POTRAVINOVÝ ŘETĚZEC: PRVKY, POTRAVINOVÁ PYRAMIDA A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2024

Potraviny nebo trofický řetězec je grafické znázornění více připojení, které existují, pokud jde o spotřebu interakce mezi různými druhy, které jsou součástí komunity.

Trofické řetězce se velmi liší v závislosti na studovaném ekosystému a jsou tvořeny různými trofickými úrovněmi, které zde existují. Základ každé sítě tvoří primární výrobci. Jsou schopné fotosyntézy, zachycující sluneční energii.

Zdroj: Roddelgado, z Wikimedia Commons

Postupné úrovně řetězce jsou tvořeny heterotrofními organismy. Rostliny konzumují bylinožravci, které konzumují masožravci.

Mnohokrát vztahy v síti nejsou zcela lineární, protože v některých případech mají zvířata rozsáhlou stravu. Například masožravec se může živit masožravci a býložravci.

Jednou z nejvýraznějších vlastností potravinových řetězců je neefektivnost, s níž energie přechází z jedné úrovně na druhou. Hodně z toho se ztratí ve formě tepla a prochází jen asi 10%. Z tohoto důvodu nelze potravní řetězce prodloužit a víceúrovňové.

Odkud pochází energie?

Všechny činnosti, které organismy provádějí, vyžadují energii - od pohybu, ať už po vodě, po zemi nebo vzduchem, po transport molekuly na buněčné úrovni.

Celá tato energie pochází ze slunce. Sluneční energie, která neustále vyzařuje na planetu Zemi, se mění na chemické reakce, které živí život.

Tímto způsobem jsou nejzákladnější molekuly, které umožňují život, získány z prostředí ve formě živin. Na rozdíl od chemických živin, které jsou konzervovány.

Proto existují dva základní zákony, které řídí tok energie v ekosystémech. První stanoví, že energie přechází z jedné komunity do druhé ve dvou ekosystémech nepřetržitým tokem, který jde pouze jedním směrem. Je nutné vyměnit energii solárního zdroje.

Druhý zákon uvádí, že živiny neustále procházejí cykly a používají se opakovaně v rámci stejného ekosystému a také mezi nimi.

Oba zákony upravují průchod energie a formují komplexní síť interakcí, které existují mezi populacemi, mezi komunitami a mezi těmito biologickými entitami v jejich abiotickém prostředí.

Prvky, které to tvoří

Zdroj: Wikimedia commons. Autor: Evamaria1511

Obecně jsou organické bytosti klasifikovány podle způsobu, jakým získávají energii pro vývoj, udržování a reprodukci, na autotrofy a heterotrofy.

Autotrofy

První skupina, autotrofy, zahrnuje jednotlivce, kteří jsou schopni vzít sluneční energii a přeměnit ji na chemickou energii uloženou v organických molekulách.

Jinými slovy, autotrofy nemusejí konzumovat jídlo, aby přežily, protože jsou schopny jej generovat. Často se také nazývají „výrobci“.

Nejznámější skupinou autotrofních organismů jsou rostliny. Existují však i jiné skupiny, jako jsou řasy a některé bakterie. Mají všechny metabolické mechanismy nezbytné k provádění fotosyntetických procesů.

Slunce, zdroj energie, který pohání Zemi, pracuje tak, že spojuje atomy vodíku za vzniku atomů helia a uvolňuje při tom obrovské množství energie.

Pouze malá část této energie dopadne na Zemi jako elektromagnetické vlny tepla, světla a ultrafialového záření.

Z kvantitativního hlediska se velká část energie, která dosáhne na Zemi, odráží atmosférou, mraky a zemským povrchem.

Po této absorpci zůstává k dispozici přibližně 1% sluneční energie. Z tohoto množství, které dokáže dosáhnout Země, se rostlinám a jiným organismům podaří zachytit 3%.

Heterotrofy

Druhou skupinu tvoří heterotrofní organismy. Nejsou schopni fotosyntézy a musí aktivně hledat své jídlo. Proto se v souvislosti s potravinovými řetězci nazývají spotřebiteli. Uvidíme později, jak jsou klasifikovány.

Energie, kterou jednotliví výrobci dokázali uložit, je k dispozici jiným organismům, které tvoří komunitu.

Rozkladače

Existují organismy, které podobně tvoří „vlákna“ trofických řetězců. Jedná se o rozkladače nebo zbytky jedlíků.

Rozkladače jsou tvořeny heterogenní skupinou malých zvířat a protistů, kteří žijí v prostředích, kde se hromadí časté odpady, jako jsou listy, které padají na zem a mrtvoly.

Mezi nejvýznamnější organismy, které najdeme: žížaly, roztoči, myriapody, protisté, hmyz, korýši známí jako mealybugs, hlístice a dokonce i supi. S výjimkou tohoto létajícího obratlovce jsou zbytky organismů v ložiscích docela běžné.

Jeho role v ekosystému spočívá v extrakci energie uložené v mrtvé organické hmotě a jejím vylučování v pokročilejším stavu rozkladu. Tyto produkty slouží jako potrava pro další rozkladající se organismy. Jako houby, hlavně.

Rozkladný účinek těchto látek je nezbytný ve všech ekosystémech. Pokud bychom eliminovali všechny rozkladače, došlo by k náhlému hromadění mrtvol a dalších látek.

Kromě toho, že by živiny uložené v těchto tělech byly ztraceny, půda nemohla být vyživována. Poškození kvality půdy by tedy způsobilo drastický pokles života rostlin a ukončení úrovně primární produkce.

Trofické úrovně

V potravních řetězcích energie přechází z jedné úrovně na druhou. Každá z uvedených kategorií představuje trofickou úroveň. První je tvořen velkou rozmanitostí producentů (rostliny všeho druhu, cyanobakterie, mimo jiné).

Spotřebitelé naproti tomu zaujímají několik trofických úrovní. Ty, které se živí výhradně rostlinami, tvoří druhou trofickou úroveň a nazývají se primárními spotřebiteli. Příkladem toho jsou všechna býložravá zvířata.

Druhotní spotřebitelé se skládají z masožravců - zvířat, která jedí maso. Jsou to dravci a jejich kořistí jsou hlavně primárními spotřebiteli.

Konečně existuje další úroveň tvořená terciálními spotřebiteli. Zahrnuje skupiny masožravých zvířat, jejichž kořistí jsou další masožravá zvířata patřící druhotným spotřebitelům.

Vzor sítě

Potravinové řetězce jsou grafické prvky, které se snaží popsat vztahy druhů v biologické komunitě, pokud jde o jejich stravu. Z didaktického hlediska tato síť odhaluje „kdo se živí tím, co a kdo“.

Každý ekosystém představuje jedinečný potravinový web a drasticky se liší od toho, co jsme našli v jiném typu ekosystému. Obecně jsou potravní řetězce ve vodních ekosystémech komplikovanější než v suchozemských.

Potravinové sítě nejsou lineární

Neměli bychom očekávat, že najdeme lineární síť interakcí, protože v přírodě je velmi obtížné přesně definovat hranice mezi primárními, sekundárními a terciálními spotřebiteli.

Výsledkem tohoto vzorce interakcí bude síť s více spojeními mezi členy systému.

Například někteří medvědi, hlodavci a dokonce i nás lidé jsou „všežravci“, což znamená, že rozsah krmení je široký. Latinský termín ve skutečnosti znamená „kdo jedí všechno“.

Tato skupina zvířat se tak může v některých případech chovat jako primární spotřebitel, později jako sekundární spotřebitel nebo naopak.

Když šli na další úroveň, masožravci se obvykle živili býložravci nebo jinými masožravci. Proto by byli klasifikováni jako sekundární a terciární spotřebitelé.

Pro ilustraci předchozího vztahu můžeme použít sovy. Tato zvířata jsou druhými spotřebiteli, když se živí malými býložravými hlodavci. Když však konzumují hmyzožravé savce, považuje se za terciálního spotřebitele.

Existují extrémní případy, které mají tendenci komplikovat síť ještě více, například masožravé rostliny. Přestože jsou výrobci, v závislosti na kořisti jsou také klasifikováni jako spotřebitelé. Pokud by to byl pavouk, stal by se sekundárním výrobcem a spotřebitelem.

Přenos energie

LadyofHats, z Wikimedia Commons

Přenos energie výrobcům

Průchod energie z jedné trofické úrovně na další je vysoce neefektivní událost. To jde ruku v ruce se zákonem termodynamiky, který uvádí, že využití energie není nikdy úplně účinné.

Pro ilustraci přenosu energie si vezměme příklad v každodenním životě: spalování benzínu naším autem. V tomto procesu se 75% uvolněné energie ztratí ve formě tepla.

Stejný model můžeme extrapolovat na živé bytosti. Když jsou ATP vazby přerušeny pro použití při svalové kontrakci, teplo je vytvářeno jako součást procesu. Toto je obecný vzorec v buňce, všechny biochemické reakce produkují malé množství tepla.

Přenos energie mezi ostatními úrovněmi

Podobně se přenos energie z jedné trofické úrovně na druhou provádí se značně nízkou účinností. Když bylinožravec spotřebovává rostlinu, může zvíře přenést pouze část energie zachycené autotrofem.

Při tomto postupu rostlina využívala část energie k růstu a významná část byla ztracena jako teplo. Kromě toho byla část energie ze slunce použita k tvorbě molekul, které nejsou trávitelnými ani využitelnými býložravci, jako je celulóza.

Podle stejného příkladu bude energie, kterou bylinožravec získal díky spotřebě rostliny, v organismu rozdělena na více událostí.

Část z toho bude použita pro stavbu částí zvířete, například exoskeletu, v případě, že je členovec. Stejným způsobem jako v předchozích úrovních je velké procento ztraceno tepelně.

Třetí trofická úroveň zahrnuje jednotlivce, kteří budou konzumovat náš hypotetický členovec výše. Stejná energetická logika, jakou jsme použili na dvě horní úrovně, platí také pro tuto úroveň: velká část energie se ztrácí jako teplo. Tato funkce omezuje délku řetězu.

Trofická pyramida

Trofická pyramida je zvláštní způsob, jak graficky znázornit vztahy, o nichž jsme diskutovali v předchozích oddílech, už ne jako síť spojení, ale seskupením různých úrovní do kroků pyramidy.

Je zvláštností začlenění relativní velikosti každé trofické úrovně jako každého obdélníku v pyramidě.

Na základně jsou zastoupeni prvovýrobci a jak se pohybujeme nahoru v grafu, ostatní úrovně se objevují ve vzestupném pořadí: primární, sekundární a terciární spotřebitelé.

Podle provedených výpočtů je každý krok asi desetkrát vyšší, pokud jej porovnáme s horním. Tyto výpočty jsou odvozeny od dobře známého pravidla 10%, protože přechod z jedné úrovně na druhou znamená transformaci energie blízkou této hodnotě.

Například, pokud je úroveň energie uložené jako biomasa 20 000 kcal na metr čtvereční za rok, v horní úrovni to bude 2 000, v příštích 200 atd., Dokud nedosáhnou kvartérních zákazníků.

Energie, která není využívána metabolickými procesy organismů, představuje vyřazenou organickou hmotu nebo biomasu uloženou v půdě.

Druhy trofických pyramid

Existují různé typy pyramid, v závislosti na tom, co je v nich zastoupeno. Může to být mimo jiné z hlediska biomasy, energie (jak je uvedeno v příkladu), produkce, počtu organismů.

Příklad

Typický sladkovodní vodní potravní řetězec začíná obrovským množstvím zelených řas, které zde žijí. Tato úroveň představuje primární výrobce.

Hlavním spotřebitelem v našem hypotetickém příkladu budou měkkýši. Mezi sekundární spotřebitele patří druhy ryb, které se živí měkkýši. Například slizký tvarovaný druh (Cottus cognatus).

Poslední úroveň tvoří terciární spotřebitelé. V tomto případě je slizké sochařství konzumováno druhem lososa: králem lososem nebo Oncorhynchus tshawytscha.

Pokud to uvidíme z pohledu sítě, měli bychom na počáteční úrovni producentů vzít v úvahu kromě zelených řas také všechny rozsivky, modrozelené řasy a další.

Takto je začleněno mnohem více prvků (druhy korýšů, vířníků a více druhů ryb), aby se vytvořila propojená síť.

Reference

1. Audesirk, T., a Audesirk, G. (2003). Biologie 3: evoluce a ekologie. Pearson.
2. Campos-Bedolla, P. (2002). Biologie. Redakční Limusa.
3. Lorencio, CG (2000). Ekologie Společenství: paradigma sladkovodních ryb. Sevilla University.
4. Lorencio, CG (2007). Pokroky v ekologii: k lepšímu poznání přírody. Sevilla University.
5. Molina, PG (2018). Ekologie a interpretace krajiny. Školitel.
6. Odum, EP (1959). Základy ekologie. Společnost WB Saunders.