TROFICKÉ ÚROVNĚ A ORGANISMY, KTERÉ JE TVOŘÍ (PŘÍKLADY) - BIOLOGIE - 2025

Tyto trofické úrovně jsou souborem organismů - nebo druhů organismů - mají stejné postavení v toku živin a energie v ekosystému. Obecně existují tři hlavní trofické úrovně: primární výrobci, sekundární výrobci a rozkladači.

Hlavními výrobci jsou chemosyntetické rostliny, řasy a prokaryoty. Mezi spotřebiteli jsou různé úrovně, býložravci a masožravci. Konečně, rozkládače jsou velká skupina hub a prokaryot.

Felines jsou spotřebitelé. Zdroj: pixabay.com

Ve většině ekosystémů se tyto různé trofické úrovně prolínají ve složitých a vzájemně závislých potravních sítích. To znamená, že každý predátor má více než jednu kořist a každou kořist lze využít více než jedním predátorem. Spiknutí může být tvořeno až 100 různými druhy.

Tyto řetězce jsou charakterizovány krátkými, protože přenos energie z jedné úrovně na druhou je poměrně neefektivní - přibližně 10% energie přechází z jedné úrovně na druhou přibližně.

Studium trofických úrovní a jejich sestavování ve složitých potravinářských sítích je ústředním tématem v ekologii populací, komunit a ekosystémů. Interakce mezi úrovněmi a mezi řetězci ovlivňuje dynamiku a přetrvávání populací a dostupnost zdrojů.

Autotrof a heterotrof

Abychom pochopili, co je trofická úroveň, je nutné pochopit dva základní pojmy v biologii: autotrofy a heterotrofy.

Autotrofy jsou organismy schopné vytvářet vlastní „jídlo“, využívající sluneční energii a enzymatické a strukturální aparáty nezbytné k provádění fotosyntézy nebo chemosyntézy.

Heterotrofy zatím tyto mechanismy postrádají a musí aktivně hledat jídlo - stejně jako my lidé.

Houby jsou často zaměňovány s autotrofními organismy (kvůli jejich neschopnosti pohybovat se a způsob života povrchně podobný rostlinám). Tyto organismy jsou však heterotrofní a degradují živiny, které je obklopují. Později uvidíme roli, kterou v řetězcích hrají houby.

Trofické úrovně a jejich vlastnosti

Roddelgado

Průchod energie nastává postupně skrze sílu. Tímto způsobem je jeden organismus spotřebován druhým, druhý třetinou, a tak systém pokračuje. Každý z těchto „odkazů“ je to, čemu říkáme trofická úroveň.

Tímto způsobem ekologové distribuují organismy na základě jejich hlavního zdroje výživy a energie.

Trofická úroveň formálně zahrnuje všechny organismy, které jsou v podobné poloze, pokud jde o tok energie v ekosystému. Existují tři kategorie: výrobci, spotřebitelé a rozkladače. Níže budeme podrobně analyzovat každou z uvedených úrovní.

- První trofická úroveň: producenti

První trofická úroveň v řetězci je vždy tvořena primárním výrobcem. Identita těchto organismů se liší v závislosti na ekosystému. Toto podlaží je to, které podporuje zbytek trofických úrovní.

Například v terestrickém prostředí jsou primárními producenty různé druhy rostlin. Ve vodních ekosystémech jsou řasami. Výrobci mohou být metabolicky fotosyntetičtí (většina) nebo chemosyntetičtí.

Fotosyntetické organismy využívají energii ze slunečního světla syntetizují organické sloučeniny, které se později začleňují do buněčného dýchacího procesu a jako stavební kameny, aby pokračovaly v růstu.

Jak bychom očekávali, tyto organismy převyšují jejich spotřebitele. Ve skutečnosti téměř veškerá organická hmota (99%) v živém světě je tvořena rostlinami a řasami, zatímco heterotrofy zabírají pouze zbývajících 1%.

Na druhé straně se chemosyntetičtí primární producenti nacházejí hlavně v hydrotermálních vodních zdrojích nacházejících se hluboko v oceánu - kde jsou tyto prokaryotické organismy velmi hojné.

Hypotéza zeleného světa

Určitě jste si všimli, že většina přírodních ekosystémů je zelená. Ve skutečnosti je v rostlinné biomase suchozemských ekosystémů uloženo celkem 83,10 ¹⁰ tun uhlíku - mimořádně vysoký počet.

Tato skutečnost se zdá být zvědavá, protože existuje velké množství primárních spotřebitelů, kteří jedí rostlinnou hmotu.

Podle této hypotézy, bylinožravci konzumují malou rostlinnou hmotu, protože jsou řízeni řadou faktorů, které omezují jejich populace, jako je přítomnost predátorů, parazitů a jiných druhů chorob. Kromě toho mají rostliny toxické chemické látky, které zabraňují konzumaci.

Výpočty, které byly dosud provedeny, odhadují, že býložravci každoročně spotřebují přibližně 17% celkové čisté produkce producentů - zbytek spotřebovávají detritivorové rostliny.

Nyní, s ohledem na tato čísla, můžeme dojít k závěru, že býložravci nejsou pro rostliny skutečně patrnou nepříjemností. Existují však velmi specifické výjimky, kdy býložravci jsou schopni eliminovat celé populace ve velmi krátké době (někteří škůdci).

- Druhá trofická úroveň: spotřebitelé

Trofické úrovně, které jsou nad primárními producenty, jsou tvořeny heterotrofními organismy a závisí přímo nebo nepřímo na autotrofních výrobcích. Ve skupině spotřebitelů najdeme také několik úrovní.

Primární spotřebitelé: býložravci

Energie vstupuje přes primární spotřebitele. Jsou tvořeny zvířaty, které konzumují rostliny nebo řasy. V každém ekosystému najdeme konkrétní skupinu zvířat, která tvoří úroveň primárních spotřebitelů.

Jednou z nejvýraznějších vlastností býložravců je to, že většina materiálu je vylučována nestrávená. Energie, která je strávena, pokračuje v řízení denních aktivit býložravce a další část bude přeměněna na živočišnou biomasu.

První se často nazývá „ztráta“ dýcháním. Dýchání je však zásadní činnost, kterou musí zvíře provádět.

Sekundární spotřebitelé: masožravci

Další úroveň tvoří sekundární spotřebitelé nebo masožravci: zvířata, která se živí jinými zvířaty. Do těla masožravce je začleněna pouze malá část těla býložravce.

Někteří druhotní spotřebitelé mohou mít smíšenou stravu, včetně rostlin a zvířat ve své stravě. Jejich klasifikace proto obvykle není zcela jasná a vyskytují se na více než jedné trofické úrovni.

Terciární a kvartérní spotřebitelé

Některé trofické řetězce jsou charakterizovány spotřebiteli terciárními a kvartérními, což naznačuje, že konzumují zvířata na sekundární a terciární úrovni.

Detritivores nebo scavengers

Konkrétní typ spotřebitele se skládá z jednotlivců známých jako vychytávači. Tento typ krmení je charakterizován konzumací mrtvé kořisti, nikoli živé kořisti.

Vymývací dieta zahrnuje detritus: rozkládá zeleninové porce, jako jsou listy, kořeny, větve a kmeny nebo také mrtvá zvířata, exoskeletony a kostry.

- Třetí trofická úroveň: rozkladače

Stejně jako detitivory předchozí skupiny působí i organismy třetí trofické úrovně na rozklad materiálu. Nejedná se však o biologické entity, které se překrývají, protože funkce každého se výrazně liší.

Hlavní funkcí rozkladačů je přeměna organické hmoty na anorganickou hmotu, čímž se uzavírá cyklus hmoty v ekosystémech. Tímto způsobem má zelenina k dispozici materiál k likvidaci. Osoby odpovědné za provádění této důležité závěrečné práce jsou bakterie a houby.

Houby jsou organismy, které vylučují enzymy, jejichž substráty jsou organické látky, které je obklopují. Po enzymatickém trávení mohou houby absorbovat produkty pro potraviny.

Většina rozkladačů jsou mikroskopické látky, které nevidíme pouhým okem. Jeho význam však přesahuje jeho velikost, protože pokud odstraníme všechny rozkladače na planetě, život na Zemi by přestal kvůli nedostatku přísad pro tvorbu nových organických látek.

Příklady

Louka

Náš první příklad je zaměřen na louku. Pro praktické účely použijeme jednoduché řetězce, abychom ukázali, jak jsou trofické úrovně spojeny a jak se liší v závislosti na ekosystému. Čtenář však musí vzít v úvahu, že skutečný řetězec je složitější a má více účastníků.

Tráva a další rostliny by tvořily úroveň primárního producenta. Hlavními spotřebiteli trávy budou různí hmyz, který obývá naši hypotetickou louku (například kriket).

Kriket bude konzumovat sekundární spotřebitel, v našem příkladu to bude malý hlodavec. Myši zase spotřebuje terciální spotřebitel: had.

V případě, že je na louce obydlen masožravý pták, jako jsou orli nebo sovy, spotřebovávají myš a jednají jako kvartérní spotřebitelé.

Oceán

Nyní udělejme stejné hypotetické uvažování, ale ve vodním ekosystému. V oceánu je primárním producentem fytoplankton, což jsou rostlinné organismy, které žijí rozptýlené ve vodě. Ten bude konzumován primárním spotřebitelem, zooplanktonem.

Druhotnými spotřebiteli budou různé druhy ryb, které obývají ekosystém.

Terciální spotřebitelé, kteří jedí ryby, mohou být pečeti nebo jiní masožravci.

Náš řetězec v oceánu končí známým kvartérním spotřebitelem: velkým žralokem bílým, který se živí pečetí předchozí úrovně.

Přenos energie mezi trofickými úrovněmi

Obecně platí, že bylo zjištěno, že čistý přenos energie mezi každou z trofických úrovní dosahuje maximální účinnosti pouze 10% a je obecně znám jako „pravidlo 10%“. V každé komunitě se však tento přístup může značně lišit.

To znamená, že například z celkové energie uložené býložravci představuje pouze 10% z celkové energie, kterou spotřebovali, v primárním výrobci. Stejně tak u sekundárních spotřebitelů najdeme 10% energie uložené primárními spotřebiteli.

Pokud to chceme vidět kvantitativně, zvažte následující příklad: předpokládejme, že máme 100 kalorií sluneční energie zachycené fotosyntetickými organismy. Z nich pouze 10 kalorií přejde na býložravce a pouze 1 na masožravce.

Potravní řetězce nejsou jednoduché

Když přemýšlíme o potravních řetězcích, můžeme předpokládat, že úrovně, které je skládají, jsou uspořádány v lineárních sadách, které jsou od sebe navzájem dokonale odděleny. V přírodě však zjistíme, že jedna úroveň interaguje s několika úrovněmi, takže řetěz vypadá jako síť.

Potravinové řetězce jsou krátké

Při pohledu na potravní řetězce si uvědomíme, že jsou složeny pouze z několika úrovní - většina z pěti odkazů nebo méně. Některé speciální řetězce, jako v antarktické síti, mají více než sedm odkazů.

Vědci proto zpochybnili existenci několika trofických úrovní. Hypotézy relevantní pro předmět jsou následující:

Energetická hypotéza

Toto omezení na délku lze vysvětlit dvěma hypotézami. První je tzv. „Energetická hypotéza“, kde hlavním omezením řetězce je neefektivita přenosu energie z jedné úrovně na druhou. V tomto okamžiku je třeba si pamatovat 10% hypotézu uvedenou v předchozí části.

Po předpokladu předchozí hypotézy bychom měli zjistit, že v ekosystémech s vysokou primární produktivitou fotosyntetickými organismy v této oblasti jsou řetězce delší, protože energie, kterou začíná, je větší.

Hypotéza dynamické stability

Druhá hypotéza se týká dynamické stability a navrhuje, aby řetězce byly krátké, protože vykazují větší stabilitu než delší řetězce. Pokud dojde k náhlé fluktuaci populace na nižších úrovních, můžeme najít lokální vyhynutí nebo snížení horních trofických úrovní.

V prostředích, která jsou více náchylná k proměnlivosti prostředí, by dravci na vyšší úrovni měli mít plasticitu, aby našli novou kořist. Čím déle je řetěz, tím obtížnější se systém zotaví.

Důkaz

S ohledem na údaje shromážděné vědci se nejpravděpodobnější hypotéza jeví jako energetická hypotéza. Prostřednictvím manipulačních experimentů se dospělo k závěru, že primární produktivita úměrně ovlivňuje délku potravinového řetězce.

Reference

1. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Pozvánka k biologii. Macmillan.
2. Levin, SA, Carpenter, SR, Godfray, HCJ, Kinzig, AP, Loreau, M., Losos, JB,… & Wilcove, DS (Eds.). (2009). Princetonský průvodce ekologií. Princeton University Press.
3. Maynard-Smith, J. (1978). Modely v ekologii. Archiv CUP.
4. Parga, ME a Romero, RC (2013). Ekologie: dopad současných environmentálních problémů na zdraví a životní prostředí. Ekologické edice.
5. Reece, JB, Urry, LA, Kain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV a Jackson, RB (2014). Campbell biologie. Pearson.
6. Rockwood, LL (2015). Úvod do populační ekologie. John Wiley a synové.