Mitä ovat alkutuottajat?

Alkutuottajat ovat perusosa ekosysteemistä. Niitä voidaan pitää elintarvikeketjun ensimmäisenä ja tärkeimpänä askeleena. Hajottajien ohella he muodostavat ruokaverkon perustan ja yhdessä heidän väestönsä ovat enemmän kuin mikään muu verkon osa. Alkutuottajat kuluttavat alkukuluttajat (yleensä kasvinsyöjät), jotka sitten kuluttavat toissijaiset kuluttajat ja niin edelleen. Ketjun yläosassa olevat organismit kuolevat lopulta ja hajottajat kuluttavat ne sitten, mikä kiinnittää typpitasot ja antaa orgaanisen materiaalin, jota tarvitaan seuraavan primäärisukupolven tuottamiseen tuottajille.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Alkutuottajat ovat ekosysteemin perusta. Ne muodostavat ruokaketjun perustan luomalla ruokaa fotosynteesin tai kemosynteesin avulla.

Alkutuottajat ovat elintärkeitä ekosysteemin selviytymiselle. He elävät sekä vesi- että maaekosysteemeissä ja tuottavat hiilihydraatteja, joita ravintoketjun yläpuolella olevat ihmiset tarvitsevat hengissä. Koska ne ovat kooltaan pieniä ja voivat olla alttiita muuttuville ympäristöolosuhteille, ekosysteemit alkutuottajien monimuotoisemmat populaatiot kasvavat yleensä enemmän kuin homogeeniset populaatiot. Alkutuottajat lisääntyvät nopeasti. Tämä on välttämätöntä elämän ylläpitämiseksi, kun lajien populaatiot pienenevät edetessäsi ravintoketjussa. Esimerkiksi jopa 100 000 kiloa fytoplanktonia voi olla tarpeen syöttää vastaava kuin vain yksi punta saalistajalajia ketjun yläpäässä.

Useimmissa tapauksissa alkutuottajat käyttävät fotosynteesiä ruoan luomiseen, joten auringonvalo on välttämätön tekijä heidän ympäristölleen. Auringonvalo ei kuitenkaan pääse syvälle luoliin tai meren syvyyteen, joten jotkut alkutuottajat ovat sopeutuneet selviytyäkseen. Näissä ympäristöissä alkutuottajat käyttävät sen sijaan kemosynteesiä.

Veden alkutuottajiin kuuluvat kasvit, levät ja bakteerit. Matalalla vedellä, jossa auringonvalo pääsee pohjaan, kasvit, kuten merilevät ja ruohot, ovat alkutuottajia. Jos vesi on liian syvä, jotta auringonvalo ei pääse pohjaan, mikroskooppiset kasvisolut, jotka tunnetaan kasviplanktonina, tarjoavat suurimman osan ravinnosta vesieliöille. Kasviplanktoniin vaikuttavat ympäristötekijät, kuten lämpötila ja auringonvalo, ravinteiden saatavuus ja kasvissyöjien saalistajat.

Noin puolet kaikesta fotosynteesistä tapahtuu valtamerissä. Siellä kasviplankton ottaa hiilidioksidia ja vettä ympäristöstään, ja he voivat käyttää auringon energiaa hiilihydraattien luomiseen fotosynteesinä tunnetun prosessin kautta. Eläinlanktonin ensisijaisena ravinnonlähteenä nämä organismit muodostavat ravintoketjun pohjan koko merikannalle. Eläinlankton, joka sisältää jalkaeläimiä, meduusoja ja kaloja toukkavaiheessa, puolestaan ​​tarjoaa ruokaa suodattimet, kuten simpukat ja sienet, sammakkoeläimet, muut kalan toukat ja pienet kalastaa. Ne, joita ei kuluteta heti, kuolevat lopulta ja ajautuvat alemmalle tasolle detritukseksi, missä ruokaa suodattavat syvänmeren organismit, kuten korallit, saattavat kuluttaa niitä.

Makean veden alueilla ja matalissa suolavesialueissa tuottajien joukossa on paitsi kasviplanktonia, kuten vihreät levät, myös vesikasveja, kuten meri ruohot ja merilevät tai suuremmat juurtuneet kasvit, jotka kasvavat veden pinnalla, kuten cattails ja tarjoavat paitsi ruokaa myös suojaa suuremmille vesieliöille. Nämä kasvit tarjoavat ruokaa hyönteisille, kaloille ja sammakkoeläimille.

Auringonvalo ei pääse syvälle valtameren pohjaan, mutta alkutuottajat menestyvät silti siellä. Näissä paikoissa mikro-organismit kerääntyvät esimerkiksi hydrotermisiin tuuletusaukkoihin ja kylmiin imeytymisalueisiin, mistä ne saavat energiansa ympäröivien epäorgaanisten materiaalien aineenvaihdunta, kuten kemikaalit, jotka imevät merenpohjan sijaan auringonvalo. Ne voivat myös asettua valaan ruhoihin ja jopa haaksirikkoihin, jotka toimivat orgaanisen materiaalin lähteenä. He käyttävät kemosynteesiksi kutsuttua prosessia hiilen muuntamiseksi orgaaniseksi aineeksi käyttämällä vetyä, rikkivetyä tai metaania energialähteenä.

Hydrotermiset mikro-organismit kukoistavat savupiippujen tai mustien tupakoitsijoiden ympärillä olevissa vesissä, jotka muodostuvat hydrotermisten tuuletusaukkojen jättämistä rautasulfidikerroksista meren pohjassa. Nämä "tuuletusmikrobit" ovat merenpohjan alkutuottajia ja tukevat kokonaisia ​​ekosysteemejä. He käyttävät kuumalähteen mineraaleissa olevaa kemiallista energiaa rikkivetyä muodostamaan. Vaikka rikkivety on myrkyllistä useimmille eläimille, näissä hydrotermisissä tuuletusaukoissa elävät organismit ovat sopeutuneet ja menestyvät sen sijaan.

Muita tupakoitsijoilta yleisesti löydettyjä mikrobeja ovat Archaea, joka kerää vetykaasua ja vapauttaa metaania ja vihreitä rikkibakteereja. Tämä vaatii sekä kemiallista että valoenergiaa, viimeksi mainitun ne saavat geotermisesti lämmitettyjen kivien aiheuttamasta vähäisestä radioaktiivisesta hehkusta. Monet näistä litotrooppisista bakteereista luovat maton tuuletusaukon ympärille, jotka ovat enintään 3 senttimetriä paksuja ja houkuttelevat ensisijaisia ​​kuluttajia (laiduntimet, kuten etanat ja hilseet), jotka puolestaan ​​houkuttelevat suurempia saalistajia.

Maanpäällinen tai maaperän ravintoketju koostuu suuresta määrästä erilaisia ​​organismeja, aina mikroskooppisista yksisoluisista tuottajista näkyviin matoihin, hyönteisiin ja kasveihin. Alkutuottajia ovat kasvit, jäkälät, sammal, bakteerit ja levät. Maan ekosysteemin alkutuottajat elävät orgaanisessa aineessa ja sen ympäristössä. Koska he eivät ole liikkuvia, he elävät ja kasvavat siellä, missä on ravinteita niiden ylläpitämiseksi. Ne ottavat ravinteita hajottajien maaperään jättämistä orgaanisista aineista ja muuttavat ne ravinnoksi itselleen ja muille organismeille. Kuten vesieliöt, ne käyttävät fotosynteesiä muuntamaan maaperän ravinteet ja orgaaniset materiaalit ravinnonlähteiksi ravitsemaan muita kasveja ja eläimiä. Koska nämä organismit tarvitsevat auringonvaloa ravinteiden käsittelemiseksi, ne elävät maaperän pinnalla tai lähellä sitä.

Auringonvalo ei tavoita valtameren pohjaan syvälle luoliin. Tästä syystä bakteeripesäkkeet joissakin kalkkikiviluolissa ovat kemoautotrofisia, tunnetaan myös nimellä "kiven syöminen". Nämä bakteerit, kuten meren syvyydessä olevat, saavat niiden tarvittava ravinto kivien pinnalla tai pinnalla olevista typpi-, rikki- tai rautayhdisteistä, jotka huokoisen veden läpi imeytyneellä vedellä on pinta.

Vaikka vesi- ja maanekosysteemit ovat suurelta osin riippumattomia toisistaan, on olemassa paikkoja, joissa ne leikkaavat. Näissä kohdissa ekosysteemit ovat toisistaan ​​riippuvaisia. Esimerkiksi purojen ja jokien rannat tarjoavat joitain elintarvikelähteitä virran ruokaketjun tukemiseksi. maa-organismit kuluttavat myös vesi-organismeja. Organismien monimuotoisuus on yleensä suurempi siellä, missä nämä kaksi kohtaavat. Suolijärjestelmissä on havaittu korkeampaa kasviplanktonpitoisuutta, mikä johtuu todennäköisesti ravinteiden saatavuudesta ja pidemmästä "oleskeluajasta" kuin läheisissä rannikkoalueilla. Kasviplanktonin tuotannon on havaittu olevan korkeampi lähellä rantaviivoja alueilla, joilla maasta peräisin olevat ravinteet "lannoittavat" merta pääasiassa typellä ja fosforilla. Muita kasviplanktonin tuotantoon rantaviivaan vaikuttavia tekijöitä ovat auringonvalon määrä, veden lämpötila ja fysikaaliset prosessit, kuten tuuli- ja vuorovesivirrat. Kuten näiden tekijöiden perusteella voidaan odottaa, kasviplanktonin kukinta voi olla kausiluonteista, ja korkeammat tasot kirjataan, kun ympäristöolosuhteet ovat edullisempia.

Kuivalla autiomaaekosysteemillä ei ole tasaista vesihuoltoa, joten sen alkutuottajat, kuten levät ja jäkälät, viettävät jonkin aikaa passiivisessa tilassa. Harvat sateet johtavat lyhyisiin toiminta-aikoihin, jolloin organismit tuottavat nopeasti ravinteita. Joissakin tapauksissa nämä ravintoaineet varastoidaan ja vapautuvat vasta hitaasti odottaen seuraavaa sadetapahtumaa. Juuri tämä sopeutuminen antaa autiomaa-organismeille mahdollisuuden selviytyä pitkällä aikavälillä. Maaperästä ja kivistä sekä joistakin saniaisista ja muista kasveista löytyvät poikilohydriset kasvit pystyvät siirtymään aktiivisen ja lepovaiheen välillä riippuen siitä, ovatko ne märät vai kuivat. Vaikka ne ovat kuivina, ne näyttävät olevan kuolleita, ne ovat itse asiassa lepotilassa ja muuttuvat seuraavan sademäärän myötä. Sateen jälkeen levät ja jäkälät aktivoituvat fotosynteettisesti ja lisääntymiskyvynsä vuoksi nopeasti) tarjota ravinnon lähde korkeamman tason organismeille, ennen kuin aavikon kuumuus aiheuttaa veden haihtua.

Toisin kuin korkeamman tason kuluttajat, kuten linnut ja autiomaat, alkutuottajat eivät ole liikkuvia eivätkä voi siirtyä suotuisampiin olosuhteisiin. Ekosysteemin selviytymismahdollisuudet kasvavat tuottajien monimuotoisuuden kasvaessa lämpötilan ja sateiden muuttuessa vuodenaikojen mukaan. Yhdelle organismille sopivat olosuhteet eivät välttämättä ole toisille, joten siitä on hyötyä ekosysteemille, kun toinen voi olla lepotilassa toisen kukoistamisen aikana. Muut tekijät, kuten hiekan tai saven määrä maaperässä, suolapitoisuus ja kivien tai kivien esiintyminen, vaikuttavat vedenpidätykseen ja vaikuttavat myös alkutuottajien lisääntymiskykyyn.

Toisessa ääripäässä suurelta osin kylmät alueet, kuten arktiset alueet, eivät kykene tukemaan paljon kasvien elämää. Elämä tundralla on suunnilleen sama kuin kuivassa autiomaassa. Vaihtelevat olosuhteet tarkoittavat sitä, että organismit voivat menestyä vain tietyinä vuodenaikoina, ja monet, alkutuottajat mukaan lukien, esiintyvät lepotilassa osana vuotta. Jäkälät ja sammalet ovat yleisimpiä tundran alkutuottajia.

Jotkut arktiset sammalet elävät lumen alla, aivan ikiroudan yläpuolella, muut arktiset kasvit elävät veden alla. Merijään sulaminen keväällä ja lisääntynyt auringonvalo käynnistävät levätuotannon arktisella alueella. Alueilla, joilla on korkeammat nitraattipitoisuudet, on parempi tuottavuus. Tämä kasviplankton kukkii jään alla, ja kun jään taso ohenee ja saavuttaa vuotuisen miniminsä, jäälevien tuotanto hidastuu. Tämä pyrkii samaan aikaan levien liikkumisen valtameren kanssa, kun pohjan jääpinta sulaa. Tuotannon lisäykset vastaavat jään sakeutumisen nousuja syksyllä, vaikka auringonvaloa on edelleen merkittävää. Kun merijää sulaa, jää levät päästetään veteen ja lisäävät kasviplanktonin kukintaan vaikuttaen meren napa-ruokaverkkoon.

Tämä muuttuvan merijään kasvun ja sulan malli sekä riittävä ravintoaine näyttävät olevan välttämättömiä jäälevien tuotannolle. Muuttuvat olosuhteet, kuten aikaisempi tai nopeampi jääsulatus, voivat vähentää jäälevien määrää, ja muutos levien vapautumisen ajoituksessa voi vaikuttaa kuluttajien selviytymiseen.

Leväkukintoja voi esiintyä melkein missä tahansa vesimuodostumassa. Jotkut saattavat värjätä vettä, saada tuoksun tai aiheuttaa veden tai kalan maun huonoksi, mutta eivät ole myrkyllisiä. Levien kukinnan turvallisuutta on kuitenkin mahdotonta kertoa katsomalla sitä. Haitallisia leväkukintoja on raportoitu kaikissa Yhdysvaltojen rannikkovaltioissa sekä makeassa vedessä yli puolessa osavaltioista. Niitä esiintyy myös murtovedessä. Näitä syanobakteerien tai mikrolevien näkyviä pesäkkeitä voi esiintyä eri väreissä, kuten punaisena, sinisenä, vihreänä, ruskeana, keltaisena tai oranssina. Haitallinen leväkukinta kasvaa nopeasti ja vaikuttaa eläinten, ihmisten ja ympäristön terveyteen. Se voi tuottaa toksiineja, jotka voivat myrkyttää kaikki elävät olennot, jotka joutuvat kosketuksiin sen kanssa, tai se voi saastuttaa vesieliöitä ja aiheuttaa sairauksia, kun henkilö tai eläin syö tartunnan saanutta organismia. Nämä kukinnat voivat johtua ravinteiden lisääntymisestä vedessä tai muutoksista merivirroissa tai lämpötilassa.

Vaikka harvat kasviplanktonlajit tuottavat näitä toksiineja, jopa hyödyllinen kasviplankton voi olla vahingollista. Kun nämä mikro-organismit lisääntyvät liian nopeasti, muodostuu tiheä matto veden pinnalle tuloksena oleva ylikansoitus voi aiheuttaa hypoksiaa tai matalaa happipitoisuutta vedessä, mikä häiritsee ekosysteemi. Niin sanotut "ruskeat vuorovedet", vaikka ne eivät ole myrkyllisiä, voivat peittää suuria alueita veden pinnasta estäen auringonvalon pääsemästä alapuolelle ja tappamalla myöhemmin ne kasvit ja organismit, jotka ovat niistä riippuvaisia elämää.