Що таке первинні виробники?

Первинні виробники - це основна частина екосистеми. Їх можна розглядати як перший і найважливіший крок у харчовому ланцюзі. Разом з декомпозиторами вони складають основу харчової павутини і разом їх популяція налічує більше, ніж будь-яка інша частина павутини. Первинних виробників споживають первинні споживачі (як правило, рослиноїдні тварини), яких потім споживають вторинні споживачі тощо. Організми у верхній частині ланцюга з часом гинуть, а потім споживаються розкладачами, які фіксують рівні азоту та забезпечують органічний матеріал, необхідний для наступного покоління первинних виробники.

TL; DR (занадто довгий; Не читав)

Первинні виробники є основою екосистеми. Вони складають основу харчового ланцюга, створюючи їжу за допомогою фотосинтезу або хемосинтезу.

Первинні виробники життєво необхідні для виживання екосистеми. Вони живуть як у водних, так і в наземних екосистемах і виробляють вуглеводи, необхідні тим, хто вищий в харчовому ланцюзі виживає. Оскільки вони невеликі за розміром і можуть бути сприйнятливі до змін умов навколишнього середовища, екосистеми з більш різноманітні популяції первинних виробників, як правило, процвітають більше, ніж ті, що мають однорідну популяцію. Первинні виробники швидко розмножуються. Це необхідно для підтримання життя, оскільки популяція видів зменшується в міру просування вгору по харчовому ланцюгу. Наприклад, до 100 000 фунтів фітопланктону може знадобитися, щоб прогодувати еквівалент лише одного фунта виду хижака у верхньому кінці ланцюга.

У більшості випадків первинні виробники використовують фотосинтез для створення їжі, тому сонячне світло є необхідним фактором для їх середовища. Однак сонячне світло не може потрапляти в райони глибоко в печерах та в глибинах океану, тому деякі первинні виробники пристосувались, щоб вижити. Первинні продуценти в цих середовищах замість цього використовують хемосинтез.

До водних первинних продуцентів належать рослини, водорості та бактерії. У районах мілководдя, де сонячне світло може досягати дна, рослини, такі як морські водорості та трави, є основними виробниками. Там, де вода занадто глибока, щоб сонячне світло потрапляло на дно, мікроскопічні рослинні клітини, відомі як фітопланктон, забезпечують більшу частину живлення для водних організмів. На фітопланктон впливають фактори зовнішнього середовища, такі як температура та сонячне світло, а також наявність поживних речовин та наявність рослиноїдних хижаків.

Приблизно половина всього фотосинтезу відбувається в океанах. Там фітопланктон бере навколишнє середовище вуглекислий газ і воду, і вони можуть використовувати енергію сонця для створення вуглеводів за допомогою процесу, відомого як фотосинтез. Як основне джерело їжі для зоопланктону, ці організми складають основу харчового ланцюга для всієї популяції океану. У свою чергу, зоопланктон, до якого належать копеподи, медузи та риби на стадії личинок, забезпечують їжу організми, що харчуються фільтром, такі як двостулкові молюски та губки, а також амфіподи, інші личинки риб та дрібні риба. Ті, кого не споживають відразу, врешті-решт гинуть і переносяться на нижчі рівні як детрит, де їх можуть споживати глибоководні організми, які фільтрують свою їжу, наприклад корали.

У прісноводних районах та мілководних морських районах виробники включають не лише фітопланктон, такі як зелені водорості, але й водні рослини, такі як море трави та морські водорості або рослини з більшим корінням, які ростуть на поверхні води, такі як рогози, і забезпечують не тільки їжу, але й притулок для більших водне життя. Ці рослини забезпечують їжу комах, риб та земноводних.

Сонячне світло не може проникнути глибоко на дно океану, проте первинні виробники все ще там процвітають. У цих місцях мікроорганізми збираються в таких областях, як гідротермальні отвори та холодні просоки, де вони отримують енергію з метаболізм навколишніх неорганічних матеріалів, таких як хімічні речовини, що просочуються з морського дна, а не з сонячне світло. Вони також можуть оселитися на тушах китів і навіть корабельних аваріях, які є джерелом органічного матеріалу. Вони використовують процес, який називається хемосинтезом, для перетворення вуглецю в органічну речовину, використовуючи водень, сірководень або метан як джерело енергії.

Гідротермальні мікроорганізми процвітають у водах навколо димоходів або «чорних курців», які утворюються із відкладень сульфідного заліза, залишених гідротермальними отворами на дні океану. Ці "вентиляційні мікроби" є основними виробниками на дні океану і підтримують цілі екосистеми. Вони використовують хімічну енергію, що міститься в мінералах гарячого джерела, для створення сірководню. Хоча сірководень токсичний для більшості тварин, організми, що живуть у цих гідротермальних отворах, адаптувались і натомість процвітають.

Інші мікроби, які зазвичай зустрічаються у курців, включають археї, які збирають газ водень і виділяють метан та зелені сірчані бактерії. Для цього потрібна як хімічна, так і світлова енергія, останню яку вони отримують від легкого радіоактивного світіння, що виділяється геотермічно нагрітими гірськими породами. Багато з цих літотропних бактерій створюють килимки навколо вентиляційного отвору, товщина яких досягає 3 сантиметрів залучають первинних споживачів (пастухи, такі як равлики та черв'яки), які в свою чергу залучають більших хижаків.

Наземний або ґрунтовий харчовий ланцюг складається з великої кількості різноманітних організмів - від мікроскопічних одноклітинних виробників до видимих ​​черв’яків, комах та рослин. Основними виробниками є рослини, лишайники, мох, бактерії та водорості. Первинні виробники наземної екосистеми живуть в органічній речовині та навколо неї. Оскільки вони не рухливі, вони живуть і ростуть там, де є поживні речовини для їх підтримки. Вони беруть поживні речовини з органічних речовин, що залишаються в ґрунті розкладачами, і перетворюють їх на їжу для себе та інших організмів. Як і їх водні колеги, вони використовують фотосинтез для перетворення поживних речовин та органічних матеріалів із ґрунту у джерела їжі для живлення інших рослин та тварин. Оскільки цим організмам для обробки поживних речовин потрібне сонячне світло, вони живуть на поверхні ґрунту або поблизу неї.

Подібно до океанського дна, сонячне світло не проникає вглиб печер. З цієї причини колонії бактерій у деяких вапнякових печерах є хемоавтотрофними, також відомими як «поїдання гірських порід». Ці бактерії, як і ті, що знаходяться в океанських глибинах, отримують своє необхідне живлення від сполук азоту, сірки або заліза, знайдених у або на поверхні гірських порід, які туди доставляла вода, що просочується крізь пористу поверхні.

Хоча водні та наземні екосистеми значною мірою незалежні одна від одної, є місця, де вони перетинаються. У ці моменти екосистеми взаємозалежні. Наприклад, береги потоків та річок забезпечують деякі джерела їжі для підтримки харчового ланцюга потоку; наземні організми також споживають водні організми. Там, де вони зустрічаються, спостерігається тенденція до більшої різноманітності організмів. Вищі рівні фітопланктону, ймовірно, через більшу доступність поживних речовин та триваліший час “перебування” були виявлені в болотних системах, ніж у прилеглих прибережних лиманах. Встановлено, що вимірювання виробництва фітопланктону вищі біля берегових ліній у районах, де поживні речовини із суші по суті «запліднюють» океан азотом та фосфором. Інші фактори, що впливають на вироблення фітопланктону на береговій лінії, включають кількість сонячного світла, температуру води та фізичні процеси, такі як вітер та припливи. Як і слід було очікувати з урахуванням цих факторів, цвітіння фітопланктону може бути сезонним явищем, при цьому більш високі рівні реєструються, коли умови навколишнього середовища є вигіднішими.

Засушлива пустельна екосистема не має постійного водопостачання, тому її основні виробники, такі як водорості та лишайники, проводять певні періоди часу в неактивному стані. Нечасті дощі підказують короткі періоди активності, коли організми швидко діють, виробляючи поживні речовини. У деяких випадках ці поживні речовини потім зберігаються і лише повільно вивільняються в очікуванні наступної події дощу. Саме ця адаптація дає можливість організмам пустель виживати в довгостроковій перспективі. Знайдені на ґрунті та камені, а також на деяких папоротях та інших рослинах, ці пойкилогідричні рослини здатні переходити між активною фазою та фазою спокою залежно від того, мокрі вони чи сухі. Хоча коли вони сухі, вони здаються мертвими, вони фактично перебувають у сплячому стані і перетворюються з наступними дощами. Після дощу водорості та лишайники стають фотосинтетично активними та (завдяки своїй здатності до розмноження швидко) забезпечують джерелом їжі організми вищого рівня до того, як пустельна спека спричинить воду випаровуватися.

На відміну від споживачів вищого рівня, таких як птахи та пустельні тварини, первинні виробники не є мобільними і не можуть переселитися в більш сприятливі умови. Шанси виживання екосистеми зростають із більшим розмаїттям виробників, оскільки температура та кількість опадів змінюються за сезоном. Умови, які підходять для одного організму, можуть бути не для іншого, тому це приносить користь екосистемі, коли один може перебувати в стані спокою, а інший процвітає. Інші фактори, такі як кількість піску або глини у ґрунті, рівень солоності та наявність гірських порід або каменів впливають на затримку води, а також впливають на здатність первинних виробників розмножуватися.

З іншого боку, холодні райони, такі як Арктика, не в змозі підтримувати багато рослин. Життя в тундрі майже те саме, що в посушливій пустелі. Змінні умови означають, що організми можуть процвітати лише в певні сезони, і багато, включаючи первинних продуцентів, існують у стані спокою протягом частини року. Лишайники та мохи - найпоширеніші первинні продуценти тундри.

Поки деякі арктичні мохи живуть під снігом, трохи вище вічної мерзлоти, інші арктичні рослини живуть під водою. Танення морського льоду навесні разом із підвищеною доступністю сонячного світла спричиняє виробництво водоростей в Арктичному регіоні. Райони з вищою концентрацією нітратів демонструють вищу продуктивність. Цей фітопланктон цвіте під льодом, і коли рівень льоду стоншується і досягає річного мінімуму, виробництво крижаних водоростей сповільнюється. Це, як правило, збігається з переміщенням водоростей в океан, коли тане нижній рівень льоду. Збільшення виробництва відповідає періодам збільшення потовщення льоду восени, поки все ще є значне сонячне світло. Коли морський лід тане, крижані водорості випускаються у воду і додають цвітінню фітопланктону, впливаючи на полярну морську харчову павутину.

Ця мінлива картина зростання та танення морського льоду, поряд із достатнім запасом поживних речовин, здається, необхідна для виробництва крижаних водоростей. Зміна умов, таких як більш ранній або швидший танення льоду, може знизити рівень крижаних водоростей, а зміна строків випуску водоростей може вплинути на виживання споживачів.

Цвітіння водоростей може відбуватися практично в будь-якій водоймі. Деякі можуть знебарвити воду, мати неприємний запах або зробити воду або смак риби поганим, але не токсичними. Однак неможливо визначити безпеку цвітіння водоростей, дивлячись на нього. Повідомляється про шкідливий цвітіння водоростей у всіх прибережних штатах США, а також у прісних водах більш ніж у половині штатів. Вони трапляються і в солоноватих водах. Ці видимі колонії ціанобактерій або мікроводоростей можуть бути присутніми в різних кольорах, таких як червоний, синій, зелений, коричневий, жовтий або оранжевий. Шкідливе цвітіння водоростей швидко зростає і впливає на здоров’я тварин, людини та навколишнього середовища. Він може виробляти токсини, які можуть отруїти будь-яку живу істоту, яка контактує з нею, або може забруднити водний світ та спричинити хворобу, коли людина чи тварина їсть заражений організм. Це цвітіння може бути спричинене збільшенням кількості поживних речовин у воді або зміною морських течій або температури.

Хоча деякі види фітопланктону виробляють ці токсини, навіть корисний фітопланктон може завдати шкоди. Коли ці мікроорганізми розмножуються занадто швидко, створюючи щільний килимок на поверхні води, в результаті перенаселення може спричинити гіпоксію або низький рівень кисню у воді, що порушує екосистема. Так звані "коричневі припливи", хоча і не токсичні, можуть покривати великі ділянки поверхні води, перешкоджаючи сонячному світлу від досягнення знизу і згодом знищення тих рослин і організмів, які залежать від них життя.