Mis on esmatootjad?

Esmatootjad on ökosüsteemi põhiosa. Neid võib pidada toiduahela esimeseks ja kõige olulisemaks sammuks. Koos lagundajatega moodustavad nad toiduvõrgu aluse ja nende populatsioone on kokku rohkem kui mis tahes mujal veebis. Esmatootjaid tarbivad esmatarbijad (tavaliselt taimtoidulised loomad), mida seejärel tarbivad järeltarbijad jne. Ahela ülaosas olevad organismid surevad lõpuks ja lagundajad tarbivad neid, mis fikseerivad lämmastiku taset ja annab järgmise primaarse põlvkonna jaoks vajaliku orgaanilise materjali tootjad.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Esmatootjad on ökosüsteemi alus. Need moodustavad toiduahela aluse, luues toitu fotosünteesi või kemosünteesi kaudu.

Esmatootjad on ökosüsteemi püsimajäämiseks üliolulised. Nad elavad nii vee- kui ka maismaaökosüsteemis ja toodavad toiduahelas kõrgemal olevate inimeste ellujäämiseks vajalikke süsivesikuid. Kuna nad on väikese suurusega ja võivad olla vastuvõtlikud muutuvatele keskkonnatingimustele, siis ökosüsteemid esmatootjate mitmekesisemad populatsioonid kipuvad edukamalt arenema kui homogeense populatsiooniga inimesed. Esmatootjad paljunevad kiiresti. See on vajalik elu säilitamiseks, kuna liikide populatsioonid muutuvad toiduahelas ülespoole minnes väiksemaks. Näiteks võib ahela ülaservas oleva vaid ühe naela kiskjaliigi ekvivalendi söötmiseks olla vajalik kuni 100 000 naela fütoplanktonit.

Enamasti kasutavad esmatootjad toidu loomiseks fotosünteesi, seega on päikesevalgus nende keskkonna jaoks vajalik tegur. Siiski ei pääse päikesevalgus koobastes ja ookeani sügavustes asuvatele aladele, mistõttu mõned esmatootjad on ellujäämiseks kohanenud. Nende keskkondade esmatootjad kasutavad selle asemel kemosünteesi.

Vee esmatootjate hulka kuuluvad taimed, vetikad ja bakterid. Madalas vees, kus päikesevalgus pääseb põhja, on esmatootjaks sellised taimed nagu vetikad ja kõrrelised. Seal, kus vesi on päikesevalguse põhja jõudmiseks liiga sügav, pakuvad fütoplanktonina tuntud mikroskoopilised taimerakud suurema osa vee-elustikust. Fütoplanktonit mõjutavad keskkonnategurid, nagu temperatuur ja päikesevalgus, samuti toitainete kättesaadavus ja taimtoiduliste kiskjate olemasolu.

Ligikaudu pool kogu fotosünteesist toimub ookeanides. Seal võtab fütoplankton süsinikdioksiidi ja vett ümbritsevast keskkonnast ning nad saavad päikesest saadud energiat kasutada fotosünteesina tuntud protsessi käigus süsivesikute loomiseks. Zooplanktoni peamise toiduallikana moodustavad need organismid kogu ookeani populatsiooni toiduahela aluse. Omakorda pakub zooplankton, mis sisaldab vastsete staadiumis peajalgseid, millimallikaid ja kalu. filtrit toitvad organismid, nagu kahepoolsed ja käsnad, samuti amfipoodid, muud kalavastsed ja väikesed kala. Need, mida kohe ei tarvitata, surevad lõpuks ja triivivad madalamale tasemele detritusena, kus neid võivad tarbida nende toitu filtreerivad süvamereorganismid, näiteks korallid.

Mageveekogudel ja madalates mereveepiirkondades hõlmavad tootjad lisaks fütoplanktonile nagu rohevetikad, aga ka veetaimedele nagu meri kõrrelised ja vetikad või suuremad juurtetaimed, mis kasvavad veepinnal, näiteks kassilinnud ja pakuvad lisaks toidule ka peavarju suurematele vee-elustik. Need taimed pakuvad toitu putukatele, kaladele ja kahepaiksetele.

Päikesevalgus ei pääse sügavale ookeani põhja, kuid esmatootjad õitsevad seal endiselt. Nendes kohtades kogunevad mikroorganismid sellistes piirkondades nagu hüdrotermilised ventilatsiooniavad ja külmavoolud, kust nad saavad energiat ümbritsevate anorgaaniliste materjalide metabolism, näiteks kemikaalid, mis imbuvad merepõhjast kui merepõhjast päikesevalgus. Nad võivad asuda ka vaalarümpadele ja isegi laevavrakkidele, mis toimivad orgaanilise materjali allikana. Nad kasutavad protsessi, mida nimetatakse kemosünteesiks, et muuta süsinik orgaaniliseks aineks, kasutades energiaallikana vesinikku, vesiniksulfiidi või metaani.

Hüdrotermilised mikroorganismid arenevad korstnate või “mustade suitsetajate” ümbruse vetes, mis tekivad hüdrotermiliste ventilatsiooniavade poolt ookeani põhja jäänud raudsulfiidide ladestustest. Need "vent mikroobid" on ookeanipõhja esmatootjad ja toetavad terveid ökosüsteeme. Nad kasutavad vesiniksulfiidi loomiseks kuuma kevade mineraalides leiduvat keemilist energiat. Kuigi vesiniksulfiid on enamusele loomadele mürgine, on nendes hüdrotermilistes ventilatsiooniavades elavad organismid kohanenud ja arenevad.

Muude suitsetajate seas leiduvate mikroobide hulka kuuluvad Archaea, mis kogub gaasilist vesinikku ning eraldab metaani ja rohelisi väävlibaktereid. Selleks on vaja nii keemilist kui ka valgusenergiat, mille nad saavad geotermiliselt kuumutatud kivimite tekitatud vähesest radioaktiivsest hõõgumisest. Paljud neist litotroopsetest bakteritest loovad ventilatsiooniava ümber matid, mille paksus on kuni 3 sentimeetrit ja meelitavad esmatarbijaid (karjatajad nagu teod ja sooussid), mis omakorda meelitavad ligi suuremaid kiskjaid.

Maismaa- või mullatoiduahel koosneb suurest hulgast erinevatest organismidest, alates mikroskoopilistest üherakulistest tootjatest kuni nähtavate usside, putukate ja taimedeni. Esmatootjate hulka kuuluvad taimed, samblikud, sammal, bakterid ja vetikad. Maapealse ökosüsteemi esmatootjad elavad orgaanilises aines ja selle ümbruses. Kuna nad pole liikuvad, elavad ja kasvavad nad seal, kus nende toitmiseks on toitaineid. Nad võtavad toitaineid lagundajate poolt pinnasesse jäänud orgaanilisest ainest ja muudavad need enda ja teiste organismide toiduks. Sarnaselt veekogude kolleegidega muudavad nad fotosünteesi abil mullast toitained ja orgaanilised materjalid toiduallikateks, et toita teisi taimi ja loomi. Kuna need organismid vajavad toitainete töötlemiseks päikesevalgust, elavad nad pinnase pinnal või selle lähedal.

Sarnaselt ookeanipõhjale ei ulatu päikesevalgus sügavale koobastesse. Sel põhjusel on bakterikolooniad mõnes paekivikoopas kemoautotroofsed, tuntud ka kui “kivisöömine”. Need bakterid, nagu ookeanisügavuses olevad, saavad oma vajalik toitumine kivimite pinnal või pinnal leiduvatest lämmastiku-, väävli- või rauaühenditest, mis on läbi poorse vee imbunud vette pind.

Kui vee- ja maismaaökosüsteemid on suures osas üksteisest sõltumatud, on kohtades, kus need ristuvad. Nendes punktides on ökosüsteemid üksteisest sõltuvad. Näiteks ojade ja jõgede kaldad pakuvad osa toiduallikatest oja toiduahela toetamiseks; maaorganismid tarbivad ka veeorganisme. Seal, kus need kaks kohtuvad, kipub olema suurem organismide mitmekesisus. Soosüsteemides on leitud fütoplanktoni kõrgemat taset, tõenäoliselt toitainete suurema kättesaadavuse ja pikema “viibimisaja” tõttu kui lähiümbruse rannikuees. On leitud, et fütoplanktoni tootmise mõõtmised on kõrgemad rannajoonte lähedal piirkondades, kus maalt pärit toitained “väetavad” ookeani sisuliselt lämmastiku ja fosforiga. Teised tegurid, mis mõjutavad fütoplanktoni tootmist rannajoonel, hõlmavad päikesevalguse hulka, veetemperatuuri ja füüsikalisi protsesse, nagu tuule- ja loodete hoovused. Nagu neid tegureid arvestades võiks arvata, võib fütoplanktoni õitsemine olla hooajaline esinemine, kusjuures keskkonnatingimustest soodsamal juhul registreeritakse kõrgem tase.

Kuival kõrbeökosüsteemil ei ole järjepidevat veevarustust, seetõttu veedavad selle esmatootjad, näiteks vetikad ja samblikud, teatud aja mitteaktiivses olekus. Harvad vihmad põhjustavad lühikesi tegevusperioode, kus organismid toimivad toitainete tootmiseks kiiresti. Mõnel juhul hoitakse neid toitaineid alles ja vabastatakse aeglaselt järgmise vihmasündmuse ootuses. Just see kohanemine võimaldab kõrbeorganismidel pikaajaliselt ellu jääda. Pinnasel ja kividel, samuti mõnedel sõnajalgadel ja muudel taimedel leiduvad poikilohüdraalsed taimed on võimelised liikuma aktiivse ja puhkefaasi vahel olenevalt sellest, kas nad on märjad või kuivad. Ehkki kuivadena näivad nad surnud olevat, on nad tegelikult uinuvas olekus ja muutuvad järgmise vihmasajuga. Pärast vihma muutuvad vetikad ja samblikud fotosünteetiliselt aktiivseks ja (tänu oma paljunemisvõimele) kiiresti) pakkuma toiduallikat kõrgema taseme organismidele enne, kui kõrbesoojus vee tekitab aurustuda.

Erinevalt kõrgema taseme tarbijatest, nagu linnud ja kõrbeloomad, ei ole esmatootjad liikuvad ega saa ümber asuda soodsamatesse tingimustesse. Ökosüsteemi ellujäämisvõimalused suurenevad suurema tootjate mitmekesisusega, kui temperatuur ja sademed muutuvad aastaajast sõltuvalt. Tingimused, mis sobivad ühe organismi jaoks, ei pruugi olla teise jaoks, seega on see ökosüsteemile kasulik, kui üks võib jääda seisma, samal ajal kui teine ​​õitseb. Muud tegurid, näiteks liiva või savi kogus mullas, soolasuse tase ja kivimite või kivide olemasolu, mõjutavad veepeetust ja mõjutavad ka esmatootjate võimet paljuneda.

Teises äärmuses ei suuda piirkonnad, mis on enamasti külmad, näiteks Arktika, paljusid taimeelusid toetada. Elu tundral on paljuski sama kui kuivas kõrbes. Erinevad tingimused tähendavad seda, et organismid saavad areneda ainult teatud aastaaegadel ja paljud, sealhulgas esmatootjad, eksisteerivad uinuvas etapis osa aastast. Samblikud ja samblad on tundra kõige tavalisemad esmatootjad.

Kui mõned arktilised samblad elavad lume all, siis on see igikeltsa kohal, teised arktilised taimed vee all. Kevadel merejää sulamine koos päikesevalguse suurema kättesaadavusega käivitab Arktika piirkonnas vetikate tootmise. Kõrgema nitraadikontsentratsiooniga aladel on suurem tootlikkus. See fütoplankton õitseb jää all ning jää taseme hõrenedes ja aasta miinimumini jõudes vetikate tootmine aeglustub. See kipub kokku langema vetikate liikumisega ookeani, kui põhja jäätase sulab. Tootmise kasv vastab jää paksenemise perioodidele sügisel, samal ajal kui päikesevalgust on endiselt märkimisväärne. Kui merejää sulab, lastakse jäävetikad vette ja lisavad fütoplanktoni õitsemisele, mõjutades merepõhja polaarset võrku.

See merejää kasvu ja sulamise muutuv muster koos piisava toitainevaruga näib olevat vajalik vetikate tootmiseks. Muutuvad tingimused, näiteks varasem või kiirem jääsulamine, võivad vähendada jäävetikate taset ja vetikate eraldumise aja muutmine võib mõjutada tarbijate ellujäämist.

Vetikate õitsemine võib esineda peaaegu igas veekogus. Mõned võivad vett värvida, neil on ebameeldiv lõhn või vesi või kala võivad halva maitse olla, kuid mitte mürgised. Vetikate õitsemise ohutust pole aga võimalik vaadata, kui seda vaadata. Kahjulikest vetikate õitsemistest on teatatud kõigis Ameerika Ühendriikide rannikuosariikides, samuti magevees enam kui pooles osariikides. Neid esineb ka riimvees. Need nähtavad tsüanobakterite või mikrovetikate kolooniad võivad esineda erinevates värvides, nagu punane, sinine, roheline, pruun, kollane või oranž. Kahjulik vetikate õitsemine on kiiresti kasvav ja mõjutab loomade, inimeste ja keskkonna tervist. See võib tekitada toksiine, mis võivad mürgitada kõiki elusolendeid, kes sellega kokku puutuvad, või võib see saastata vee-elustikku ja põhjustada haigusi, kui inimene või loom sööb nakatunud organismi. Need õitsengud võivad olla põhjustatud toitainete hulga suurenemisest vees või merevoolude või temperatuuri muutustest.

Kuigi vähesed fütoplanktoni liigid toodavad neid toksiine, võib isegi kasulik fütoplankton kahjustada. Kui need mikroorganismid paljunevad liiga kiiresti, tekitades veepinnale tiheda matt, sellest tulenev ülerahvastatus võib põhjustada hüpoksiat või madalat hapnikusisaldust vees, mis häirib ökosüsteem. Nn pruunid looded võivad küll mürgised, kuid katta suuri pindi veepinnal, vältides päikesevalgust allapoole jõudmisest ja seejärel nende taimede ja neist sõltuvate organismide hävitamisest elu.