NAHRUNGSKETTE: ELEMENTE, NAHRUNGSPYRAMIDE UND BEISPIELE - BIOLOGIE - 2025

Eine Nahrungsmittel- oder Trophäenkette ist eine grafische Darstellung der vielfältigen Verbindungen, die im Hinblick auf die Konsumwechselwirkungen zwischen den verschiedenen Arten, die Teil einer Gemeinschaft sind, bestehen.

Die trophischen Ketten variieren stark, abhängig vom untersuchten Ökosystem, und setzen sich aus den verschiedenen dort existierenden trophischen Ebenen zusammen. Die Basis jedes Netzwerks bilden die Primärproduzenten. Diese sind in der Lage, Photosynthese zu betreiben und Sonnenenergie einzufangen.

Quelle: Roddelgado, aus Wikimedia Commons

Aufeinanderfolgende Ebenen der Kette bestehen aus heterotrophen Organismen. Pflanzenfresser fressen die Pflanzen, und diese werden von Fleischfressern verzehrt.

Oft sind die Beziehungen im Netzwerk nicht vollständig linear, da die Tiere in einigen Fällen eine umfangreiche Ernährung haben. Ein Fleischfresser kann sich beispielsweise von Fleischfressern und Pflanzenfressern ernähren.

Eine der herausragendsten Eigenschaften von Nahrungsketten ist die Ineffizienz, mit der Energie von einer Ebene zur anderen gelangt. Ein Großteil davon geht in Form von Wärme verloren und nur etwa 10% gehen vorbei. Aus diesem Grund können Nahrungsketten nicht erweitert und mehrstufig sein.

Woher kommt die Energie?

Alle Aktivitäten, die Organismen ausführen, erfordern Energie - von der Bewegung zu Wasser, zu Land oder in der Luft bis zum Transport eines Moleküls auf Zellebene.

All diese Energie kommt von der Sonne. Die Sonnenenergie, die ständig auf den Planeten Erde strahlt, wird in chemische Reaktionen umgewandelt, die das Leben nähren.

Auf diese Weise werden die grundlegendsten Moleküle, die Leben ermöglichen, in Form von Nährstoffen aus der Umwelt gewonnen. Im Gegensatz zu chemischen Nährstoffen, die konserviert werden.

Daher gibt es zwei Grundgesetze, die den Energiefluss in Ökosystemen regeln. Die erste stellt fest, dass Energie in zwei Ökosystemen durch einen kontinuierlichen Fluss, der nur in eine Richtung geht, von einer Gemeinde zur anderen gelangt. Es ist notwendig, die Energie der Solarquelle zu ersetzen.

Das zweite Gesetz besagt, dass Nährstoffe kontinuierlich Zyklen durchlaufen und wiederholt innerhalb desselben Ökosystems und auch zwischen ihnen verwendet werden.

Beide Gesetze modulieren den Energiedurchgang und formen das komplexe Netzwerk von Wechselwirkungen zwischen Populationen, zwischen Gemeinschaften und zwischen diesen biologischen Einheiten mit ihrer abiotischen Umgebung.

Elemente, die es ausmachen

Quelle: Wikimedia Commons. Verfasser: Evamaria1511

Ganz allgemein werden organische Wesen nach der Art und Weise klassifiziert, in der sie Energie erhalten, um sich zu Autotrophen und Heterotrophen zu entwickeln, zu erhalten und zu reproduzieren.

Autotrophen

Die erste Gruppe, die Autotrophen, umfasst Personen, die in der Lage sind, Sonnenenergie in chemische Energie umzuwandeln, die in organischen Molekülen gespeichert ist.

Mit anderen Worten, Autotrophen müssen keine Nahrung zu sich nehmen, um zu überleben, da sie in der Lage sind, sie zu erzeugen. Sie werden auch oft als "Produzenten" bezeichnet.

Die bekannteste Gruppe autotropher Organismen sind Pflanzen. Es gibt jedoch auch andere Gruppen wie Algen und einige Bakterien. Diese verfügen über alle Stoffwechselmechanismen, die zur Durchführung von Photosyntheseprozessen erforderlich sind.

Die Sonne, die Energiequelle, die die Erde antreibt, verschmilzt Wasserstoffatome zu Heliumatomen und setzt dabei riesige Energiemengen frei.

Nur ein kleiner Teil dieser Energie gelangt als elektromagnetische Wellen von Wärme, Licht und ultravioletter Strahlung auf die Erde.

Quantitativ gesehen wird ein großer Teil der Energie, die die Erde erreicht, von der Atmosphäre, den Wolken und der Erdoberfläche reflektiert.

Nach diesem Absorptionsereignis bleibt ca. 1% der Sonnenenergie verfügbar. Von dieser Menge, die die Erde erreicht, können Pflanzen und andere Organismen 3% einfangen.

Heterotrophe

Die zweite Gruppe besteht aus heterotrophen Organismen. Sie sind nicht zur Photosynthese fähig und müssen aktiv nach ihrer Nahrung suchen. Daher werden sie im Zusammenhang mit Lebensmittelketten als Verbraucher bezeichnet. Wir werden später sehen, wie sie klassifiziert werden.

Die Energie, die die einzelnen Produzenten speichern konnten, steht anderen Organismen zur Verfügung, aus denen die Gemeinschaft besteht.

Zersetzer

Es gibt Organismen, die ebenfalls die "Fäden" der trophischen Ketten bilden. Dies sind die Zersetzer oder Trümmerfresser.

Zersetzer bestehen aus einer heterogenen Gruppe von Kleintieren und Protisten, die in Umgebungen leben, in denen sich häufig Abfall ansammelt, wie z. B. zu Boden fallende Blätter und Leichen.

Zu den herausragendsten Organismen zählen Regenwürmer, Milben, Myriapoden, Protisten, Insekten, Krebstiere, die als Mealybugs, Nematoden und sogar Geier bekannt sind. Mit Ausnahme dieses fliegenden Wirbeltiers sind die übrigen Organismen in Abfallablagerungen weit verbreitet.

Seine Rolle im Ökosystem besteht darin, die in toter organischer Materie gespeicherte Energie zu extrahieren und in einem fortgeschritteneren Zersetzungszustand auszuscheiden. Diese Produkte dienen als Nahrung für andere zersetzende Organismen. Hauptsächlich wie Pilze.

Die Zersetzungswirkung dieser Wirkstoffe ist in allen Ökosystemen von wesentlicher Bedeutung. Wenn wir alle Zersetzer eliminieren würden, würden sich plötzlich Leichen und andere Stoffe ansammeln.

Abgesehen davon, dass die in diesen Körpern gespeicherten Nährstoffe verloren gehen würden, könnte der Boden nicht genährt werden. Eine Schädigung der Bodenqualität würde somit zu einer drastischen Verringerung der Pflanzenlebensdauer führen und das Niveau der Primärproduktion beenden.

Trophäenlevel

In Nahrungsketten geht Energie von einer Ebene zur anderen. Jede der genannten Kategorien bildet eine trophische Ebene. Die erste besteht aus der großen Vielfalt der Erzeuger (Pflanzen aller Art, unter anderem Cyanobakterien).

Verbraucher hingegen besetzen mehrere trophische Ebenen. Diejenigen, die sich ausschließlich von Pflanzen ernähren, bilden die zweite trophische Ebene und werden als Primärverbraucher bezeichnet. Beispiele hierfür sind alle pflanzenfressenden Tiere.

Die sekundären Verbraucher bestehen aus Fleischfressern - Tieren, die Fleisch essen. Dies sind Raubtiere und ihre Beute sind hauptsächlich die Hauptkonsumenten.

Schließlich gibt es noch eine andere Ebene, die von tertiären Verbrauchern gebildet wird. Es umfasst Gruppen fleischfressender Tiere, deren Beute andere fleischfressende Tiere sind, die sekundären Verbrauchern gehören.

Netzwerkmuster

Nahrungsketten sind grafische Elemente, die die Beziehungen von Arten in einer biologischen Gemeinschaft in Bezug auf ihre Ernährung beschreiben sollen. In didaktischen Begriffen enthüllt dieses Netzwerk „wer ernährt sich von was oder von wem“.

Jedes Ökosystem präsentiert ein einzigartiges Nahrungsnetz und unterscheidet sich drastisch von dem, was wir in einem anderen Ökosystemtyp finden könnten. Im Allgemeinen sind Nahrungsketten in aquatischen Ökosystemen komplizierter als in terrestrischen.

Nahrungsnetze sind nicht linear

Wir sollten nicht erwarten, ein lineares Netzwerk von Interaktionen zu finden, da es in der Natur äußerst schwierig ist, die Grenzen zwischen primären, sekundären und tertiären Verbrauchern genau zu definieren.

Das Ergebnis dieses Interaktionsmusters ist ein Netzwerk mit mehreren Verbindungen zwischen den Mitgliedern des Systems.

Zum Beispiel sind einige Bären, Nagetiere und sogar wir Menschen "Allesfresser", was bedeutet, dass der Fütterungsbereich groß ist. In der Tat bedeutet der lateinische Begriff "wer alles isst".

Somit kann sich diese Tiergruppe in einigen Fällen als Primärverbraucher und später als Sekundärverbraucher verhalten oder umgekehrt.

Fleischfresser ernähren sich im Allgemeinen von Pflanzenfressern oder anderen Fleischfressern. Daher würden sie als sekundäre und tertiäre Verbraucher eingestuft.

Um die vorherige Beziehung zu veranschaulichen, können wir Eulen verwenden. Diese Tiere sind sekundäre Verbraucher, wenn sie sich von kleinen pflanzenfressenden Nagetieren ernähren. Wenn sie jedoch insektenfressende Säugetiere verzehren, wird dies als tertiärer Verbraucher angesehen.

Es gibt Extremfälle, die das Netzwerk noch komplizierter machen, beispielsweise fleischfressende Pflanzen. Obwohl sie Produzenten sind, werden sie je nach Beute auch als Konsumenten eingestuft. Wenn es eine Spinne wäre, würde es ein sekundärer Produzent und Konsument werden.

Energieübertragung

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Energieübertragung an die Erzeuger

Der Übergang von Energie von einer trophischen Ebene zur nächsten ist ein höchst ineffizientes Ereignis. Dies geht Hand in Hand mit dem Gesetz der Thermodynamik, das besagt, dass die Energienutzung niemals vollständig effizient ist.

Um die Energieübertragung zu veranschaulichen, nehmen wir als Beispiel ein Ereignis im Alltag: das Verbrennen von Benzin durch unser Auto. Dabei gehen 75% der freigesetzten Energie in Form von Wärme verloren.

Wir können dasselbe Modell auf Lebewesen übertragen. Wenn ATP-Bindungen zur Verwendung bei der Muskelkontraktion aufgebrochen werden, wird als Teil des Prozesses Wärme erzeugt. Dies ist ein allgemeines Muster in der Zelle. Alle biochemischen Reaktionen erzeugen geringe Wärmemengen.

Energieübertragung zwischen den anderen Ebenen

In ähnlicher Weise erfolgt die Energieübertragung von einem trophischen Level auf ein anderes mit erheblich geringer Effizienz. Wenn ein Pflanzenfresser eine Pflanze konsumiert, kann nur ein Teil der vom Autotrophen aufgenommenen Energie auf das Tier übertragen werden.

Dabei verbrauchte die Pflanze einen Teil der Energie zum Wachsen und ein erheblicher Teil ging als Wärme verloren. Darüber hinaus wurde ein Teil der Sonnenenergie verwendet, um Moleküle wie Cellulose aufzubauen, die vom Pflanzenfresser nicht verdaulich oder verwendbar sind.

Wenn Sie mit demselben Beispiel fortfahren, wird die Energie, die der Pflanzenfresser durch den Verbrauch der Pflanze gewonnen hat, in mehrere Ereignisse innerhalb des Organismus unterteilt.

Ein Teil davon wird verwendet, um die Teile des Tieres, zum Beispiel das Exoskelett, aufzubauen, falls es sich um einen Arthropoden handelt. Auf die gleiche Weise wie in den vorherigen Stufen geht ein großer Prozentsatz thermisch verloren.

Die dritte trophische Ebene umfasst die Personen, die unseren oben genannten hypothetischen Arthropoden konsumieren werden. Die gleiche Energielogik, die wir auf die beiden oberen Ebenen angewendet haben, gilt auch für diese Ebene: Ein Großteil der Energie geht als Wärme verloren. Diese Funktion begrenzt die Länge, die die Kette aufnehmen kann.

Trophäenpyramide

Eine trophische Pyramide ist eine besondere Art, die Beziehungen, die wir in den vorherigen Abschnitten besprochen haben, grafisch darzustellen, nicht mehr als Netzwerk von Verbindungen, sondern indem die verschiedenen Ebenen in Schritte einer Pyramide gruppiert werden.

Es hat die Besonderheit, die relative Größe jeder trophischen Ebene als jedes Rechteck in die Pyramide aufzunehmen.

An der Basis sind die Primärproduzenten vertreten, und wenn wir die Grafik nach oben verschieben, erscheinen die restlichen Ebenen in aufsteigender Reihenfolge: Primär-, Sekundär- und Tertiärverbraucher.

Nach den durchgeführten Berechnungen ist jeder Schritt etwa zehnmal höher, wenn wir ihn mit dem oberen vergleichen. Diese Berechnungen leiten sich aus der bekannten 10% -Regel ab, da der Übergang von einer Ebene zur anderen eine Energieumwandlung nahe diesem Wert impliziert.

Wenn beispielsweise die als Biomasse gespeicherte Energie 20.000 Kilokalorien pro Quadratmeter und Jahr beträgt, beträgt sie in der oberen Ebene 2.000, in den nächsten 200 usw., bis die quaternären Verbraucher erreicht sind.

Die Energie, die nicht von den Stoffwechselprozessen von Organismen verbraucht wird, repräsentiert die weggeworfene organische Substanz oder Biomasse, die im Boden gespeichert ist.

Arten von trophischen Pyramiden

Es gibt verschiedene Arten von Pyramiden, je nachdem, was darin dargestellt wird. Dies kann unter anderem in Bezug auf Biomasse, Energie (wie im genannten Beispiel), Produktion und Anzahl der Organismen erfolgen.

Beispiel

Eine typische aquatische Süßwasser-Nahrungskette beginnt mit der großen Menge an Grünalgen, die dort leben. Diese Ebene repräsentiert den Primärproduzenten.

Der Hauptverbraucher in unserem hypothetischen Beispiel werden Mollusken sein. Zu den Sekundärkonsumenten zählen Fischarten, die sich von Weichtieren ernähren. Zum Beispiel die schleimig geformte Art (Cottus cognatus).

Die letzte Ebene besteht aus tertiären Verbrauchern. In diesem Fall wird die schleimige Skulptur von einer Lachsart verzehrt: Königslachs oder Oncorhynchus tshawytscha.

Wenn wir es aus der Sicht des Netzwerks sehen, sollten wir auf der anfänglichen Ebene der Produzenten neben Grünalgen auch alle Kieselalgen, Blaualgen und andere berücksichtigen.

Somit werden viel mehr Elemente (Krebstierarten, Rotifere und mehrere Fischarten) eingebaut, um ein miteinander verbundenes Netzwerk zu bilden.

Verweise

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