Kaj so primarni proizvajalci?

Primarni pridelovalci so osnovni del ekosistema. Lahko si jih predstavljamo kot prvi in ​​najpomembnejši korak v prehranjevalni verigi. Skupaj z razgrajevalci tvorijo osnovo prehranjevalne mreže in skupaj štejejo njihove populacije več kot kateri koli drugi del spleta. Primarne proizvajalce porabijo primarni potrošniki (običajno rastlinojede živali), ki jih nato porabijo sekundarni potrošniki itd. Organizmi na vrhu verige sčasoma odmrejo in jih nato razgradijo, ki fiksirajo dušika in zagotavljajo organski material, potreben za naslednjo generacijo primarnega proizvajalci.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Primarni proizvajalci so temelj ekosistema. Osnovo prehranjevalne verige tvorijo z ustvarjanjem hrane s fotosintezo ali kemosintezo.

Primarni proizvajalci so ključnega pomena za preživetje ekosistema. Živijo tako v vodnih kot v kopenskih ekosistemih in proizvajajo ogljikove hidrate, ki so potrebni za preživetje višje v prehranjevalni verigi. Ker so majhne velikosti in so lahko dovzetni za spreminjajoče se okoljske razmere, ekosistemi z bolj raznolike populacije primarnih proizvajalcev ponavadi uspevajo bolj kot tiste s homogeno populacijo. Primarni pridelovalci se hitro razmnožujejo. To je potrebno za ohranjanje življenja, saj se populacije vrst z napredovanjem v prehranjevalni verigi zmanjšujejo. Na primer, morda bo do 100.000 funtov fitoplanktona potrebno za hranjenje enakovrednega kilograma vrste plenilcev na zgornjem koncu verige.

V večini primerov primarni proizvajalci uporabljajo fotosintezo za ustvarjanje hrane, zato je sončna svetloba nujen dejavnik njihovega okolja. Vendar sončna svetloba ne more doseči območij globoko v jamah in v globinah oceana, zato so se nekateri primarni proizvajalci prilagodili, da preživijo. Primarni proizvajalci v teh okoljih namesto tega uporabljajo kemosintezo.

Primarni proizvajalci vodnih rastlin vključujejo rastline, alge in bakterije. Na območjih plitve vode, kjer sončna svetloba lahko doseže dno, so rastline, kot so morske alge in trave, primarni pridelovalci. Tam, kjer je voda pregloboka, da sončna svetloba ne doseže dna, mikroskopske rastlinske celice, znane kot fitoplanktoni, zagotavljajo večino preživetja za vodne organizme. Na fitoplankton vplivajo okoljski dejavniki, kot so temperatura in sončna svetloba, pa tudi razpoložljivost hranil in prisotnost rastlinojedih plenilcev.

Približno polovica vse fotosinteze se zgodi v oceanih. Tam fitoplanktoni iz okolice jemljejo ogljikov dioksid in vodo in lahko s pomočjo sončne energije ustvarjajo ogljikove hidrate s postopkom, znanim kot fotosinteza. Kot glavni vir hrane za zooplanktone ti organizmi tvorijo osnovo prehranjevalne verige za celotno oceansko populacijo. Zooplankton, ki vključuje copepode, meduze in ribe v fazi ličinke, zagotavlja hrano za organizmi, ki se hranijo s filtri, kot so školjke in gobice, pa tudi amfipodi, druge ličinke rib in majhne ribe ribe. Tisti, ki jih ne zaužijemo takoj, sčasoma umrejo in odplavajo na nižje ravni kot detritus, kjer jih lahko zaužijejo globokomorski organizmi, ki svojo hrano filtrirajo, na primer korale.

Na sladkovodnih območjih in v plitvih slanih vodah proizvajalci ne vključujejo le fitoplanktona, kot so zelene alge, temveč tudi vodne rastline, kot je morsko trave in morske alge ali večje ukoreninjene rastline, ki rastejo na vodni površini, kot so repiči in ne zagotavljajo samo hrane, temveč tudi zavetje večjim vodno življenje. Te rastline zagotavljajo hrano žuželkam, ribam in dvoživkam.

Sončna svetloba ne more seči globoko v dno oceana, vendar tam še vedno uspevajo primarni proizvajalci. Na teh mestih se mikroorganizmi zbirajo na območjih, kot so hidrotermalni odprtine in hladni pronicali, kjer energijo pridobivajo iz metabolizem okoliških anorganskih materialov, kot so kemikalije, ki izvirajo iz morskega dna in ne iz njega sončna svetloba. Lahko se naselijo tudi na trupih kitov in celo brodolomih, ki so vir organskega materiala. Uporabljajo postopek, imenovan kemosinteza, za pretvorbo ogljika v organske snovi z uporabo vodika, vodikovega sulfida ali metana kot vira energije.

Hidrotermalni mikroorganizmi uspevajo v vodah okoli dimnikov ali "črnih kadilcev", ki nastanejo iz usedlin železovega sulfida, ki jih na dnu oceana puščajo hidrotermalni odprtini. Ti "zračni mikrobi" so glavni proizvajalci na dnu oceana in podpirajo celotne ekosisteme. Za ustvarjanje vodikovega sulfida uporabljajo kemično energijo, ki jo najdemo v mineralih vročega izvira. Čeprav je vodikov sulfid strupen za večino živali, so se organizmi, ki živijo v teh hidrotermalnih odprtinah, prilagodili in namesto tega uspevajo.

Med mikrobi, ki jih pogosto najdemo pri kadilcih, so tudi arheje, ki pridobivajo plin vodik in sproščajo metan in zelene žveplove bakterije. Za to je potrebna tako kemična kot svetlobna energija, ki jo pridobijo z rahlim radioaktivnim sijajem, ki ga oddajajo geotermalno ogrevane kamnine. Mnoge od teh litotropnih bakterij ustvarjajo preproge okoli odprtine, ki merijo do 3 centimetre debeline in pritegnejo primarne potrošnike (pastirji, kot so polži in črvi), ti pa večje plenilce.

Kopensko ali zemeljsko prehranjevalno verigo sestavlja veliko število različnih organizmov, od mikroskopskih enoceličnih pridelovalcev do vidnih črvov, žuželk in rastlin. Primarni proizvajalci so rastline, lišaji, mah, bakterije in alge. Primarni proizvajalci v kopenskem ekosistemu živijo v in okoli organske snovi. Ker niso mobilni, živijo in rastejo tam, kjer obstajajo hranila za njihovo vzdrževanje. Hranila jemljejo iz organskih snovi, ki jih v tleh puščajo razkrojevalci, in jih pretvorijo v hrano zase in druge organizme. Tako kot njihovi vodni kolegi uporabljajo fotosintezo za pretvorbo hranil in organskih snovi iz tal v vire hrane, da hranijo druge rastline in živali. Ker ti organizmi za obdelavo hranil potrebujejo sončno svetlobo, živijo na površini tal ali v njegovi bližini.

Podobno kot na dnu oceana sončna svetloba ne seže globoko v jame. Zaradi tega so bakterije bakterij v nekaterih apnenčastih jamah kemoavtotrofne, znane tudi kot "uživanje kamenja". Te bakterije, tako kot tiste v oceanskih globinah, dobijo svoje potrebna prehrana iz dušikovih, žveplovih ali železovih spojin, ki jih najdemo v ali na površini kamnin, ki jih je tja prenašala voda, ki je pronicala skozi porozno površino.

Medtem ko so vodni in kopenski ekosistemi v veliki meri neodvisni drug od drugega, obstajajo kraji, kjer se sekajo. Na teh točkah so ekosistemi soodvisni. Bregovi potokov in rek na primer zagotavljajo nekatere vire hrane za podporo prehranjevalni verigi potoka; kopenski organizmi uživajo tudi vodne organizme. Tam, kjer se srečata, obstaja večja raznolikost organizmov. V močvirnih sistemih so bile ugotovljene višje ravni fitoplanktona, verjetno zaradi večje razpoložljivosti hranil in daljšega "bivanja" kot v bližnjih obalnih izlivih. Ugotovljeno je bilo, da so bile meritve proizvodnje fitoplanktona višje ob obalah na območjih, kjer hranila s kopnega v bistvu "oplodijo" ocean z dušikom in fosforjem. Drugi dejavniki, ki vplivajo na proizvodnjo fitoplanktona na obali, vključujejo količino sončne svetlobe, temperaturo vode in fizične procese, kot so vetrovi in ​​plimovanja. Kot je pričakovati glede na te dejavnike, je lahko cvetenje fitoplanktona sezonsko, pri višjih ravneh pa so zabeležene ugodnejše okoljske razmere.

Sušni puščavski ekosistem nima dosledne oskrbe z vodo, zato njegovi primarni proizvajalci, kot so alge in lišaji, nekaj časa preživijo v neaktivnem stanju. Občasni dež sproži kratka obdobja aktivnosti, ko organizmi hitro delujejo in proizvajajo hranila. V nekaterih primerih se ta hranila nato shranijo in počasi sproščajo le v pričakovanju naslednjega dežja. Prav ta prilagoditev puščavskim organizmom omogoča dolgoročno preživetje. Te poikilohidrične rastline, ki jih najdemo na tleh in kamnih ter nekaterih praproti in drugih rastlinah, lahko prehajajo med aktivno in fazo počitka, odvisno od tega, ali so mokre ali suhe. Čeprav se zdi, da so suhi, so dejansko v stanju mirovanja in se spremenijo z naslednjimi padavinami. Po dežju alge in lišaji postanejo fotosintetično aktivni in (zaradi sposobnosti razmnoževanja hitro) zagotoviti vir hrane za organizme na višji ravni, preden puščavska toplota povzroči, da voda začne izhlapi.

Za razliko od potrošnikov na višji ravni, kot so ptice in puščavske živali, primarni proizvajalci niso mobilni in se ne morejo preseliti v ugodnejše pogoje. Možnosti preživetja ekosistema se povečujejo z večjo raznolikostjo proizvajalcev, saj se temperatura in padavine spreminjajo v sezoni. Pogoji, ki so primerni za en organizem, morda ne za drugega, zato koristijo ekosistemu, ko lahko eden miruje, medtem ko drugi uspeva. Drugi dejavniki, kot so količina peska ali gline v tleh, stopnja slanosti in prisotnost kamnin ali kamnov, vplivajo na zadrževanje vode in vplivajo tudi na sposobnost razmnoževanja primarnih proizvajalcev.

V drugi skrajnosti pa območja, ki so večinoma hladna, na primer Arktika, ne morejo podpirati veliko rastlinskega življenja. Življenje v tundri je približno enako življenju v sušni puščavi. Različne razmere pomenijo, da lahko organizmi uspevajo le v določenih letnih časih in mnogi, vključno s primarnimi proizvajalci, del leta obstajajo v stanju mirovanja. Lišaji in mahovi so najpogostejši primarni proizvajalci tundre.

Medtem ko nekateri arktični mahovi živijo pod snegom, tik nad permafrostom, druge arktične rastline živijo pod vodo. Taljenje morskega ledu spomladi skupaj s povečano razpoložljivostjo sončne svetlobe sproži nastajanje alg v arktični regiji. Območja z višjimi koncentracijami nitratov kažejo večjo produktivnost. Ta fitoplankton cveti pod ledom in ko se nivo ledu redči in doseže letni minimum, se proizvodnja ledenih alg upočasni. To ponavadi sovpada z gibanjem alg v ocean, ko se dno gladine ledu stopi. Povečanje proizvodnje ustreza obdobjem povečanja zgoščevanja ledu jeseni, medtem ko je še vedno prisotna velika sončna svetloba. Ko se morski led stopi, se ledene alge spustijo v vodo in dodajo cvetenju fitoplanktona, kar vpliva na mrežo polarnih morskih živil.

Ta spreminjajoči se vzorec rasti in taljenja morskega ledu, skupaj z zadostno zalogo hranil, je potreben za proizvodnjo ledenih alg. Spreminjanje pogojev, kot je zgodnejše ali hitrejše taljenje ledu, lahko zmanjša raven ledenih alg, sprememba časa sproščanja alg pa lahko vpliva na preživetje potrošnikov.

Cvetenje alg se lahko pojavi v skoraj vseh vodnih telesih. Nekateri lahko obarvajo vodo, imajo neprijeten vonj ali povzročijo slab okus vode ali rib, vendar ne bodo strupeni. Vendar je nemogoče reči varnosti algovega cveta, če bi ga pogledali. O škodljivih cvetočih algah poročajo v vseh obalnih zveznih državah ZDA in tudi v sladkih vodah v več kot polovici zveznih držav. Pojavljajo se tudi v slanih vodah. Te vidne kolonije cianobakterij ali mikroalg so lahko prisotne v različnih barvah, kot so rdeča, modra, zelena, rjava, rumena ali oranžna. Škodljivo cvetenje alg je hitro rastoče in vpliva na zdravje živali, ljudi in okolja. Lahko povzroči toksine, ki lahko zastrupijo vsako živo bitje, ki pride v stik z njim, ali pa onesnaži vodno življenje in povzroči bolezni, ko oseba ali žival poje okuženi organizem. To cvetenje lahko povzroči povečanje hranil v vodi ali spremembe morskih tokov ali temperature.

Čeprav le malo vrst fitoplanktona proizvaja te toksine, lahko celo koristni fitoplanktoni škodijo. Ko se ti mikroorganizmi prehitro razmnožijo, na površini vode ustvarijo gosto podlogo, posledično prenaseljenost lahko povzroči hipoksijo ali nizko raven kisika v vodi, kar moti ekosistem. Tako imenovane "rjave plime in oseke", čeprav niso strupene, lahko pokrivajo velike površine vodne površine in preprečujejo sončno svetlobo od spodaj in nato ubiti tiste rastline in organizme, ki so od njih odvisni življenje.