Narava je zame nekakšen dobro naoljen stroj, v katerem je vsaka podrobnost predvidena. Neverjetno je, kako dobro je vse premišljeno in malo verjetno je, da bo človek kdaj lahko ustvaril kaj takega.
Kaj pomeni izraz "napajalna veriga"?
Po navedbah znanstvena definicija, ta koncept vključuje prenos energije skozi številne organizme, kjer so proizvajalci prvi člen. V to skupino spadajo rastline, ki absorbirajo anorganske snovi, iz katerega se sintetizirajo hranila organske spojine. Prehranjujejo se s potrošniki - organizmi, ki niso sposobni samostojne sinteze, zato so prisiljeni jesti že pripravljene organske snovi. To so rastlinojede živali in žuželke, ki delujejo kot "kosilo" za druge potrošnike - plenilce. Veriga praviloma vsebuje približno 4-6 stopenj, kjer zaključni člen predstavljajo razkrojevalci - organizmi, ki razgrajujejo organske snovi. Načeloma je lahko veliko več povezav, vendar obstaja naravni "omejevalnik": v povprečju vsaka povezava prejme malo energije od prejšnje - do 10%.
Primeri prehranjevalnih verig v gozdni združbi
Gozdovi imajo svoje značilnosti, odvisno od vrste. Iglasti gozdovi se ne odlikujejo po bogati zelnati vegetaciji, kar pomeni, da bo prehranjevalna veriga imela določen nabor živali. Jelen na primer uživa bezeg, sam pa postane plen medveda ali risa. Listnati gozd bo imel svoj nabor. Na primer:
- lubje - podkorjaki - sinica - sokol;
- muha - plazilec - dihur - lisica;
- semena in plodovi - veverica - sova;
- rastlina - hrošč - žaba - kača - jastreb.
Omeniti velja smetarje, ki »reciklirajo« organske ostanke. V gozdovih jih je veliko: od najpreprostejših enoceličnih do vretenčarjev. Njihov prispevek k naravi je ogromen, saj bi bil sicer planet prekrit z živalskimi ostanki. Preoblikujejo se trupla V anorganske spojine, ki jih rastline potrebujejo, in vse se začne znova. Na splošno je narava sama popolnost!
Uvod
1. Prehranjevalne verige in trofični nivoji
2. Prehranjevalne mreže
3. Sladkovodne povezave s hrano
4. Povezave gozdne hrane
5. Izgube energije v napajalnih tokokrogih
6. Ekološke piramide
6.1 Piramide števil
6.2 Piramide biomase
Zaključek
Bibliografija
Uvod
Organizmi v naravi so povezani s skupno energijo in hranila. Celoten ekosistem lahko primerjamo z enim samim mehanizmom, ki za svoje delo porablja energijo in hranila. Hranila prvotno izvirajo iz abiotske komponente sistema, kamor se nazadnje vrnejo bodisi kot odpadki ali po smrti in uničenju organizmov.
Znotraj ekosistema organske snovi, ki vsebujejo energijo, ustvarjajo avtotrofni organizmi in služijo kot hrana (vir snovi in energije) heterotrofom. Tipičen primer: Žival se prehranjuje z rastlinami. To žival pa lahko poje druga žival in na ta način se lahko energija prenaša skozi številne organizme - vsak naslednji se hrani s prejšnjim, ga oskrbuje s surovinami in energijo. To zaporedje se imenuje prehranjevalna veriga, vsaka povezava pa se imenuje trofična raven.
Namen eseja je opisati prehranjevalne povezave v naravi.
1. Prehranjevalne verige in trofični nivoji
Biogeocenoze so zelo kompleksne. Vedno imajo veliko vzporednih in kompleksno prepletenih električnih tokokrogov in skupno število vrste se pogosto merijo v stotinah in celo tisočih. Skoraj vedno različni tipi hraniti z več različne predmete in sami služijo kot hrana več članom ekosistema. Rezultat je zapletena mreža prehranskih povezav.
Vsak člen v prehranski verigi se imenuje trofična raven. najprej trofični nivo zasedajo avtotrofi ali tako imenovani primarni proizvajalci. Organizmi druge trofične ravni se imenujejo primarni potrošniki, tretji - sekundarni potrošniki itd. Običajno je štiri ali pet trofičnih ravni in redko več kot šest.
Primarni proizvajalci so avtotrofni organizmi, predvsem zelene rastline. Nekateri prokarionti, in sicer modrozelene alge in nekaj vrst bakterij, tudi fotosintetizirajo, vendar je njihov prispevek razmeroma majhen. Fotosintetika pretvori sončna energija(svetlobna energija) v kemično energijo, ki jo vsebuje organske molekule, iz katerega so izdelane tkanine. K nastajanju organskih snovi majhen prispevek prispevajo tudi kemosintetske bakterije, ki pridobivajo energijo iz anorganskih spojin.
IN vodnih ekosistemov glavni proizvajalci so alge – pogosto majhne enocelični organizmi, ki sestavljajo fitoplankton površinskih plasti oceanov in jezer. Na kopnem večina primarna proizvodnja zagotavljajo bolj organizirane oblike, povezane z golosemenkami in kritosemenkami. Tvorijo gozdove in travnike.
Primarni potrošniki se prehranjujejo s primarnimi proizvajalci, torej so rastlinojedci. Na kopnem med tipične rastlinojede živali spadajo številne žuželke, plazilci, ptice in sesalci. Najpomembnejši skupini rastlinojedih sesalcev sta glodavca in kopitar. Med slednje spadajo pašne živali, kot so konji, ovce in govedo, ki so prilagojene teku po prstih.
V vodnih ekosistemih (sladkovodnih in morskih) so rastlinojede oblike običajno predstavljene z mehkužci in majhnimi raki. Večina teh organizmov je kladocerov in kopenožcev, ličink rakov, morskih rakov in školjke(na primer školjke in ostrige) - hranite s filtriranjem najmanjših primarnih proizvajalcev iz vode. Številni med njimi skupaj s protozoji tvorijo glavnino zooplanktona, ki se hrani s fitoplanktonom. Življenje v oceanih in jezerih je skoraj v celoti odvisno od planktona, saj se skoraj vse začne z njim prehranjevalne verige.
Rastlinski material (npr. nektar) → muha → pajek →
→ rovka → sova
Sok rožnega grma → listna uš → Pikapolonica→ pajek → žužkojeda ptica → ptica roparica
Obstajata dve glavni vrsti prehranjevalnih verig – pašna in detritalna. Primeri so bili navedeni zgoraj pašne verige, v kateri prvo trofično raven zavzemajo zelene rastline, drugo pašne živali in tretjo plenilci. Telesa mrtvih rastlin in živali še vedno vsebujejo energijo in »gradbeni material« ter intravitalne izločke, kot sta urin in blato. te organski materiali razkrajajo mikroorganizmi, in sicer glive in bakterije, ki živijo kot saprofiti na organskih ostankih. Takšni organizmi se imenujejo razkrojevalci. Sproščajo prebavne encime na mrtva telesa ali odpadne produkte in absorbirajo produkte njihove prebave. Hitrost razgradnje je lahko različna. Organska snov urin, iztrebki in živalska trupla se porabijo v tednih, medtem ko lahko podrta drevesa in veje razgradijo več let. Zelo pomembno vlogo pri razgradnji lesa (in drugih rastlinskih ostankov) imajo glive, ki izločajo encim celulozo, ki mehča les, ta pa omogoča drobnim živalicam, da prodrejo in absorbirajo zmehčan material.
Kosi delno razkrojenega materiala se imenujejo detritus, z njimi pa se prehranjujejo številne male živali (detritivori), ki pospešijo proces razgradnje. Ker so v ta proces vključeni tako pravi razkrojevalci (glive in bakterije) kot detritivori (živali), jih včasih imenujemo razkrojevalci, čeprav se v resnici ta izraz nanaša le na saprofitske organizme.
Večji organizmi pa se lahko prehranjujejo z detritivori, nato pa nastane drugačna vrsta prehranjevalne verige - veriga, veriga, ki se začne z detritusom:
Detritus → detritivore → plenilec
Detritivorji gozdnih in obalnih združb so deževnik, lesna uš, ličinka mrhovinarske muhe (gozd), mnogoščetine, škrlatinka, holoturij (obalno območje).
Tukaj sta dve tipični prehranjevalni verigi detritov v naših gozdovih:
Listni odpad → Deževnik → Kos → Kobac
Mrtva žival → Ličinke mrhovinske muhe → Žaba → Navadni kač
Nekateri tipični detritivori so deževniki, dresniki, dvonožci in manjši (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.
2. Prehranjevalne mreže
V diagramih prehranjevalne verige je vsak organizem predstavljen tako, da se hrani z drugimi organizmi iste vrste. Vendar so dejanski prehranski odnosi v ekosistemu veliko bolj zapleteni, saj se žival lahko prehranjuje z različnimi vrstami organizmov iz iste prehranjevalne verige ali celo iz različnih prehranjevalnih verig. To še posebej velja za plenilce zgornjih trofičnih ravni. Nekatere živali jedo druge živali in rastline; imenujemo jih vsejedi (to velja predvsem za človeka). V resnici so prehranjevalne verige prepletene tako, da nastane prehranjevalni (trofični) splet. Diagram prehranjevalne mreže lahko prikaže le nekaj od mnogih možnih povezav in običajno vključuje samo enega ali dva plenilca iz vsake od zgornjih trofičnih ravni. Takšni diagrami ponazarjajo prehranske odnose med organizmi v ekosistemu in zagotavljajo osnovo za kvantitativne študije ekoloških piramid in produktivnosti ekosistema.
3. Sladkovodne povezave s hrano
Prehranske verige sladkovodnega telesa so sestavljene iz več zaporednih členov. Na primer, protozoji, ki jih jedo majhni raki, se hranijo z rastlinskimi ostanki in bakterijami, ki se razvijejo na njih. Raki pa služijo kot hrana za ribe, slednje pa lahko jedo plenilske ribe. Skoraj vse vrste se ne prehranjujejo z eno vrsto hrane, ampak uporabljajo različne prehranske predmete. Prehranjevalne verige so zapleteno prepletene. Iz tega sledi pomemben splošen zaključek: če kateri koli član biogeocenoze izpade, potem sistem ni moten, saj se uporabljajo drugi viri hrane. Večja ko je vrstna raznolikost, stabilnejši je sistem.
Primarni vir energije v vodni biogeocenozi, tako kot v večini ekoloških sistemov, je sončna svetloba, zahvaljujoč kateri rastline sintetizirajo organske snovi. Očitno je, da je biomasa vseh živali, ki obstajajo v rezervoarju, popolnoma odvisna od biološke produktivnosti rastlin.
Pogosto je razlog za nizko produktivnost naravnih rezervoarjev pomanjkanje mineralov (zlasti dušika in fosforja), potrebnih za rast avtotrofnih rastlin, ali neugodna kislost vode. Uporaba mineralnih gnojil in v primeru kislega okolja apnenje rezervoarjev prispeva k širjenju rastlinskega planktona, ki hrani živali, ki služijo kot hrana za ribe. Na ta način se poveča produktivnost ribnikov.
4. Povezave gozdne hrane
Bogastvo in pestrost rastlin, ki proizvedejo ogromne količine organske snovi, ki jo lahko uporabimo kot hrano, povzročata razvoj v hrastovih gozdovih številnih konzumentov iz živalskega sveta, od praživali do višjih vretenčarjev – ptic in sesalcev.
Prehranjevalne verige v gozdu so prepletene v zelo zapleten prehranjevalni splet, zato izguba ene vrste živali običajno ne poruši bistveno celotnega sistema. Pomen različnih skupin živali v biogeocenozi ni enak. Izginotje, na primer, v večini naših hrastovih gozdov vseh velikih rastlinojedih kopitarjev: bizonov, jelenov, srn, losov - bi imelo majhen vpliv na celoten ekosistem, saj njihovo število in s tem biomasa nikoli nista bila velika in sta nimajo pomembne vloge v splošnem kroženju snovi. Toda če bi rastlinojede žuželke izginile, bi bile posledice zelo resne, saj žuželke opravljajo pomembno funkcijo opraševalcev v biogeocenozi, sodelujejo pri uničevanju odpadkov in služijo kot osnova za obstoj številnih nadaljnjih členov v prehranjevalnih verigah.
V življenju gozda so zelo pomembni procesi razgradnje in mineralizacije mase odmirajočih listov, lesa, živalskih ostankov in produktov njihove življenjske dejavnosti. Od celotnega letnega povečanja biomase nadzemnih delov rastlin približno 3-4 tone na 1 hektar naravno odmre in odpade, pri čemer nastane tako imenovana gozdna stelja. Precejšnjo maso sestavljajo tudi odmrli podzemni deli rastlin. S steljo se večina mineralov in dušika, ki ga porabijo rastline, vrne v tla.
Živalske ostanke zelo hitro uničijo mrhovinarji, usnjarji, ličinke mrhovinarske muhe in druge žuželke ter gnilobne bakterije. Vlaknine in druge obstojne snovi, ki predstavljajo pomemben del rastlinskega opada, so težje razgradljive. Služijo pa tudi kot hrana številnim organizmom, kot so glive in bakterije, ki imajo posebne encime, ki vlaknine in druge snovi razgradijo v lahko prebavljive sladkorje.
Takoj, ko rastline odmrejo, njihovo snov popolnoma izkoristijo uničevalci. Pomemben del biomase sestavljajo deževniki, ki opravljajo izjemno delo pri razgradnji in premikanju organskih snovi v tleh. Skupno število žuželk, oribatidnih pršic, črvov in drugih nevretenčarjev dosega več deset in celo sto milijonov na hektar. Pri razgradnji stelje je pomembna predvsem vloga bakterij in nižjih, saprofitskih gliv.
5. Izgube energije v napajalnih tokokrogih
Vse vrste, ki tvorijo prehranjevalno verigo, obstajajo na organski snovi, ki jo ustvarijo zelene rastline. V tem primeru obstaja pomemben vzorec, povezan z učinkovitostjo uporabe in pretvorbo energije v procesu prehranjevanja. Njegovo bistvo je naslednje.
Skupaj se le približno 1% sevalne energije sonca, ki pade na rastlino, pretvori v potencialno energijo kemičnih vezi sintetiziranih organskih snovi in jo lahko heterotrofni organizmi naprej uporabljajo za prehrano. Ko žival poje rastlino, se večina energije, ki jo vsebuje hrana, porabi za različne vitalne procese, se spremeni v toploto in se razprši. Samo 5-20% energije hrane preide v novozgrajeno snov živalskega telesa. Če plenilec poje rastlinojedca, se spet izgubi večina energije, ki jo vsebuje hrana. Zaradi tako velikih izgub koristne energije prehranjevalne verige ne morejo biti zelo dolge: običajno so sestavljene iz največ 3-5 členov (ravni hrane).
Količina rastlinske snovi, ki služi kot osnova prehranjevalne verige, je vedno nekajkrat večja od skupne mase rastlinojedih živali, zmanjša pa se tudi masa vsakega od naslednjih členov v prehranjevalni verigi. Ta zelo pomemben vzorec se imenuje pravilo ekološke piramide.
6. Ekološke piramide
6.1 Piramide števil
Za preučevanje odnosov med organizmi v ekosistemu in za grafično predstavitev teh odnosov je bolj priročno uporabljati ekološke piramide kot diagrame prehranjevalne mreže. V tem primeru se najprej prešteje število različnih organizmov na določenem ozemlju in jih razvrsti po trofičnih ravneh. Po takih izračunih postane očitno, da se število živali postopoma zmanjšuje med prehodom iz druge trofične ravni v naslednje. Tudi število rastlin na prvi trofični ravni pogosto presega število živali, ki sestavljajo drugo raven. To je mogoče prikazati kot piramido številk.
Zaradi priročnosti lahko število organizmov na dani trofični ravni predstavimo kot pravokotnik, katerega dolžina (ali površina) je sorazmerna s številom organizmov, ki živijo na danem območju (ali v danem volumnu, če gre za vodni ekosistem). Slika prikazuje populacijsko piramido, ki odraža realno stanje v naravi. Plenilci, ki se nahajajo na najvišji trofični ravni, se imenujejo končni plenilci.
Pri vzorčenju – torej v določenem trenutku – se vedno določi tako imenovana stoječa biomasa ali stoječi pridelek. Pomembno je razumeti, da ta vrednost ne vsebuje nobenih informacij o stopnji proizvodnje (produktivnosti) biomase ali njeni porabi; sicer lahko pride do napak iz dveh razlogov:
1. Če stopnja porabe biomase (izguba zaradi porabe) približno ustreza stopnji njenega nastajanja, potem stoječi posevek ne pomeni nujno produktivnosti, tj. o količini energije in snovi, ki se premikata z ene trofične ravni na drugo v določenem časovnem obdobju, na primer v enem letu. Na primer, rodoviten, intenzivno uporabljen pašnik ima lahko nižji pridelek trave in večjo produktivnost kot manj rodoviten, vendar malo uporabljen pašnik.
2. Za majhne proizvajalce, kot so alge, je značilna visoka stopnja obnavljanja, tj. visoka stopnja rasti in razmnoževanja, uravnotežena z njihovo intenzivno porabo kot hrano s strani drugih organizmov in naravno smrtjo. Čeprav je lahko stoječa biomasa majhna v primerjavi z velikimi proizvajalci (kot so drevesa), produktivnost morda ni manjša, ker drevesa kopičijo biomaso v daljšem časovnem obdobju. Z drugimi besedami, fitoplankton z enako produktivnostjo kot drevo bo imel veliko manj biomase, čeprav bi lahko podpiral enako maso živali. Na splošno imajo populacije velikih in dolgoživih rastlin in živali nižjo stopnjo obnavljanja v primerjavi z majhnimi in kratkoživimi ter kopičijo snov in energijo v daljšem časovnem obdobju. Zooplankton ima večjo biomaso kot fitoplankton, s katerim se hrani. To je značilno za planktonske združbe jezer in morij v določenih obdobjih leta; Biomasa fitoplanktona v času spomladanskega »cvetenja« presega biomaso zooplanktona, v drugih obdobjih pa je možno obratno razmerje. Takšnim navideznim anomalijam se je mogoče izogniti z uporabo energetskih piramid.
Zaključek
Po zaključku dela na povzetku lahko sklepamo naslednje. Funkcionalen sistem, ki vključuje skupnost živih bitij in njihov življenjski prostor, imenujemo ekološki sistem (ali ekosistem). V takem sistemu se povezave med njegovimi komponentami pojavljajo predvsem na podlagi hrane. Prehranjevalna veriga označuje pot gibanja organske snovi, pa tudi energije in anorganskih hranil, ki jih vsebuje.
V ekoloških sistemih so se v procesu evolucije razvile verige medsebojno povezanih vrst, ki zaporedno črpajo snovi in energijo iz izvorne hranilne snovi. To zaporedje se imenuje prehranjevalna veriga, vsaka povezava pa se imenuje trofična raven. Prvo trofično raven zavzemajo avtotrofni organizmi ali tako imenovani primarni proizvajalci. Organizmi druge trofične ravni se imenujejo primarni potrošniki, tretji - sekundarni potrošniki itd. Zadnjo raven običajno zasedajo razkrojevalci ali detritivori.
Prehranske povezave v ekosistemu niso enostavne, saj so komponente ekosistema v zapletenih medsebojnih interakcijah.
Bibliografija
1. Amos W.H. Živi svet rek. - L.: Gidrometeoizdat, 1986. - 240 str.
2. Biološki enciklopedični slovar. - M .: Sovjetska enciklopedija, 1986. - 832 str.
3. Ricklefs R. Osnove splošne ekologije. - M.: Mir, 1979. - 424 str.
4. Spurr S.G., Barnes B.V. Gozdna ekologija. - M .: Lesna industrija, 1984. - 480 str.
5. Stadnitsky G.V., Rodionov A.I. Ekologija. - M .: Višja šola, 1988. - 272 str.
6. Yablokov A.V. Populacijska biologija. - M.: Višja šola, 1987. -304 str.
Vsak organizem mora prejeti energijo za življenje. Na primer, rastline porabljajo energijo sonca, živali jedo rastline in nekatere živali jedo druge živali.
Prehranjevalna (trofična) veriga je zaporedje, kdo koga v biološki skupnosti poje (), da pridobi hranila in energijo, ki podpira življenje.
Avtotrofi (proizvajalci)
Avtotrofi- živi organizmi, ki sami izdelujejo hrano, to je lastne organske spojine, iz preprostih molekul, kot je ogljikov dioksid. Obstajata dve glavni vrsti avtotrofov:
- Fotoavtotrofi (fotosintetični organizmi), kot so rastline, predelajo energijo iz sončne svetlobe, da pri tem proizvedejo organske spojine – sladkorje – iz ogljikovega dioksida. Drugi primeri fotoavtotrofov so alge in cianobakterije.
- Kemoavtotrofi pridobivajo organske snovi zaradi kemijskih reakcij, ki vključujejo anorganske spojine (vodik, vodikov sulfid, amoniak itd.). Ta proces se imenuje kemosinteza.
Avtotrofi so osnova vsakega ekosistema na planetu. Sestavljajo večino prehranjevalnih verig in mrež, energija, pridobljena s fotosintezo ali kemosintezo, pa podpira vse druge organizme v ekoloških sistemih. Ko gre za njihovo vlogo v prehranjevalnih verigah, lahko avtotrofe imenujemo proizvajalci ali proizvajalci.
Heterotrofi (potrošniki)
Heterotrofi, znani tudi kot potrošniki, ne morejo uporabiti sončne ali kemične energije za proizvodnjo lastne hrane iz ogljikovega dioksida. Namesto tega heterotrofi pridobivajo energijo z uživanjem drugih organizmov ali njihovih stranskih produktov. Ljudje, živali, glive in številne bakterije so heterotrofi. Njihova vloga v prehranjevalnih verigah je uživanje drugih živih organizmov. Obstaja veliko vrst heterotrofov z različnimi ekološkimi vlogami, od žuželk in rastlin do plenilcev in gliv.
Destruktorji (reduktorji)
Omeniti je treba še eno skupino potrošnikov, ki pa se v diagramih prehranjevalne verige ne pojavlja vedno. To skupino sestavljajo razkrojevalci, organizmi, ki predelujejo odmrle organske snovi in odpadke ter jih spreminjajo v anorganske spojine.
Razkrojevalci se včasih obravnavajo kot ločena trofična raven. Kot skupina se hranijo z mrtvimi organizmi, ki prihajajo iz različnih trofičnih ravni. (Zmožni so na primer obdelati razpadajočo rastlinsko snov, telo veverice, ki so jo plenilci podhranjeni, ali ostanke pokojnega orla.) V nekem smislu poteka trofična raven razkrojevalcev vzporedno s standardno hierarhijo primarnih, sekundarnih in terciarni porabniki. Glive in bakterije so ključni razkrojevalci v številnih ekosistemih.
Razkrojevalci kot del prehranjevalne verige igrajo pomembno vlogo pri ohranjanju zdravega ekosistema, saj v tla vračajo hranila in vlago, ki jih nato uporabijo proizvajalci.
Ravni prehranjevalne (trofične) verige
Diagram ravni prehranjevalne (trofične) verige
Prehranjevalna veriga je linearno zaporedje organizmov, ki prenašajo hranila in energijo od proizvajalcev do vrhunskih plenilcev.
Trofična raven organizma je položaj, ki ga zaseda v prehranjevalni verigi.
Prva trofična raven
Prehranjevalna veriga se začne z avtotrofni organizem ali proizvajalec, ki proizvaja lastno hrano iz primarnega vira energije, običajno sonca ali energije iz hidrotermalnih vrelcev na srednjeoceanskih grebenih. Na primer fotosintetske rastline, kemosintetske rastline itd.
Druga trofična raven
Sledijo organizmi, ki se prehranjujejo z avtotrofi. Ti organizmi se imenujejo rastlinojedci ali primarni potrošniki in jesti zelene rastline. Primeri vključujejo žuželke, zajce, ovce, gosenice in celo krave.
Tretja trofična raven
Naslednja povezava v prehranjevalni verigi so živali, ki jedo rastlinojede živali - imenujejo se sekundarni potrošniki ali mesojede (plenilske) živali(na primer kača, ki se hrani z zajci ali glodalci).
Četrta trofična raven
Po drugi strani pa te živali jedo večji plenilci - terciarni porabniki(npr. sova žre kače).
Peta trofična raven
Terciarni potrošniki so pojedeni kvartarnih porabnikov(npr. jastreb poje sove).
Vsaka prehranjevalna veriga se konča z vrhunskim plenilcem ali superplenilcem – živaljo brez naravnih sovražnikov (npr. krokodil, severni medved, morski pes itd.). So »gospodarji« svojih ekosistemov.
Ko katerikoli organizem odmre, ga sčasoma pojedo detritivori (kot so hijene, jastrebi, črvi, raki itd.), preostanek pa razgradijo razkrojilci (predvsem bakterije in glive), izmenjava energije pa se nadaljuje.
Puščice v prehranjevalni verigi prikazujejo pretok energije od sonca ali hidrotermalnih vrelcev do vrhunskih plenilcev. Ko energija teče od telesa do telesa, se izgubi na vsakem členu v verigi. Zbirka številnih prehranjevalnih verig se imenuje prehranjevalni splet.
Položaj nekaterih organizmov v prehranjevalni verigi je lahko različen, ker je njihova prehrana različna. Na primer, ko medved jé jagode, se obnaša kot rastlinojed. Ko poje rastlinojedega glodavca, postane primarni plenilec. Ko medved jé lososa, deluje kot superplenilec (to je posledica dejstva, da je losos primarni plenilec, ker se prehranjuje s sledom, ki se prehranjuje z zooplanktonom, ki se hrani s fitoplanktonom, ki ustvarja lastno energijo iz sončne svetlobe). Pomislite, kako se spreminja mesto ljudi v prehranjevalni verigi, celo pogosto znotraj enega samega obroka.
Vrste prehranjevalnih verig
V naravi praviloma obstajata dve vrsti prehranjevalnih verig: pašnik in detritus.
Prehranjevalna veriga travnikov
Diagram prehranjevalne verige travinja
Ta vrsta prehranjevalne verige se začne z živimi zelenimi rastlinami, ki hranijo rastlinojede živali, s katerimi se prehranjujejo mesojede živali. Ekosistemi s to vrsto vezja so neposredno odvisni od sončne energije.
Tako je pašni tip prehranjevalne verige odvisen od avtotrofnega zajemanja energije in njenega gibanja po členih verige. Večina ekosistemov v naravi sledi tej vrsti prehranjevalne verige.
Primeri pašnih prehranjevalnih verig:
- Trava → Kobilica → Ptica → Jastreb;
- Rastline → Zajec → Lisica → Lev.
Detritalna prehranjevalna veriga
Diagram detritne prehranjevalne verige
Ta vrsta prehranjevalne verige se začne z razpadajočim organskim materialom – detritusom – ki ga zaužijejo detritivori. Nato se plenilci hranijo z detritivorji. Tako so takšne prehranjevalne verige manj odvisne od neposredne sončne energije kot pašne. Glavna stvar za njih je dotok organskih snovi, proizvedenih v drugem sistemu.
To vrsto prehranjevalne verige najdemo na primer v razpadajočih odpadkih.
Energija v prehranski verigi
Energija se prenaša med trofičnimi ravnmi, ko se en organizem hrani in prejema hranila od drugega. Vendar je to gibanje energije neučinkovito in ta neučinkovitost omejuje dolžino prehranjevalnih verig.
Ko energija preide na trofično raven, se je nekaj shrani kot biomasa, kot del telesa organizmov. Ta energija je na voljo za naslednjo trofično raven. Običajno je samo približno 10 % energije, ki je shranjena kot biomasa na eni trofični ravni, shranjena kot biomasa na naslednji ravni.
To načelo delnega prenosa energije omejuje dolžino prehranjevalnih verig, ki imajo običajno 3-6 stopenj.
Na vsaki ravni se energija izgublja v obliki toplote, pa tudi v obliki odpadkov in odmrlih snovi, ki jih razkrojevalci uporabljajo.
Zakaj toliko energije zapusti prehranjevalni splet med eno in drugo trofično ravnjo? Tukaj je nekaj glavnih razlogov za neučinkovit prenos energije:
- Na vsaki trofični ravni se pomemben del energije razprši kot toplota, ko organizmi izvajajo celično dihanje in se premikajo v vsakdanjem življenju.
- Nekaterih organskih molekul, s katerimi se organizmi hranijo, ni mogoče prebaviti in se izločijo kot blato.
- Organizmi z naslednje ravni ne bodo pojedli vseh posameznih organizmov na trofični ravni. Namesto tega umrejo, ne da bi jih pojedli.
- Iztrebki in nepožrti mrtvi organizmi postanejo hrana za razkrojevalce, ki jih presnavljajo in pretvarjajo v svojo energijo.
Torej nobena energija dejansko ne izgine – vse na koncu proizvede toploto.
Pomen prehranjevalne verige
1. Študije prehranjevalne verige pomagajo razumeti prehranjevalne odnose in interakcije med organizmi v katerem koli ekosistemu.
2. Zahvaljujoč njim je mogoče ovrednotiti mehanizem pretoka energije in kroženja snovi v ekosistemu ter razumeti gibanje strupenih snovi v ekosistemu.
3. Preučevanje prehranjevalne verige omogoča vpogled v vprašanja biomagnifikacije.
V kateri koli prehranski verigi se energija izgubi vsakič, ko en organizem zaužije drugi. Zaradi tega naj bi bilo rastlin veliko več kot rastlinojedih. Avtotrofov je več kot heterotrofov, zato je večina rastlinojedih in ne mesojedih. Čeprav med živalmi vlada velika konkurenca, so vse med seboj povezane. Ko ena vrsta izumre, lahko vpliva na številne druge vrste in ima nepredvidljive posledice.
V ekosistemih proizvajalce, porabnike in razkrojevalce družijo zapleteni procesi prenosa snovi in energije, ki jo vsebuje hrana, ki jo ustvarjajo predvsem rastline.
Prenos potencialne prehranske energije, ki jo ustvarijo rastline, skozi številne organizme tako, da nekatere vrste pojedo druge, se imenuje trofična (prehranjevalna) veriga, vsak člen pa se imenuje trofična raven.
Vsi organizmi, ki uporabljajo isto vrsto hrane, pripadajo isti trofični ravni.
Na sl.4. predstavljen je diagram trofične verige.
Slika 4. Diagram prehranjevalne verige.
Slika 4. Diagram prehranjevalne verige.
Prva trofična raven tvorijo producente (zelene rastline), ki kopičijo sončno energijo in s procesom fotosinteze ustvarjajo organske snovi.
V tem primeru se več kot polovica energije, shranjene v organskih snoveh, porabi v življenjskih procesih rastlin, se spremeni v toploto in se razprši v prostoru, preostanek pa vstopi v prehranjevalno verigo in ga lahko uporabijo heterotrofni organizmi naslednjih trofičnih ravni med prehrana.
Druga trofična raven tvorijo potrošniki 1. reda - to so rastlinojedi organizmi (fitofagi), ki se prehranjujejo s proizvajalci.
Porabniki prvega reda porabijo večino energije, ki jo vsebuje hrana, za vzdrževanje življenjskih procesov, preostalo energijo pa porabijo za izgradnjo lastnega telesa in s tem preoblikovanje rastlinskega tkiva v živalsko.
torej , porabniki 1. reda izvajati prva, temeljna stopnja transformacije organske snovi, ki jo sintetizirajo proizvajalci.
Primarni potrošniki lahko služijo kot vir prehrane za potrošnike 2. reda.
Tretja trofična raven tvorijo konzumenti 2. reda - to so mesojedi organizmi (zoofagi), ki se prehranjujejo izključno z rastlinojedimi organizmi (fitofagi).
Konzumenti drugega reda izvajajo drugo stopnjo transformacije organskih snovi v prehranjevalnih verigah.
Kemične snovi, iz katerih so zgrajena tkiva živalskih organizmov, pa so precej homogene, zato transformacija organske snovi pri prehodu iz druge trofične ravni konzumentov v tretjo ni tako temeljna kot pri prehodu iz prve trofične ravni. v drugo, kjer se rastlinska tkiva spremenijo v živalska.
Sekundarni porabniki lahko služijo kot vir prehrane za porabnike tretjega reda.
Četrta trofična raven oblikujejo konzumenti 3. reda - to so mesojedci, ki se prehranjujejo samo z mesojedimi organizmi.
Zadnja stopnja prehranjevalne verige zasedajo razkrojevalci (destruktorji in detritivori).
Reduktorji-destruktorji (bakterije, glive, protozoji) v procesu svoje življenjske aktivnosti razgrajujejo organske ostanke vseh trofičnih nivojev proizvajalcev in konzumentov v mineralne snovi, ki se vračajo proizvajalcem.
Vsi členi prehranjevalne verige so med seboj povezani in soodvisni.
Med njimi od prve do zadnje povezave poteka prenos snovi in energije. Vendar je treba opozoriti, da se energija, ko se prenaša z ene trofične ravni na drugo, izgubi. Posledično napajalna veriga ne more biti dolga in je najpogosteje sestavljena iz 4-6 členov.
Vendar takšnih prehranjevalnih verig v čisti obliki običajno ne najdemo v naravi, saj ima vsak organizem več virov hrane, tj. uporablja več vrst hrane, sam pa ga kot živilo uporabljajo številni drugi organizmi iz iste ali celo iz različnih prehranjevalnih verig.
Na primer:
Vsejedi organizmi uživajo tako proizvajalce kot potrošnike kot hrano, tj. so hkrati potrošniki prvega, drugega in včasih tretjega reda;
komar, ki se hrani s krvjo ljudi in plenilskih živali, je na zelo visoki trofični ravni. S komarji pa se prehranjuje močvirska rosika, ki je tako proizvajalec kot porabnik visokega reda.
Zato je lahko skoraj vsak organizem, ki je del ene trofične verige, hkrati del drugih trofičnih verig.
Tako se lahko trofične verige večkrat razvejajo in prepletajo ter tvorijo kompleks prehranjevalne mreže ali trofične (prehranjevalne) mreže , v katerem mnogoterost in raznolikost prehranskih povezav deluje kot pomemben mehanizem za ohranjanje celovitosti in funkcionalne stabilnosti ekosistemov.
Na sl.5. prikazuje poenostavljen diagram električnega omrežja za kopenski ekosistem.
Človekov poseg v naravne združbe organizmov z namernim ali nenamernim uničenjem vrste ima pogosto nepredvidljive negativne posledice in vodi v motnje stabilnosti ekosistemov.
Slika 5. Shema trofične mreže.
Obstajata dve glavni vrsti trofičnih verig:
pašne verige (pašne verige ali potrošne verige);
detritne verige (razgradne verige).
Pašne verige (pašne verige ali konzumne verige) so procesi sinteze in pretvorbe organskih snovi v trofičnih verigah.
Pašne verige se začnejo s proizvajalci. Žive rastline jedo fitofagi (konzumenti prvega reda), sami fitofagi pa so hrana za mesojede živali (konzumenti drugega reda), ki jih lahko jedo konzumenti tretjega reda itd.
Primeri pašnih verig za kopenske ekosisteme:
3 povezave: trepetlika → zajec → lisica; rastlina → ovca → človek.
4 povezave: rastline → kobilice → kuščarji → jastreb;
nektar rastline cvet → muha → žužkojeda ptica →
plenilska ptica.
5 povezav: rastline → kobilice → žabe → kače → orel.
Primeri pašnih verig za vodne ekosisteme:→
3 povezave: fitoplankton → zooplankton → ribe;
5 povezav: fitoplankton → zooplankton → ribe → ribe roparice →
plenilske ptice.
Detritne verige (verige razgradnje) so procesi postopnega uničenja in mineralizacije organskih snovi v trofičnih verigah.
Detritivne verige se začnejo s postopnim uničenjem odmrle organske snovi s strani detritivorov, ki se zaporedno nadomeščajo v skladu z določeno vrsto prehrane.
Na zadnjih stopnjah uničevalnih procesov delujejo reduktorji-destruktorji, ki mineralizirajo ostanke organskih spojin v preproste anorganske snovi, ki jih ponovno uporabljajo proizvajalci.
Na primer, ko mrtvi les razpade, se zaporedno zamenjajo: hrošči → žolne → mravlje in termiti → glive uničujoče.
Detritalne verige so najpogostejše v gozdovih, kjer večino (približno 90 %) letnega prirastka rastlinske biomase rastlinojede živali ne porabijo neposredno, ampak odmrejo in vstopijo v te verige v obliki listja, nato pa se razgradijo in mineralizirajo.
V vodnih ekosistemih je večina snovi in energije vključenih v pašne verige, v kopenskih ekosistemih pa so najpomembnejše detritne verige.
Tako je na ravni potrošnikov tok organske snovi razdeljen na različne skupine potrošnikov:
živa organska snov sledi pašnim verigam;
mrtva organska snov gre vzdolž detritičnih verig.
Energija sonca ima veliko vlogo pri razmnoževanju življenja. Količina te energije je zelo velika (približno 55 kcal na 1 cm 2 na leto). Od te količine proizvajalci - zelene rastline - zaradi fotosinteze ne zabeležijo več kot 1-2% energije, puščave in ocean pa stotinke odstotka.
Število členov v prehranjevalni verigi je lahko različno, običajno pa jih je 3-4 (manj pogosto 5). Dejstvo je, da do končnega člena prehranjevalne verige pride tako malo energije, da je ne bo dovolj, če se število organizmov poveča.
riž. 1. Prehranjevalne verige v kopenskem ekosistemu
Skupina organizmov, ki jih združuje ena vrsta prehrane in zasedajo določen položaj v prehranjevalni verigi, se imenuje trofični nivo. Organizmi, ki prejemajo energijo od Sonca skozi enako število korakov, pripadajo isti trofični ravni.
Najpreprostejša prehranjevalna veriga (ali prehranjevalna veriga) je lahko sestavljena iz fitoplanktona, ki mu sledijo večji rastlinojedi planktonski raki (zooplankton) in konča s kitom (ali majhnimi plenilci), ki te rake filtrira iz vode.
Narava je kompleksna. Vsi njeni elementi, živi in neživi, so ena celota, kompleks medsebojno delujočih in povezanih pojavov in bitij, prilagojenih drug drugemu. To so členi ene verige. In če odstranite vsaj en tak člen iz celotne verige, so lahko rezultati nepričakovani.
Prekinitev prehranjevalnih verig ima lahko še posebej negativen vpliv na gozdove – ne glede na to, ali gre za gozdne biocenoze zmernega pasu ali biocenoze tropskih gozdov, ki so bogate z vrstno raznolikostjo. Številne vrste dreves, grmovnic ali zelnatih rastlin se zanašajo na določene opraševalce – čebele, ose, metulje ali kolibrije – ki živijo znotraj območja rastlinske vrste. Takoj ko odmre še zadnje cvetoče drevo ali zelnata rastlina, bo opraševalec prisiljen zapustiti ta življenjski prostor. Posledično bodo fitofagi (rastlinojede živali), ki se hranijo s temi rastlinami ali drevesnimi plodovi, umrli. Plenilci, ki so lovili fitofage, bodo ostali brez hrane, nato pa bodo spremembe zaporedno vplivale na preostale člene prehranjevalne verige. Posledično bodo vplivali na človeka, saj imajo svoje specifično mesto v prehranjevalni verigi.
Prehranjevalne verige lahko razdelimo na dve glavni vrsti: pašne in detritalne. Cene hrane, ki se začnejo z avtotrofnimi fotosintetskimi organizmi, se imenujejo pašnik, oz verige prehranjevanja. Na vrhu pašne verige so zelene rastline. Na drugi stopnji pašne verige so običajno fitofagi, t.j. živali, ki jedo rastline. Primer travniške prehranjevalne verige so odnosi med organizmi na poplavnem travniku. Takšna veriga se začne s travniško cvetočo rastlino. Naslednji člen je metulj, ki se hrani z nektarjem rože. Nato pride prebivalec vlažnih habitatov – žaba. Varovalna obarvanost ji omogoča, da ujame plen v zasedi, ne reši pa je pred drugim plenilcem – navadnim kačjim kačem. Čaplja, ko je ujela kačo, sklene prehranjevalno verigo na poplavnem travniku.
Če se prehranjevalna veriga začne z ostanki odmrlih rastlin, trupel in živalskih iztrebkov – detritusom, jo imenujemo detritalno, oz veriga razgradnje. Izraz "detritus" pomeni produkt razpadanja. Izposojeno je iz geologije, kjer se detritus nanaša na produkte uničenja kamnin. V ekologiji je detritus organska snov, ki sodeluje v procesu razgradnje. Takšne verige so značilne za skupnosti na dnu globokih jezer in oceanov, kjer se številni organizmi prehranjujejo s sedimentacijo detritusa, ki ga tvorijo mrtvi organizmi iz zgornjih osvetljenih plasti rezervoarja.
V gozdnih biocenozah se detritska veriga začne z razgradnjo odmrle organske snovi s strani saprofagnih živali. Tu najbolj aktivno sodelujejo pri razgradnji organske snovi talni nevretenčarji (členonožci, črvi) in mikroorganizmi. Obstajajo tudi veliki saprofagi - žuželke, ki pripravljajo substrat za organizme, ki izvajajo procese mineralizacije (za bakterije in glive).
Za razliko od pašne verige se velikost organizmov med premikanjem vzdolž verige detritusa ne poveča, ampak se, nasprotno, zmanjša. Torej, na drugi stopnji so lahko grobne žuželke. Toda najbolj značilni predstavniki detritne verige so glive in mikroorganizmi, ki se prehranjujejo z odmrlo snovjo in dokončajo proces razgradnje bioorganskih snovi do najpreprostejših mineralnih in organskih snovi, ki jih nato v raztopljeni obliki zaužijejo korenine zelenih rastlin. na vrhu pašne verige, s čimer se začne nov krog gibanja snovi.
V nekaterih ekosistemih prevladujejo pašniki, v drugih pa verige detritusa. Na primer, gozd velja za ekosistem, v katerem prevladujejo verige detritusa. V ekosistemu trohnečega štora pašne verige sploh ni. Hkrati pa na primer v ekosistemih morske površine skoraj vse proizvajalce, ki jih predstavlja fitoplankton, zaužijejo živali, njihova trupla pa potonejo na dno, tj. zapustiti objavljeni ekosistem. V takih ekosistemih prevladuje paša ali pašne prehranjevalne verige.
Splošno pravilo glede katerega koli prehranjevalna veriga, navaja: na vsaki trofični ravni skupnosti se večina energije, absorbirane iz hrane, porabi za vzdrževanje življenja, se razprši in je drugi organizmi ne morejo več uporabiti. Tako hrana, zaužita na vsaki trofični ravni, ni popolnoma asimilirana. Pomemben del se porabi za presnovo. Ko se premaknemo na vsak naslednji člen v prehranjevalni verigi, se skupna količina uporabne energije, prenesene na naslednjo višjo trofično raven, zmanjša.
