Wie fließt Energie durch eine Nahrungskette?

Die im Modell einer Nahrungskette symbolisierten „Wer isst wen“-Beziehungen verleihen den Ökosystemen der Erde einige ihrer wirklich grundlegenden Strukturen. Die Nahrungskette in sichtbarer Aktion kann ein Adler sein, der auf ein Hase stürzt, oder ein Hai, der sich durch einen Heringsschwarm schlingert, aber Sie können sich auch eine intrinsische, zugrunde liegende Bewegung vorstellen; die der Energie, die ursprünglich durch Kernreaktionen in der Sonne erzeugt wurde und durch ein Ökosystem fließt, um die Lebenskräfte dieses Systems anzutreiben.

Elektromagnetische Energie von der Sonne treibt fast alle Ökosysteme des Planeten an, obwohl es Tiefseegemeinschaften gibt, die stattdessen die Energie aus hydrothermalen Quellen anzapfen. Grüne Pflanzen „fixieren“ eingehende Sonnenenergie; das heißt, sie fangen es ein und wandeln es durch den Prozess der Photosynthese in chemische Energie um, die in Kohlenhydraten enthalten ist. Die Energie in den chemischen Bindungen dieser Verbindungen ernährt dann andere Organismen, die, um sie zu bekommen, Pflanzen verbrauchen oder pflanzenfressende Kreaturen, zu denen Wirbellose, Pilze und Mikroben gehören, die totes organisches Material zersetzen Angelegenheit.

Da bei der Zersetzung essentielle anorganische Nährstoffe produziert werden, die von Pflanzen zum Antrieb der Photosynthese verwendet werden, Fahrräder durch ein Ökosystem. Energie hingegen wird nicht recycelt, sondern fließt durch das System: Die Mechanik des Lebens – Verwendung chemischer Energie, um die kritischen Prozesse anzutreiben, die das Leben eines Organismus aufrechterhalten Organisation – produzieren Wärme als letztes Nebenprodukt, und diese kann nicht wieder in eine für das Leben nutzbare Energieform umgewandelt werden Formen. Pflanzen benötigen daher eine ständige Zufuhr von Sonnenlicht, um die Photosynthese anzutreiben, und nicht-photosynthetische Organismen benötigen eine ständige Nahrungsaufnahme, um neue Energie zu gewinnen.

Weil sie aus der elektromagnetischen Strahlung der Sonne, grünen Pflanzen und anderen Photosynthesen nutzbare chemische Energie herstellen Organismen wie Algen und Cyanobakterien werden als „Produzenten“ bezeichnet. Nicht-photosynthetische Organismen, die entweder direkt oder indirekt davon abhängig sind auf die von den Erzeugern festgelegte Energie sind die „Verbraucher“ eines Ökosystems. Ein Pflanzenfresser wie ein Reh oder eine Schildkröte frisst Pflanzen, um das zu erreichen Energie; es ist ein primäre Verbraucher weil es den Produzenten selbst konsumiert. Ein Tier, das einen Pflanzenfresser wie einen Fleischfresser wie eine Spinne oder einen Tiger erbeutet, ist ein Zweitverbraucher; Fleischfresser fressen natürlich auch andere Fleischfresser – etwa eine Virginia-Uhu, die ein Wiesel jagt – also kann man auch darüber reden tertiäre Verbraucher.

Viele Tiere, von Gelbwesten bis hin zu Braunbären, essen sowohl pflanzliche als auch tierische Stoffe; diese Allesfresser dienen daher sowohl als Primär- als auch als Sekundärverbraucher. Zersetzer sind eine besondere Klasse von Verbrauchern, die sich von abgestorbenen Pflanzen- und Tierstoffen ernähren und umwandeln organisches Material zu anorganischen Gasen und Mineralien, die als Nährstoffe wieder in den System.

Denken Sie daran, dass die Nahrungskette nicht nur einen Organismus umfasst, der einen anderen vollständig verzehrt. Pflanzenfresser zerstören oft nicht die einzelnen Pflanzen, die sie grasen oder grasen, und viele Parasiten töten die Wirtsorganismen, von denen sie sich ernähren, nicht direkt. Darüber hinaus gibt es viele wechselseitige Beziehungen, in denen eine Lebensform Energie von einer anderen bezieht, während sie im Gegenzug eine Art Dienst erbringt; zum Beispiel die Pilze, die Pflanzenwurzeln besiedeln und aus ihnen Energie gewinnen, während sie gleichzeitig die Fähigkeit der Pflanze erhöhen, Wasser und Nährstoffe aufzunehmen.

Der Weg der Energie vom Erzeuger zum Verbraucher zum Zersetzer bildet eine Nahrungskette. Ein einfaches könnte Gras über Impala bis hin zu Geparden umfassen. In Wirklichkeit essen Organismen oft und werden von mehreren anderen Organismen gefressen, was zu einem Nahrungsnetz – im Grunde ein Haufen verflochtener Nahrungsketten – das detailliertere Modell, aber die grundlegende lineare Struktur einer Nahrungskette ist immer noch nützlich, um den Energiefluss von Ökosystemen zu verfolgen. Jede Sprosse einer Nahrungskette repräsentiert a trophische Ebene: Ein Produzent nimmt die basale trophische Ebene ein, ein Primärkonsument die nächste und so weiter.

Ein verwandtes Konzept ist das Biomasse oder Energiepyramide, die den relativen Anteil von Organismen auf verschiedenen trophischen Ebenen in einem Ökosystem symbolisiert. Obwohl es sich nicht um eine feste Regel handelt, sind die Produzenten in der Regel den Primärkonsumenten zahlenmäßig weit überlegen und die Primärkonsumenten den Sekundärkonsumenten weit überlegen. Dies liegt an der inhärenten Ineffizienz der Energieübertragung durch ein Ökosystem. Im Durchschnitt fixiert die Photosynthese deutlich weniger als 1 Prozent der einfallenden Sonnenenergie der Erde, und davon gelangt nur ein kleiner Teil der resultierenden chemischen Energie tatsächlich in die Nahrungskette; Vieles davon nutzt die Pflanze für sich. Auf jeder Stufe einer Nahrungskette wird Energie für die Atmung eines Organismus „verbrannt“ und geht als Wärme verloren, sodass den Verbrauchern bei höheren trophischen Ebenen abnehmende Mengen zur Verfügung stehen. Eine Standard-Annäherung ist, dass nur 10 Prozent der Energie, die auf einer trophischen Ebene gespeichert ist, auf die nächste übergeht. Grob gesagt benötigt daher ein einzelner Orca über die dazwischen liegenden Nahrungskettenglieder von beispielsweise Garnelen, Fischen und Robben eine Vielzahl von Plankton, um sich selbst zu erhalten.