Što su primarni proizvođači?

Primarni proizvođači osnovni su dio ekosustava. Na njih se može gledati kao na prvi i najvažniji korak u prehrambenom lancu. Zajedno s razgrađivačima, oni čine bazu prehrambene mreže i njihova populacija broji više od bilo kojeg drugog dijela mreže. Primarne proizvođače konzumiraju primarni potrošači (općenito biljojedi), koje zatim konzumiraju sekundarni potrošači i tako dalje. Organizmi na vrhu lanca na kraju umiru, a zatim ih troše razlagači koji fiksiraju razine dušika i osiguravaju organski materijal potreban za sljedeću generaciju primarnih proizvođači.

TL; DR (predugo; Nisam pročitao)

Primarni proizvođači temelj su ekosustava. Oni čine osnovu hranidbenog lanca stvarajući hranu fotosintezom ili kemosintezom.

Primarni proizvođači vitalni su za opstanak ekosustava. Žive i u vodenom i u kopnenom ekosustavu i proizvode ugljikohidrate potrebne za preživljavanje viših u prehrambenom lancu. Budući da su male veličine i mogu biti podložni promjeni uvjeta okoliša, ekosustavi s raznolikije populacije primarnih proizvođača imaju tendenciju da uspijevaju više od onih s homogenim populacijama. Primarni proizvođači brzo se razmnožavaju. To je neophodno za održavanje života kako se populacije vrsta smanjuju kako idete dalje prema prehrambenom lancu. Na primjer, do 100.000 kilograma fitoplanktona može biti potrebno za hranjenje ekvivalenta od samo jednog kilograma vrste grabežljivca na gornjem kraju lanca.

U većini slučajeva primarni proizvođači koriste fotosintezu kako bi stvorili hranu, pa je sunčeva svjetlost neophodan čimbenik za njihovo okruženje. Međutim, sunčeva svjetlost ne može doseći područja duboko u špiljama i u oceanskim dubinama, pa su se neki primarni proizvođači prilagodili kako bi preživjeli. Primarni proizvođači u tim sredinama umjesto toga koriste kemosintezu.

Primarni proizvođači vodenih biljaka uključuju biljke, alge i bakterije. U područjima plitke vode, gdje sunčeva svjetlost može doseći dno, biljke kao što su morske alge i trave primarni su proizvođači. Tamo gdje je voda preduboka da bi sunčeva svjetlost došla do dna, mikroskopske biljne stanice poznate kao fitoplanktoni pružaju većinu sredstava za život u vodenom životu. Na fitoplankton utječu čimbenici okoliša poput temperature i sunčeve svjetlosti, kao i dostupnost hranjivih sastojaka i prisutnost biljojedih grabežljivaca.

Otprilike polovica sve fotosinteze događa se u oceanima. Tamo fitoplanktoni uzimaju ugljični dioksid i vodu iz svoje okoline, a energiju sunca mogu koristiti za stvaranje ugljikohidrata kroz proces poznat kao fotosinteza. Kao primarni izvor hrane za zooplanktone, ti organizmi čine bazu prehrambenog lanca za cijelu oceansku populaciju. Zauzvrat, zooplanktoni, koji uključuju kopepode, meduze i ribe u fazi larve, daju hranu za organizmi koji se hrane filtrom, poput školjkaša i spužvi, kao i amfipoda, ostalih ličinki i sitnih riba riba. Oni koji se ne konzumiraju na kraju umiru i odvode se na niže razine kao detritus gdje ih mogu pojesti dubokomorski organizmi koji filtriraju hranu, poput koralja.

U slatkovodna područja i plitka slana područja proizvođači ne uključuju samo fitoplanktone poput zelenih algi, već i vodene biljke poput mora trave i morske alge ili veće ukorijenjene biljke koje rastu na površini vode kao što su repovi i ne pružaju hranu samo utočište većim vodeni život. Te biljke daju hranu insektima, ribama i vodozemcima.

Sunčeva svjetlost ne može doprijeti duboko na dno oceana, ali tamo i dalje uspijevaju primarni proizvođači. Na tim se mjestima mikroorganizmi sakupljaju u područjima kao što su hidrotermalni otvori i hladne cijede, odakle dobivaju energiju metabolizam okolnih anorganskih materijala, kao što su kemikalije koje izviruju iz morskog dna, a ne iz njega sunčevu svjetlost. Također se mogu smjestiti na trupovima kitova, pa čak i olupinama brodova, koje djeluju kao izvor organskog materijala. Koriste postupak nazvan kemosinteza za pretvaranje ugljika u organsku tvar koristeći vodik, sumporovodik ili metan kao izvor energije.

Hidrotermalni mikroorganizmi uspijevaju u vodama oko dimnjaka ili "crnih pušača" koji nastaju iz naslaga željeznog sulfida koje hidrotermalni otvori ostavljaju na dnu oceana. Ti su "mikrobi za odzračivanje" primarni proizvođači na dnu oceana i podržavaju čitave ekosustave. Kemijsku energiju koja se nalazi u mineralima vrućeg izvora koriste za stvaranje sumporovodika. Iako je sumporovodik toksičan za većinu životinja, organizmi koji žive u tim hidrotermalnim otvorima prilagodili su se i umjesto toga uspijevaju.

Ostali mikrobi koji se često nalaze kod pušača uključuju Archaea, koji skupljaju plinoviti vodik i oslobađaju metan i bakterije zelenog sumpora. To zahtijeva i kemijsku i svjetlosnu energiju, koju posljednju dobivaju blagim radioaktivnim sjajem koji emitiraju geotermalno zagrijane stijene. Mnoge od ovih litotropnih bakterija stvaraju prostirke oko ventilacijskog otvora debljine do 3 centimetra privlače primarne potrošače (pastiri poput puževa i glista), koji zauzvrat privlače veće grabežljivce.

Zemaljski ili zemaljski prehrambeni lanac sastoji se od velikog broja različitih organizama, od mikroskopskih jednostaničnih proizvođača do vidljivih crva, insekata i biljaka. Primarni proizvođači uključuju biljke, lišajeve, mahovinu, bakterije i alge. Primarni proizvođači u kopnenom ekosustavu žive u organskoj tvari i oko nje. Budući da nisu pokretni, žive i rastu tamo gdje postoje hranjive tvari za njihovo održavanje. Oni uzimaju hranjive sastojke iz organskih tvari koje su u tlu ostavile razgrađivači i pretvaraju ih u hranu za sebe i druge organizme. Kao i njihovi vodeni kolege, fotosintezom pretvaraju hranjive sastojke i organske materijale iz tla u izvore hrane kako bi hranili druge biljke i životinje. Budući da tim organizmima treba sunčeva svjetlost za obradu hranjivih sastojaka, oni žive na površini tla ili u njenoj blizini.

Slično dnu oceana, sunčeva svjetlost ne dopire duboko u špilje. Iz tog su razloga bakterijske kolonije u nekim vapnenačkim špiljama kemoautotrofne, također poznate i kao "jedenje kamena". Te bakterije, poput onih u oceanskim dubinama, dobivaju svoje potrebna hrana iz dušikovih, sumpornih ili željeznih spojeva koji se nalaze u ili na površini stijena koje je tamo donijela voda koja prodire kroz poroznu površinski.

Iako su vodeni i kopneni ekosustavi uglavnom neovisni jedni o drugima, postoje mjesta na kojima se oni sijeku. U tim su točkama ekosustavi međusobno ovisni. Obale potoka i rijeka, na primjer, pružaju neke od izvora hrane za potporu prehrambenom lancu potoka; kopneni organizmi također troše vodene organizme. Tamo se susreće veća raznolikost organizama. U močvarnim sustavima pronađene su više razine fitoplanktona, vjerojatno zbog veće dostupnosti hranjivih sastojaka i duljeg vremena "boravka" nego u obližnjim obalnim ušću. Utvrđeno je da su mjerenja proizvodnje fitoplanktona veća u blizini obalnih linija u područjima u kojima hranjive tvari sa kopna u osnovi "oplođuju" ocean dušikom i fosforom. Ostali čimbenici koji utječu na proizvodnju fitoplanktona na obali uključuju količinu sunčeve svjetlosti, temperaturu vode i fizičke procese poput strujanja vjetra i plima. Kao što bi se i očekivalo s obzirom na ove čimbenike, cvjetanje fitoplanktona može biti sezonska pojava, s višim razinama zabilježenim kada su uvjeti okoliša povoljniji.

Sušni pustinjski ekosustav nema dosljednu opskrbu vodom, pa njegovi primarni proizvođači, poput algi i lišajeva, provode neko vrijeme u neaktivnom stanju. Rijetke kiše podstiču kratka razdoblja aktivnosti u kojima organizmi brzo djeluju kako bi proizveli hranjive sastojke. U nekim se slučajevima te hranjive tvari pohranjuju i polako oslobađaju očekujući sljedeći kišni događaj. Upravo ta prilagodba omogućuje pustinjskim organizmima dugoročni opstanak. Pronađene na tlu i kamenju, kao i na nekim papratnjačama i drugim biljkama, ove poikilohidrične biljke mogu prijelaziti između aktivne faze i faze odmora, ovisno o tome jesu li mokre ili suhe. Iako su suhi, čini se da su mrtvi, zapravo su u stanju mirovanja i transformiraju se sa sljedećom kišom. Nakon kiše alge i lišajevi postaju fotosintetski aktivni i (zbog svoje sposobnosti reprodukcije brzo) osiguravaju izvor hrane za organizme više razine prije nego što pustinjska vrućina uzrokuje vodu ispariti.

Za razliku od potrošača više razine, poput ptica i pustinjskih životinja, primarni proizvođači nisu pokretni i ne mogu se preseliti u povoljnije uvjete. Šanse za preživljavanje ekosustava povećavaju se s većom raznolikošću proizvođača kako se temperatura i kiša mijenjaju po sezoni. Uvjeti koji odgovaraju jednom organizmu možda nisu za drugi, pa ekosustavu pogoduju kada jedan može mirovati, dok drugi napreduje. Ostali čimbenici kao što su količina pijeska ili gline u tlu, razina slanosti i prisutnost stijena ili kamenja utječu na zadržavanje vode, a utječu i na sposobnost umnožavanja primarnih proizvođača.

U drugoj krajnosti, područja koja su hladna većinu vremena, poput Arktika, nisu u stanju podržati mnogo biljnog života. Život na tundri sličan je životu u sušnoj pustinji. Različiti uvjeti znače da organizmi mogu napredovati samo u određenim sezonama, a mnogi, uključujući primarne proizvođače, dio godine postoje u stanju mirovanja. Lišajevi i mahovine najčešći su primarni proizvođači tundre.

Dok neke arktičke mahovine žive pod snijegom, neposredno iznad vječnog leda, druge arktičke biljke žive pod vodom. Otapanje morskog leda u proljeće, zajedno s povećanom dostupnošću sunčeve svjetlosti, pokreće proizvodnju algi u arktičkoj regiji. Područja s višim koncentracijama nitrata pokazuju veću produktivnost. Ovaj fitoplankton cvjeta pod ledom, a kako se razina leda razrjeđuje i doseže svoj godišnji minimum, proizvodnja ledenih algi usporava. To se obično podudara s kretanjem algi u ocean dok se dno leda topi. Povećanje proizvodnje odgovara razdobljima povećanja zadebljanja leda u jesen, dok još uvijek postoji značajna sunčeva svjetlost. Kada se morski led otopi, ledene alge se ispuštaju u vodu i dodaju cvjetanju fitoplanktona, utječući na polarnu morsku prehrambenu mrežu.

Ovaj promjenjivi obrazac rasta i otapanja morskog leda, zajedno s dovoljnom opskrbom hranjivim sastojcima, čini se neophodnim za proizvodnju ledenih algi. Promjena uvjeta poput ranijeg ili bržeg otapanja leda može smanjiti razinu ledenih algi, a promjena vremena ispuštanja algi mogla bi utjecati na opstanak potrošača.

Cvjetanje algi može se dogoditi u gotovo bilo kojem vodenom tijelu. Neki mogu vodu obezbojiti, imati neugodan miris ili pogoršati okus vode ili ribe, ali ne biti otrovni. Međutim, nemoguće je razaznati sigurnost cvjetanja algi ako ga se ne gleda. Štetno cvjetanje algi zabilježeno je u svim obalnim državama Sjedinjenih Država, kao i u slatkim vodama u više od polovice država. Javljaju se i u bočatim vodama. Ove vidljive kolonije cijanobakterija ili mikroalgi mogu biti prisutne u raznim bojama poput crvene, plave, zelene, smeđe, žute ili narančaste. Štetno cvjetanje algi brzo raste i utječe na zdravlje životinja, ljudi i okoliša. Može proizvesti toksine koji mogu otrovati svako živo biće koje dođe u kontakt s njim, ili može kontaminirati vodeni svijet i uzrokovati bolest kada osoba ili životinja jede zaraženi organizam. Ova cvjetanja mogu biti uzrokovana povećanjem hranjivih sastojaka u vodi ili promjenom morskih struja ili temperature.

Iako malo vrsta fitoplanktona proizvodi te toksine, čak i korisni fitoplanktoni mogu naštetiti. Kada se ti mikroorganizmi prebrzo razmnože, stvarajući gustu prostirku na površini vode, rezultirajuća prekomjerna populacija može uzrokovati hipoksiju ili nisku razinu kisika u vodi, što narušava ekosustav. Takozvane "smeđe plime i oseke", iako nisu otrovne, mogu pokriti velike površine vodene površine, sprječavajući sunčevu svjetlost od dosezanja dolje i naknadnog ubijanja onih biljaka i organizama koji o njima ovise život.