W ekosystemie materia jest zachowana, podczas gdy przepływ energii przez to. Sposób i wydajność tego przepływu można przedstawić za pomocą poziomów troficznych.
Głównym źródłem energii dla ekosystemów jest światło słoneczne, chociaż siarkowodór z kominów hydrotermalnych również dostarcza energii. Badanie sposobu, w jaki energia przepływa do każdego poziomu troficznego, pomaga ekologom w opracowaniu strategii zarządzania środowiskiem.
Definicja łańcucha pokarmowego i poziomów troficznych
ZA poziom troficzny można sobie wyobrazić jako krok w piramidzie, z ułożonymi grupami reprezentującymi organizmy i ich rolę w ekosystemie. Ta piramida troficzna pomaga organizować różne interakcje między tymi organizmami.
Z jednego poziomu troficznego na drugi tylko 10 procent energii jest przekształcane w biomasę. Pozostałe 90 procent jest stracone.
ZA łańcuch pokarmowy szereguje organizmy w sposób liniowy, zgodnie z ich rolą w wytwarzaniu i zużyciu energii.
Ogólne poziomy troficzne
Najniższa podstawa łańcucha pokarmowego składa się z organizmów fotosyntetycznych, takich jak rośliny i fitoplankton. Te organizmy nazywają się
Producenci przekształcają światło słoneczne i cząsteczki nieorganiczne w energię. Ze względu na ich zdolność do samodzielnego wytwarzania żywności, producenci są również nazywani autotrofy. Producenci ci stanowią pierwszy poziom troficzny. Można je dalej podzielić na: fotoautotrofy, które wykorzystują światło słoneczne do pożywienia i energii oraz chemotrofy, które wykorzystują cząsteczki nieorganiczne przy braku światła słonecznego.
Chemotrofy można znaleźć w takich miejscach jak wywietrzniki głębinowe. Energia chemiczna z siarkowodoru w tych kominach hydrotermalnych pomaga tym organizmom w syntezie cząsteczek organicznych w celu ich zaopatrzenia w energię.
Konsumenci w łańcuchu żywnościowym
Kolejny krok w łańcuchu pokarmowym należy do pierwotni konsumenci. Pierwotni konsumenci jedzą producentów. Podstawowymi konsumentami są zazwyczaj małe zwierzęta, roślinożercy jedzący rośliny lub fitoplankton. Konsumenci są również nazywani heterotrofami i mogą zaspokoić potrzeby energetyczne tylko poprzez spożywanie żywności.
Konsumenci włączają energię producentów do własnej biomasy. Konsumenci pierwotni stanowią drugi poziom troficzny.
Konsumenci wtórni, lub mięsożercy, jedzą podstawowych konsumentów. Na ogół są to większe zwierzęta, choć jest ich mniej. Niektóre zwierzęta są wszystkożerne, takie jak niedźwiedzie jedzące owoce i łososie. Konsumenci wtórni stanowią trzeci poziom troficzny.
Znaczna strata energii jest tracona na poziomach troficznych, więc w piramida poziomu troficznego większość utraconej energii pochodzi od odbiorców wtórnych. Ostatecznie prowadzi to do scenariusza, w którym na szczycie piramidy troficznej jest mniej organizmów, podczas gdy jej podstawa zawiera wiele gatunków.
Sieci spożywcze
Sieci spożywcze dalej opisz powiązane ze sobą gatunki na różnych poziomach troficznych. Sieci pokarmowe pokazują naturę przepływu energii przez ekosystemy. Mogą być dość złożone i mają na nie wpływ również sezonowość żywności. Wspomniany niedźwiedź to jeden z przykładów zwierząt pełniących wiele ról w ekosystemie.
Ze względu na dynamiczną naturę sieci pokarmowej może okazać się bardziej użytecznym narzędziem do opisywania interakcji w ekosystemie niż piramida troficzna. W niektórych sieciach pokarmowych znajduje się zwierzę zwane a gatunek kluczowy. Reszta ekosystemu opiera się na obecności tego gatunku, aby pozostać nienaruszonym i zrównoważonym. Po usunięciu ekosystem może się zawalić.
Gatunki kluczowe są zwykle głównymi drapieżnikami, takimi jak wilki i niedźwiedzie grizzly. Topowy drapieżnik nazywany jest drapieżnikiem wierzchołkowym. Na drapieżnik Alfa jest zasadniczo konsumentem trzeciorzędnym i ma czwarty i ostatni poziom troficzny w piramidzie.
Bioróżnorodność ekosystemu
Innym czynnikiem stabilności ekosystemu jest bioróżnorodność. Gdy różnorodność gatunkowa jest mniejsza, cierpi ekosystem. Wpływa to na poziomy troficzne, jeśli gatunki są z nich usuwane. Falowanie zakłóca równowagę całego systemu.
Inną dynamiką w sieci pokarmowej są organizmy zwane rozkładający się. Te rozkładniki rozkładają martwe organizmy (roślinne i zwierzęce) i uwalniają z nich składniki odżywcze do środowiska. Następnie minerały te są dostępne dla pierwotnych producentów piramidy troficznej.
Przykłady środków rozkładających obejmują robaki, pleśnie, owady, grzyby i bakterie. Nie jest to jednak uważane za recykling energii. Reprezentuje uwalnianie energii i często występuje jako ciepło.
Biomasa opisuje całkowitą masę wszystkich organizmów, żywych lub martwych, na poziomie troficznym. Każdy poziom troficzny posiada określoną ilość biomasy.
Produktywność producentów pierwotnych odnosi się do tego, ile energii mogą wnieść innym żywym stworzeniom. Kwota ta jest uważana za produktywność pierwotną netto. Produktywność pierwotna brutto reprezentuje tempo, w jakim producenci fotosyntezy mogą przetwarzać energię słoneczną.
Problemy z bioakumulacją
Bioakumulacja lub biomagnfication odnoszą się do wzrostu materiałów toksycznych w górę piramidy troficznej. Materiał koncentruje się w tkankach zwierzęcych. Przykładem może być zanieczyszczenie dichlorodifenylotrichloroetanem (DDT). Ta substancja chemiczna ulega bioakumulacji w środowisku.
Z każdym poziomem konsumenta w ich ciałach gromadzi się coraz większa koncentracja DDT. Na najwyższym poziomie troficznym, takim jak bieliki, ta bioakumulacja ma niszczący wpływ na zdrowie i przeżycie zwierząt. DDT został zakazany w latach 70. XX wieku, ale istnieją inne chemikalia wytwarzane przez człowieka, które stanowią zagrożenie dla zdrowia środowiska. Dlatego ważne staje się zidentyfikowanie i usunięcie takich substancji ze środowiska, zanim dojdzie do takiego skażenia.
Bioakumulacja występuje również w przypadku niektórych metali ciężkich, które można znaleźć w rybach. Dlatego istnieją zalecenia dotyczące ograniczenia spożycia ryb przez osoby z grup szczególnie wrażliwych, takie jak małe dzieci i kobiety w ciąży.
Przykłady poziomów troficznych i sieci pokarmowych
Aby zrozumieć te koncepcje, warto mieć przykłady z życia wzięte. Ocean stanowi dobrą demonstrację poziomów troficznych i sieci pokarmowych. Jak wspomniano wcześniej, fitoplankton jest przykładem producentów pierwotnych. Zooplankton jest wtórnym konsumentem fitoplanktonu.
Trzeci poziom troficzny, drugiego konsumenta, należałby do skorupiaków jedzących zooplankton. A czwartym poziomem troficznym byłyby ryby. Może to rozszerzyć się na zwierzęta, takie jak foki, a nawet inne ryby, które je spożywają. Drapieżnik wierzchołkowy, taki jak wieloryb orka, zająłby wyższy poziom troficzny. Z każdym poziomem więcej energia jest tracona.
Przykładami fotoautotrofów są bakterie fotosyntezy, rośliny i glony. Przekształcają energię słoneczną w ATP i NADP, które z kolei są wykorzystywane do wytwarzania cząsteczek organicznych, takich jak glukoza.
Przykłady chemoautotrofów obejmują bakterie w jaskiniach lub wspomniane wcześniej kominy hydrotermalne. Wokół tych otworów, heterotrofy, takie jak krewetki, homary i małże, zjadają chemoautotrofy w głębokich oceanach.
Przykłady piramid troficznych
Jeśli chodzi o rzeczywiste przykłady piramid troficznych, istnieje wiele rodzajów. Mogą być pionowe lub odwrócone.
Pionowa piramida byłaby reprezentowana przez łąki, ponieważ mniej organizmów wspina się na najwyższy poziom. Biom użytków zielonych może mieć trawy na najniższym poziomie jako główny producent. Podstawowym konsumentem byłby konik polny. Drugim konsumentem byłaby mysz. Trzeciorzędnym konsumentem byłby wąż, który zjada mysz. Czwartym, czwartorzędowym konsumentem i drapieżnikiem wierzchołkowym na użytkach zielonych byłby jastrząb, który zjada węża.
Innym biomem o podobnej dynamice może być staw. Producentem byłyby glony, a głównym konsumentem byłyby larwy owadów. Drugim konsumentem byłaby strzebla, a trzeciorzędnym byłaby żaba. Ostatnim mięsożercą lub czwartorzędowym konsumentem w biomie stawowym byłby szop pracz, który zjada żabę.
Na pustyni głównym producentem byłaby trawa kaktusowa, a jej głównym konsumentem byłby motyl. Jaszczurka zjadłaby motyla, czyniąc go drugim konsumentem. Wąż zjadłby jaszczurkę, zaliczając ją do kategorii trzeciorzędnych konsumentów. A biegacz zaokrąglał górny i czwarty poziom, po zjedzeniu węża.
W przeciwieństwie do pionowej piramidy, w klimacie umiarkowanym, podstawa piramidy byłaby wykonana z samych drzew. Pierwsi konsumenci, owady, stanowiliby dużą część piramidy.
Biorąc pod uwagę delikatną łączność między organizmami a ich środowiskiem, kluczowe znaczenie ma ochrona saldo ekosystemów świata. Skutki przepływu energii, biomasy i bioakumulacji odgrywają rolę w strategiach zarządzania ekologów w zakresie ochrony.
Powiązana zawartość: Jak skontaktować się z przedstawicielem w sprawie zmian klimatu