ŁAŃCUCH POKARMOWY: ELEMENTY, PIRAMIDA ŻYWIENIOWA I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Żywność lub troficzny łańcuch jest graficzną reprezentacją wielu połączeń, które istnieją, pod względem zużycia interakcji między różnymi gatunkami, które są częścią społeczności.

Łańcuchy troficzne są bardzo zróżnicowane w zależności od badanego ekosystemu i składają się z różnych poziomów troficznych tam występujących. Podstawę każdej sieci tworzą producenci pierwotni. Są zdolne do fotosyntezy, wychwytując energię słoneczną.

Źródło: Roddelgado, źródło Wikimedia Commons

Kolejne poziomy łańcucha składają się z organizmów heterotroficznych. Roślinożercy zjadają rośliny, a te są zjadane przez drapieżniki.

Często relacje w sieci nie są całkowicie liniowe, ponieważ w niektórych przypadkach zwierzęta mają rozbudowaną dietę. Na przykład mięsożerca może żywić się mięsożercami i roślinożercami.

Jedną z najbardziej wyróżniających się cech łańcuchów pokarmowych jest nieefektywność, z jaką energia przechodzi z jednego poziomu na drugi. Wiele z tego jest tracone w postaci ciepła, a tylko około 10% przechodzi. Z tego powodu łańcuchy pokarmowe nie mogą być przedłużane i wielopoziomowe.

Skąd pochodzi energia?

Wszystkie czynności, które wykonują organizmy, wymagają energii - od ruchu, czy to drogą wodną, ​​lądową czy powietrzną, po transport cząsteczki na poziomie komórki.

Cała ta energia pochodzi ze słońca. Energia słoneczna, która nieustannie promieniuje na planetę Ziemię, jest przekształcana w reakcje chemiczne, które zasilają życie.

W ten sposób najbardziej podstawowe cząsteczki, które umożliwiają życie, są pozyskiwane ze środowiska w postaci składników odżywczych. W przeciwieństwie do chemicznych składników odżywczych, które są konserwowane.

Dlatego istnieją dwa podstawowe prawa, które regulują przepływ energii w ekosystemach. Pierwsza zakłada, że ​​energia przechodzi z jednej społeczności do drugiej w dwóch ekosystemach poprzez ciągły przepływ, który przebiega tylko w jednym kierunku. Konieczne jest zastąpienie energii źródła słonecznego.

Drugie prawo stanowi, że składniki odżywcze nieustannie przechodzą przez cykle i są wielokrotnie wykorzystywane w tym samym ekosystemie, a także między nimi.

Oba prawa modulują przepływ energii i kształtują złożoną sieć interakcji, które istnieją między populacjami, między społecznościami i między tymi biologicznymi bytami a ich abiotycznym środowiskiem.

Elementy, które to tworzą

Źródło: Wikimedia commons. Autor: Evamaria1511

W bardzo ogólny sposób, istoty organiczne są klasyfikowane zgodnie ze sposobem, w jaki uzyskują energię do rozwoju, utrzymania i rozmnażania, na autotrofy i heterotrofy.

Autotrofy

Pierwsza grupa, autotrofy, obejmuje osobniki zdolne do pobierania energii słonecznej i przekształcania jej w energię chemiczną zmagazynowaną w cząsteczkach organicznych.

Innymi słowy, autotrofy nie muszą spożywać żywności, aby przeżyć, ponieważ są w stanie ją wytworzyć. Często nazywani są również „producentami”.

Najbardziej znaną grupą organizmów autotroficznych są rośliny. Jednak istnieją również inne grupy, takie jak algi i niektóre bakterie. Posiadają one całą maszynerię metaboliczną niezbędną do przeprowadzenia procesów fotosyntezy.

Słońce, źródło energii zasilającej Ziemię, działa poprzez łączenie atomów wodoru w atomy helu, uwalniając przy tym ogromne ilości energii.

Tylko niewielka część tej energii dociera do Ziemi w postaci fal elektromagnetycznych ciepła, światła i promieniowania ultrafioletowego.

Pod względem ilościowym duża część energii docierającej do ziemi jest odbijana przez atmosferę, chmury i powierzchnię ziemi.

Po tym zdarzeniu absorpcji około 1% energii słonecznej pozostaje dostępne. Z tej ilości, która dociera do ziemi, rośliny i inne organizmy wychwytują 3%.

Heterotrofy

Druga grupa składa się z organizmów heterotroficznych. Nie są zdolne do fotosyntezy i muszą aktywnie szukać pożywienia. Dlatego w kontekście łańcuchów pokarmowych nazywani są konsumentami. Później zobaczymy, jak są klasyfikowane.

Energia, którą udało się zmagazynować poszczególnym producentom, jest do dyspozycji innych organizmów tworzących społeczność.

Dekompozytorzy

Istnieją organizmy, które podobnie tworzą „nici” łańcuchów troficznych. To są rozkładający się lub zjadacze gruzu.

Rozkładniki składają się z niejednorodnej grupy małych zwierząt i protistów, które żyją w środowiskach, w których często gromadzą się odpady, takie jak spadające na ziemię liście i zwłoki.

Wśród najwybitniejszych organizmów spotykamy: dżdżownice, roztocza, myriapody, protisty, owady, skorupiaki zwane wełnowcami, nicienie, a nawet sępy. Z wyjątkiem tego latającego kręgowca, pozostałe organizmy są dość powszechne w składowiskach odpadów.

Jego rola w ekosystemie polega na wydobywaniu energii zmagazynowanej w martwej materii organicznej, wydalaniu jej w bardziej zaawansowanym stanie rozkładu. Produkty te służą jako pokarm dla innych rozkładających się organizmów. Głównie jak grzyby.

Rozkładające działanie tych czynników jest niezbędne we wszystkich ekosystemach. Gdybyśmy wyeliminowali wszystkich rozkładających się, mielibyśmy nagłe nagromadzenie zwłok i innej materii.

Poza tym składniki odżywcze zgromadzone w tych ciałach zostałyby utracone, gleba nie mogłaby zostać odżywiona. Zatem uszkodzenie jakości gleby spowodowałoby drastyczny spadek życia roślin, kończąc poziom produkcji podstawowej.

Poziomy troficzne

W łańcuchach pokarmowych energia przechodzi z jednego poziomu na drugi. Każda z wymienionych kategorii stanowi poziom troficzny. Pierwszą z nich jest ogromna różnorodność producentów (wszelkiego rodzaju rośliny, między innymi sinice).

Z drugiej strony konsumenci zajmują kilka poziomów troficznych. Te, które żywią się wyłącznie roślinami, tworzą drugi poziom troficzny i nazywane są konsumentami pierwotnymi. Przykładem tego są wszystkie zwierzęta roślinożerne.

Konsumenci wtórni to mięsożercy - zwierzęta jedzące mięso. Są to drapieżniki, a ich ofiary są głównie głównymi konsumentami.

Wreszcie istnieje inny poziom utworzony przez konsumentów trzeciorzędnych. Obejmuje grupy zwierząt mięsożernych, których ofiarami są inne zwierzęta mięsożerne należące do konsumentów wtórnych.

Wzorzec sieci

Łańcuchy pokarmowe to elementy graficzne, które mają na celu opisanie relacji między gatunkami w społeczności biologicznej pod względem ich diety. W kategoriach dydaktycznych sieć ta ujawnia „kto czym się karmi lub kim”.

Każdy ekosystem przedstawia unikalną sieć pokarmową i drastycznie różni się od tego, co moglibyśmy znaleźć w innym ekosystemie. Ogólnie łańcuchy pokarmowe są bardziej skomplikowane w ekosystemach wodnych niż lądowych.

Sieci pokarmowe nie są liniowe

Nie należy spodziewać się liniowej sieci interakcji, ponieważ w naturze niezwykle trudno jest precyzyjnie określić granice między odbiorcami pierwotnymi, wtórnymi i trzeciorzędnymi.

Wynikiem tego wzorca interakcji będzie sieć z wieloma połączeniami między członkami systemu.

Na przykład niektóre niedźwiedzie, gryzonie, a nawet my, ludzie, są „wszystkożernymi”, co oznacza, że ​​zakres żywienia jest szeroki. W rzeczywistości łaciński termin oznacza „kto je wszystko”.

Zatem ta grupa zwierząt może w niektórych przypadkach zachowywać się jak konsument pierwotny, a później jako konsument wtórny lub odwrotnie.

Przechodząc do następnego poziomu, mięsożercy zazwyczaj żywią się roślinożercami lub innymi drapieżnikami. Dlatego zostaliby sklasyfikowani jako konsumenci drugorzędni i trzeciorzędni.

Aby zilustrować poprzedni związek, możemy użyć sów. Zwierzęta te są konsumentami wtórnymi, gdy żywią się małymi roślinożernymi gryzoniami. Ale kiedy konsumują ssaki owadożerne, uważa się je za trzeciego konsumenta.

Istnieją skrajne przypadki, które jeszcze bardziej komplikują sieć, na przykład rośliny mięsożerne. Chociaż są producentami, są również klasyfikowani jako konsumenci, w zależności od zdobyczy. Gdyby to był pająk, stałby się wtórnym producentem i konsumentem.

Transfer energii

LadyofHats, źródło Wikimedia Commons

Transfer energii do wytwórców

Przejście energii z jednego poziomu troficznego na następny jest wysoce nieefektywnym wydarzeniem. Jest to zgodne z prawem termodynamiki, które mówi, że zużycie energii nigdy nie jest całkowicie wydajne.

Aby zilustrować przekazywanie energii, weźmy na przykład wydarzenie z życia codziennego: spalanie benzyny przez nasz samochód. W tym procesie 75% uwolnionej energii jest tracone w postaci ciepła.

Możemy ekstrapolować ten sam model na istoty żywe. Kiedy wiązania ATP są rozrywane w celu wykorzystania ich podczas skurczu mięśni, w ramach tego procesu wytwarzane jest ciepło. To jest ogólny wzorzec w komórce, wszystkie reakcje biochemiczne wytwarzają niewielkie ilości ciepła.

Transfer energii między innymi poziomami

Podobnie, transfer energii z jednego poziomu troficznego na inny odbywa się ze znacznie niską wydajnością. Kiedy roślinożerca spożywa roślinę, tylko część energii przechwyconej przez autotrof może przekazać zwierzęciu.

Podczas tego procesu roślina zużywała część energii na wzrost, a znaczna część została utracona w postaci ciepła. Ponadto część energii słonecznej została wykorzystana do zbudowania cząsteczek, które nie są trawione ani używane przez roślinożerców, takich jak celuloza.

Idąc tym samym przykładem, energia, którą roślinożerca nabył dzięki spożyciu rośliny, zostanie podzielona na wiele zdarzeń w organizmie.

Część tego zostanie wykorzystana do zbudowania części zwierzęcia, na przykład egzoszkieletu, w przypadku stawonogów. Podobnie jak na poprzednich poziomach, duży procent jest tracony termicznie.

Trzeci poziom troficzny obejmuje osobniki, które będą spożywać naszego hipotetycznego stawonoga powyżej. Ta sama logika energetyczna, którą zastosowaliśmy do dwóch górnych poziomów, odnosi się również do tego poziomu: większość energii jest tracona w postaci ciepła. Ta funkcja ogranicza długość, jaką może przyjąć łańcuch.

Piramida troficzna

Piramida troficzna to szczególny sposób graficznego przedstawienia relacji, które omówiliśmy w poprzednich rozdziałach, nie jako sieć powiązań, ale poprzez grupowanie różnych poziomów w stopnie piramidy.

Jego cechą szczególną jest włączenie względnego rozmiaru każdego poziomu troficznego jako każdego prostokąta w piramidzie.

U podstawy reprezentowani są producenci pierwotni, a gdy przesuwamy się w górę wykresu, pozostałe poziomy pojawiają się w porządku rosnącym: konsumenci pierwotni, drugorzędni i trzeciorzędni.

Zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami każdy stopień jest około dziesięciokrotnie wyższy, jeśli porównamy go z wyższym. Obliczenia te wywodzą się ze znanej reguły 10%, ponieważ przejście z jednego poziomu na drugi implikuje transformację energii bliską tej wartości.

Na przykład, jeśli poziom energii zmagazynowanej jako biomasa wynosi 20 000 kilokalorii na metr kwadratowy rocznie, na górnym poziomie będzie to 2000, w następnych 200 i tak dalej, aż dotrze do odbiorców czwartorzędowych.

Energia, która nie jest wykorzystywana w procesach metabolicznych organizmów, reprezentuje odrzuconą materię organiczną lub biomasę zmagazynowaną w glebie.

Rodzaje piramid troficznych

Istnieją różne rodzaje piramid, w zależności od tego, co jest w nich reprezentowane. Można to zrobić m.in. pod względem biomasy, energii (jak we wspomnianym przykładzie), produkcji, liczby organizmów.

Przykład

Typowy słodkowodny wodny łańcuch pokarmowy zaczyna się od ogromnej ilości żyjących tam zielonych alg. Ten poziom reprezentuje głównego producenta.

W naszym hipotetycznym przykładzie głównym konsumentem będą mięczaki. Konsumenci wtórni obejmują gatunki ryb żywiące się mięczakami. Na przykład śluzowate rzeźbione gatunki (Cottus cognatus).

Ostatni poziom obejmuje konsumentów trzeciorzędnych. W tym przypadku śliską rzeźbę konsumuje gatunek łososia: łosoś królewski lub Oncorhynchus tshawytscha.

Jeśli spojrzymy na to z perspektywy sieci, na początkowym poziomie producentów powinniśmy wziąć pod uwagę oprócz zielenic wszystkie okrzemki, sinice i inne.

W ten sposób włącza się o wiele więcej elementów (gatunki skorupiaków, wrotki i wiele gatunków ryb), tworząc połączoną sieć.

Bibliografia

1. Audesirk, T. i Audesirk, G. (2003). Biologia 3: ewolucja i ekologia. Osoba.
2. Campos-Bedolla, P. (2002). Biologia. Redakcja Limusa.
3. Lorencio, CG (2000). Ekologia społeczności: paradygmat ryb słodkowodnych. Uniwersytet w Sewilli.
4. Lorencio, CG (2007). Postępy w ekologii: w kierunku lepszego poznania przyrody. Uniwersytet w Sewilli.
5. Molina, PG (2018). Ekologia i interpretacja krajobrazu. Opiekun szkolenia.
6. Odum, EP (1959). Podstawy ekologii. Firma WB Saunders.