Prvovýrobcovia sú základnou súčasťou ekosystému. Dá sa o nich uvažovať ako o prvom a najdôležitejšom kroku v potravinovom reťazci. Spolu s rozkladačmi tvoria základňu potravinovej siete a ich populácia je dohromady viac ako v ktorejkoľvek inej časti webu. Prvovýrobcovia sú konzumovaní primárnymi spotrebiteľmi (zvyčajne bylinožravcami), ktorých potom konzumujú sekundárni spotrebitelia atď. Organizmy v hornej časti reťazca nakoniec zomrú a potom ich spotrebujú rozkladače, ktoré fixujú hladiny dusíka a poskytujú organický materiál potrebný pre ďalšiu generáciu primárnych zdrojov výrobcov.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Prvovýrobcovia sú základom ekosystému. Tvoria základ potravinového reťazca tvorbou potravy fotosyntézou alebo chemosyntézou.
Prvovýrobcovia sú pre prežitie ekosystému životne dôležití. Žijú vo vodných aj suchozemských ekosystémoch a produkujú sacharidy potrebné na prežitie tých, ktorí sú vyššie v potravinovom reťazci. Pretože sú malé a môžu byť náchylné na zmeny podmienok prostredia, ekosystémy s rôznorodejšie populácie prvovýrobcov majú tendenciu prekvitať viac ako tie s homogénnymi populáciami. Prvovýrobcovia sa rýchlo množia. To je nevyhnutné na udržanie života, keď sa populácia druhov zmenšuje, keď postupujete ďalej v potravinovom reťazci. Napríklad môže byť potrebných až 100 000 libier fytoplanktónu na kŕmenie ekvivalentu iba jednej libry druhu predátora na hornom konci reťazca.
Vo väčšine prípadov používajú prvovýrobcovia na výrobu jedla fotosyntézu, takže slnečné žiarenie je pre ich životné prostredie nevyhnutným faktorom. Slnečné svetlo sa však nemôže dostať do oblastí hlboko v jaskyniach a v hlbinách oceánov, preto sa niektorí prvovýrobcovia prispôsobili tak, aby prežili. Prvovýrobcovia v týchto prostrediach namiesto toho používajú chemosyntézu.
Vodný potravinový reťazec
Medzi vodných prvovýrobcov patria rastliny, riasy a baktérie. V oblastiach s plytkou vodou, kde je slnečné svetlo schopné dostať sa na dno, sú prvými producentmi rastliny ako morské riasy a trávy. Tam, kde je voda príliš hlboká na to, aby slnečné svetlo preniklo na dno, poskytujú mikroskopické rastlinné bunky známe ako fytoplanktón väčšinu výživy pre vodný život. Fytoplanktón ovplyvňujú environmentálne faktory, ako je teplota a slnečné svetlo, ako aj dostupnosť výživných látok a prítomnosť bylinožravých predátorov.
Asi polovica všetkej fotosyntézy sa deje v oceánoch. Fytoplanktón tam odoberá oxid uhličitý a vodu zo svojho okolia a môžu pomocou energie zo slnka vytvárať sacharidy procesom známym ako fotosyntéza. Ako primárny zdroj potravy pre zooplanktón tvoria tieto organizmy základňu potravinového reťazca pre celú oceánsku populáciu. Zooplanktón, ktorý zahŕňa copepody, medúzy a ryby v larválnom štádiu, zase poskytuje potravu pre organizmy živiace sa filtrom, ako sú lastúry a špongie, ako aj obojživelníky, iné larvy rýb a malé ryby. Tí, ktorí nie sú konzumovaní hneď, nakoniec zomrú a presunú sa na nižšie úrovne ako suť, kde ich môžu konzumovať hlbokomorské organizmy, ktoré filtrujú ich jedlo, napríklad koraly.
V sladkovodných oblastiach a plytkých slaných vodách výrobcovia nezahŕňajú iba fytoplanktón, ako sú zelené riasy, ale aj vodné rastliny, ako sú morské riasy. trávy a morské riasy alebo väčšie zakorenené rastliny, ktoré rastú na povrchu vody, ako sú napríklad cattaily, a poskytujú nielen jedlo, ale aj úkryt pre väčšie vodný život. Tieto rastliny poskytujú potravu pre hmyz, ryby a obojživelníky.
Slnečné svetlo nemôže siahnuť hlboko na dno oceánu, napriek tomu sa tam naďalej darí prvovýrobcom. Na týchto miestach sa mikroorganizmy zhromažďujú v oblastiach ako hydrotermálne prieduchy a studené vsaky, kde získavajú energiu z metabolizmus okolitých anorganických materiálov, ako sú chemikálie, ktoré presakujú skôr z morského dna ako z slnečné svetlo. Môžu sa tiež usadiť na zdochlinách veľrýb a dokonca k vrakom lodí, ktoré pôsobia ako zdroj organického materiálu. Používajú proces nazývaný chemosyntéza na premenu uhlíka na organickú hmotu pomocou vodíka, sírovodíka alebo metánu ako zdroja energie.
Hydrotermálnym mikroorganizmom sa darí vo vodách okolo komínov alebo „čiernych fajčiarov“, ktoré sa tvoria z ložísk sulfidu železa zanechaných hydrotermálnymi prieduchmi na dne oceánu. Tieto „ventilačné mikróby“ sú primárnymi producentmi na dne oceánu a podporujú celé ekosystémy. Chemickú energiu nachádzajúcu sa v mineráloch horúceho prameňa využívajú na vytvorenie sírovodíka. Aj keď je sírovodík toxický pre väčšinu zvierat, organizmy žijúce v týchto hydrotermálnych prieduškách sa adaptovali a namiesto toho sa im darí.
Medzi ďalšie mikróby, ktoré sa bežne vyskytujú u fajčiarov, patrí Archea, ktorá zachytáva plynný vodík a uvoľňuje metán a zelené sírne baktérie. To si vyžaduje chemickú aj svetelnú energiu, druhú energiu, ktorú získavajú z miernej rádioaktívnej žiary emitovanej geotermálne ohriatymi horninami. Mnohé z týchto litotropných baktérií vytvárajú okolo prieduchu rohože, ktoré majú hrúbku až 3 centimetre a priťahujú primárnych spotrebiteľov (pastevcov, ako sú slimáky a červy), čo zase priťahuje väčších predátorov.
Suchozemský potravinový reťazec
Pozemný alebo pôdny potravinový reťazec je tvorený veľkým počtom rozmanitých organizmov, od mikroskopických jednobunkových výrobcov až po viditeľné červy, hmyz a rastliny. Medzi prvovýrobcov patria rastliny, lišajníky, mach, baktérie a riasy. Prvovýrobcovia suchozemského ekosystému žijú v organickej hmote a okolo nej. Pretože nie sú mobilné, žijú a rastú tam, kde sú živiny, ktoré ich udržiavajú. Prijímajú živiny z organických látok, ktoré zostali v pôde, rozkladačmi a transformujú ich na potravu pre seba a ďalšie organizmy. Rovnako ako ich vodné náprotivky, používajú fotosyntézu na premenu živín a organických materiálov z pôdy na zdroje potravy, aby vyživovali ďalšie rastliny a zvieratá. Pretože tieto organizmy vyžadujú na spracovanie živín slnečné svetlo, žijú na povrchu pôdy alebo v jeho blízkosti.
Podobne ako na dne oceánu, slnečné svetlo nesiaha hlboko do jaskýň. Z tohto dôvodu sú bakteriálne kolónie v niektorých vápencových jaskyniach chemoautotrofné, tiež známe ako „požieranie skál“. Tieto baktérie, podobne ako tie v oceánskych hlbinách, získavajú svoje nevyhnutná výživa z dusíka, síry alebo zlúčenín železa nachádzajúcich sa na alebo na povrchu hornín, ktoré tam boli prenášané vodou presakujúcou cez pórovité povrch.
Kde sa voda stretáva so zemou
Zatiaľ čo sú vodné a suchozemské ekosystémy do veľkej miery na sebe nezávislé, existujú miesta, kde sa pretínajú. V týchto bodoch sú ekosystémy vzájomne závislé. Brehy potokov a riek napríklad poskytujú niektoré zo zdrojov potravy na podporu potravinového reťazca potoka; suchozemské organizmy konzumujú aj vodné organizmy. Tam, kde sa tieto dva organizmy stretávajú, existuje tendencia k väčšej rozmanitosti organizmov. V močiarnych systémoch sa zistili vyššie hladiny fytoplanktónu, pravdepodobne v dôsledku väčšej dostupnosti výživných látok a dlhšieho času „pobytu“, ako v blízkych pobrežných ústiach riek. Zistilo sa, že merania produkcie fytoplanktónu sú vyššie pri brehoch v oblastiach, kde živiny z pevniny v podstate „hnojia“ oceán dusíkom a fosforom. Medzi ďalšie faktory, ktoré ovplyvňujú produkciu fytoplanktónu na pobreží, patrí množstvo slnečného žiarenia, teplota vody a fyzikálne procesy, ako je vietor a prílivové prúdy. Ako by sa dalo očakávať vzhľadom na tieto faktory, môže byť kvitnutie fytoplanktónu sezónnym javom, s vyššou úrovňou zaznamenanou, keď sú podmienky prostredia priaznivejšie.
Hlavní producenti v extrémnych podmienkach
Suchý púštny ekosystém nemá stále zásobovanie vodou, takže jeho prvovýrobcovia, ako sú riasy a lišajníky, trávia určité časové obdobia v neaktívnom stave. Zriedkavé dažde vyvolávajú krátke obdobia činnosti, kedy organizmy rýchlo reagujú na produkciu živín. V niektorých prípadoch sa tieto živiny ukladajú a uvoľňujú len pomaly v očakávaní nasledujúcej dažďovej udalosti. Práve táto adaptácia umožňuje dlhodobé prežitie púštnych organizmov. Tieto poikilohydrické rastliny, ktoré sa nachádzajú na pôde a kameňoch, ako aj na niektorých papradiach a iných rastlinách, sú schopné prechádzať medzi fázou aktívneho a pokojového odpočinku v závislosti od toho, či sú mokré alebo suché. Aj keď sú suché, vyzerajú ako mŕtve, v skutočnosti sú v stave nečinnosti a transformujú sa s ďalšími zrážkami. Po daždi sa riasy a lišajníky stanú fotosynteticky aktívnymi a (kvôli svojej schopnosti rozmnožovať sa) rýchlo) poskytnúť zdroj potravy pre organizmy vyššej úrovne skôr, ako voda spôsobí púšť vyparovať.
Na rozdiel od spotrebiteľov na vyššej úrovni, ako sú vtáky a púštne zvieratá, prvovýrobcovia nie sú mobilní a nemôžu sa presťahovať do priaznivejších podmienok. Šance na prežitie ekosystému sa zvyšujú s väčšou rozmanitosťou výrobcov, pretože teplota a zrážky sa menia podľa sezóny. Podmienky, ktoré sú vhodné pre jeden organizmus, nemusia byť pre iný organizmus, takže pre ekosystém prospieva, keď môže byť v nečinnosti, zatiaľ čo iný prosperuje. Zadržiavanie vody ovplyvňujú aj ďalšie faktory, ako napríklad množstvo piesku alebo hliny v pôde, úroveň slanosti a prítomnosť hornín alebo kameňov, ktoré tiež ovplyvňujú schopnosť prvovýrobcov množiť sa.
Na druhej strane oblasti, ktoré sú väčšinu času chladné, napríklad Arktída, nie sú schopné veľa podporovať život rastlín. Život na tundre je takmer rovnaký ako v suchej púšti. Meniace sa podmienky znamenajú, že organizmom sa môže dariť iba v určitých ročných obdobiach a mnohé vrátane prvovýrobcov existujú po časť roka v nečinnom štádiu. Najbežnejším primárnym producentom tundry sú lišajníky a machy.
Zatiaľ čo niektoré arktické machy žijú pod snehom, tesne nad permafrostom, iné arktické rastliny žijú pod vodou. Topenie morského ľadu na jar spolu so zvýšenou dostupnosťou slnečného žiarenia spúšťa produkciu rias v arktickej oblasti. Oblasti s vyššími koncentráciami dusičnanov preukazujú vyššiu produktivitu. Tento fytoplanktón kvitne pod ľadom, a keď sa hladina ľadu zriedi a dosiahne svoje ročné minimum, produkcia ľadových rias sa spomalí. To sa zvykne zhodovať s pohybom rias do oceánu pri topení spodnej hladiny ľadu. Prírastky výroby zodpovedajú obdobiam prírastkov zahustenia ľadu na jeseň, zatiaľ čo je tu stále značné množstvo slnečného žiarenia. Keď sa morský ľad roztopí, ľadové riasy sa uvoľnia do vody a pridajú sa k rozkvetu fytoplanktónu, čo zasiahne polárnu sieť morských potravín.
Tento meniaci sa vzorec rastu a topenia morského ľadu spolu s dostatočným prísunom živín sa javí ako nevyhnutný pre výrobu ľadových rias. Zmena podmienok, ako je skoršia alebo rýchlejšia topenie ľadu, môže znížiť hladinu ľadových rias a zmena časovania vypúšťania rias môže mať vplyv na prežitie spotrebiteľov.
Škodlivé riasy kvitnú
Kvety rias sa môžu vyskytovať takmer v každej vodnej ploche. Niektoré môžu odfarbiť vodu, mať nepríjemný zápach alebo spôsobiť, že voda alebo ryby majú zlú chuť, ale nie sú toxické. Z pohľadu na riasy sa však nedá povedať, že je bezpečná. Škodlivé kvety rias boli hlásené vo všetkých pobrežných štátoch USA, ako aj v sladkých vodách vo viac ako polovici štátov. Vyskytujú sa tiež v brakických vodách. Tieto viditeľné kolónie siníc alebo mikrorias môžu byť prítomné v rôznych farbách, ako je červená, modrá, zelená, hnedá, žltá alebo oranžová. Škodlivý kvet rias je rýchlo rastúci a ovplyvňuje zdravie zvierat, ľudí a životné prostredie. Môže produkovať toxíny, ktoré môžu otráviť akýkoľvek živý tvor, ktorý s nimi príde do styku, alebo môže kontaminovať vodný život a spôsobiť chorobu, keď človek alebo zviera zožerie infikovaný organizmus. Tieto kvety môžu byť spôsobené zvýšením obsahu živín vo vode alebo zmenami morských prúdov alebo teploty.
Aj keď len málo druhov fytoplanktónu produkuje tieto toxíny, môže byť dokonca aj užitočný fytoplanktón škodlivý. Keď sa tieto mikroorganizmy množia príliš rýchlo, vytvárajúc na vodnej hladine hustú podložku, výsledné preľudnenie môže spôsobiť hypoxiu alebo nízku hladinu kyslíka vo vode, čo naruší ekosystém. Aj keď takzvané „hnedé prílivy“ nie sú toxické, môžu pokrývať veľké plochy vodnej hladiny a predchádzať slnečnému žiareniu aby nedosiahli zdola a následne ničili tie rastliny a organizmy, na ktorých sú závislí život.
