TROFIČNE RAVNI IN ORGANIZMI, KI JIH SESTAVLJAJO (PRIMERI) - BIOLOGIJA - 2025

V trofične ravni so niz organizmov - ali vrste organizmov - imajo enak položaj v pretok hranilnih snovi in energije v ekosistemu. Na splošno so tri glavne trofične ravni: primarni proizvajalci, sekundarni proizvajalci in razkroji.

Primarni proizvajalci so kemosintetske rastline, alge in prokarioti. Znotraj potrošnikov so različne rastlinojede živali in mesojedci. Nazadnje so razkrojniki velika skupina gliv in prokariotov.

Mačji so potrošniki. Vir: pixabay.com

V večini ekosistemov se te različne trofične ravni prepletajo v zapletene in soodvisne živilske mreže. To pomeni, da ima vsak plenilec več plena in vsak plen lahko izkoristi več kot en plenilec. Parcelo lahko sestavlja do 100 različnih vrst.

Za te verige je značilno, da so kratke, saj je prenos energije z ene ravni na drugo precej neučinkovit - le 10% energije gre z ene ravni na drugo, približno.

Preučevanje trofičnih ravni in njihovega sestavljanja v kompleksnih živilskih mrežah je osrednja tema v ekologiji prebivalstva, skupnosti in ekosistemov. Interakcija med ravnmi in med verigami vpliva na dinamiko in obstojnost prebivalstva ter razpoložljivost virov.

Avtotrof in heterotrof

Da bi razumeli, kaj je trofična raven, je treba razumeti dva osnovna pojma v biologiji: avtotrofe in heterotrofe.

Autotrofi so organizmi, ki lahko proizvajajo svojo "hrano" s sončno energijo in encimskimi in strukturnimi stroji, potrebnimi za izvajanje fotosinteze ali s pomočjo kemosinteze.

Medtem heterotrofi nimajo teh mehanizmov in morajo aktivno iskati hrano - tako kot mi ljudje.

Glive pogosto zamenjujejo z avtotrofičnimi organizmi (zaradi nezmožnosti gibanja in načina življenja, ki je površinsko podoben rastlinam). Vendar so ti organizmi heterotrofni in razgradijo hranila, ki jih obdajajo. Kasneje bomo videli vlogo, ki jo glive igrajo v verigah.

Trofične ravni in njihove značilnosti

Roddelgado

Prehod energije poteka zaporedno, skozi moč. Na ta način en organizem porabi drug, slednji tretjino in tako se sistem nadaljuje. Vsaka od teh "povezav" je tisto, čemur pravimo trofična raven.

Na ta način ekologi distribuirajo organizme glede na njihov glavni vir prehrane in energije.

Formalno gledano trofična raven vključuje vse organizme, ki so v podobnem položaju glede pretoka energije v ekosistemu. Obstajajo tri kategorije: proizvajalci, potrošniki in dekompozitorji. Spodaj bomo podrobno analizirali vsako od omenjenih stopenj.

-Prva trofična raven: proizvajalci

Prvo trofično raven v verigi vedno sestavlja glavni proizvajalec. Identiteta teh organizmov se razlikuje glede na ekosistem. To nadstropje je tisto, ki podpira preostale trofične ravni.

Na primer, v kopenskih okoljih so primarni proizvajalci različne vrste rastlin. V vodnih ekosistemih so alge. Presnovno so lahko proizvajalci fotosintetični (večina) ali kemosintetski.

Fotosintetski organizmi s pomočjo sončne svetlobe sintetizirajo organske spojine, ki jih kasneje vgradijo v proces celičnega dihanja in kot gradnike za nadaljevanje rasti.

Kot bi pričakovali, ti organizmi presegajo svoje porabnike. Pravzaprav skoraj vso (99%) organske snovi v živem svetu sestavljajo rastline in alge, medtem ko heterotrofi zasedajo le preostalih 1%.

Po drugi strani se primarni proizvajalci kemosintet večinoma nahajajo v hidrotermalnih vodnih virih, ki se nahajajo globoko v oceanu - kjer je teh prokariotskih organizmov zelo veliko.

Hipoteza o zelenem svetu

Zagotovo ste opazili, da je večina naravnih ekosistemov zelenih. Dejansko je v rastlinski biomasi kopenskih ekosistemov shranjenih 83,10 ¹⁰ ton ogljika - izjemno veliko.

To dejstvo se zdi radovedno, saj je zelo veliko primarnih potrošnikov, ki jedo rastlinsko snov.

V skladu s to hipotezo rastlinojede živali porabijo malo rastlinske snovi, saj jih nadzirajo različni dejavniki, ki omejujejo njihovo populacijo, na primer prisotnost plenilcev, parazitov in drugih vrst bolezni. Poleg tega imajo rastline strupene kemične snovi, ki preprečujejo uživanje.

Dosedanji izračuni ocenjujejo, da rastlinojede živali vsako leto porabijo približno 17% celotne neto pridelave, preostalo pa porabijo detritivores.

Z upoštevanjem teh številk lahko sklepamo, da rastlinojede rastline v resnici niso opazne nadloge. Vendar obstajajo zelo posebne izjeme, kjer so rastlinojede živali v zelo kratkem času sposobne odstraniti celotne populacije (nekateri škodljivci).

- Druga trofična raven: potrošniki

Trofične ravni nad primarnimi proizvajalci tvorijo heterotrofni organizmi in so neposredno ali posredno odvisni od avtotrofnih proizvajalcev. V skupini potrošnikov najdemo tudi več stopenj.

Primarni potrošniki: rastlinojede

Energija vstopa skozi primarne porabnike. Te sestavljajo živali, ki uživajo rastline ali alge. V vsakem ekosistemu bomo našli določeno skupino živali, ki sestavljajo raven primarnih potrošnikov.

Ena izmed najbolj presenetljivih značilnosti rastlinojedih je, da se večina materiala izloči nebavljeno. Energija, ki se prebavi, gre naprej za vsakodnevne aktivnosti rastlinojede, še en del pa se bo spremenil v živalsko biomaso.

Prvi se pogosto imenuje "izguba" z dihanjem. Vendar je dihanje življenjsko pomembna dejavnost, ki jo mora žival izvajati.

Sekundarni potrošniki: mesojede

Naslednjo stopnjo sestavljajo sekundarni potrošniki ali mesojedci: živali, ki se prehranjujejo z drugimi živalmi. Le majhen del telesa rastlinojede je vgrajen v telo mesojede.

Nekateri sekundarni potrošniki imajo lahko mešano prehrano, vključno z rastlinami in živalmi v svoji prehrani. Zato njihova klasifikacija ponavadi ni zelo jasna in so prisotni na več kot eni trofični ravni.

Terciarni in kvarterni porabniki

Nekatere trofične verige so značilne za terciarne in kvartarne porabnike, kar pomeni, da uživajo živali sekundarne in terciarne ravni.

Detritivores ali čistilce

Posebno vrsto potrošnikov sestavljajo posamezniki, znani kot čistilci. Za to vrsto krmljenja je značilno uživanje mrtvega plena in ne živega plena.

Prehranjevalna dieta vključuje detritus: razpadajoče dele zelenjave, kot so listi, korenine, veje in debla ali tudi mrtve živali, eksoskeleti in okostja.

-Tretja trofična raven: razkroji

Tako kot detritivori prejšnje skupine tudi organizmi tretje trofične ravni delujejo na razkrojni material. Vendar pa se ne prekrivajo biološke entitete, saj se funkcija vsakega od njih močno razlikuje.

Glavna funkcija razgradnikov je preoblikovanje organske snovi v anorganske snovi, s čimer se zaključi krog snovi znotraj ekosistemov. Na ta način ima zelenjava materijo za odstranjevanje. Za izvedbo tega pomembnega končnega dela so odgovorne bakterije in glive.

Glive so organizmi, ki izločajo encime, katerih substrati so organske snovi, ki jih obdajajo. Po encimski prebavi glive lahko absorbirajo izdelke za hrano.

Večina razkrojev je mikroskopskih snovi, ki jih ne moremo videti s prostim očesom. Vendar njegov pomen presega njegovo velikost, saj če odpravimo vse razkrojevalce na planetu, bi življenje na zemlji prenehalo zaradi pomanjkanja sestavin za tvorbo novih organskih snovi.

Primeri

Travnik

Naš prvi primer je osredotočen na travnik. Za praktične namene bomo uporabili preproste verige, da bi pokazali, kako so trofične ravni povezane in kako se spreminjajo glede na ekosistem. Vendar mora bralec upoštevati, da je prava veriga bolj zapletena in z več udeleženci.

Trava in druge rastline bi tvorile primarni nivo pridelovalca. Različne žuželke, ki naseljujejo naš hipotetični travnik (na primer čriček), bodo glavni porabniki trave.

Čriček bo zaužil sekundarni potrošnik, v našem primeru bo majhen glodalec. Mišo bo zaužil terciarni potrošnik: kača.

V primeru, da na travniku naseljuje mesojeda ptica, na primer orli ali sove, jih bo zaužil miš in bo deloval kot kvarterni porabnik.

Ocean

Zdaj naredimo enako hipotetično sklepanje, vendar v vodnem ekosistemu. V oceanu je glavni proizvajalec fitoplankton, to so rastlinski organizmi, ki živijo razpršeni v vodi. Slednje bo zaužil primarni potrošnik, zooplankton.

Sekundarni porabniki bodo različne vrste rib, ki naseljujejo ekosistem.

Terciarni potrošniki, ki jedo ribe, so lahko tjulnji ali kakšni drugi mesojedi.

Naša veriga v oceanu se konča z znanim potrošnikom kvartarja: velikim belim morskim psom, ki se bo prehranjeval s pečatom prejšnje ravni.

Prenos energije med trofičnimi nivoji

Na splošno je bilo ugotovljeno, da neto prenos energije med vsako od trofičnih ravni doseže največjo učinkovitost le 10% in je v javnosti znan kot "pravilo 10%". Vendar se lahko znotraj vsake skupnosti ta pristop močno razlikuje.

To pomeni, da na primer celotna energija, ki jo shranijo rastlinojede, predstavlja le 10% celotne energije, ki jo je porabila primarna proizvajalka. Na enak način pri sekundarnih porabnikih najdemo 10% energije, ki jo shranijo primarni porabniki.

Če ga želimo videti količinsko, razmislimo o naslednjem primeru: predpostavimo, da imamo 100 kalorij sončne energije, ujete s fotosintetskimi organizmi. Od tega bo v rastlinojede živali prešlo le 10 kalorij, mesojedci pa le 1.

Prehrambene verige niso preproste

Ko razmišljamo o prehranjevalnih verigah, bi lahko domnevali, da so ravni, ki jih sestavljajo, razporejene v linearnih sklopih, popolnoma ločenih drug od drugega. Vendar v naravi ugotovimo, da ena raven deluje na več ravneh, zaradi česar je veriga videti kot mreža.

Prehrambene verige so kratke

Ko bomo gledali prehranjevalne verige, bomo ugotovili, da so sestavljene iz le nekaj stopenj - večine petih ali manj vezi. Nekatere posebne verige, kot v antarktični mreži, imajo več kot sedem povezav.

Zaradi tega so raziskovalci dvomili v obstoj nekaj trofičnih ravni. Pomembne hipoteze so:

Energetska hipoteza

Obstajata dve hipotezi, ki pojasnjujeta to omejitev po dolžini. Prva je tako imenovana „energetska hipoteza“, kjer je glavna omejitev verige neučinkovitost prenosa energije z ene ravni na drugo. Na tem mestu je vredno spomniti na 10-odstotno hipotezo, omenjeno v prejšnjem razdelku.

Po predpostavki prejšnje hipoteze bi morali ugotoviti, da so v ekosistemih z visoko primarno produktivnostjo fotosintetskih organizmov na območju daljše verige, saj je energija, s katero se začne, večja.

Hipoteza o dinamični stabilnosti

Druga hipoteza je povezana z dinamično stabilnostjo in predlaga, da so verige kratke, ker predstavljajo večjo stabilnost kot daljše verige. Če pride do naglega nihanja prebivalstva v spodnjih ravneh, lahko ugotovimo lokalno izumrtje ali zmanjšanje zgornjih trofičnih ravni.

V okoljih, ki so bolj nagnjena k spremenljivosti okolja, bi morali plenilci višje stopnje imeti plastičnost za iskanje novega plena. Prav tako je daljša veriga, težje si bo sistem opomogel.

Dokazi

Ob upoštevanju podatkov, ki so jih zbrali raziskovalci, se zdi, da je najverjetnejša hipoteza energetska hipoteza. Skozi manipulacijske poskuse je bilo ugotovljeno, da primarna produktivnost sorazmerno vpliva na dolžino prehranske verige.

Reference

1. Curtis, H., in Barnes, NS (1994). Povabilo k biologiji. Macmillan.
2. Levin, SA, Carpenter, SR, Godfray, HCJ, Kinzig, AP, Loreau, M., Losos, JB,… & Wilcove, DS (ur.). (2009). Vodnik o ekologiji v Princetonu. Princeton University Press.
3. Maynard-Smith, J. (1978). Modeli v ekologiji. Arhiv CUP-a.
4. Parga, ME, & Romero, RC (2013). Ekologija: vpliv trenutnih okoljskih problemov na zdravje in okolje. Eko izdaje.
5. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbell Biology. Pearson.
6. Rockwood, LL (2015). Uvod v populacijsko ekologijo. John Wiley & Sons.