ТРОФИЧНИ НИВА И ОРГАНИЗМИТЕ, КОИТО ГИ СЪСТАВЯТ (ПРИМЕРИ) - БИОЛОГИЯ - 2025

На трофични нива са множеството от организми - или видове организми - те имат една и съща позиция в потока на хранителни вещества и енергия в една екосистема. Като цяло има три основни трофични нива: първичните производители, вторичните производители и разградителите.

Основните производители са хемосинтетични растения, водорасли и прокариоти. В рамките на потребителите има различни нива, тревопасни и месоядни. И накрая, разградителите са голяма група гъбички и прокариоти.

Котките са потребители. Източник: pixabay.com

В повечето екосистеми тези различни трофични нива се преплитат в сложни и взаимозависими хранителни мрежи. Тоест всеки хищник има повече от една плячка и всяка плячка може да бъде експлоатирана от повече от един хищник. Сюжетът може да бъде съставен от до 100 различни вида.

Тези вериги се характеризират с къси, тъй като прехвърлянето на енергия от едно ниво на друго е доста неефективно - само 10% от енергията преминава от едно ниво на друго, приблизително.

Изследването на трофичните нива и как те се сглобяват в сложни хранителни мрежи е централна тема в екологията на популациите, общностите и екосистемите. Взаимодействието между нивата и между веригите влияе върху динамиката и постоянството на популациите и наличието на ресурси.

Автотроф и хетеротроф

За да се разбере какво е трофично ниво, е необходимо да се разберат две основни понятия в биологията: автотрофи и хетеротрофи.

Автотрофите са организми, способни да генерират собствена "храна", използвайки слънчевата енергия и ензимните и структурни машини, необходими за извършване на фотосинтеза или чрез хемосинтеза.

Междувременно хетеротрофите липсват тези механизми и трябва активно да търсят храна - точно като нас, хората.

Гъбичките често се бъркат с автотрофни организми (поради неспособността им да се движат и начин на живот повърхностно подобен на растенията). Тези организми обаче са хетеротрофни и разграждат хранителните вещества, които ги заобикалят. По-късно ще видим ролята, която гъбичките играят във вериги.

Трофични нива и техните характеристики

Roddelgado

Преминаването на енергия става последователно, чрез сила. По този начин един организъм се консумира от друг, последният от трети и така системата продължава. Всяка от тези „връзки“ е това, което наричаме трофично ниво.

По този начин еколозите разпределят организмите въз основа на техния основен източник на хранене и енергия.

Формално, трофично ниво включва всички организми, които са в подобно положение по отношение на енергийния поток в екосистема. Има три категории: производители, потребители и разложители. По-долу ще анализираме подробно всяко от споменатите нива.

-Първо трофично ниво: производители

Първото трофично ниво във веригата винаги се състои от първичен производител. Идентичността на тези организми варира в зависимост от екосистемата. Този етаж е този, който поддържа останалите трофични нива.

Например, в земната среда първичните производители са различни видове растения. Във водните екосистеми те са водорасли. Метаболитно, продуцентите могат да бъдат фотосинтетични (по-голямата част) или химиосинтетични.

Използвайки енергия от слънчевата светлина, фотосинтетичните организми синтезират органични съединения, които по-късно се включват в процеса на клетъчно дишане и като градивни елементи, за да продължат растежа си.

Както бихме очаквали, тези организми превъзхождат своите потребители. Всъщност почти всички (99%) от органичната материя в живия свят са съставени от растения и водорасли, докато хетеротрофите заемат само останалите 1%.

От друга страна, хемосинтетичните първични производители се намират най-вече в хидротермални водоизточници, разположени дълбоко в океана - където тези прокариотни организми са много в изобилие.

Хипотеза за зеления свят

Със сигурност сте забелязали, че повечето естествени екосистеми са зелени. Всъщност в растителната биомаса от сухоземни екосистеми се съхраняват общо 83,10 ¹⁰ тона въглерод - изключително голям брой.

Този факт изглежда любопитен, тъй като има много голям брой първични потребители, които ядат растителна материя.

Според тази хипотеза тревопасните консумират малко растителна материя, тъй като те се контролират от различни фактори, които ограничават популациите им, като наличието на хищници, паразити и други видове заболявания. В допълнение, растенията имат токсични химични агенти, които предотвратяват консумацията.

Направените досега изчисления изчисляват, че тревопасните консумират около 17% от общата нетна продукция на производителите всяка година, а останалата част се консумира от детритививорите.

Имайки предвид тези числа, можем да заключим, че тревопасните всъщност не са забележима неприятност за растенията. Съществуват обаче много специфични изключения, при които тревопасните са способни да елиминират цели популации за много кратко време (някои вредители).

-Второ трофично ниво: потребители

Трофичните нива, които са над първичните продуценти, се формират от хетеротрофни организми и зависят пряко или косвено от автотрофните производители. В групата на потребителите намираме и няколко нива.

Първични потребители: тревопасни животни

Енергията навлиза през първичните потребители. Те са съставени от животни, които консумират растения или водорасли. Във всяка екосистема ще намерим специфична група животни, които съставляват нивото на първичните потребители.

Една от най-поразителните характеристики на тревопасните е, че по-голямата част от материала се отделя неразградена. Енергията, която се усвоява, продължава да управлява ежедневните дейности на тревопасните, а друга част ще се трансформира в биомаса на животните.

Първият често се нарича "загуба" чрез дишане. Дишането обаче е жизненоважна дейност, която животното трябва да изпълнява.

Вторични потребители: месоядни

Следващото ниво се състои от вторични потребители или месоядни животни: животни, които се хранят с други животни. Само малка част от тялото на тревопасното животно е включено в тялото на месоядството.

Някои вторични потребители могат да имат смесена диета, включително както растения, така и животни в диетата си. Следователно тяхната класификация обикновено не е много ясна и те присъстват на повече от едно трофично ниво.

Третични и четвъртични потребители

Някои трофични вериги се характеризират с третични и четвъртични потребители, което показва, че те консумират съответно животни от вторично и третично ниво.

Detritivores или чистачи

Определен тип потребители се състои от хора, известни като чистачи. Този вид хранене се характеризира с консумацията на мъртва плячка, а не на жива плячка.

Хранителната диета включва детрит: разлагане на зеленчукови порции, като листа, корени, клони и стволове или също и мъртви животни, екзоскелети и скелети.

-Трето трофично ниво: разложители

Подобно на детритививорите от предишната група, организмите от третото трофично ниво действат върху разлагащия се материал. Те обаче не са биологични образувания, които се припокриват, тъй като функцията на всеки от тях варира дълбоко.

Основната функция на декомпозиторите е превръщането на органичната материя в неорганична материя, като по този начин се затваря цикълът на материята в екосистемите. По този начин зеленчуците имат материя за тяхното изхвърляне. Тези, които отговарят за извършването на тази важна заключителна работа, са бактерии и гъбички.

Гъбичките са организми, които отделят ензими, чиито субстрати са органичните вещества, които ги заобикалят. След ензимно храносмилане гъбичките могат да абсорбират продуктите за храна.

Повечето разградители са микроскопични агенти, които не можем да видим с просто око. Значението му обаче надхвърля нейните размери, тъй като ако премахнем всички разлагащи се на планетата, животът на земята ще престане поради недостиг на съставки за образуването на нови органични вещества.

Примери

Meadow

Първият ни пример е фокусиран върху поляна. За практически цели ще използваме прости вериги, за да покажем как трофичните нива са свързани и как те варират в зависимост от екосистемата. Читателят обаче трябва да вземе предвид, че истинската верига е по-сложна и с повече участници.

Тревата и другите растения ще формират нивото на основния производител. Различните насекоми, които обитават нашата хипотетична поляна (например крикет), ще бъдат основните потребители на тревата.

Крикетът ще бъде консумиран от вторичен потребител, в нашия пример това ще бъде малък гризач. Мишката от своя страна ще бъде консумирана от третичен потребител: змия.

В случай, че поляната е обитавана от месоядна птица, като орли или сови, те ще консумират мишката и ще действат като четвъртични потребители.

океан

Сега, нека да направим същите хипотетични разсъждения, но във водна екосистема. В океана основният производител е фитопланктон, който е растителни организми, които живеят диспергирани във водата. Последният ще бъде консумиран от основния потребител, зоопланктон.

Различните видове риба, които обитават екосистемата, ще бъдат вторичните потребители.

Третичните потребители, които ядат риба, могат да бъдат тюлени или някакъв друг хищник.

Нашата верига в океана завършва с добре известен четвъртичен потребител: бялата акула, която ще се храни с печата на предишното ниво.

Пренос на енергия между трофични нива

По правило е установено, че нетният трансфер на енергия между всяко от трофичните нива достига максимална ефективност от само 10% и е известен като „правило 10%“. Въпреки това, във всяка общност този подход може да варира значително.

Това означава, че от общата енергия, съхранявана от тревопасните животни, например, тя представлява само 10% от общата енергия, която е била в основния производител, който те са консумирали. По същия начин при вторичните потребители намираме 10% от енергията, съхранявана от първичните потребители.

Ако искаме да го видим в количествено отношение, помислете за следния пример: да предположим, че имаме 100 калории слънчева енергия, улавяни от фотосинтетичните организми. От тях само 10 калории ще преминат към тревопасните и само 1 към месоядните.

Хранителните вериги не са прости

Когато мислим за хранителните вериги, бихме могли да предположим, че нивата, които ги съставят, са подредени в линейни набори, перфектно разграничени едно от друго. В природата обаче откриваме, че едно ниво взаимодейства с няколко нива, което прави веригата да изглежда като мрежа.

Хранителните вериги са къси

Когато разглеждаме хранителните вериги, ще разберем, че те са съставени само от няколко нива - повечето от пет или по-малко връзки. Някои специални вериги, както в мрежата на Антарктида, имат повече от седем връзки.

Затова изследователите поставят под въпрос съществуването на няколко трофични нива. Хипотезите, свързани с темата, са следните:

Енергийна хипотеза

Има две хипотези, които обясняват това ограничение по дължина. Първата е т. Нар. „Енергийна хипотеза“, където основното ограничение на веригата е неефективността на предаването на енергия от едно ниво на друго. На този етап си струва да си спомним за 10% хипотезата, спомената в предишния раздел.

Следвайки предположението на предишната хипотеза, трябва да открием, че в екосистемите с висока първична продуктивност от фотосинтезиращите организми в района веригите са по-дълги, тъй като енергията, с която започва, е по-голяма.

Хипотеза за динамична стабилност

Втората хипотеза е свързана с динамичната стабилност и предлага веригите да са къси, защото имат по-голяма стабилност от по-дългите вериги. Ако се наблюдава рязко колебание на популацията в долните нива, можем да открием локално изчезване или намаляване на горните трофични нива.

В среди, които са по-склонни към променливост на околната среда, хищниците от по-високо ниво трябва да имат пластичност, за да намерят нова плячка. Също така, колкото по-дълга е веригата, толкова по-трудно ще се възстанови системата.

доказателства

Като се вземат предвид данните, събрани от изследователите, най-вероятната хипотеза изглежда енергийната хипотеза. Чрез манипулационни експерименти е заключено, че първичната производителност влияе пропорционално на дължината на хранителната верига.

Препратки

1. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Покана за биология. Macmillan.
2. Levin, SA, Carpenter, SR, Godfray, HCJ, Kinzig, AP, Loreau, M., Losos, JB,… & Wilcove, DS (ред.). (2009 г.). Ръководството на Принстън за екология. Princeton University Press.
3. Maynard-Smith, J. (1978). Модели в екологията. Архив на CUP.
4. Parga, ME, & Romero, RC (2013). Екология: въздействие на текущите екологични проблеми върху здравето и околната среда. Еко издания.
5. Рийз, Дж.Б., Ури, Лос Анджелис, Кейн, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Кембъл Биология. Пиърсън.
6. Rockwood, LL (2015). Въведение в екологията на населението. John Wiley & Sons.