U ekosustavu je tvar očuvana dok protoci energije kroz to. Način i učinkovitost ovog protoka mogu se predstaviti trofičkim razinama.
Glavni izvor energije za ekosustave je sunčeva svjetlost, iako sumporovodik iz hidrotermalnih otvora također daje energiju. Proučavanje načina na koji energija teče do svake trofičke razine pomaže ekolozima u strategiji upravljanja okolišem.
Definicija prehrambenog lanca i trofičke razine
A trofička razina može se zamisliti kao korak u piramidi, sa skupljenim skupinama koje predstavljaju organizme i njihovu ulogu u ekosustavu. Ova trofička piramida pomaže u organiziranju različitih interakcija između tih organizama.
Od jedne do druge trofičke razine, samo se 10 posto energije pretvara u biomasu. Preostalih 90 posto je izgubljeno.
A hranidbeni lanac rangira organizme linearno, prema njihovoj ulozi u stvaranju i potrošnji energije.
Opće trofičke razine
Najnižu bazu prehrambenog lanca čine fotosintetski organizmi poput biljaka i fitoplanktona. Ti se organizmi nazivaju proizvođači.
Proizvođači sunčevu svjetlost i anorganske molekule pretvaraju u energiju. Zbog njihove sposobnosti da sami naprave hranu, proizvođači su također pozvani autotrofi. Ti proizvođači čine prvu trofičku razinu. Te se dalje mogu podijeliti na fotoautotrofi, koji sunčevu svjetlost koriste za hranu i energiju, i kemotrofi koji koriste anorganske molekule u nedostatku sunčeve svjetlosti.
Kemotrofi mogu se naći na mjestima poput dubokomorskih otvora. Kemijska energija sumporovodika u tim hidrotermalnim otvorima pomaže tim organizmima da sintetiziraju organske molekule za opskrbu energijom.
Potrošači u prehrambenom lancu
Sljedeći korak u prehrambenom lancu pripada primarni potrošači. Primarni potrošači jedu proizvođače. Primarni potrošači su obično male životinje, biljojedi koji jedu biljke ili fitoplanktoni. Potrošači se nazivaju i heterotrofima, a energetske potrebe mogu zadovoljiti samo jedući hranu.
Potrošači energiju proizvođača ugrađuju u vlastitu biomasu. Primarni potrošači čine drugu trofičku razinu.
Sekundarni potrošači, ili mesojedi, jedu primarne potrošače. Općenito su veće životinje, iako ih je manje. Ima nekih preklapanja kod nekih životinja koje su svejedi, poput medvjeda koji jedu voće i losos. Sekundarni potrošači čine treću trofičku razinu.
Značajna se energija gubi na trofičkoj razini, pa tako i na piramida trofičke razine najviše izgubljene energije proizlazi iz sekundarnih potrošača. U konačnici to dovodi do scenarija u kojem na vrhu trofičke piramide ima manje organizama, dok njegova baza sadrži mnogo vrsta.
Mreže hrane
Mreže za hranu dalje opisuju međusobno povezane vrste na različitim trofičkim razinama. Mreže hrane pokazuju prirodu protoka energije kroz ekosustave. Mogu biti prilično složeni, a na njih utječe i sezonskost hrane. Spomenuti medvjed predstavlja jedan primjer životinja s višestrukim ulogama u ekosustavu.
Zbog dinamične prirode prehrambene mreže može se pokazati korisnijim alatom za opisivanje interakcija u ekosustavu od trofičke piramide. Unutar nekih prehrambenih mreža nalazi se životinja koja se naziva a ključna vrsta. Ostatak ekosustava oslanja se na prisutnost ove vrste kako bi ostao netaknut i održiv. Kad se ukloni, ekosustav se može urušiti.
Vrste ključavice uglavnom su glavni grabežljivci poput vukova i grizlija. Vrhunski grabežljivac naziva se vršni grabežljivac. An vršni grabežljivac je u biti tercijarni potrošač i dana mu je četvrta i posljednja trofička razina u piramidi.
Bioraznolikost ekosustava
Sljedeći čimbenik stabilnosti ekosustava je i bioraznolikost. Kad je raznolikosti vrsta manje, ekosustav pati. To utječe na trofičku razinu ako se iz njih uklone vrste. Utjecaj mreškanja narušava ravnotežu cijelog sustava.
Druga dinamika u prehrambenoj mreži uključuje one organizme koji se nazivaju razlagači. Ovi razlagači razgrađuju mrtve organizme (biljne i životinjske) i iz njih oslobađaju hranjive sastojke u okoliš. Tada su ti minerali dostupni primarnim proizvođačima trofičke piramide.
Primjeri razlagača uključuju crve, plijesni, insekte, gljivice i bakterije. Međutim, to se ne smatra recikliranjem energije. Predstavlja oslobađanje energije i često se javlja kao toplina.
Biomasa opisuje ukupnu masu svih organizama, bilo živih bilo mrtvih, na trofičkoj razini. Svaka trofička razina posjeduje određenu količinu biomase.
Produktivnost primarnih proizvođača odnosi se na to koliko energije mogu donijeti drugim živim bićima. Taj se iznos smatra neto primarnom produktivnošću. Bruto primarna produktivnost predstavlja brzinu kojom fotosintetski primarni proizvođači mogu pretvoriti sunčevu energiju.
Problemi bioakumulacije
Bioakumulacija ili biomagnicija odnose se na porast otrovnih materijala koji idu dalje prema trofičkoj piramidi. Materijal se koncentrira u životinjskim tkivima. Primjer za to bila bi kontaminacija diklorodifeniltrikloroetanom (DDT). Ova se kemijska supstanca bioakumulira u okolišu.
Sa svakom razinom potrošača, u njihovim se tijelima nakuplja veća koncentracija DDT-a. Na najvišoj trofičkoj razini, poput ćelavih orlova, ova bioakumulacija proizvodi razarajuće učinke na zdravlje i preživljavanje životinja. DDT-u je zabranjena uporaba 1970-ih, ali postoje i druge umjetne kemikalije koje predstavljaju rizik za zdravlje okoliša. Stoga postaje važno identificirati i ukloniti takve tvari iz okoliša prije nego što takvo onečišćenje zahvati.
Bioakumulacija se također događa s određenim teškim metalima koji se mogu naći u ribi. Zbog toga postoje preporuke za ograničavanje određene konzumacije ribe kod ljudi u osjetljivim skupinama, poput male djece i trudnica.
Primjeri trofičke razine i prehrambene mreže
Da bi se razumjeli ovi koncepti, pomažu nam primjeri iz stvarnog svijeta. Ocean pruža dobru demonstraciju trofičke razine i mreže hrane. Kao što je već spomenuto, fitoplanktoni su primjer primarnih proizvođača. Zooplankton su sekundarni potrošači fitoplanktona.
Treća trofična razina, sekundarni potrošač, pripadala bi rakovima koji jedu zooplanktone. I četvrta trofička razina bile bi ribe. To bi se moglo proširiti i na životinje kao što su tuljani, pa čak i druge ribe, koje jedu te ribe. Vrhunski grabežljivac poput kita orke zauzeo bi višu trofičku razinu. Sa svakom razinom, više energija se gubi.
Primjeri fotoautotrofa uključuju bakterije fotosinteze, biljke i alge. Sunčevu energiju pretvaraju u ATP i NADP, koji se pak koriste za stvaranje organskih molekula poput glukoze.
Primjeri kemoautotrofa uključuju bakterije u špiljama ili gore spomenute hidrotermalne otvore. Oko tih otvora heterotrofi poput škampa, jastoga i školjki troše kemoautotrofe u dubokom oceanu.
Primjeri trofičke piramide
U smislu primjera trofičkih piramida u stvarnom svijetu postoje brojne vrste. Mogu biti uspravni ili okrenuti.
Uspravnu piramidu predstavljao bi travnjak jer ima manje organizama koji se penju do najviše razine. Travnjački biom može imati trave kao najnižu razinu kao primarni proizvođač. Primarni potrošač bio bi skakavac. Sekundarni potrošač bio bi miš. Tercijarni potrošač bila bi zmija koja jede miša. Četvrti, kvartarni potrošač i vršni grabežljivac na travnjaku bio bi jastreb koji jede zmiju.
Drugi biom sa sličnom dinamikom mogao bi biti ribnjak. Proizvođač bi bile alge, a primarni potrošač ličinke insekata. Sekundarni potrošač bio bi vranac, a tercijarni žaba. Konačni mesožder ili kvaterni potrošač u biomu ribnjaka bio bi rakun koji jede žabu.
U pustinji bi glavni proizvođač bio kaktusna trava, a primarni potrošač leptir. Gušter bi pojeo leptira, čineći ga sekundarnim potrošačem. Zmija bi pojela guštera, svrstavajući ga u tercijarne potrošače. A putnik bi zaokružio gornju i četvrtu razinu, nakon što pojede zmiju.
Nasuprot uspravnoj piramidi, u umjerenoj šumi, podnožje piramide bilo bi napravljeno od samo drveća. Primarni potrošači, insekti, činili bi velik dio piramide.
S obzirom na osjetljivu povezanost organizama i njihove okoline, presudno je zaštititi ravnoteža svjetskih ekosustava. Učinci protoka energije, biomase i bioakumulacije igraju ulogu u ekološkim strategijama za očuvanje.
Povezani sadržaj: Kako kontaktirati svog predstavnika o klimatskim promjenama