ТРОФІЧНІ РІВНІ ТА ОРГАНІЗМИ, ЩО ЇХ СКЛАДАЮТЬ (ПРИКЛАДИ) - БІОЛОГІЯ - 2025

У трофічних рівнях представляють собою набір організмів - або види організмів - вони мають ту ж позицію в потоці поживних речовин і енергії в екосистемі. Як правило, є три основні трофічні рівні: первинні виробники, вторинні виробники та декомпозитори.

Основними виробниками є хіміосинтетичні рослини, водорості та прокаріоти. У споживачів є різні рівні, травоїдні та хижі тварини. Нарешті, розкладачі - це велика група грибів та прокаріотів.

Котики - споживачі. Джерело: pixabay.com

У більшості екосистем ці різні трофічні рівні переплітаються у складних та взаємозалежних харчових мережах. Тобто кожен хижак має більше однієї здобичі і кожну здобич може експлуатувати більше ніж один хижак. Сюжет може складатися до 100 різних видів.

Ці ланцюги характеризуються короткими, оскільки передача енергії з одного рівня на інший досить неефективна - лише 10% енергії переходить з одного рівня на інший, приблизно.

Вивчення трофічних рівнів та їхнього збирання в складні харчові тканини є центральною темою в екології населення, спільнот та екосистем. Взаємодія між рівнями та між ланцюгами впливає на динаміку та стійкість населення та наявність ресурсів.

Автотроф і гетеротроф

Щоб зрозуміти, що таке трофічний рівень, необхідно зрозуміти два основних поняття в біології: автотрофи та гетеротрофи.

Автотрофи - це організми, здатні виробляти власну «їжу», використовуючи сонячну енергію та ферментативні та структурні механізми, необхідні для здійснення фотосинтезу або за допомогою хіміосинтезу.

Тим часом гетеротрофи не мають цих механізмів і повинні активно шукати їжу - як і ми, люди.

Гриби часто плутають з автотрофними організмами (через їх нездатність рухатися та спосіб життя поверхнево схожий на рослини). Однак ці організми гетеротрофні і руйнують поживні речовини, які їх оточують. Пізніше ми побачимо роль, яку гриби відіграють у ланцюгах.

Трофічні рівні та їх характеристика

Роддельгадо

Проходження енергії відбувається послідовно, через силу. Таким чином один організм споживається іншим, останній третім, і так система триває. Кожне з цих «посилань» - це те, що ми називаємо трофічним рівнем.

Таким чином екологи поширюють організми на основі їхнього основного джерела живлення та енергії.

Формально трофічний рівень включає всі організми, які перебувають у подібному положенні за енергетичним потоком в екосистемі. Існує три категорії: виробники, споживачі та декомпозитори. Нижче ми детально проаналізуємо кожен із згаданих рівнів.

-Перший трофічний рівень: виробники

Перший трофічний рівень у ланцюжку завжди складається з первинного виробника. Ідентичність цих організмів змінюється залежно від екосистеми. Цей поверх є тим, що підтримує решту трофічних рівнів.

Наприклад, у наземних середовищах первинними виробниками є різні види рослин. У водних екосистемах вони є водоростями. Метаболічно продуценти можуть бути фотосинтетичними (більшість) або хіміосинтетичними.

Використовуючи енергію від сонячного світла, фотосинтетичні організми синтезують органічні сполуки, які вони згодом включають у процес клітинного дихання та як будівельні блоки для продовження свого росту.

Як і слід було очікувати, ці організми перевищують своїх споживачів. Насправді майже весь (99%) органічної речовини живого світу складається з рослин та водоростей, тоді як гетеротрофи займають лише решту 1%.

З іншого боку, первинні виробники хемосинтетичних речовин знаходяться здебільшого у гідротермальних джерелах води, розташованих глибоко в океані - де цих прокаріотичних організмів дуже багато.

Гіпотеза зеленого світу

Ви напевно помітили, що більшість природних екосистем зелені. Фактично в рослинній біомасі наземних екосистем зберігається 83,10 ¹⁰ тонн вуглецю - надзвичайно велика кількість.

Цей факт здається цікавим, оскільки існує дуже велика кількість первинних споживачів, які харчуються рослинною речовиною.

Згідно з цією гіпотезою, травоїдні тварини споживають мало рослинної речовини, оскільки вони контролюються різними факторами, що обмежують їх популяцію, такими як наявність хижаків, паразитів та інших видів хвороб. Крім того, рослини мають токсичні хімічні агенти, які перешкоджають споживанню.

Проведені досі розрахунки підрахували, що травоїдні тварини щорічно споживають близько 17% від загального чистого виробництва виробників, а решта споживається детрітіворі.

Тепер, маючи на увазі ці цифри, можна зробити висновок, що травоїдні тварини насправді не є помітною неприємністю для рослин. Однак є дуже специфічні винятки, коли травоїдні тварини здатні знищити цілі популяції за дуже короткий час (деякі шкідники).

-Другий трофічний рівень: споживачі

Трофічні рівні, що перебувають вище первинних продуцентів, утворюються гетеротрофними організмами і безпосередньо чи опосередковано залежать від автотрофних продуцентів. У межах групи споживачів ми також знаходимо кілька рівнів.

Первинні споживачі: травоїдні тварини

Енергія надходить через первинних споживачів. Вони складаються з тварин, які споживають рослини або водорості. У кожній екосистемі ми знайдемо конкретну групу тварин, що становлять рівень первинних споживачів.

Однією з найбільш вражаючих характеристик травоїдних є те, що більша частина матеріалу виводиться неперетравленою. Енергія, яка засвоюється, продовжує керувати щоденними видами травоїдних, а інша частина буде перетворена на біомасу тварин.

Перший часто називають «втратою» при диханні. Однак дихання - життєво важлива діяльність, яку тварина повинна виконувати.

Вторинні споживачі: м’ясоїдні тварини

Наступний рівень складають вторинні споживачі або м’ясоїдні тварини: тварини, які харчуються іншими тваринами. Лише невелика частина тіла травоїдної тварини включена в тіло м’ясоїдних.

Деякі вторинні споживачі можуть мати змішану дієту, включаючи в свій раціон і рослини, і тварин. Тому їх класифікація зазвичай не дуже чітка, і вони присутні більш ніж на одному трофічному рівні.

Третинні та четвертинні споживачі

Деякі трофічні ланцюги характеризуються третинними та четвертинними споживачами, що вказує на те, що вони споживають тварин вторинного та третинного рівнів відповідно.

Детритіворі або відлякувачі

Конкретний тип споживачів складається з людей, відомих як відлякувачі. Цей тип годування характеризується споживанням мертвої здобичі, а не живої здобичі.

Дієта, що відлякує, включає детрит: розкладаються овочеві частини, такі як листя, коріння, гілки та стовбури, а також мертві тварини, екзоскелети та скелети.

-Третій трофічний рівень: розкладачі

Як і детрітівори попередньої групи, організми третього трофічного рівня діють на матеріал, що розкладається. Однак вони не є біологічними утвореннями, які перетинаються, оскільки функція кожної людини сильно різниться.

Основна функція декомпозиторів - перетворення органічної речовини в неорганічну речовину, тим самим закриваючи кругообіг речовини в екосистемах. Таким чином, овочі мають матерію для їх утилізації. Відповідальними за проведення цієї важливої ​​остаточної роботи є бактерії та грибки.

Гриби - це організми, які виділяють ферменти, субстратами яких є органічні речовини, які їх оточують. Після ферментативного травлення гриби можуть засвоювати продукти в їжу.

Більшість розкладачів - це мікроскопічні агенти, яких ми не можемо побачити неозброєним оком. Однак його значення виходить за межі його розмірів, оскільки якщо ми усунемо всі розкладачі на планеті, життя на землі припиниться через брак інгредієнтів для утворення нових органічних речовин.

Приклади

Луг

Наш перший приклад зосереджений на лузі. Для практичних цілей ми будемо використовувати прості ланцюги, щоб продемонструвати, як трофічні рівні пов'язані та як вони змінюються залежно від екосистеми. Однак читач повинен врахувати, що справжній ланцюжок складніший і з більшою кількістю учасників.

Трава та інші рослини формуватимуть рівень первинного виробника. Різні комахи, які населяють наш гіпотетичний луг (наприклад, цвіркун), будуть первинними споживачами трави.

Цвіркун споживає вторинний споживач, у нашому прикладі це буде маленький гризун. Миша, в свою чергу, споживає третинного споживача: змію.

Якщо на лузі мешкають хижі птахи, такі як орли або сови, вони споживають мишу і виступатимуть як четвертинні споживачі.

Океан

Тепер давайте зробимо ті ж гіпотетичні міркування, але у водної екосистемі. В океані основним продуцентом є фітопланктон, який є рослинними організмами, які живуть диспергованими у воді. Останній споживає первинний споживач, зоопланктон.

Різні види риб, які населяють екосистему, будуть вторинними споживачами.

Третинні споживачі, які їдять рибу, можуть бути тюленями або іншим хижаком.

Наш ланцюг в океані закінчується відомим четвертинним споживачем: великою білою акулою, яка буде харчуватися печаткою попереднього рівня.

Передача енергії між трофічними рівнями

Як правило, було встановлено, що передача чистої енергії між кожним із трофічних рівнів досягає максимальної ефективності лише 10% і в народі називається "правилом 10%". Однак у кожній громаді такий підхід може значно відрізнятися.

Це означає, що, наприклад, із загальної енергії, що зберігається травоїдними тваринами, вона становить лише 10% всієї енергії, яка була у первинного виробника, який вони споживали. Таким же чином, у вторинних споживачів ми знаходимо 10% енергії, що зберігається первинними споживачами.

Якщо ми хочемо побачити це в кількісному вираженні, розглянемо наступний приклад: припустимо, у нас є 100 калорій сонячної енергії, захоплених фотосинтетичними організмами. З них лише 10 калорій буде передано травоїдним тваринам, і лише 1 м’ясоїдним.

Харчові ланцюги не прості

Коли ми думаємо про харчові ланцюги, ми могли б припустити, що рівні, що їх складають, розташовані у лінійних наборах, ідеально відмежованих один від одного. Однак у природі ми виявляємо, що один рівень взаємодіє з декількома рівнями, роблячи ланцюг схожим на мережу.

Ланцюги харчування короткі

Дивлячись на харчові ланцюги, ми зрозуміємо, що вони складаються лише з декількох рівнів - більшість із п’яти ланок чи менше. Деякі спеціальні ланцюги, як в антарктичній мережі, мають більше семи ланок.

Тому дослідники ставлять під сумнів існування кількох трофічних рівнів. Гіпотези, що стосуються теми, наступні:

Енергетична гіпотеза

Існують дві гіпотези для пояснення цього обмеження в довжині. Перша - це так звана "енергетична гіпотеза", де основним обмеженням ланцюга є неефективність передачі енергії від одного рівня до іншого. На цьому етапі варто згадати 10% гіпотезу, згадану в попередньому розділі.

Виходячи з попередньої гіпотези, слід виявити, що в екосистемах з високою первинною продуктивністю фотосинтетичними організмами в цьому районі ланцюги довші, оскільки енергія, з якої він починається, більша.

Гіпотеза про динамічну стійкість

Друга гіпотеза пов'язана з динамічною стійкістю і пропонує ланцюги короткі, оскільки вони мають більшу стійкість, ніж довші ланцюги. Якщо різкі коливання чисельності населення спостерігаються на нижніх рівнях, ми можемо виявити місцеве вимирання або зменшення верхніх трофічних рівнів.

У середовищах, більш схильних до екологічної мінливості, хижаки вищого рівня повинні мати пластичність для пошуку нової здобичі. Крім того, чим довше ланцюг, тим складніше буде відновитися система.

Докази

Враховуючи дані, зібрані дослідниками, найбільш вірогідною гіпотезою виявляється енергетична гіпотеза. Завдяки експериментам з маніпуляцій було зроблено висновок, що первинна продуктивність пропорційно впливає на довжину харчового ланцюга.

Список літератури

1. Кертіс, Х. та Барнс, штат Нью-Йорк (1994). Запрошення до біології. Макміллан.
2. Левін С.А. (2009). Прінстонський посібник з екології. Прінстонський університетський прес.
3. Мейнард-Сміт, Дж. (1978). Моделі в екології. Архів CUP.
4. Parga, ME, & Romero, RC (2013). Екологія: вплив поточних екологічних проблем на здоров'я та навколишнє середовище. Еко-видання.
5. Різ, Дж. Б., Уррі, Лос-Анджелес, Кейн, ML, Васерман, SA, Мінорський, П. В., і Джексон, РБ (2014). Кемпбелл Біологія. Пірсон.
6. Rockwood, LL (2015). Вступ до екології населення. Джон Вілі та сини.