”Vem äter vem” -förhållandena symboliserade i modellen för en livsmedelskedja ger jordens ekosystem några av deras verkligt grundläggande strukturer. Livsmedelskedjan i synlig handling kan vara en örn som sveper på en jackrabbit eller en haj som slukar sig genom en sillskola, men du kan också visualisera en mer inneboende, underliggande rörelse; energin, som ursprungligen genererades av kärnreaktioner i solen, som flyter genom ett ekosystem för att driva systemets livskrafter.
Energi i ekosystem
Elektromagnetisk energi från solen driver nästan alla planetens ekosystem, men det finns djuphavssamhällen som istället utnyttjar den energi som levereras av hydrotermiska ventiler. Gröna växter "fixar" inkommande solenergi; det vill säga de fångar upp den och omvandlar den genom fotosyntesprocessen till kemisk energi som finns i kolhydrater. Energin i dessa föreningars kemiska bindningar ger näring åt andra organismer som, för att få det, konsumerar växter eller växtätande varelser, som inkluderar ryggradslösa djur, svampar och mikrober som bryter ner döda organiska materia.
Eftersom sönderdelning producerar viktiga oorganiska näringsämnen som används av växter för att driva fotosyntes, materia cykler genom ett ekosystem. Energi, däremot, återvinns inte utan snarare flöden genom systemet: Livets mekanik - genom att använda kemisk energi för att driva de kritiska processerna som upprätthåller en organism organisation - producera värme som den ultimata biprodukten, och detta kan inte omvandlas till en form av energi som kan användas av livet former. Således kräver växter en stadig tillförsel av solljus för att bränna fotosyntes, och icke-fotosyntetiska organismer kräver ett stadigt intag av mat för att få ny energi.
Producenter, konsumenter och sönderdelare
Eftersom de tillverkar användbar kemisk energi från solens elektromagnetiska strålning, gröna växter och andra fotosyntetiska organismer som alger och cyanobakterier kallas ”producenter”. Icke-fotosyntetiska organismer som antingen direkt eller indirekt är beroende på den energi som producenterna fixar är ett ekosystems "konsumenter". En växtätare som en hjort eller sköldpadda äter växter för att få det energi; det är en primär konsument eftersom det konsumerar producenten själv. Ett djur som rovar en växtätare, som en köttätare som en spindel eller tiger, är en sekundär konsument; köttätare äter naturligtvis även andra köttätare - en stor hornuggla som rovar på en väs, säg - så du kan också prata om tertiära konsumenter.
Många djur, från gula jackor till bruna björnar, äter både växt- och djurmaterial; dessa allätare tjänar därför som både primära och sekundära konsumenter. Sönderdelare är en speciell klass av konsumenter som livnär sig på döda växt- och djurmaterial och omvandlar organiskt material till oorganiska gaser och mineraler som kan återvinnas som näringsämnen tillbaka till systemet.
Tänk på att livsmedelskedjan inte bara involverar en organism som helt konsumerar en annan. Herbivores förstör ofta inte de enskilda växterna de letar efter eller betar, och många parasiter dödar inte direkt de värdorganismer de drar näring från. Dessutom finns det många mutualistiska förhållanden där en livsform hämtar energi från en annan samtidigt som man tillhandahåller någon form av tjänst i utbyte; till exempel svamparna som koloniserar växtrötter och får energi från dem samtidigt som de ökar växtens förmåga att ta upp vatten och näringsämnen.
Livsmedelskedjor och biomassapyramider
Vägen för energi från producenter till konsumenter till sönderdelare bildar en livsmedelskedja. En enkel kan omfatta gräs till impala till gepard. I verkligheten äter och äts organismer ofta av flera andra organismer, vilket gör en matnät - i grunden ett gäng sammanvävda livsmedelskedjor - den mer detaljerade modellen, men den grundläggande linjära strukturen i en livsmedelskedja är fortfarande användbar för att spåra ekosystemets energiflöde. Varje steg i en livsmedelskedja representerar en trofisk nivå: En producent upptar den basala trofiska nivån, en primär konsument nästa och så vidare.
Ett relaterat koncept är biomassa eller energipyramiden, som symboliserar den relativa andelen organismer på olika trofiska nivåer i ett ekosystem. Även om det inte är en hård och snabb regel, överträffar producenterna i stort sett de primära konsumenterna, och de primära konsumenterna är betydligt fler än de sekundära konsumenterna. Detta beror på den inneboende ineffektiviteten av energiöverföring genom ett ekosystem. I genomsnitt fixerar fotosyntes långt under 1 procent av jordens inkommande solenergi, och av det trattar bara en liten del av den resulterande kemiska energin i livsmedelskedjan; mycket av det använder växten för sig själv. I varje steg i en livsmedelskedja ”bränns” energi för en organisms andning och förloras till värme, så minskande mängder är tillgängliga för konsumenter vid högre trofiska nivåer. En vanlig uppskattning är att bara 10 procent av den energi som lagras på en trofisk nivå går till nästa upp. Grovt sett är det därför som en enda orka, via de mellanliggande livsmedelskedjelänkarna av, till exempel räkor, fiskar och sälar, kräver många plankton för att upprätthålla sig själv.
