Czym jest sieć żywnościowa i łańcuch pokarmowy?

Jeden sieć troficzna jest zbiorem różnych rodzajów organizmów, które należą do tej samej niszy ekologicznej związanej ze sobą poprzez związki żywieniowe (Fabré, 1913).

Sieci troficzne zapewniają ujednolicone tematy ekologii (Lafferty, et al., 2006), to znaczy mają na celu wyjaśnienie zachowania bioróżnorodności w różnych niszach, a także przepływ energii występujący między nimi..

Łańcuch pokarmowy lub łańcuch troficzny to liniowa sieć połączeń w sieci pokarmowej między wytwarzającymi się organizmami (takimi jak trawa lub drzewa, które wykorzystują promieniowanie słoneczne do produkcji żywności) a gatunkami drapieżnymi (takimi jak niedźwiedzie lub wilki).

Łańcuch pokarmowy pokazuje, jak organizmy są ze sobą powiązane przez jedzenie, które jedzą. Każdy poziom łańcucha reprezentuje inny poziom troficzny.

Często sieć troficzna jest mylona z łańcuchem troficznym. Różnica między nimi polega na tym, że łańcuch troficzny opisuje drogę energii przekształconej w żywność od producenta do konsumenta końcowego za pośrednictwem linków.

Z drugiej strony, sieć troficzna jest zbiorem interakcji opisanych na istniejących poziomach troficznych w obrębie tego samego ekosystemu. 

Poziomy troficzne

Organizmy ekosystemu są klasyfikowane, zgodnie z ich dietą, na różnych poziomach troficznych. Poziomy te odpowiadają producentom, konsumentom i rozkładającym się.

Producenci to organizmy, które produkują własne pożywienie z fotosyntezy, znane również jako organizmy autotroficzne. Większość roślin i glonów znajduje się w tej klasyfikacji.

Organizmy spożywające są podzielone na pierwotne, wtórne i trzeciorzędowe. Głównymi konsumentami są ci, którzy jedzą bezpośrednio z roślin. Mogą to być duże zwierzęta roślinożerne, takie jak słoń, lub owady, takie jak pszczoły i motyle. Rośliny pasożytnicze są również uważane za podstawowych konsumentów.

Wtórni konsumenci są drapieżnikami pierwotnych konsumentów i innych konsumentów, więc zależą pośrednio od producentów. Przykładami mogą być wilk, pająki, ropuchy, pumy, niedźwiedź i rośliny mięsożerne.

Zwierzęta zmiatające znajdują się na ostatnim poziomie konsumentów, ponieważ zjadają wszystkie martwe zwierzęta. Przykładami zwierząt padlinożernych są kondor, caracara i sępy.

Wreszcie, organizmy rozkładające to te, które żywią się martwą materią zwierzęcą i roślinną. Odgrywają one bardzo ważną rolę w cyklu składników odżywczych, ponieważ zwracają elementy martwej materii do gleby, która ma zostać ponownie zintegrowana z ekosystemem. Przykładami rozkładników są grzyby i bakterie.

Charakterystyka sieci troficznej

Zakłada się, że organizm należy do sieci troficznej, o ile jest częścią rozpatrywanego ekosystemu (Fabré, 1913).

Drapieżniki często są większe niż ofiary, z wyjątkiem patogenów, pasożytów i parazytoidów. Ponadto na objętość ciała gatunku wpływa struktura łańcuchów troficznych i interakcje między wszystkimi gatunkami (Brose i in., 2006).

Co najwyżej jeden poziom wykorzystuje tylko 10% energii poprzedniego poziomu troficznego, dlatego ze względu na dużą stratę energii łańcuchy pokarmowe zwykle mają kilka kroków.

Sieci pokarmowe dostarczają złożonych, ale wykonalnych reprezentacji różnorodności biologicznej, interakcji między gatunkami oraz struktury i funkcji ekosystemu (Dunne i in., 2002).

Ryzyko zniknięcia łącza

Ryzyko zerwania jakiegoś połączenia i brak gatunku, który mógłby go zastąpić, byłoby radykalne dla przetrwania innych żyjących w nim gatunków i zdrowia lasu.

Istnieją gatunki uważane za kluczowe w ekosystemach i jeśli ich populacja zostanie wyeliminowana lub obniżona, spowoduje to brak równowagi w interakcjach wszystkich pozostałych. Niektóre mogą być gatunkami produktywnymi, takimi jak rośliny, które są źródłem pożywienia dla wyższych stajni.

Możemy także znaleźć kluczowe gatunki, które są drapieżne. Regulują one populacje konsumentów na zdrowym poziomie dla ekosystemu, a jeśli znikają, powodują, że dany konsument zwiększa swoją populację, powodując brak równowagi w ekosystemie.

Istnieje kilka prostych teorii, które potwierdzają, że zwiększenie różnorodności gatunków na grupy funkcjonalne w ekosystemach poprawiłoby stabilność ekosystemu (Borvall i in., 2000). 

Przepływ materii w sieci

Materia, która płynie w sieci troficznej, składa się z cyklu minerałów w glebie, drewnie, ściółce i odpadach zwierzęcych..

Ten przepływ materii jest uważany za otwarty, ponieważ minerały wchodzą do systemu deszczowego i ze względu na wietrzenie w glebie i są gubione przez glebę przez spływ i wypłukiwanie gleby (DeAngelis, 1980).

Materia organiczna (żywe organizmy, detrytus) jest dostępna w glebie jako źródło składników odżywczych. Staje się to materią nieorganiczną (atmosfera, gleba i woda) poprzez rozkład, wydzielanie i wydalanie, aby później ponownie wejść w cykl składników odżywczych lub utworzyć skały osadowe, które nie będą dostępne jako składniki odżywcze (minerały w skałach).

Woda jest transporterem składników odżywczych poprzez energię, która przechodzi z opadów do parowania lub transportu ewapotransportowego i odwrotnie, utrzymując skondensowaną w atmosferze. Mechanizm ten przenosi w dużym stopniu wodór i tlen między innymi minerałami.

Tlen atmosferyczny jest włączany do istot żywych w postaci gazu, łączy się z innymi pierwiastkami i jest usuwany z organizmów w postaci gazu lub wody.

Cykl węglowy może przedostać się do sieci troficznej z przemysłu, poprzez oddychanie istot żywych lub CO2, który jest obecny w atmosferze, która jest absorbowana przez rośliny, a później przez glebę.

Ogólnie, cykl azotu odbywa się lokalnie między organizmami, glebą i wodą poprzez rozkład i reasymilację. Wolny azot w atmosferze przechodzi do gleby przez utrwalenie mikroorganizmów, a następnie jest absorbowany przez rośliny lub uwalniany do atmosfery.

Później rośliny są spożywane przez inne organizmy, a te organizmy odrzucają je w kale, które powracają do gleby. 

Rodzaje sieci troficznych

Sieci troficzne są graficznym wyjaśnieniem opisującym cykl składników odżywczych poprzez różne łańcuchy troficzne, które tworzą organizmy z ich różnymi nawykami żywieniowymi.

Ekolodzy sklasyfikowali różne typy sieci troficznych:

Społeczność

Jest to zbiór organizmów wybranych bez wcześniejszego rozważenia relacji pokarmowych między nimi, ale według taksonomii, wielkości, lokalizacji lub innych kryteriów (Fabré, 1913).

Źródło

Obejmuje jeden lub więcej rodzajów organizmów, organizmy, które zjadają, ich drapieżniki, a więc łańcuch (Pimm, et al., 1991).

Zatopiony

Jest ukierunkowanym podobieństwem społeczności sieci troficznej. Obejmuje jeden lub więcej rodzajów organizmów (konsumentów) oraz wszelkiego rodzaju organizmy, które konsumenci jedzą (Fabré, 1913).   

Najbardziej rozpoznawalnymi i możliwymi do zrealizowania jednostkami w obrębie społeczności są podsieci, grupy organizmów pokrytych terminalnym drapieżnikiem i powiązane troficznie, w taki sposób, że na wyższych poziomach występuje niewielki transfer energii do równoległych podsieci (Paine, 1963; Paine, 1966; ).

Naziemne sieci troficzne

W ekosystemach lądowych przepływ energii sieci troficznych rozpoczyna się w liściach, wykonując fotosyntezę w celu uzyskania energii słońca.

Liście są spożywane przez organizmy kręgowców i bezkręgowców, zwykle roślinożerców, które później umierają lub odrzucają odchody, stają się częścią gleby (humus) i są spożywane przez rośliny przez korzenie.

Pierwszy poziom

Stwierdzamy, że głównymi producentami są głównie rośliny, które utrzymują się w klimacie od tundry po gleby przez różne rodzaje lasów, lasów i pastwisk.

Drugi poziom

Drugi poziom składa się głównie z roślinożerców, które mogą być kręgowcami lub owadami. Jednak jest on również zajęty przez gatunki wszystkożerne, takie jak niedźwiedź czarny, który jest drapieżny, ale w pewnych porach roku żywi się żołędziami drzew. Gatunki wszystkożerne zajmują jednocześnie kilka poziomów sieci.

Trzeci poziom

Na trzecim poziomie podążaj za drapieżnikami, którzy zjadają konsumentów poprzednich poziomów. Na tym poziomie możemy także znaleźć pasożyty, takie jak komary, które częściowo odżywiają się organizmami konsumpcyjnymi.

Zasadniczo mają one niższe populacje niż te z innych poziomów, ponieważ są o jeden poziom powyżej sieci żywności.

Sieć w dalszym ciągu wzrasta, gdy energia przepływa, aż dotrze do rozkładników. Ogólnie rzecz biorąc, im bardziej wzrasta poziom sieci troficznej, tym mniej energii dociera, więc organizmy tych ostatnich poziomów są najbardziej narażone na zakłócenia w ekosystemach.

W naziemnych sieciach troficznych możemy znaleźć słabe lub silne interakcje. Przykładem silnej interakcji jest przetrwanie drapieżnika na określonej ofierze, takiej jak ryś iberyjski zależny od populacji królików. Silne interakcje wskazują na niewielką różnorodność gatunków i bardziej wrażliwych ekosystemów.

W przeciwieństwie do tego, słaba interakcja występuje wtedy, gdy drapieżnik nie jest specyficzny, na przykład kojot, który deprawuje wiele różnych gryzoni, które nie są tak silnie uzależnione i które mogą być również przystosowane do jedzenia owoców w pewnych porach roku. 

Morskie sieci troficzne

Ekosystemy morskie są bardzo ważne dla ludzi, ponieważ dostarczają nam pożywienia, a także są źródłem wychwytywania tlenu i CO2.

Morskie sieci troficzne są bardzo złożone, ponieważ mają wysoką łączność między różnymi gatunkami. Wiele z nich ma słabe interakcje, co oznacza, że ​​gatunki nie zależą wyłącznie od jednego zasobu. Ta sytuacja sprawia, że ​​ekosystem morski jest odporny na niewielkie zakłócenia (Rezende i in., 2011).

Ponadto krótkie łańcuchy troficzne, zwykle trzy do czterech poziomów konsumentów, dominują w środowisku morskim, zanim osiągną poziom dużych drapieżników, takich jak rekin, wieloryb, foki lub niedźwiedź polarny (Rezende i in., 2011)..

Głównymi producentami są glony, rośliny morskie oraz bakterie fotosyntetyczne i chemosyntetyczne. Najczęstszymi przykładami podstawowych konsumentów w środowisku morskim są jeżowce i widłonogi, grupa bardzo małych skorupiaków, znana również jako zooplankton..

Przykładami wtórnych konsumentów jest duża różnorodność małych gatunków ryb morskich. Te z kolei są wykorzystywane przez większych konsumentów trzeciorzędnych, takich jak kalmary i tuńczyki, aby później osiągnąć poziom super-drapieżników.

Ostatecznie dekompozytorzy składają się z mikroskopijnych organizmów, które zwracają materię na początek sieci.

Pomimo odporności środowiska morskiego na zakłócenia, człowiek w znacznym stopniu dotknął te ekosystemy z powodu zanieczyszczenia, polowań i zwiększonych połowów w ostatnich dziesięcioleciach, powodując między innymi populację Super-drapieżniki drastycznie spadły. Doprowadziło to do poważnych konsekwencji, które wciąż są nieprzewidywalne dla ekosystemu (Rezende i in., 2011).

Mikrobiologiczne sieci troficzne

Obsługuje bardzo złożoną sieć troficzną, której działanie ostatecznie prowadzi do recyklingu materii organicznej i cyklu składników odżywczych. Według Domíngueza i współpracowników (2009) elementami sieci troficznych podglebia są mikroorganizmy, mikrofauna, mezofauna i makrofauna.

Mikroorganizmy są głównymi konsumentami tej sieci troficznej (bakterii i grzybów), które rozkładają i mineralizują złożone substancje organiczne.

Mikrofauna

Mikrofauna obejmuje najmniejsze bezkręgowce, głównie nicienie i większość roztoczy, które spożywają mikroorganizmy lub metabolity drobnoustrojów lub tworzą część sieci troficznych mikro-drapieżników.

Mesofauna

Mezofauna składa się z bezkręgowców średniej wielkości o szerokości ciała od 0,2 do 10 mm. Jest bardzo zróżnicowany taksonomicznie, w tym wiele pierścieniowatych, owadów, skorupiaków, miriopat, pajęczaków i innych stawonogów, które działają jako transformatory ściółki warzywnej i spożywają mieszaninę substancji organicznych i mikroorganizmów. Wytwarzają także kał, który będzie podlegał późniejszemu atakowi drobnoustrojów.

Makrofauna

Makrofauna jest tworzona przez największe bezkręgowce (szerokość ciała> 1 cm), w tym głównie dżdżownice, a także niektóre mięczaki, miriody i różne grupy owadów.

Procesy społeczności drobnoustrojów są przeprowadzane w ryzosferze, to znaczy działa ona w koordynacji z aktywnością korzeni roślin. Tutaj aktorzy są korzeniami roślin, bakterii, grzybów, mikrofauny i mezofauny.

Sieci te charakteryzują się większą wydajnością w transformacji biomasy z 45% ich zdolności utrwalania.

Sieci te charakteryzują się również bardzo dużą różnorodnością gatunków, co skutkuje wysoką redundancją w systemie.

Referencje

1. Brose, U., Jonsson, T., Berlow, E.L., Warren, P., Banasek-Richter, C., Bersier, L.F. i Cushing, L. (2006). RELACJE KONSUMENCKIE - ZASOBY W CIAŁACH W NATURALNEJ ŻYWNOŚCI WEBS. Ekologia, t. 87 (10), str. 2411 - 2417.
2. Borrvall, C., Ebenman, B., Jonsson, T., i Jonsson, T. (2000). Różnorodność biologiczna zmniejsza ryzyko kaskadowego wymierania w modelowych sieciach pokarmowych. Listy ekologiczne, t. 3 (2), str. 131 - 136.
3. DeAngelis, D. L. (1980). Przepływ energii, obieg składników odżywczych i odporność ekosystemów. Ekologia, t. 61 (4), str. 764 - 771.
4. Dunne, J. A., Williams, R. J., i Martinez, N. D. (2002). Struktura sieci pokarmowej i teoria sieci: rola łączności i wielkości. Materiały z National Academy of Sciences, tom. 99 (20), str. 12917 - 12922.
5. Domínguez, J., Aira, M., i Gómez-Brandón, M. (2009). Rola dżdżownic w rozkładzie materii organicznej i cyklu składników odżywczych. Ecosistemas Magazine, tom. 18 (2), str. 20 -31.
6. Fabré, J. (1913). Wprowadzenie Sieci pokarmowe i przestrzeń niszowa. USA: prasa Princeton University.
7. Lafferty, K., Dobson, A. i Kuris, A. (2006). Pasożyty dominują w linkach internetowych dotyczących żywności. Materiały z National Academy of Sciences, tom. 103 (30), s. 11211 - 11216.
8. Paine, R. (1966). Złożoność sieci żywności i różnorodność gatunków. Amerykański przyrodnik, tom. 100 (910), str. 65 -75.
9. Pimm, S.L., Lawton, J.H. i Cohen, J.E. (1991). Wzory sieci żywności i ich konsekwencje. Natura vol. 350 (6320) pp. 669 - 674.
10. Rezende, E.L., Albert, E.M. i Fortuna, M.A. (2011). Morskie sieci troficzne.