מה הם מפיקים ראשוניים?

יצרנים ראשוניים הם חלק בסיסי ממערכת אקולוגית. ניתן לחשוב עליהם כצעד הראשון והחשוב ביותר בשרשרת המזון. יחד עם המפרקים, הם מהווים בסיס של רשת מזון ויחד אוכלוסיותיהם מונות יותר מכל חלק אחר ברשת. יצרנים ראשוניים נצרכים על ידי צרכנים ראשוניים (בדרך כלל אוכלי עשב), אשר נצרכים על ידי צרכנים משניים וכן הלאה. אורגניזמים בחלק העליון של השרשרת מתים בסופו של דבר ואז הם נצרכים על ידי מפרקים, שמתקנים את רמות חנקן ומספקות את החומר האורגני הדרוש לדור הבא של העיקרי מפיקים.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

יצרנים ראשוניים הם הבסיס למערכת אקולוגית. הם מהווים בסיס לשרשרת המזון על ידי יצירת מזון באמצעות פוטוסינתזה או כימוסינתזה.

יצרנים ראשוניים חיוניים להישרדותה של מערכת אקולוגית. הם חיים במערכות אקולוגיות ימיות ויבשתיות ומייצרים פחמימות הדרושות לשרודים במעלה שרשרת המזון. מכיוון שהם קטנים בגודלם ויכולים להיות רגישים לתנאים סביבתיים משתנים, מערכות אקולוגיות עם אוכלוסיות מגוונות יותר של יצרנים ראשוניים נוטות לשגשג יותר מאלה עם אוכלוסיות הומוגניות. המפיקים העיקריים מתרבים במהירות. זה הכרחי כדי לקיים חיים מכיוון שאוכלוסיות המינים הולכות וקטנות ככל שמתקדמים בשרשרת המזון. לדוגמא, עד 100 אלף פאונד של פיטופלנקטון עשוי להיות נחוץ כדי להאכיל שווה ערך לקילו אחד בלבד ממין טורף בקצה העליון של השרשרת.

ברוב המקרים, יצרנים ראשוניים משתמשים בפוטוסינתזה כדי ליצור מזון, ולכן אור השמש הוא גורם הכרחי לסביבתם. עם זאת, אור השמש אינו יכול להגיע לאזורים עמוקים במערות ובעומק האוקיאנוס, ולכן כמה יצרנים ראשוניים הסתגלו כדי לשרוד. יצרנים ראשוניים בסביבות אלה משתמשים בכימוסינתזה במקום.

היצרנים העיקריים במים כוללים צמחים, אצות וחיידקים. באזורים של מים רדודים, בהם אור השמש יכול להגיע לקרקעית, צמחים כמו אצות ועשבים הם היצרנים העיקריים. היכן שהמים עמוקים מכדי שאור השמש יגיע לקרקעית, תאי הצמח המיקרוסקופיים המכונים פיטופלנקטון מספקים את מרבית המזון לחיים במים. הפיטופלנקטון מושפע מגורמים סביבתיים כמו טמפרטורה ואור השמש וכן מהזמינות של חומרים מזינים ונוכחות טורפים עשבוניים.

כמחצית מכל הפוטוסינתזה מתרחשת באוקיאנוסים. שם, פיטופלנקטון מוציא פחמן דו חמצני ומים מסביבתם, והם יכולים להשתמש באנרגיה מהשמש כדי ליצור פחמימות בתהליך המכונה פוטוסינתזה. כמקור המזון העיקרי לזואופלנקטון, אורגניזמים אלה מהווים את בסיס שרשרת המזון לכלל אוכלוסיית האוקיאנוסים. בתורו, זואופלנקטון, שכולל צמחים, מדוזות ודגים בשלב הזחל, מספק מזון אורגניזמים שמאכילים מסננים כמו ביבלים וספוגים, כמו גם אמפיפודים, זחלי דגים אחרים וקטנים דג. אלה שלא נצרכים מיד מתים בסופו של דבר ונסחפים לרמות הנמוכות יותר כגורם שגורם להם לצרוך אורגניזמים בים העמוק המסננים את מזונם, כמו אלמוגים.

באזורי מים מתוקים ובאזורי מים מלוחים רדודים, היצרנים כוללים לא רק פיטופלנקטון כגון אצות ירוקות, אלא גם צמחי מים כמו ים עשבים ואצות או צמחים שורשיים גדולים יותר הגדלים על פני המים כמו זנבונים ומספקים לא רק מזון אלא גם מחסה לגדולים יותר חיים ימיים. צמחים אלה מספקים מזון לחרקים, דגים ודו-חיים.

אור השמש לא יכול להגיע עמוק על קרקעית האוקיאנוס, אך המפיקים העיקריים עדיין פורחים שם. במקומות אלה, מיקרו-אורגניזמים נאספים באזורים כגון פתחי אוורור הידרותרמיים ומחלחל קר, מהם הם מקבלים את האנרגיה שלהם חילוף החומרים של חומרים אנאורגניים שמסביב, כמו כימיקלים שמחלחלים מעל קרקעית הים ולא ממנה אוֹר שֶׁמֶשׁ. הם עשויים להתיישב על פגרי לוויתן ואפילו טרופות ספינות, המשמשות כמקור לחומר אורגני. הם משתמשים בתהליך הנקרא כימוסינתזה להמרת פחמן בחומרים אורגניים באמצעות מימן, מימן גופרתי או מתאן כמקור אנרגיה.

מיקרו-אורגניזמים הידרותרמיים משגשגים במים סביב ארובות או "מעשנים שחורים" הנוצרים משקעי הברזל הגופרית שהשאירו פתחי אוורור הידרותרמיים על קרקעית האוקיינוס. "חיידקי פורקן" אלה הם המפיקים העיקריים על קרקעית האוקיאנוס ותומכים במערכות אקולוגיות שלמות. הם משתמשים באנרגיה כימית המצויה במינרלים של המעיין החם כדי ליצור מימן גופרתי. אף על פי שמימן גופרתי רעיל לרוב בעלי החיים, אורגניזמים החיים בפתחי האוורור ההידרותרמיים הללו הסתגלו ובמקום זאת פורחים.

חיידקים אחרים שנמצאים בדרך כלל אצל מעשנים כוללים את Archaea, אשר קוטפים גז מימן ומשחררים חיידקי מתאן וגופרית ירוקה. לשם כך נדרשת אנרגיה כימית וגם אור, את האחרונה הם משיגים מהזוהר הרדיואקטיבי הקל שנפלט על ידי סלעים מחוממים גיאותרמית. רבים מחיידקים ליטוטרופיים אלה יוצרים מחצלות סביב האוורור העומדות בעובי של עד 3 ס"מ מושכים צרכנים ראשוניים (רעבים כמו חלזונות ותולעי קשקשים), שבתורם מושכים טורפים גדולים יותר.

שרשרת המזון היבשתית או האדמה מורכבת ממספר רב של אורגניזמים מגוונים, החל ממפיקים מיקרוסקופיים חד תאיים וכלה בתולעים גלויות, חרקים וצמחים. היצרנים העיקריים כוללים צמחים, חזזיות, אזוב, חיידקים ואצות. יצרנים ראשוניים במערכת אקולוגית יבשתית חיים בחומרים אורגניים ובסביבתה. מכיוון שהם אינם ניידים, הם חיים וגדלים במקום שיש בו חומרים מזינים כדי לקיים אותם. הם לוקחים חומרים תזונתיים מחומרים אורגניים שנותרו באדמה על ידי מתפרקים והופכים אותם למזון עבור עצמם ועבור אורגניזמים אחרים. כמו עמיתיהם למים, הם משתמשים בפוטוסינתזה כדי להמיר חומרים מזינים וחומרים אורגניים מהקרקע למקורות מזון כדי להזין צמחים ובעלי חיים אחרים. מכיוון שאורגניזמים אלה דורשים אור שמש כדי לעבד חומרים מזינים, הם חיים על פני הקרקע או בקרבתה.

בדומה לקרקעית האוקיינוס, אור השמש אינו מגיע עמוק למערות. מסיבה זו, מושבות חיידקים בכמה מערות גיר הן כימו-אוטוטרופיות, המכונות גם "אכילת סלעים". חיידקים אלה, כמו אלה שנמצאים במעמקי האוקיאנוס, מקבלים את שלהם תזונה הכרחית מתרכובות החנקן, הגופרית או הברזל הנמצאות בסלעים או על פני השטח שהועברו לשם על ידי מים המחלחלים דרך הנקבובי משטח.

בעוד שמערכות אקולוגיות מימיות ויבשתיות אינן תלויות זו בזו במידה רבה, ישנם מקומות בהם הם מצטלבים. בנקודות אלה, המערכות האקולוגיות תלויות זו בזו. גדות הנחלים והנהרות, למשל, מספקות חלק ממקורות המזון לתמיכה בשרשרת המזון של הנחל; אורגניזמים יבשתיים צורכים גם אורגניזמים של מים. נוטה להיות מגוון גדול יותר של אורגניזמים שבהם נפגשים השניים. רמות גבוהות יותר של פיטופלנקטון, ככל הנראה בגלל זמינות רבה יותר של חומרים מזינים וזמן "שהייה" ארוך יותר, נמצאו במערכות ביצות מאשר בשפכי החוף הסמוכים. מדידות ייצור הפיטופלנקטון נמצאו גבוהות יותר בסמוך לקווי החוף באזורים שבהם חומרים מזינים מהאדמה "מפרים" את האוקיאנוס בחנקן וזרחן. גורמים נוספים המשפיעים על ייצור הפיטופלנקטון על קו החוף כוללים את כמות אור השמש, טמפרטורת המים ותהליכים פיזיקליים כגון זרמי רוח וגאות. כצפוי בהתחשב בגורמים אלה, פריחת פיטופלנקטון יכולה להיות תופעה עונתית, כאשר רמות גבוהות יותר נרשמו כאשר תנאי הסביבה מועילים יותר.

למערכת אקולוגית מדברית צחיחה אין אספקת מים עקבית, ולכן היצרנים העיקריים שלה, כמו אצות וחזזית, מבלים פרקי זמן מסוימים במצב לא פעיל. גשמים נדירים מעוררים תקופות קצרות של פעילות בה אורגניזמים פועלים במהירות לייצור חומרים מזינים. בחלק מהמקרים חומרי המזון הללו נשמרים ומשוחררים רק לאט לקראת אירוע הגשם הבא. הסתגלות זו היא שמאפשרת לאורגניזמים מדבריים לשרוד לאורך זמן. נמצא על אדמה ואבנים, כמו גם על כמה שרכים וצמחים אחרים, צמחים פויקילוהידריים אלה מסוגלים לעבור בין שלבים פעילים למנוחה, תלוי אם הם רטובים או יבשים. למרות שכאשר הם יבשים, נראה שהם מתים, הם למעשה במצב רדום ומתמרים עם הגשמים הבאים. לאחר גשם, אצות וחזזיות הופכות לפעילות פוטוסינתטית ובשל יכולתן להתרבות במהירות) מספק מקור מזון לאורגניזמים ברמה גבוהה יותר לפני שהחום המדברי גורם למים לְהִתְאַדוֹת.

שלא כמו צרכנים ברמה גבוהה יותר כמו ציפורים ובעלי חיים מדבריים, המפיקים העיקריים אינם ניידים ואינם יכולים לעבור לתנאים נוחים יותר. סיכויי ההישרדות של מערכת אקולוגית גדלים עם מגוון גדול יותר של יצרנים כאשר הטמפרטורה והגשם משתנים לפי עונה. תנאים המתאימים לאורגניזם אחד עשויים שלא להיות עבור אחר, ולכן זה מיטיב עם המערכת האקולוגית כאשר אחד יכול להיות רדום בזמן שאחר פורח. גורמים אחרים כמו כמות החול או החימר באדמה, רמת המליחות והימצאותם של סלעים או אבנים משפיעים על החזקת מים ומשפיעים גם על יכולתם של יצרנים ראשוניים להתרבות.

בקצה הקיצוני האחר, אזורים שקרים ברוב הזמן, כמו הקוטב הצפוני, אינם מסוגלים לתמוך בחיי צמח רבים. החיים על הטונדרה זהים לחיים במדבר צחיח. תנאים משתנים פירושם שאורגניזמים יכולים לשגשג רק בעונות מסוימות ורבים, כולל יצרנים ראשוניים, קיימים בשלב רדום בחלק מהשנה. לישניות וטחבים הם היצרנים העיקריים הנפוצים ביותר של הטונדרה.

בעוד שחלק מהטחבים הארקטיים חיים מתחת לשלג, ממש מעל לפרפרוסט, צמחים ארקטיים אחרים חיים מתחת למים. המסת קרח הים באביב יחד עם זמינות מוגברת של אור שמש מעוררת ייצור אצות באזור הארקטי. אזורים עם ריכוזי ניטראט גבוהים יותר מפגינים פרודוקטיביות גבוהה יותר. פיטופלנקטון זה פורח מתחת לקרח, וככל שרמת הקרח מדללת ומגיעה למינימום השנתי, ייצור אצות הקרח מאט. זה נוטה לחפוף לתנועת האצות לאוקיינוס ​​כאשר מפלס הקרח התחתון נמס. עליות הייצור מתאימות לתקופות של עיבוי קרח בסתיו, בעוד שיש עדיין אור שמש משמעותי. כאשר קרח הים נמס, אצות הקרח משתחררות למים ומוסיפות לפריחת הפיטופלנקטון, ומשפיעות על רשת המזון הימית הקוטבית.

דפוס משתנה זה של צמיחת קרח ים ונמס, יחד עם אספקת תזונה מספקת, נראה כנדרש לייצור אצות קרח. שינוי בתנאים כמו נמס קרח מוקדם או מהיר יותר עשוי להפחית את רמות אצות הקרח, ושינוי בתזמון שחרור האצות עשוי להשפיע על הישרדות הצרכנים.

פריחה של אצות יכולה להופיע כמעט בכל גוף מים. חלקם עשויים לטשטש את המים, להריח רע או לגרום למים או לדגים להיות רעים, אך אינם רעילים. עם זאת, אי אפשר לדעת מה הבטיחות של פריחת אצות מלהסתכל עליה. פריחת אצות מזיקה דווחה בכל מדינות החוף בארצות הברית וכן במים מתוקים ביותר ממחצית המדינות. הם מתרחשים גם במים מליחים. מושבות גלויות אלה של ציאנובקטריה או מיקרו-אצות עשויות להיות קיימות במגוון צבעים כגון אדום, כחול, ירוק, חום, צהוב או כתום. פריחת אצות מזיקה צומחת במהירות ומשפיעה על בריאות בעלי החיים, האדם והסביבה. זה עלול לייצר רעלים שיכולים להרעיל כל יצור חי שבא איתו במגע, או שהוא עלול לזהם את חיי המים ולגרום למחלות כאשר אדם או בעל חיים אוכלים את האורגניזם הנגוע. פריחה זו עלולה להיגרם כתוצאה מעלייה של חומרים מזינים במים או משינויים בזרמי הים או בטמפרטורה.

למרות שמעטים המינים של פיטופלנקטון מייצרים רעלים אלה, אפילו פיטופלנקטון מועיל עלול להזיק. כאשר מיקרואורגניזמים אלה מתרבים מהר מדי ויוצרים מחצלת צפופה על פני המים, ה- אוכלוסיית יתר כתוצאה מכך עלולה לגרום להיפוקסיה או לרמות נמוכות של חמצן במים, מה שמשבש את מערכת אקולוגית. מה שמכונה "גאות חומה", אמנם אינו רעיל, אך יכול לכסות שטחים גדולים על פני המים, ולמנוע את אור השמש מלהגיע למטה ולהביא לאחר מכן להרוג את הצמחים ואת האורגניזמים שתלויים בהם חַיִים.