რა არის პირველადი მწარმოებლები?

პირველადი მწარმოებლები ეკოსისტემის ძირითადი ნაწილია. ისინი შეიძლება მივიჩნიოთ, როგორც პირველი და ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაბიჯი კვების ჯაჭვში. დამშლელებთან ერთად, ისინი ქმნიან კვების ქსელის ფუძეს და მათი მოსახლეობა ერთად აღემატება ქსელის ნებისმიერ სხვა ნაწილს. პირველადი მწარმოებლები მოიხმარენ პირველადი მომხმარებლების (ზოგადად ბალახისმჭამელების) მიერ, რომლებსაც შემდეგ მოიხმარენ მეორადი მომხმარებლები და ა.შ. საბოლოოდ ჯაჭვის სათავეში მყოფი ორგანიზმები იღუპებიან და შემდეგ იშლებიან დაშლილები, რომლებიც აფიქსირებენ აზოტის დონე და უზრუნველყოს ორგანული მასალა, რომელიც აუცილებელია პირველადი წარმოშობის შემდეგი თაობისთვის მწარმოებლები.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

პირველადი მწარმოებლები ეკოსისტემის საფუძველია. ისინი კვების ჯაჭვის საფუძველს ქმნიან ფოტოსინთეზის ან ქიმიოსინთეზის საშუალებით საკვების შექმნით.

ძირითადი მწარმოებლები სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია ეკოსისტემის გადარჩენისთვის. ისინი ცხოვრობენ როგორც წყლის, ასევე ხმელეთის ეკოსისტემებში და აწარმოებენ ნახშირწყლებს, რომლებიც აუცილებელია კვების ჯაჭვის უფროსებისთვის, რომ გადარჩნენ. ვინაიდან ისინი მცირე ზომის არიან და შეიძლება მგრძნობიარენი იყვნენ გარემო პირობების შეცვლისთვის, ეკოსისტემები პირველადი მწარმოებლების უფრო მრავალფეროვანი მოსახლეობა უფრო მეტად ვითარდება, ვიდრე ერთგვაროვანი პოპულაციების მქონე მოსახლეობა. პირველადი მწარმოებლები სწრაფად მრავლდებიან. ეს აუცილებელია სიცოცხლის შესანარჩუნებლად, რადგან სახეობის პოპულაციები მცირდება, როდესაც კვების ჯაჭვში უფრო მაღლა მიდიხართ. მაგალითად, შეიძლება საჭირო გახდეს 100,000 ფუნტამდე ფიტოპლანქტონი ჯაჭვის ზედა ბოლოს მტაცებლური სახეობის მხოლოდ ერთი გირვანქის ექვივალენტის გამოსაკვებად.

უმეტეს შემთხვევაში, პირველადი მწარმოებლები იყენებენ ფოტოსინთეზს საკვების შესაქმნელად, ამიტომ მზის სხივი მათი გარემოსთვის აუცილებელი ფაქტორია. ამასთან, მზის შუქს არ შეუძლია მიაღწიოს მღვიმეებსა და ოკეანეების სიღრმეებში სიღრმეში მდებარე ადგილებს, ამიტომ ზოგიერთმა პირველადი მწარმოებელმა მოირგო ადაპტირება, რომ გადარჩეს. ამ გარემოში პირველადი მწარმოებლები იყენებენ ქიმიოსინთეზს.

წყლის პირველადი მწარმოებლები მოიცავს მცენარეებს, წყალმცენარეებს და ბაქტერიებს. არაღრმა წყლის ადგილებში, სადაც მზის შუქს შეუძლია მიაღწიოს ფსკერამდე, მცენარეები, როგორიცაა ზღვის მცენარეები და ბალახები, არიან ძირითადი მწარმოებლები. იქ, სადაც წყალი ძალზე ღრმაა, რომ მზის სხივმა ფსკერამდე არ მიაღწიოს, მცენარეული მიკროსკოპული უჯრედები, რომლებიც ფიტოპლანქტონის სახელითაა ცნობილი, უზრუნველყოფენ წყლის სიცოცხლის უდიდეს ნაწილს. ფიტოპლანქტონზე გავლენას ახდენენ გარემო ფაქტორები, როგორიცაა ტემპერატურა და მზის სხივები, ასევე საკვები ნივთიერებების არსებობა და ბალახოვანი მტაცებლების არსებობა.

მთლიანი ფოტოსინთეზის დაახლოებით ნახევარი ხდება ოკეანეებში. იქ, ფიტოპლანქტონი ნახშირორჟანგს და წყალს იღებს გარემოდან და მათ შეუძლიათ გამოიყენონ ენერგია მზისგან ნახშირწყლების შესაქმნელად, რომელიც ცნობილია როგორც ფოტოსინთეზი. როგორც ზოოპლანქტონის საკვების ძირითადი წყარო, ეს ორგანიზმები კვების ჯაჭვის ფუძეს წარმოადგენს ოკეანეების მთელი მოსახლეობისთვის. თავის მხრივ, ზოოპლანქტონი, რომელიც მოიცავს კოპოდოდებს, მედუზას და თევზს ლარვის ეტაპზე, უზრუნველყოფს საკვებს ფილტრის მკვებავი ორგანიზმები, როგორიცაა ბივალთა და ღრუბლები, აგრეთვე ამფიპოდები, თევზის სხვა ლარვები და პატარა თევზი ისინი, ვინც დაუყოვნებლივ არ მოიხმარენ, საბოლოოდ იღუპებიან და მიდიან ქვედა დონემდე, როგორც საზიანო ნივთიერებები, სადაც ისინი შეიძლება მოიხმარონ ღრმა ზღვის ორგანიზმებმა, რომლებიც ფილტრავენ მათ საკვებს, მაგალითად, მარჯანს.

მტკნარი წყლის ადგილებში და არაღრმა მარილიანი წყლის ადგილებში, მწარმოებლები მოიცავს არა მხოლოდ ფიტოპლანქტონს, როგორიცაა მწვანე წყალმცენარეები, არამედ წყლის მცენარეებს, როგორიცაა ზღვის ბალახები და წყალმცენარეები ან უფრო მსხვილი ფესვებიანი მცენარეები, რომლებიც წყლის ზედაპირზე იზრდებიან, მაგალითად, კატები და არამარტო საკვებს, არამედ უფრო მეტ თავშესაფარს წყლის ცხოვრება. ეს მცენარეები უზრუნველყოფს მწერების, თევზების და ამფიბიების საკვებს.

მზის სინათლე ოკეანის ფსკერზე ღრმად ვერ აღწევს, მაგრამ პირველადი მწარმოებლები კვლავ იქ ხარობენ. ამ ადგილებში მიკროორგანიზმები აგროვებენ ისეთ ადგილებში, როგორიცაა ჰიდროთერმული ხვრელები და სიცივე, სადაც იღებენ ენერგიას მიმდებარე არაორგანული მასალების მეტაბოლიზმი, მაგალითად, ქიმიკატები, რომლებიც ზღვის ფსკერიდან იღვრება და არა იქიდან მზის შუქი. ისინი ასევე შეიძლება დაისვენონ ვეშაპის გვამებზე და კიდევ გემების ნაშთებზე, რომლებიც ორგანული მასალის წყაროს ასრულებენ. ისინი იყენებენ პროცესს, რომელსაც ქიმიოსინთეზს უწოდებენ, ნახშირბადს გარდაქმნიან ორგანულ ნივთიერებად, წყალბადის, წყალბადის სულფიდის ან მეთანის გამოყენებით, როგორც ენერგიის წყაროს.

ჰიდროთერმული მიკროორგანიზმები ხარობენ ბუხრების ან "შავი მწეველების" წყალში, რომლებიც წარმოიქმნება რკინის სულფიდის დეპოზიტებისგან, რომლებიც დატოვებულია ჰიდროთერმული ხვრელებით ოკეანის ფსკერზე. ეს "გამწოვი მიკრობები" არიან ოკეანის ფსკერის ძირითადი მწარმოებლები და მხარს უჭერენ მთელ ეკოსისტემებს. ისინი იყენებენ ქიმიურ ენერგიას, რომელიც ცხელი წყაროს მინერალებში გვხვდება, გოგირდწყალბადის შესაქმნელად. მიუხედავად იმისა, რომ წყალბადის სულფიდი ტოქსიკურია ცხოველების უმეტესობისთვის, ამ ჰიდროთერმულ ვენტილაციებში მცხოვრები ორგანიზმები ადაპტირებულან და მათ ნაცვლად აყვავდებიან.

მწეველთათვის ჩვეულებრივ სხვა მიკრობებში შედის არქეა, რომელიც წყალბადის გაზს აგროვებს და გამოყოფს მეთანის და გოგირდის მწვანე ბაქტერიებს. ამისათვის საჭიროა როგორც ქიმიური, ასევე მსუბუქი ენერგია, რასაც ისინი იღებენ გეოტერალურად თბებადი ქანებისგან მცირე რადიოაქტიური სიკაშკაშისგან. ამ ლითოტროპული ბაქტერიებიდან ბევრი ქმნის ხალიჩებს გამწოვის გარშემო, რომელთა ზომაა 3 სანტიმეტრი სისქე და იზიდავს პირველადი მომხმარებლები (საძოვრები, როგორიცაა ლოკოკინები და მასშტაბის მატლები), რაც თავის მხრივ უფრო დიდ მტაცებლებს იზიდავს.

ხმელეთის ან ნიადაგის საკვები ჯაჭვი შედგება მრავალფეროვანი ორგანიზმებისგან, დაწყებული მიკროსკოპული ერთუჯრედიანი მწარმოებლებით დამთავრებული ხილული ჭიები, მწერები და მცენარეები. პირველადი მწარმოებლები მოიცავს მცენარეებს, ლიქენებს, ხავსს, ბაქტერიებსა და წყალმცენარეებს. ხმელეთის ეკოსისტემის პირველადი მწარმოებლები ორგანულ ნივთიერებებში და მის გარშემო ცხოვრობენ. რადგან ისინი მობილური არ არიან, ისინი ცხოვრობენ და იზრდება იქ, სადაც საკვები ნივთიერებებია მათი შენარჩუნებისთვის. ისინი იღებენ ნივთიერებებს ნივთიერებებისგან, რომლებიც ნიადაგს რჩება დამშლელის მიერ და გარდაქმნიან საკვებად საკუთარი თავისა და სხვა ორგანიზმებისათვის. წყლის კოლეგების მსგავსად, ისინი ფოტოსინთეზს იყენებენ ნიადაგიდან საკვები ნივთიერებების და ორგანული მასალების საკვებ წყაროებად გადასაკეთებლად, სხვა მცენარეებისა და ცხოველების საზრდელად. იმის გამო, რომ ამ ორგანიზმებს მზის სხივები სჭირდებათ საკვები ნივთიერებების დასამუშავებლად, ისინი ნიადაგის ზედაპირზე ან მის მახლობლად ცხოვრობენ.

ოკეანის ფსკერის მსგავსად, მზის სინათლე მღვიმეებში არ ჩადის. ამ მიზეზით, ზოგიერთ კირქვიან გამოქვაბულში ბაქტერიული კოლონიები ქიმიოუტროტროფულია, ასევე ცნობილი როგორც "კლდის ჭამა". ეს ბაქტერიები, ისევე როგორც ოკეანის სიღრმეში, იღებენ თავისებურებებს აუცილებელი საკვები აზოტის, გოგირდის ან რკინის ნაერთებისგან, რომლებიც გვხვდება ქანების ზედაპირზე ან ზედაპირზე, რომლებიც იქ გადაიტანეს ფოროვანი წყლის გადინებით ზედაპირი.

მიუხედავად იმისა, რომ წყლისა და ხმელეთის ეკოსისტემები ძირითადად ერთმანეთისგან დამოუკიდებელია, არის ადგილები, სადაც ისინი იკვეთება. ამ ეტაპზე ეკოსისტემები ურთიერთდამოკიდებულია. ნაკადებისა და მდინარეების ნაპირები, მაგალითად, უზრუნველყოფს კვების ზოგიერთ წყაროს ნაკადის კვების ჯაჭვის დასახმარებლად; მიწის ორგანიზმები ასევე მოიხმარენ წყლის ორგანიზმებს. არსებობს ორგანიზმების უფრო მეტი მრავალფეროვნება, სადაც ეს ორი ხვდება. ფიტოპლანქტონის უფრო მაღალი დონე, რაც, სავარაუდოდ, საკვებ ნივთიერებათა უფრო მეტი ხელმისაწვდომობის და „რეზიდენციის“ უფრო გრძელი დროის გამო იქნა ნაპოვნი ჭაობის სისტემებში, ვიდრე ახლომდებარე სანაპირო ესვარებში. ფიტოპლანქტონის წარმოების გაზომვები უფრო მაღალია სანაპირო ზოლებთან ახლოს, იმ ადგილებში, სადაც ხმელეთიდან მიღებული საკვები ნივთიერებები არსებითად "ანაყოფიერებენ" ოკეანეს აზოტით და ფოსფორით. სხვა ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ფიტოპლანქტონის წარმოებაზე ნაპირზე, მოიცავს მზის სინათლის რაოდენობას, წყლის ტემპერატურას და ფიზიკურ პროცესებს, როგორიცაა ქარი და ტალღა. როგორც მოსალოდნელი იყო ამ ფაქტორების გათვალისწინებით, ფიტოპლანქტონის აყვავება შეიძლება იყოს სეზონური მოვლენა, უფრო მაღალი დონის დაფიქსირება ხდება, როდესაც გარემო პირობები უფრო ხელსაყრელია.

მშრალი უდაბნოს ეკოსისტემას არ გააჩნია მუდმივი წყალმომარაგება, ამიტომ მისი ძირითადი მწარმოებლები, როგორიცაა წყალმცენარეები და ლიქენი, დროის გარკვეულ პერიოდებს ატარებენ არააქტიურ მდგომარეობაში. იშვიათ წვიმებს ხანმოკლე მოქმედების დრო სჭირდება, როდესაც ორგანიზმები სწრაფად მოქმედებენ საკვები ნივთიერებების წარმოებაში. ზოგიერთ შემთხვევაში ეს საკვები ნივთიერებები ინახება და მხოლოდ ნელა გამოიყოფა შემდეგი წვიმის მოვლენის მოლოდინში. სწორედ ეს ადაპტაცია იძლევა უდაბნოს ორგანიზმების გრძელვადიან გადარჩენას. ნიადაგსა და ქვებზე, ისევე როგორც ზოგიერთ გვიმრასა და სხვა მცენარეზე ნაპოვნი, ამ პოიკილოჰიდრიულ მცენარეებს აქტიური და დასვენების ფაზებს შორის გადასვლის შესაძლებლობა აქვთ, ეს არის სველი თუ მშრალი. მიუხედავად იმისა, რომ როდესაც ისინი მშრალია, ისინი მკვდარი არიან, ისინი სინამდვილეში მიძინებულ მდგომარეობაში არიან და შემდეგ ნალექებთან ერთად გარდაიქმნებიან. წვიმის შემდეგ წყალმცენარეები და ლიქენები ფოტოსინთეზურად აქტიურდებიან და (მათი გამრავლების უნარის გამო სწრაფად) უზრუნველყოს უმაღლესი დონის ორგანიზმების საკვების წყარო, სანამ უდაბნოში სითბო არ გამოიწვევს წყალს აორთქლება.

უფრო მაღალი დონის მომხმარებლებისგან განსხვავებით, როგორიცაა ფრინველები და უდაბნო ცხოველები, პირველადი მწარმოებლები არ არიან მობილური და უფრო ხელსაყრელ პირობებში ვერ გადაადგილდებიან. ეკოსისტემის გადარჩენის შანსი იზრდება მწარმოებელთა უფრო მრავალფეროვნებით, რადგან ტემპერატურა და ნალექები სეზონის მიხედვით იცვლება. ერთი ორგანიზმისთვის შესაფერისი პირობები შეიძლება არ იყოს სხვისთვის, ამიტომ ის ეკოსისტემას სარგებელს მოუტანს, როდესაც ადამიანი შეიძლება გაჩუმდეს, ხოლო მეორე აყვავდება. სხვა ფაქტორები, როგორიცაა ნიადაგში ქვიშის ან თიხის რაოდენობა, მარილიანობის დონე და ქანების ან ქვების არსებობა გავლენას ახდენს წყლის შეკავებაზე და ასევე გავლენას ახდენს პირველადი მწარმოებლების გამრავლების უნარზე.

მეორე უკიდურეს შემთხვევაში, ტერიტორიები, რომლებიც უმეტესად ცივა, მაგალითად, არქტიკა, ვერ ახერხებენ მცენარეთა დიდ ცხოვრებას. ტუნდრაზე ცხოვრება ისეთივეა, როგორც მშრალ უდაბნოში. განსხვავებული პირობები ნიშნავს, რომ ორგანიზმებს მხოლოდ გარკვეულ სეზონებში შეუძლიათ აყვავება და მრავალი, პირველადი მწარმოებლების ჩათვლით, წლის განმავლობაში უმოქმედო ეტაპზე არსებობს. ლიქენები და ხავსები თუნდრას ყველაზე გავრცელებული ძირითადი მწარმოებლები არიან.

მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთი არქტიკული ხავსი თოვლის ქვეშ ცხოვრობს, მუდმივი ყინვის ზემოთ, სხვა არქტიკული მცენარეები წყალქვეშ ცხოვრობენ. გაზაფხულზე ზღვის ყინულის დნობა და მზის სხივების ხელმისაწვდომობის გაზრდა იწვევს წყალმცენარეების წარმოებას არქტიკის რეგიონში. ნიტრატის უფრო მაღალი კონცენტრაციის მქონე ადგილები აჩვენებს უფრო მაღალ პროდუქტიულობას. ეს ფიტოპლანქტონი ყინვის ქვეშ ყვავის და ყინულის დონე ათხელებს და ყოველწლიურად მინიმუმს აღწევს, ყინულის წყალმცენარეების წარმოება შენელდება. ეს ემთხვევა წყალმცენარეების ოკეანეში გადაადგილებას, რადგან ყინულის ფსკერი დნება. წარმოების ზრდა შეესაბამება ყინულის გასქელებადი პერიოდების ზრდას შემოდგომაზე, ხოლო მზის სინათლე ჯერ კიდევ არის მნიშვნელოვანი. როდესაც ზღვის ყინული დნება, ყინულის წყალმცენარეები წყალში გამოიყოფა და ფიტოპლანქტონის ყვავილობას ემატება, რაც გავლენას ახდენს პოლარული საზღვაო საკვების ქსელზე.

ზღვის ყინულის ზრდისა და დნობის ეს ცვალებადი ნიმუში, საკმარისი საკვები ნივთიერებებით მომარაგება, აუცილებელია ყინულის წყალმცენარეების წარმოებისთვის. ისეთი პირობების შეცვლამ, როგორიცაა ყინულის ადრინდელი ან სწრაფი დნობა, შეიძლება შეამციროს ყინულის წყალმცენარეების დონე და წყალმცენარეების გამოყოფის დროის შეცვლა შეიძლება გავლენა იქონიოს მომხმარებელთა გადარჩენაზე.

წყალმცენარეების აყვავება შეიძლება მოხდეს წყლის თითქმის ნებისმიერ სხეულში. ზოგიერთ მათგანს შეიძლება წყლის გაუფერულება, სუნი ჰქონდეს ან წყლის ან თევზის გემო იყოს, მაგრამ არ იყოს ტოქსიკური. ამასთან, შეუძლებელია განვიხილოთ წყალმცენარეების აყვავების უსაფრთხოება, რომ დავაკვირდეთ მას. წყალმცენარეების საზიანო აყვავება დაფიქსირებულია აშშ – ს ყველა სანაპირო შტატში, აგრეთვე შტატების ნახევარზე მეტს მტკნარ წყალში. ისინი ასევე გვხვდება მლაშე წყლებში. ციანობაქტერიების ან მიკროწყალების ეს თვალსაჩინო კოლონიები შეიძლება იყოს სხვადასხვა ფერებში, როგორიცაა წითელი, ლურჯი, მწვანე, ყავისფერი, ყვითელი ან ნარინჯისფერი. წყალმცენარეების მავნე აყვავება სწრაფად იზრდება და გავლენას ახდენს ცხოველების, ადამიანისა და გარემოს ჯანმრთელობაზე. მას შეუძლია წარმოქმნას ტოქსინები, რომლებსაც შეუძლიათ მოწამლონ ნებისმიერი ცოცხალი არსება, რომელიც მასთან შეხებაა, ან შეიძლება დააბინძუროს წყლის სიცოცხლე და გამოიწვიოს დაავადება, როდესაც ადამიანი ან ცხოველი ჭამს ინფიცირებულ ორგანიზმს. ეს აყვავება შეიძლება გამოწვეული იყოს წყალში საკვები ნივთიერებების მატებით ან ზღვის დინების ან ტემპერატურის ცვლილებით.

მიუხედავად იმისა, რომ ფიტოპლანქტონის რამდენიმე სახეობა აწარმოებს ამ ტოქსინებს, სასარგებლო ფიტოპლანქტონიც კი შეიძლება ზიანი მიაყენოს. როდესაც ეს მიკროორგანიზმები ძალიან სწრაფად მრავლდებიან და ქმნიან მკვრივ ხალიჩას წყლის ზედაპირზე, შედეგად გადაჭარბებულმა მოსახლეობამ შეიძლება გამოიწვიოს ჰიპოქსია ან ჟანგბადის დაბალი დონე წყალში, რაც არღვევს მას ეკოსისტემა. ე.წ. "ყავისფერი ტალღები", თუმცა არ არის ტოქსიკური, შეუძლია დაფაროს წყლის ზედაპირის დიდი უბნები, რაც ხელს უშლის მზის სხივებს ქვემოთ მოხვედრისა და შემდგომ იმ მცენარეების და ორგანიზმების მოკვლისგან, რომლებიც მათზეა დამოკიდებული სიცოცხლე