TROPHÄENSTUFEN UND DIE ORGANISMEN, AUS DENEN SIE BESTEHEN (BEISPIELE) - BIOLOGIE - 2025

Die trophischen Ebenen sind die Menge der Organismen - oder Arten von Organismen - sie haben die gleiche Position im Nährstoff- und Energiefluss in einem Ökosystem. Im Allgemeinen gibt es drei trophische Hauptebenen: die Primärproduzenten, die Sekundärproduzenten und die Zersetzer.

Die Hauptproduzenten sind chemosynthetische Pflanzen, Algen und Prokaryoten. Innerhalb der Verbraucher gibt es verschiedene Ebenen, Pflanzenfresser und Fleischfresser. Schließlich sind Zersetzer eine große Gruppe von Pilzen und Prokaryoten.

Katzen sind Verbraucher. Quelle: pixabay.com

In den meisten Ökosystemen verflechten sich diese unterschiedlichen trophischen Ebenen in komplexen und voneinander abhängigen Nahrungsnetzen. Das heißt, jeder Raubtier hat mehr als eine Beute und jede Beute kann von mehr als einem Raubtier ausgenutzt werden. Das Grundstück kann aus bis zu 100 verschiedenen Arten bestehen.

Diese Ketten zeichnen sich dadurch aus, dass sie kurz sind, da die Energieübertragung von einer Ebene zur anderen ziemlich ineffizient ist - nur ungefähr 10% der Energie gehen von einer Ebene zur anderen.

Die Untersuchung der trophischen Ebenen und ihrer Zusammenstellung zu komplexen Nahrungsnetzen ist ein zentrales Thema in der Ökologie von Populationen, Gemeinschaften und Ökosystemen. Die Interaktion zwischen Ebenen und zwischen Ketten beeinflusst die Dynamik und Persistenz von Populationen und die Verfügbarkeit von Ressourcen.

Autotrophe und heterotrophe

Um zu verstehen, was eine trophische Ebene ist, müssen zwei grundlegende Konzepte in der Biologie verstanden werden: Autotrophe und Heterotrophe.

Autotrophe sind Organismen, die in der Lage sind, ihre eigene "Nahrung" unter Verwendung von Sonnenenergie und der für die Photosynthese oder durch Chemosynthese erforderlichen enzymatischen und strukturellen Maschinerie zu erzeugen.

Heterotrophen fehlen diese Mechanismen und müssen aktiv nach Nahrung suchen - genau wie wir Menschen.

Pilze werden oft mit autotrophen Organismen verwechselt (aufgrund ihrer Bewegungsunfähigkeit und ihrer oberflächlichen Lebensweise Pflanzen ähnlich). Diese Organismen sind jedoch heterotrop und bauen die sie umgebenden Nährstoffe ab. Später werden wir sehen, welche Rolle Pilze in Ketten spielen.

Trophäenstufen und ihre Eigenschaften

Roddelgado

Der Energiedurchgang erfolgt nacheinander durch Kraft. Auf diese Weise wird ein Organismus von einem anderen verbraucht, der letztere von einem dritten, und so geht das System weiter. Jeder dieser "Links" wird als trophisches Level bezeichnet.

Auf diese Weise verteilen Ökologen Organismen basierend auf ihrer Hauptnahrungs- und Energiequelle.

Formal umfasst eine trophische Ebene alle Organismen, die sich hinsichtlich des Energieflusses in einem Ökosystem in einer ähnlichen Position befinden. Es gibt drei Kategorien: Produzenten, Konsumenten und Zersetzer. Im Folgenden werden wir jede der genannten Ebenen im Detail analysieren.

-Erste trophische Stufe: Produzenten

Die erste trophische Stufe in der Kette besteht immer aus einem Primärproduzenten. Die Identität dieser Organismen variiert je nach Ökosystem. Dieser Boden ist derjenige, der den Rest der trophischen Ebenen unterstützt.

In terrestrischen Umgebungen sind die Hauptproduzenten beispielsweise verschiedene Pflanzenarten. In aquatischen Ökosystemen sind sie Algen. Metabolisch können die Produzenten photosynthetisch (die Mehrheit) oder chemosynthetisch sein.

Photosynthetische Organismen nutzen die Energie des Sonnenlichts, um organische Verbindungen zu synthetisieren, die sie später in den Zellatmungsprozess und als Bausteine ​​für ihr weiteres Wachstum einbauen.

Wie zu erwarten, sind diese Organismen zahlreicher als ihre Verbraucher. Tatsächlich besteht fast die gesamte (99%) organische Substanz in der lebenden Welt aus Pflanzen und Algen, während Heterotrophe nur die restlichen 1% einnehmen.

Andererseits finden sich die chemosynthetischen Primärproduzenten hauptsächlich in hydrothermalen Wasserquellen tief im Ozean - wo diese prokaryotischen Organismen sehr häufig vorkommen.

Hypothese der Grünen Welt

Sie haben sicherlich bemerkt, dass die meisten natürlichen Ökosysteme grün sind. Tatsächlich werden in der pflanzlichen Biomasse terrestrischer Ökosysteme insgesamt 83,10 bis ¹⁰ Tonnen Kohlenstoff gespeichert - eine außerordentlich hohe Zahl.

Diese Tatsache scheint merkwürdig, da es eine sehr hohe Anzahl von Primärverbrauchern gibt, die Pflanzenmaterial essen.

Nach dieser Hypothese verbrauchen Pflanzenfresser wenig Pflanzenmaterial, da sie durch eine Vielzahl von Faktoren kontrolliert werden, die ihre Populationen einschränken, wie das Vorhandensein von Raubtieren, Parasiten und anderen Arten von Krankheiten. Darüber hinaus enthalten die Pflanzen giftige chemische Substanzen, die den Verzehr verhindern.

Bisherige Berechnungen gehen davon aus, dass Pflanzenfresser jedes Jahr etwa 17% der gesamten Nettoproduktion der Erzeuger verbrauchen - der Rest wird von Detritivoren verzehrt.

Angesichts dieser Zahlen können wir nun den Schluss ziehen, dass Pflanzenfresser für Pflanzen kein wirklich spürbares Ärgernis darstellen. Es gibt jedoch sehr spezielle Ausnahmen, bei denen Pflanzenfresser in sehr kurzer Zeit ganze Populationen eliminieren können (einige Schädlinge).

- Zweites trophisches Level: Verbraucher

Die trophischen Werte, die über den Primärproduzenten liegen, werden von heterotrophen Organismen gebildet und hängen direkt oder indirekt von den autotrophen Produzenten ab. Innerhalb der Verbrauchergruppe finden wir auch mehrere Ebenen.

Hauptverbraucher: Pflanzenfresser

Energie gelangt über Primärverbraucher. Diese bestehen aus Tieren, die Pflanzen oder Algen fressen. In jedem Ökosystem finden wir eine bestimmte Gruppe von Tieren, aus denen sich die primären Verbraucher zusammensetzen.

Eine der auffälligsten Eigenschaften von Pflanzenfressern ist, dass der größte Teil des Materials unverdaut ausgeschieden wird. Die verdaute Energie treibt die täglichen Aktivitäten des Pflanzenfressers an und ein anderer Teil wird in tierische Biomasse umgewandelt.

Der erste wird oft als "Verlust" durch Atmen bezeichnet. Das Atmen ist jedoch eine wichtige Aktivität, die das Tier ausführen muss.

Sekundärverbraucher: Fleischfresser

Die nächste Stufe besteht aus sekundären Verbrauchern oder Fleischfressern: Tieren, die sich von anderen Tieren ernähren. Nur ein kleiner Teil des Körpers des Pflanzenfressers ist in den Körper des Fleischfressers eingebaut.

Einige sekundäre Verbraucher haben möglicherweise eine gemischte Ernährung, einschließlich Pflanzen und Tiere in ihrer Ernährung. Daher ist ihre Klassifizierung normalerweise nicht sehr klar und sie sind in mehr als einer trophischen Ebene vorhanden.

Tertiäre und quaternäre Verbraucher

Einige trophische Ketten sind durch tertiäre und quaternäre Verbraucher gekennzeichnet, was darauf hinweist, dass sie Tiere der Sekundär- bzw. Tertiärstufe konsumieren.

Detritivoren oder Aasfresser

Eine bestimmte Art von Verbraucher besteht aus Personen, die als Aasfresser bekannt sind. Diese Art der Fütterung ist durch den Verzehr von toter Beute und nicht von lebender Beute gekennzeichnet.

Die Aasfresserdiät umfasst Detritus: Zersetzung von pflanzlichen Portionen wie Blättern, Wurzeln, Zweigen und Stämmen oder auch toten Tieren, Exoskeletten und Skeletten.

-Dritte trophische Stufe: Zersetzer

Wie die Detritivoren der vorherigen Gruppe wirken die Organismen der dritten trophischen Ebene auf die Zersetzung von Material. Sie sind jedoch keine biologischen Einheiten, die sich überlappen, da die Funktion der einzelnen Einheiten sehr unterschiedlich ist.

Die Hauptfunktion von Zersetzern ist die Umwandlung von organischer Materie in anorganische Materie, wodurch der Stoffkreislauf innerhalb der Ökosysteme geschlossen wird. Auf diese Weise steht dem Gemüse Materie zur Verfügung. Verantwortlich für diese wichtige Abschlussarbeit sind Bakterien und Pilze.

Pilze sind Organismen, die Enzyme absondern, deren Substrate die sie umgebenden organischen Substanzen sind. Nach der enzymatischen Verdauung können Pilze die Produkte für Lebensmittel aufnehmen.

Die meisten Zersetzer sind mikroskopisch kleine Mittel, die wir mit bloßem Auge nicht sehen können. Seine Bedeutung geht jedoch über seine Größe hinaus, denn wenn wir alle Zersetzer auf dem Planeten eliminieren, würde das Leben auf der Erde aufgrund eines Mangels an Inhaltsstoffen für die Bildung neuer organischer Substanzen aufhören.

Beispiele

Wiese

Unser erstes Beispiel konzentriert sich auf eine Wiese. Aus praktischen Gründen werden wir einfache Ketten verwenden, um zu demonstrieren, wie die trophischen Ebenen miteinander verbunden sind und wie sie je nach Ökosystem variieren. Der Leser muss jedoch berücksichtigen, dass die reale Kette komplexer ist und mehr Teilnehmer hat.

Gras und andere Pflanzen würden die primäre Erzeugerebene bilden. Die verschiedenen Insekten, die auf unserer hypothetischen Wiese leben (zum Beispiel eine Grille), werden die Hauptkonsumenten des Grases sein.

Die Grille wird von einem sekundären Verbraucher konsumiert, in unserem Beispiel handelt es sich um ein kleines Nagetier. Die Maus wird wiederum von einem tertiären Verbraucher konsumiert: einer Schlange.

Wenn auf der Wiese ein fleischfressender Vogel wie Adler oder Eulen lebt, konsumieren sie die Maus und fungieren als quaternäre Verbraucher.

Ozean

Lassen Sie uns nun die gleichen hypothetischen Überlegungen anstellen, jedoch in einem aquatischen Ökosystem. Im Ozean ist Phytoplankton der Hauptproduzent. Hierbei handelt es sich um Pflanzenorganismen, die im Wasser verteilt leben. Letzteres wird vom Hauptverbraucher Zooplankton konsumiert.

Die verschiedenen Fischarten, die im Ökosystem leben, werden die sekundären Verbraucher sein.

Tertiäre Verbraucher, die Fisch essen, können Robben oder andere Fleischfresser sein.

Unsere Kette im Ozean endet mit einem bekannten quaternären Verbraucher: dem Weißen Hai, der sich vom Siegel des vorherigen Levels ernährt.

Energieübertragung zwischen trophischen Ebenen

In der Regel wurde festgestellt, dass der Nettoenergietransfer zwischen den einzelnen trophischen Ebenen einen maximalen Wirkungsgrad von nur 10% erreicht und im Volksmund als „10% -Regel“ bezeichnet wird. Innerhalb jeder Community kann dieser Ansatz jedoch erheblich variieren.

Dies bedeutet, dass beispielsweise die von Pflanzenfressern gespeicherte Gesamtenergie nur 10% der Gesamtenergie des Primärproduzenten ausmacht, den sie verbraucht haben. Ebenso finden wir bei Sekundärverbrauchern 10% der von Primärverbrauchern gespeicherten Energie.

Wenn wir es quantitativ sehen wollen, betrachten wir das folgende Beispiel: Nehmen wir an, wir haben 100 Kalorien Sonnenenergie, die von photosynthetischen Organismen eingefangen werden. Von diesen gehen nur 10 Kalorien an Pflanzenfresser und nur 1 an Fleischfresser über.

Nahrungsketten sind nicht einfach

Wenn wir an Nahrungsketten denken, können wir annehmen, dass die Ebenen, aus denen sie bestehen, in linearen Mengen angeordnet sind, die perfekt voneinander getrennt sind. In der Natur stellen wir jedoch fest, dass eine Ebene mit mehreren Ebenen interagiert und die Kette wie ein Netzwerk aussieht.

Nahrungsketten sind kurz

Wenn wir uns die Nahrungsketten ansehen, werden wir feststellen, dass sie nur aus wenigen Ebenen bestehen - den meisten von fünf Gliedern oder weniger. Einige Spezialketten, wie im antarktischen Netzwerk, haben mehr als sieben Glieder.

Daher haben Forscher die Existenz weniger trophischer Ebenen in Frage gestellt. Die für das Thema relevanten Hypothesen sind folgende:

Energiehypothese

Es gibt zwei Hypothesen, um diese Längenbeschränkung zu erklären. Die erste ist die sogenannte „Energiehypothese“, bei der die Hauptbeschränkung der Kette die Ineffizienz der Energieübertragung von einer Ebene zur anderen ist. An dieser Stelle sei an die im vorherigen Abschnitt erwähnte 10% -Hypothese erinnert.

Unter der Annahme der vorherigen Hypothese sollten wir feststellen, dass in Ökosystemen mit hoher Primärproduktivität durch die photosynthetischen Organismen in der Region die Ketten länger sind, da die Energie, mit der sie beginnt, größer ist.

Hypothese der dynamischen Stabilität

Die zweite Hypothese bezieht sich auf die dynamische Stabilität und schlägt vor, dass die Ketten kurz sind, weil sie eine größere Stabilität aufweisen als die längeren Ketten. Wenn in den unteren Ebenen eine abrupte Populationsschwankung auftritt, können wir das lokale Aussterben oder die Abnahme der oberen trophischen Ebenen feststellen.

In Umgebungen, die anfälliger für Umgebungsvariabilität sind, sollten übergeordnete Raubtiere die Plastizität haben, um neue Beute zu finden. Je länger die Kette ist, desto schwieriger wird es, das System wiederherzustellen.

Beweise

Unter Berücksichtigung der von den Forschern gesammelten Daten scheint die wahrscheinlichste Hypothese die Energiehypothese zu sein. Durch Manipulationsexperimente wurde der Schluss gezogen, dass die Primärproduktivität die Länge der Nahrungskette proportional beeinflusst.

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