TROFISKIE LĪMEŅI UN ORGANISMI, KAS TOS VEIDO (PIEMĒRI) - BIOLOĢIJA - 2025

Par trofisku līmeņu ir kopums organismu - vai organismu sugas - tās ir tādas pašas pozīcijas plūsmu uzturvielu un enerģijas ekosistēmā. Parasti ir trīs galvenie trofiskie līmeņi: primārie ražotāji, sekundārie ražotāji un sadalītāji.

Galvenie ražotāji ir ķemosintētiski augi, aļģes un prokarioti. Patērētāju vidū ir dažādi līmeņi - zālēdāji un plēsēji. Visbeidzot sadalītāji ir liela sēņu un prokariotu grupa.

Felines ir patērētāji. Avots: pixabay.com

Lielākajā daļā ekosistēmu šie dažādie trofiskie līmeņi savijas sarežģītos un savstarpēji atkarīgos pārtikas tīklos. Tas ir, katram plēsējam ir vairāk nekā viens laupījums, un katru laupījumu var izmantot vairāk nekā viens plēsējs. Gabalu var veidot līdz 100 dažādām sugām.

Šīm ķēdēm ir īss raksturs, jo enerģijas pārnešana no viena līmeņa uz otru ir diezgan neefektīva - aptuveni 10% enerģijas pāriet no viena līmeņa uz otru.

Trofisko līmeņu un to salikšanas sarežģītos pārtikas tīklos izpēte ir galvenā tēma iedzīvotāju, kopienu un ekosistēmu ekoloģijā. Mijiedarbība starp līmeņiem un starp ķēdēm ietekmē iedzīvotāju dinamiku un noturību, kā arī resursu pieejamību.

Autotrofs un heterotrofs

Lai saprastu, kas ir trofiskais līmenis, ir jāsaprot divi pamatjēdzieni bioloģijā: autotrofi un heterotrofi.

Autotrofi ir organismi, kas spēj radīt paši savu "pārtiku", izmantojot saules enerģiju un fermentatīvās un strukturālās iekārtas, kas vajadzīgas fotosintēzes veikšanai vai ar ķīmiskās sintēzes palīdzību.

Tikmēr heterotrofiem trūkst šo mehānismu un viņiem aktīvi jāmeklē barība - tāpat kā mums, cilvēkiem.

Sēnītes bieži tiek sajauktas ar autotrofiskiem organismiem (sakarā ar to nespēju kustēties un dzīves veidu virspusēji līdzīgus augiem). Tomēr šie organismi ir heterotrofiski un noārda barības vielas, kas tos ieskauj. Vēlāk mēs redzēsim lomu, ko sēnes spēlē ķēdēs.

Trofiskie līmeņi un to īpašības

Roddelgado

Enerģijas pāreja notiek secīgi, caur varu. Tādā veidā vienu organismu patērē cits, otru - trešais, un tā sistēma turpina darboties. Katru no šīm "saitēm" mēs saucam par trofisko līmeni.

Tādā veidā ekologi izplata organismus, pamatojoties uz viņu galveno uztura un enerģijas avotu.

Formāli trofiskais līmenis ietver visus organismus, kas ir līdzīgā stāvoklī enerģijas plūsmas ziņā ekosistēmā. Ir trīs kategorijas: ražotāji, patērētāji un sadalītāji. Zemāk mēs sīki analizēsim katru no minētajiem līmeņiem.

-Pirmais trofiskais līmenis: ražotāji

Pirmo trofisko līmeni ķēdē vienmēr veido primārais ražotājs. Šo organismu identitāte mainās atkarībā no ekosistēmas. Šis stāvs ir tas, kas atbalsta pārējos trofiskos līmeņus.

Piemēram, sauszemes vidē primārie ražotāji ir dažādas augu sugas. Ūdens ekosistēmās tās ir aļģes. Metaboliski ražotāji var būt fotosintētiski (lielākā daļa) vai ķemosintētiski.

Izmantojot saules gaismas enerģiju, fotosintētiskie organismi sintezē organiskos savienojumus, kurus tie vēlāk iekļauj šūnu elpošanas procesā un kā celtniecības blokus, lai turpinātu augšanu.

Kā mēs varētu gaidīt, šie organismi pārspēj viņu patērētājus. Faktiski gandrīz visu (99%) dzīvo organismu organisko vielu veido augi un aļģes, savukārt heterotrofi aizņem tikai atlikušos 1%.

No otras puses, primārie kemosintētiskie ražotāji galvenokārt ir atrodami hidrotermālajos ūdens avotos, kas atrodas dziļi okeānā - kur šie prokariotu organismi ir ļoti bagātīgi.

Zaļās pasaules hipotēze

Jūs noteikti ievērojāt, ka lielākā daļa dabisko ekosistēmu ir zaļas. Faktiski, kopā 83.10 ¹⁰ t oglekļa tiek saglabāta augu biomasas sauszemes ekosistēmām - ārkārtīgi liels skaits.

Šis fakts šķiet kuriozs, jo ir ļoti daudz primāro patērētāju, kas ēd augu vielas.

Saskaņā ar šo hipotēzi zālēdāji patērē maz augu vielas, jo tos kontrolē dažādi faktori, kas ierobežo viņu populācijas, piemēram, plēsoņu, parazītu un citu veidu slimības. Turklāt augiem ir toksiski ķīmiski līdzekļi, kas novērš patēriņu.

Līdz šim veiktie aprēķini lēš, ka zālēdāji katru gadu patērē apmēram 17% no ražotāju kopējās neto produkcijas - pārējo patērē detritivori.

Paturot prātā šos skaitļus, mēs varam secināt, ka zālēdāji nav īsti pamanāms kaitējums augiem. Tomēr ir ļoti specifiski izņēmumi, kad zālēdāji ļoti īsā laikā spēj iznīcināt veselas populācijas (daži kaitēkļi).

-Otrais trofiskais līmenis: patērētāji

Trofiskos līmeņus, kas ir virs primārajiem ražotājiem, veido heterotrofi organismi, un tie tieši vai netieši ir atkarīgi no autotrofiskajiem producentiem. Patērētāju grupā mēs atrodam arī vairākus līmeņus.

Primārie patērētāji: zālēdāji

Enerģija nonāk caur primārajiem patērētājiem. Tos veido dzīvnieki, kas patērē augus vai aļģes. Katrā ekosistēmā mēs atradīsim īpašu dzīvnieku grupu, kas veido primāro patērētāju līmeni.

Viena no pārsteidzošākajām zālēdāju īpašībām ir tā, ka lielākā daļa materiāla izdalās nesagremots. Sagremotā enerģija turpina vadīt zālēdāja ikdienas aktivitātes, un vēl viena daļa tiks pārveidota dzīvnieku biomasā.

Pirmo bieži sauc par "zaudējumu", elpojot. Tomēr elpošana ir būtiska darbība, kas dzīvniekam jāveic.

Otrreizējie patērētāji: plēsēji

Nākamo līmeni veido otrreizējie patērētāji vai plēsēji: dzīvnieki, kas barojas ar citiem dzīvniekiem. Plēsēja ķermenī ir iekļauta tikai neliela zālēdāju ķermeņa daļa.

Dažiem sekundārajiem patērētājiem var būt jaukta diēta, iekļaujot uzturā gan augus, gan dzīvniekus. Tāpēc to klasifikācija parasti nav ļoti skaidra, un tie atrodas vairāk nekā vienā trofiskā līmenī.

Terciārie un kvartārie patērētāji

Dažām trofiskām ķēdēm ir raksturīgi terciārie un četrinieku patērētāji, kas norāda, ka viņi patērē attiecīgi vidējā un trešā līmeņa dzīvniekus.

Detritivores vai iznīcinātāji

Konkrētu patērētāju tipu veido personas, kuras sauc par krāpniekiem. Šim barošanas veidam raksturīgs miruša, nevis dzīva laupījuma patēriņš.

Slaucītāju diētā ietilpst detrīts: sadalās dārzeņu porcijas, piemēram, lapas, saknes, zari un stumbri, kā arī miruši dzīvnieki, eksoskeleti un skeleti.

-Trešais trofiskais līmenis: sadalītāji

Tāpat kā iepriekšējās grupas detritivori, arī trešā trofiskā līmeņa organismi darbojas uz sadalīšanās materiālu. Tomēr tie nav bioloģiski veidojumi, kas pārklājas, jo katra darbība būtiski atšķiras.

Sadalītāju galvenā funkcija ir organisko vielu pārveidošana par neorganiskām vielām, tādējādi noslēdzot vielas ciklu ekosistēmās. Tādā veidā dārzeņiem ir liela nozīme to iznīcināšanā. Par šī svarīgā gala darba veikšanu atbild baktērijas un sēnītes.

Sēnītes ir organismi, kas izdala fermentus, kuru substrāti ir organiskās vielas, kas tos ieskauj. Pēc fermentatīvas gremošanas sēnītes var absorbēt produktus pārtikai.

Lielākā daļa sadalītāju ir mikroskopiski līdzekļi, kurus mēs nevaram redzēt ar neapbruņotu aci. Tomēr tā nozīme pārsniedz tā lielumu, jo, ja mēs iznīcinātu visus sadalītājus uz planētas, dzīvība uz Zemes tiktu pārtraukta, jo trūkst sastāvdaļu jaunu organisko vielu veidošanai.

Piemēri

Pļava

Mūsu pirmais piemērs ir vērsts uz pļavu. Praktiskos nolūkos mēs izmantosim vienkāršas ķēdes, lai parādītu, kā trofiskie līmeņi ir saistīti un kā tie mainās atkarībā no ekosistēmas. Tomēr lasītājam ir jāņem vērā, ka reālā ķēde ir sarežģītāka un tajā ir vairāk dalībnieku.

Zāle un citi augi veidotu primāro ražotāju līmeni. Zāles primārie patērētāji būs dažādi kukaiņi, kas apdzīvo mūsu hipotētisko pļavu (piemēram, krikets).

Kriketu patērēs sekundārais patērētājs, mūsu piemērā tas būs mazs grauzējs. Peles savukārt patērēs terciārs patērētājs: čūska.

Gadījumā, ja pļavu apdzīvo gaļēdāji putni, piemēram, ērgļi vai pūces, tie patērēs peli un darbosies kā kvartāra patērētāji.

Okeāns

Tagad darīsim to pašu hipotētisko pamatojumu, bet ūdens ekosistēmā. Okeānā galvenais ražotājs ir fitoplanktons, kas ir augu organismi, kas dzīvo izkliedēti ūdenī. Pēdējo patērēs primārais patērētājs zooplanktons.

Atšķirīgās zivju sugas, kas apdzīvo ekosistēmu, būs otrreizējie patērētāji.

Terciārie patērētāji, kas ēd zivis, var būt roņi vai kāds cits plēsējs.

Mūsu ķēde okeānā beidzas ar pazīstamu četrpadsmito patērētāju: lielo balto haizivi, kas barosies ar iepriekšējā līmeņa zīmogu.

Enerģijas pārnešana starp trofiskajiem līmeņiem

Parasti ir noteikts, ka enerģijas neto pārnešana starp katru trofisko līmeni sasniedz maksimālo efektivitāti tikai 10% un tautā tiek dēvēta par “10% noteikumu”. Tomēr katrā kopienā šī pieeja var ievērojami atšķirties.

Tas nozīmē, ka, piemēram, no zālēdāju uzkrāto enerģijas daudzumu tā veido tikai 10% no kopējās enerģijas, kas bija primārajā ražotājā, kuru viņi patērēja. Tādā pašā veidā sekundārajos patērētājos mēs atrodam 10% enerģijas, ko patērē primārie patērētāji.

Ja mēs vēlamies to redzēt kvantitatīvā izteiksmē, apsveriet šādu piemēru: pieņemsim, ka mums ir 100 kalorijas saules enerģijas, ko uztver fotosintētiski organismi. No tiem tikai 10 kalorijas pāries zālēdājiem, un tikai 1 - plēsējiem.

Pārtikas ķēdes nav vienkāršas

Domājot par pārtikas ķēdēm, mēs varētu pieņemt, ka līmeņi, kas tos veido, ir sakārtoti lineārā komplektā, kas ir lieliski norobežoti viens no otra. Tomēr dabā mēs atklājam, ka viens līmenis mijiedarbojas ar vairākiem līmeņiem, padarot ķēdi līdzīgu tīklam.

Pārtikas ķēdes ir īsas

Apskatot pārtikas ķēdes, mēs sapratīsim, ka tie sastāv tikai no dažiem līmeņiem - lielākoties no piecām saitēm vai mazāk. Dažām īpašām ķēdēm, tāpat kā Antarktikas tīklā, ir vairāk nekā septiņas saites.

Tāpēc pētnieki ir apšaubījuši dažu trofisko līmeņu esamību. Ar šo tēmu saistītās hipotēzes:

Enerģijas hipotēze

Lai izskaidrotu šo garuma ierobežojumu, ir divas hipotēzes. Pirmais ir tā saucamā “enerģijas hipotēze”, kur galvenais ķēdes ierobežojums ir enerģijas pārnešanas neefektivitāte no viena līmeņa uz otru. Šajā brīdī ir vērts atcerēties iepriekšējā sadaļā minēto 10% hipotēzi.

Pēc iepriekšējās hipotēzes pieņēmuma mums vajadzētu secināt, ka ekosistēmās ar augstu primāro produktivitāti, ko veic apgabala fotosintētiskie organismi, ķēdes ir garākas, jo enerģija, ar kuru tā sākas, ir lielāka.

Dinamiskās stabilitātes hipotēze

Otrā hipotēze ir saistīta ar dinamisko stabilitāti un ierosina ķēdes būt īsas, jo tām ir lielāka stabilitāte nekā garākām ķēdēm. Ja zemākā līmenī notiek pēkšņas populācijas svārstības, mēs varam atrast augšējā trofiskā līmeņa lokālu izzušanu vai mazināšanos.

Vidēs, kuras vairāk pakļautas vides mainībai, augstāka līmeņa plēsoņām jābūt plastiskai, lai atrastu jaunu laupījumu. Turklāt, jo garāka ķēde, jo grūtāk sistēma atgūsies.

Pierādījumi

Ņemot vērā pētnieku apkopotos datus, visticamākā hipotēze, šķiet, ir enerģijas hipotēze. Veicot manipulācijas eksperimentus, tika secināts, ka primārā produktivitāte proporcionāli ietekmē barības ķēdes garumu.

Atsauces

1. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Ielūgums uz bioloģiju. Makmillans.
2. Levins, SA, Galdnieks, SR, Godfray, HCJ, Kinziga, AP, Loreau, M., Losos, JB,… & Wilcove, DS (red.). (2009). Prinstonas ceļvedis ekoloģijā. Princeton University Press.
3. Maynard-Smith, J. (1978). Modeļi ekoloģijā. CUP arhīvs.
4. Pārga, ME un Romero, RC (2013). Ekoloģija: pašreizējo vides problēmu ietekme uz veselību un vidi. Eko izdevumi.
5. Reece, JB, Urry, LA, Kains, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Kempbela bioloģija. Pīrsons.
6. Rokvuds, LL (2015). Ievads iedzīvotāju ekoloģijā. Džons Vilijs un dēli.