PREHRAMBENA VERIGA: ELEMENTI, PREHRAMBENA PIRAMIDA IN PRIMERI - BIOLOGIJA - 2025

Hrano ali trofičnih veriga je grafična predstavitev številnih povezav, ki obstajajo, v smislu interakcije porabe med različnimi vrstami, ki so del skupnosti.

Trofične verige se zelo razlikujejo, odvisno od preučenega ekosistema in so sestavljene iz različnih trofičnih ravni, ki obstajajo tam. Osnovo vsake mreže tvorijo primarni proizvajalci. Te so sposobne fotosinteze in zajamejo sončno energijo.

Vir: Roddelgado, iz Wikimedia Commons

Zaporedne ravni verige so sestavljene iz heterotrofnih organizmov. Zeliščarji rastline porabijo, te pa jih pojedo mesojedi.

Velikokrat odnosi v omrežju niso povsem linearni, saj imajo živali v nekaterih primerih obsežne prehrane. Mesojedci se lahko na primer prehranjujejo z mesojedci in rastlinojedi.

Ena najbolj izjemnih lastnosti prehranskih verig je neučinkovitost, s katero energija prehaja z ene ravni na drugo. Veliko tega se izgubi v obliki toplote in le približno 10% prehaja. Iz tega razloga prehranjevalne verige ni mogoče razširiti in več ravni.

Od kod prihaja energija?

Vse dejavnosti, ki jih organizmi izvajajo, zahtevajo energijo - od gibanja, bodisi po vodi, zemlji ali zraku, do prenosa molekule, na ravni celice.

Vsa ta energija prihaja iz sonca. Sončeva energija, ki nenehno seva na planet Zemljo, se spremeni v kemične reakcije, ki hranijo življenje.

Na ta način se iz okolja pridobijo najosnovnejše molekule, ki omogočajo življenje, v obliki hranil. V nasprotju s kemičnimi hranili, ki jih ohranjamo.

Zato obstajata dva osnovna zakona, ki urejata pretok energije v ekosistemih. Prvi navaja, da energija prehaja iz ene skupnosti v drugo v dveh ekosistemih skozi neprekinjen tok, ki gre samo v eno smer. Potrebno je nadomestiti energijo sončnega vira.

Drugi zakon pravi, da hranila neprekinjeno potekajo skozi cikle in se večkrat uporabljajo v istem ekosistemu in tudi med njimi.

Oba zakona modulirata prehod energije in oblikujeta zapleteno mrežo interakcij med prebivalstvom, med skupnostmi in med temi biološkimi entitetami z njihovim abiotskim okoljem.

Elementi, ki jih sestavljajo

Vir: Wikimedia commons. Avtor: Evamaria1511

Organska bitja so zelo splošno razvrščena glede na način, kako pridobivajo energijo za razvoj, vzdrževanje in razmnoževanje v avtotrofe in heterotrofe.

Avtotrofi

Prva skupina, avtotrofi, vključuje posameznike, ki so sposobni jemati sončno energijo in jo pretvoriti v kemično energijo, shranjeno v organskih molekulah.

Z drugimi besedami, avtotrofom ni treba zaužiti hrane, da bi preživeli, saj jo lahko ustvarijo. Pogosto jih imenujejo tudi "proizvajalci".

Najbolj znana skupina avtotrofnih organizmov so rastline. Vendar obstajajo tudi druge skupine, kot so alge in nekatere bakterije. Te imajo vse presnovne stroje, potrebne za izvajanje postopkov fotosinteze.

Sonce, vir energije, ki napaja zemljo, deluje tako, da združuje vodikove atome, da tvori helijeve atome, pri tem pa sprošča ogromne količine energije.

Le majhen del te energije doseže zemljo kot elektromagnetne valove toplote, svetlobe in ultravijoličnega sevanja.

V količinskem smislu se velik del energije, ki doseže zemljo, odraža v atmosferi, oblakih in zemeljski površini.

Po tem dogodku absorpcije ostane na voljo približno 1% sončne energije. Od te količine, ki uspe doseči zemljo, rastline in drugi organizmi uspejo zajeti 3%.

Heterotrofi

Drugo skupino sestavljajo heterotrofni organizmi. Niso sposobni za fotosintezo in morajo aktivno iskati svojo hrano. Zato jih v prehranskih verigah imenujemo potrošniki. Kasneje bomo videli, kako so razvrščeni.

Energija, ki jo so posamezni proizvajalci uspeli shraniti, je na voljo drugim organizmom, ki sestavljajo skupnost.

Dekompozitorji

Obstajajo organizmi, ki podobno sestavljajo "niti" trofičnih verig. To so razstavljavci ali jedci naplavin.

Dekompozitorji so sestavljeni iz heterogene skupine majhnih živali in protetikov, ki živijo v okoljih, kjer se pogosto kopičijo odpadki, na primer listi, ki padejo na tla in trupla.

Med najbolj izstopajočimi organizmi najdemo: deževnike, pršice, myriapods, protiste, žuželke, rake, znane kot pogačice, ogorčice in celo jastrebi. Razen tega letečega vretenčarja so ostali organizmi v odpadnih nahajališčih precej pogosti.

Njegova vloga v ekosistemu je izločanje energije, shranjene v mrtvi organski snovi, in izločanje v naprednejšem stanju razgradnje. Ti proizvodi služijo kot hrana za druge organizme, ki se razgrajujejo. Tako kot gobe predvsem.

Razkrojno delovanje teh povzročiteljev je ključnega pomena v vseh ekosistemih. Če bi izločili vse razkrojevalce, bi imeli naglo kopičenje trupel in drugih snovi.

Poleg tega, da bi se hranila, shranjena v teh telesih, izgubila, tal ne bi mogli negovati. Tako bi škoda kakovosti tal povzročila drastično zmanjšanje življenjske dobe rastlin, kar bi zaključilo raven primarne pridelave.

Trofične ravni

V prehranskih verigah energija prehaja z ene ravni na drugo. Vsaka od omenjenih kategorij predstavlja trofično raven. Prvo sestavljajo vse različne raznolikosti proizvajalcev (rastline vseh vrst, cianobakterije, med drugim).

Potrošniki na drugi strani zasedajo več trofičnih ravni. Tisti, ki se prehranjujejo izključno z rastlinami, tvorijo drugo trofično raven in se imenujejo primarni potrošniki. Primeri za to so vse rastlinojede živali.

Sekundarni potrošniki so mesojede - živali, ki jedo meso. To so plenilci in njihov plen so predvsem glavni porabniki.

Končno obstaja še ena raven, ki jo oblikujejo terciarni potrošniki. Vključuje skupine mesojedih živali, katerih plen so druge mesojede živali, ki pripadajo sekundarnim porabnikom.

Omrežni vzorec

Prehrambene verige so grafični elementi, ki poskušajo opisati odnose vrst v biološki skupnosti glede na njihovo prehrano. V didaktičnem smislu ta mreža izpostavlja "kdo se hrani s čim ali s kom".

Vsak ekosistem predstavlja edinstven splet živil in se drastično razlikuje od tistega, kar bi lahko našli v drugi vrsti ekosistema. Na splošno so prehranske verige v vodnih ekosistemih bolj zapletene kot v kopenskih.

Prehrambene mreže niso linearne

Ne bi smeli pričakovati, da bomo našli linearno mrežo interakcij, saj je v naravi izjemno težko natančno določiti meje med primarnimi, sekundarnimi in terciarnimi potrošniki.

Rezultat tega vzorca interakcij bo omrežje z več povezavami med člani sistema.

Na primer, nekateri medvedi, glodalci in celo ljudje smo "vsejedi", kar pomeni, da je obseg hranjenja širok. V resnici latinski izraz pomeni "kdo jedo vse".

Tako se lahko ta skupina živali v nekaterih primerih obnaša kot primarni potrošnik, kasneje pa kot sekundarni potrošnik ali obratno.

Za prehod na naslednjo raven mesojedi se navadno prehranjujejo z rastlinojedci ali drugimi mesojedci. Zato bi jih uvrstili med sekundarne in terciarne potrošnike.

Za ponazoritev prejšnjega odnosa lahko uporabimo sove. Te živali so sekundarni potrošniki, če se prehranjujejo z majhnimi rastlinojedi glodalci. Ko pa zaužijejo žuželjive sesalce, velja za terciarnega potrošnika.

Obstajajo skrajni primeri, ki ponavadi mrežo še bolj zapletejo, na primer mesojede rastline. Čeprav so proizvajalci, jih glede na plen uvrščajo tudi med potrošnike. Če bi bil pajek, bi postal sekundarni proizvajalec in potrošnik.

Prenos energije

LadyofHats, iz Wikimedia Commons

Prenos energije na proizvajalce

Prehod energije z ene trofične ravni na drugo je zelo neučinkovit dogodek. To gre skupaj z zakonom termodinamike, ki pravi, da uporaba energije ni nikoli povsem učinkovita.

Za ponazoritev prenosa energije vzemimo za primer dogodek v vsakdanjem življenju: kurjenje bencina z našim avtomobilom. V tem procesu se 75% energije, ki se sprosti, izgubi v obliki toplote.

Enak model lahko ekstrapoliramo na živa bitja. Ko se ATP vezi pretrgajo za mišično krčenje, nastane toplota kot del procesa. To je splošni vzorec v celici, vse biokemijske reakcije proizvajajo majhne količine toplote.

Prenos energije med druge ravni

Podobno se prenos energije z ene trofične ravni na drugo izvaja z občutno nizkim izkoristkom. Ko rastlinojeda zaužije rastlino, lahko žival prehaja samo del energije, ki jo ujame avtotrof.

V procesu je rastlina porabila del energije za rast in velik del je izgubila kot toplota. Poleg tega so del energije sonca porabili za gradnjo molekul, ki jih rastlinojede živali niso prebavljive ali uporabne, na primer celuloza.

Po istem primeru se energija, ki jo je rastlinojedec pridobil s porabo rastline, razdeli na več dogodkov v organizmu.

Del tega bomo uporabili za gradnjo delov živali, na primer eksoskeleta, če gre za členonožce. Tako kot na prejšnjih nivojih se velik odstotek toplotno izgubi.

Tretja trofična raven vključuje posameznike, ki bodo zaužili naše hipotetične členonožce zgoraj. Enaka energijska logika, ki smo jo uporabili pri obeh zgornjih nivojih, velja tudi za to raven: velik del energije se izgubi kot toplota. Ta funkcija omejuje dolžino verige.

Trofična piramida

Trofična piramida je poseben način grafičnega predstavljanja odnosov, o katerih smo govorili v prejšnjih razdelkih, ne več kot mreža povezav, temveč z razvrščanjem različnih ravni v korake piramide.

Posebnost je, da v piramido vključi relativno velikost vsake trofične ravni kot vsakega pravokotnika.

Na dnu so predstavljeni primarni proizvajalci, in ko premikamo grafikon navzgor, se ostale stopnje kažejo v naraščajočem vrstnem redu: primarni, sekundarni in terciarni potrošniki.

Glede na opravljene izračune je vsak korak približno desetkrat večji, če ga primerjamo z zgornjim. Ti izračuni izhajajo iz dobro znanega 10% pravila, saj prehod z ene ravni na drugo pomeni energetsko preobrazbo blizu te vrednosti.

Na primer, če raven energije, shranjene kot biomasa, znaša 20.000 kilokalorij na kvadratni meter na leto, v zgornji ravni bo 2.000, v naslednjih 200 in tako naprej, dokler ne dosežemo četrtinskih porabnikov.

Energija, ki je ne uporabljajo metabolični procesi organizmov, predstavlja zavrženo organsko snov ali biomaso, ki je shranjena v tleh.

Vrste trofičnih piramid

Obstajajo različne vrste piramid, odvisno od tega, kaj je v njej predstavljeno. To je med drugim mogoče glede na biomaso, energijo (kot v omenjenem primeru), proizvodnjo, število organizmov.

Primer

Značilna sladkovodna vodna prehranska veriga se začne z ogromno količino zelenih alg, ki živijo tam. Ta raven predstavlja primarnega proizvajalca.

Primarni potrošnik v našem hipotetičnem primeru bodo mehkužci. Sekundarni potrošniki vključujejo vrste rib, ki se prehranjujejo z mehkužci. Na primer, sluzasta izklesana vrsta (Cottus cognatus).

Zadnjo raven sestavljajo terciarni potrošniki. V tem primeru sluzasto kiparje zaužije vrsta lososa: kraljev losos ali Oncorhynchus tshawytscha.

Če ga bomo videli z vidika mreže, bi morali na začetni ravni pridelovalcev poleg zelenih alg upoštevati tudi vse diatomeje, modrozelene alge in druge.

Tako je vključenih veliko več elementov (vrste rakov, rotifikatorjev in več vrst rib), da tvorijo medsebojno povezano mrežo.

Reference

1. Audesirk, T., in Audesirk, G. (2003). Biologija 3: evolucija in ekologija. Pearson.
2. Campos-Bedolla, P. (2002). Biologija. Uredništvo Limusa.
3. Lorencio, CG (2000). Ekologija Skupnosti: paradigma sladkovodnih rib. Univerza v Sevilli.
4. Lorencio, CG (2007). Napredek v ekologiji: boljše poznavanje narave. Univerza v Sevilli.
5. Molina, PG (2018). Ekologija in interpretacija pokrajine. Učitelj za usposabljanje.
6. Odum, EP (1959). Osnove ekologije. Podjetje WB Saunders.