Egy ökoszisztémában az anyag konzerválódik, míg energia áramlik azon keresztül. Ennek az áramlásnak a módját és hatékonyságát trofikus szintekkel lehet ábrázolni.
Az ökoszisztémák legfőbb energiaforrása a napfény, bár a hidrotermikus szellőzőkből származó hidrogén-szulfid szintén energiát szolgáltat. Az egyes trófikus szintekre áramló energia tanulmányozása segít az ökológusoknak a környezeti menedzsment stratégiájában.
Az élelmiszerlánc és a trófikus szintek meghatározása
A táplálkozási szint elképzelhető egy piramis lépéseként, csoportokba rakva csoportok képviselik az organizmusokat és szerepüket az ökoszisztémában. Ez a trofikus piramis segít megszervezni a különféle kölcsönhatásokat ezen szervezetek között.
Az egyik trofikus szintről a másikra az energia csak 10 százaléka alakul biomasszává. A fennmaradó 90 százalék elveszett.
A tápláléklánc az organizmusokat lineáris módon rangsorolja, az energiatermelésben és -fogyasztásban betöltött szerepük szerint.
Általános trófikus szintek
A tápláléklánc legalacsonyabb alapja fotoszintetikus organizmusokból áll, mint például növények és fitoplankton. Ezeket az organizmusokat ún
A termelők energiává alakítják a napfényt és a szervetlen molekulákat. Mivel a gyártók képesek saját ételeket készíteni, a termelőket is hívják autotrófok. Ezek a termelők alkotják az első trofikus szintet. Ezek tovább bonthatók fotóautrofák, amelyek táplálékhoz és energiához használják a napfényt, valamint a kemotrófok, amelyek szervetlen molekulákat használnak napfény hiányában.
Kemotrófok olyan helyeken találhatók, mint a mélytengeri szellőzők. A hidrotermikus szellőzőnyílásokban kénhidrogénből származó kémiai energia segít ezeknek az organizmusoknak a szerves molekulák szintetizálásában energiaellátás céljából.
Fogyasztók az élelmiszerláncban
Az élelmiszerlánc következő lépése az elsődleges fogyasztók. Az elsődleges fogyasztók fogyasztják a termelőket. Az elsődleges fogyasztók jellemzően kicsi állatok, növényevők, amelyek megeszik a növényeket vagy a fitoplanktont. A fogyasztókat heterotrófoknak is nevezik, és csak étel fogyasztásával tudják kielégíteni az energiaigényt.
A fogyasztók beépítik a termelők energiáját saját biomasszájukba. Az elsődleges fogyasztók alkotják a második trofikus szintet.
Másodlagos fogyasztókvagy húsevők fogyasztják az elsődleges fogyasztókat. Általában nagyobb állatok, bár kevesebb van belőlük. Vannak olyan átfedések egyes állatokban, amelyek mindenevők, például a gyümölcsöket és a lazacot fogyasztó medvék. A másodlagos fogyasztók alkotják a harmadik trofikus szintet.
Jelentős energia veszik el a trofikus szinteken, így a trófikus szintű piramis a legtöbb energiaveszteség a másodlagos fogyasztóktól származik. Végül ez egy olyan forgatókönyvhöz vezet, amelyben kevesebb organizmus található a trofikus piramis tetején, míg az alapja sok fajt tartalmaz.
Élelmiszerhálózatok
Élelmiszer-háló írja le tovább az egymással összefüggő fajokat különböző trófikus szinteken. Az élelmiszer-háló az ökoszisztémákon keresztül áramló energia jellegét mutatja be. Lehet, hogy meglehetősen összetettek, és az élelmiszer-szezonalitás is befolyásolja őket. A fent említett medve egy példát mutat be az ökoszisztémában több szerepet játszó állatokra.
Az élelmiszer-háló dinamikus jellege miatt hasznosabb eszköznek bizonyulhat egy ökoszisztéma kölcsönhatásainak leírására, mint egy trofikus piramis. Néhány táplálékhálón belül van egy állat, az úgynevezett a kulcskőfajok. Az ökoszisztéma többi része e faj jelenlétére támaszkodik, hogy ép és fenntartható maradjon. Eltávolításakor az ökoszisztéma összeomolhat.
A kulcskőfajok általában olyan ragadozók, mint a farkasok és a grizzly medvék. A csúcsragadozót csúcsragadozónak nevezzük. An csúcsragadozó lényegében harmadlagos fogyasztó, és a negyedik és egyben utolsó trofikus szintet kapja a piramisban.
Az ökoszisztéma biológiai sokfélesége
Az ökoszisztéma stabilitásának másik tényezője az biodiverzitás. Ha kevesebb a fajok sokfélesége, akkor egy ökoszisztéma szenved. Ez befolyásolja a trofikus szinteket, ha fajokat távolítanak el belőlük. A hullámzó hatás felborítja az egész rendszer egyensúlyát.
Az élelmezési háló másik dinamikája az úgynevezett organizmusokat tartalmazza lebontók. Ezek a bontók lebontják az elhalt organizmusokat (növényi és állati), és tápanyagokat bocsátanak ki belőlük a környezetbe. Ezután ezek az ásványi anyagok elérhetőek a trofikus piramis elsődleges termelői számára.
A lebontókra példák a férgek, penészgombák, rovarok, gombák és baktériumok. Ez azonban nem tekinthető az energia újrafeldolgozásának. Ez képviseli az energia felszabadulását, és gyakran hő formájában fordul elő.
Biomassza leírja az összes élõ vagy elhalt szervezet teljes tömegét trofikus szinten. Minden trofikus szint rendelkezik bizonyos mennyiségű biomasszával.
Az őstermelők termelékenysége arra utal, hogy mennyi energiát tudnak elhozni más élőlényekhez. Ez az összeg a nettó elsődleges termelékenységnek számít. A bruttó elsődleges termelékenység azt az arányt képviseli, hogy a fotoszintetikus őstermelők képesek átalakítani a nap energiáját.
Bioakkumulációs problémák
Bioakkumuláció vagy a biomagnfikáció a mérgező anyagok növekedésére utal, ami tovább halad a trofikus piramison. Az anyag az állati szövetekben koncentrálódik. Erre példa lehet a diklór-difenil-triklór-etán (DDT) szennyeződése. Ez a vegyszer bioakkumulálódik a környezetben.
A fogyasztók minden szintjén nagyobb koncentrációban alakul ki a DDT testükben. A legfelső trófikus szinten, például a kopasz sasokban, ez a bioakkumuláció pusztító hatással van az állatok egészségére és a túlélésre. A DDT-t az 1970-es években betiltották, de vannak más, mesterséges vegyi anyagok, amelyek kockázatot jelentenek a környezeti egészségre. Ezért fontossá válik az ilyen anyagok azonosítása és eltávolítása a környezetből, még mielőtt az ilyen szennyeződés eluralkodna.
A bioakkumuláció bizonyos nehézfémeknél is előfordul, amelyek megtalálhatók a halakban. Ezért vannak ajánlások bizonyos halfogyasztás korlátozására a veszélyeztetett csoportokban élőknél, például a kisgyermekeknél és a terhes nőknél.
Példák a trófikus szintre és az élelmiszer-hálózatokra
Ezeknek a fogalmaknak a megértése érdekében valós példákat mutatunk be. Az óceán jól szemlélteti a trofikus szinteket és az élelmiszerhálózatokat. Mint korábban említettük, a fitoplankton az őstermelők példája. A zooplankton a fitoplankton másodlagos fogyasztója.
A másodlagos fogyasztó harmadik trofikus szintje a rákféléké, amelyek zooplanktont fogyasztanak. A negyedik trófikus szint pedig a hal lenne. Ez tovább terjedhet olyan állatokkal, mint a fókák és akár más halak is, amelyek ezeket a halakat fogyasztják. Egy csúcsragadozó, például egy orkabálna a magasabb trofikus szintet érné el. Minden szinttel több energia elvész.
A fotoautotrófok közé tartoznak a fotoszintézis baktériumok, a növények és az algák. Átalakítják a nap energiáját ATP-re és NADP-re, amelyeket viszont olyan szerves molekulák előállítására használnak, mint a glükóz.
A kemoautotrófok közé tartoznak a barlangokban található baktériumok vagy a fent említett hidrotermális szellőzők. E szellőzőnyílások körül olyan heterotrófok, mint a garnélarák, a homár és a kagyló fogyasztják a kemoautotrófokat a mély óceánban.
Trófikus piramis példák
A valós trófeás piramispéldákat tekintve számosféle létezik. Lehetnek egyenesek vagy fordítva.
A függőleges piramist gyep képviseli, mivel a legfelső szintre kevesebb organizmus jut fel. A legelő biomjában a legalacsonyabb gyepek lehetnek elsődleges termelőként. Az elsődleges fogyasztó szöcske lenne. Másodlagos fogyasztó egér lenne. A harmadlagos fogyasztó kígyó lenne, aki megeszi az egeret. A gyepek negyedik, kvaterner fogyasztója és csúcsragadozója egy sólyom lenne, amely megeszi a kígyót.
Egy másik hasonló dinamikájú életközösség egy tó lehet. A termelő algák lennének, az elsődleges fogyasztók pedig rovarlárvák lennének. A másodlagos fogyasztó minnow, a harmadlagos pedig béka lenne. A tó biomjában élő húsevő vagy kvaterner fogyasztó egy mosómedve lenne, amely megeszi a békát.
A sivatagban a főtermelő kaktuszfű, elsődleges fogyasztója pedig pillangó lenne. Egy gyík megette a pillangót, így másodlagos fogyasztóvá vált. Egy kígyó elfogyasztaná a gyíkot, harmadlagos fogyasztónak minősítve. És egy roadrunner kerekítené a legfelső és a negyedik szintet, miután megeszi a kígyót.
Egy függőleges piramiddal ellentétben, mérsékelt éghajlatú erdőben a piramis alapja csak fákból állna. Az elsődleges fogyasztók, a rovarok alkotják a piramis nagy részét.
Tekintettel az élőlények és környezetük közötti kényes kapcsolatra, elengedhetetlenné válik az egyensúly a világ ökoszisztémáinak. Az energiaáramlás, a biomassza és a bioakkumuláció hatásai mind szerepet játszanak az ökológusok védelmi stratégiáiban.
Kapcsolodo tartalom: Hogyan veheti fel a kapcsolatot képviselőjével az éghajlatváltozással kapcsolatban
