem Ökosystem zugute, wenn einer ruht, während ein anderer gedeiht. Andere Faktoren wie der Sand- oder Tongehalt im Boden, der Salzgehalt und das Vorhandensein von Gesteinen oder Steinen wirken sich auf die Wasserspeicherung aus und beeinflussen auch die Vermehrungsfähigkeit der Primärproduzenten.

Im anderen Extrem sind Gebiete, die die meiste Zeit kalt sind, wie die Arktis, nicht in der Lage, viel Pflanzenleben zu ernähren. Das Leben in der Tundra ist ähnlich wie in einer trockenen Wüste. Unterschiedliche Bedingungen bedeuten, dass Organismen nur zu bestimmten Jahreszeiten gedeihen können und viele, einschließlich Primärproduzenten, einen Teil des Jahres in einer Ruhephase leben. Flechten und Moose sind die häufigsten Primärproduzenten der Tundra.

Während einige arktische Moose unter dem Schnee, knapp über dem Permafrost, leben, leben andere arktische Pflanzen unter Wasser. Das Schmelzen des Meereises im Frühjahr zusammen mit der erhöhten Verfügbarkeit von Sonnenlicht löst die Algenproduktion in der arktischen Region aus. Gebiete mit höheren Nitratkonzentrationen weisen eine höhere Produktivität auf. Dieses Phytoplankton blüht unter dem Eis, und wenn der Eisspiegel dünner wird und sein jährliches Minimum erreicht, verlangsamt sich die Eisalgenproduktion. Dies fällt in der Regel mit der Bewegung der Algen in den Ozean zusammen, wenn der untere Eisspiegel schmilzt. Produktionssteigerungen entsprechen Perioden der Eisverdickung im Herbst, während noch viel Sonnenlicht vorhanden ist. Wenn das Meereis schmilzt, werden die Eisalgen ins Wasser freigesetzt und tragen zur Phytoplanktonblüte bei, was sich auf das polare marine Nahrungsnetz auswirkt.

Dieses sich ändernde Muster von Meereiswachstum und -schmelze scheint zusammen mit einer ausreichenden Nährstoffversorgung für die Produktion von Eisalgen notwendig zu sein. Veränderte Bedingungen wie eine frühere oder schnellere Eisschmelze können die Menge an Eisalgen reduzieren, und eine Änderung des Zeitpunkts der Algenfreisetzung könnte das Überleben der Verbraucher beeinträchtigen.

Algenblüten können in fast jedem Gewässer vorkommen. Einige können das Wasser verfärben, einen üblen Geruch haben oder das Wasser oder den Fisch schlecht schmecken lassen, aber nicht giftig sein. Es ist jedoch unmöglich, die Sicherheit einer Algenblüte aus dem Anblick zu erkennen. Schädliche Algenblüten wurden in allen Küstenstaaten der Vereinigten Staaten sowie in Süßwasser in mehr als der Hälfte der Staaten gemeldet. Sie kommen auch in Brackwasser vor. Diese sichtbaren Kolonien von Cyanobakterien oder Mikroalgen können in einer Vielzahl von Farben wie rot, blau, grün, braun, gelb oder orange vorliegen. Eine schädliche Algenblüte wächst schnell und beeinträchtigt die Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt. Es kann Giftstoffe produzieren, die jedes Lebewesen vergiften, das damit in Kontakt kommt, oder es kann Wasserlebewesen kontaminieren und Krankheiten verursachen, wenn eine Person oder ein Tier den infizierten Organismus isst. Diese Blüten können durch eine Zunahme der Nährstoffe im Wasser oder Änderungen der Meeresströmungen oder der Temperatur verursacht werden.

Obwohl nur wenige Phytoplanktonarten diese Toxine produzieren, kann sogar nützliches Phytoplankton schädlich sein. Wenn sich diese Mikroorganismen zu schnell vermehren und eine dichte Matte auf der Wasseroberfläche bilden, resultierende Überbevölkerung kann zu Hypoxie oder zu niedrigem Sauerstoffgehalt im Wasser führen, was die Ökosystem. So genannte „Braune Gezeiten“, obwohl sie nicht giftig sind, können große Bereiche der Wasseroberfläche bedecken und Sonnenlicht verhindern nach unten zu greifen und anschließend die Pflanzen und die von ihnen abhängigen Organismen abzutöten Leben.