Trofická úroveň

Trofická úroveň – definice

V ekologii se trofická úroveň vztahuje k pozici v potravním řetězci nebo ekologické pyramidě, kterou zaujímá skupina organismů s podobným způsobem výživy. Potravní řetězec označuje hierarchii, v níž jsou organismy v ekosystému seskupeny do trofických (potravních) úrovní. Trofické úrovně jsou znázorněny v řadě nebo posloupnosti, aby představovaly tok potravní energie a potravní vztahy mezi nimi. Ekologická pyramida zase představuje biomasu nebo tok energie v ekosystému. Potravní řetězec i ekologická pyramida začínají na trofické úrovni 1, kterou tvoří primární producenti. Další trofickou skupinu tvoří organismy, které se živí primárními producenty, aby získaly výživu. Každá následující skupina je pak tvořena skupinou organismů, které se živí skupinou předcházející. Posloupnost trofických úrovní může probíhat v jednosměrném řetězci nebo ve složitějších trofických drahách nazývaných potravní sítě. Potravní síť se skládá z mnoha potravních řetězců, které jsou vzájemně propojeny. Většina ekosystémů má spíše složitou pavučinovou strukturu než přímý řetězec co-co-je-co.

Definice trofické úrovně

Trofická úroveň označuje úroveň nebo pozici v potravním řetězci, potravní síti nebo ekologické pyramidě. Je obsazena skupinou organismů, které mají podobný způsob výživy.

Etymologie

Termín trofický pochází z řeckého trophē, což znamená „potrava“.

Kategorie

Trofické úrovně mají dvě hlavní kategorie: autotrofové a heterotrofové. Autotrofy jsou organismy, které mohou vyrábět organické látky z anorganických. Protože si dokáží vyrobit vlastní potravu a nepotřebují se živit jinými organismy, označují se také jako producenti ekosystému. Heterotrofové jsou organismy, které získávají organické látky přímo konzumací. Na rozdíl od autotrofů nemají schopnost vyrábět si potravu z anorganických zdrojů. Proto loví nebo sbírají potravu od jiných organismů. Heterotrofové jsou proto označováni jako konzumenti. Lze je dále rozdělit na primární konzumenty, sekundární konzumenty, terciární konzumenty atd. Mezi primární konzumenty patří organismy živící se rostlinami, kterým se říká býložravci. Sekundární konzumenti se živí primárními konzumenty. Terciární konzumenti se živí sekundárními konzumenty atd. Poslední skupina zvaná reducenti se živí odumřelou organickou hmotou. Patří mezi ně detritivoři a dekompozitoři.

Trofická struktura

Trofická struktura označuje rozdělení biomasy mezi různé trofické úrovně. Je řízena především biomasou primárních producentů. Primární producenti ovlivňují účinnost přenosu mezi trofickými úrovněmi, protože v podstatě zajišťují přísun energie a živin. Kromě nich je dalším důležitým faktorem složka shora dolů. Ta zahrnuje predátory. Jejich spotřeba potlačuje nižší trofické úrovně. Predátoři svým způsobem pomáhají primárním producentům tím, že kontrolují nebo omezují nadměrnou herbivorii predací. Slouží jako biologická kontrola nižších trofických úrovní. Dalším způsobem, kterým jsou predátoři schopni podporovat primární produktivitu, je vnitrodruhová konkurence. Jak primární producenti, tak predátoři jsou hlavními faktory regulační kontroly. 1)

Pyramida trofických úrovní

Energetická pyramida je znázornění trofických úrovní v ekosystému. Energie ze slunce se v ekosystému přenáší tak, že prochází různými trofickými úrovněmi. Zhruba 10 % energie se přenáší z jedné trofické úrovně na druhou, čímž se předchází velkému množství trofických úrovní. Na dně pyramidy musí být větší množství biomasy, aby bylo možné podpořit požadavky vyšších trofických úrovní na energii a biomasu.
Ekologická pyramida se často zobrazuje jako pyramida trofických úrovní. Jedná se o grafické znázornění ve tvaru pyramidy tvořené rostlinami a živočichy v určitém ekosystému. Tento tvar naznačuje, že nejnižší trofická úroveň je tvořena organismy, které si mohou samy vytvářet potravu prostřednictvím dostupných zdrojů z prostředí. Neživí se jinými organismy, aby získaly své nutriční potřeby. Představují tedy základnu. Tuto část pyramidy tvoří producenti. Jak trofické úrovně stoupají, zužují se směrem k vrcholu. Tento tvar pyramidy znázorňuje biomasu v jednotlivých trofických úrovních. Biomasa je množství živé nebo organické hmoty v organismu. Základna vykazuje největší množství biomasy a poté se její množství zmenšuje, jak stoupá k vrcholu. Jedná se o nejběžnější strukturu v ekosystémech. Existují však i případy, kdy se vyskytuje obrácená pyramida. Ta vzniká, když je celková hmotnost producentů menší než celková hmotnost konzumentů.
Ekologická pyramida se někdy označuje také jako energetická pyramida. Je to proto, že podobně znázorňuje energii trofických úrovní, tj. tok energie přes různé trofické úrovně. Nejvyšší energie se často nachází na základně, kterou zaujímají producenti. Jak trofické struktury postupují k vrcholu, tok energie je znázorněn tak, že se zespodu nahoru zmenšuje.

Příklady trofických úrovní

Úroveň 1: producenti

Trofickou úroveň 1 tvoří primární producenti. Nacházejí se na základně ekologické pyramidy. Potravní řetězec by začínal také na trofické úrovni 1. Trofickou úroveň 1 zaujímají rostliny a řasy. Základním rysem organismů na trofické úrovni 1 je jejich schopnost produkovat vlastní potravu z abiotických materiálů. Například rostliny jsou schopny vyrábět si potravu fotosyntézou. Tento proces lze zjednodušeně vyjádřit touto rovnicí: 6CO2+12H2O+energy=C6H12O6+6O2+6H2O. To znamená, že fotosyntéza je proces, při kterém se využívá oxid uhličitý (CO2), voda (H2O) a světelná energie k syntéze energeticky bohatého sacharidu, jako je glukóza (C6H12O6), a k produkci kyslíku (O2) jako vedlejšího produktu. Strukturálně mají rostliny a řasy světlosběrné buněčné struktury zvané chloroplasty. Uvnitř chloroplastů se nacházejí fotosyntetické pigmenty (chlorofyl), které mohou absorbovat světelnou energii.

2. úroveň: primární konzumenti

Další trofickou úrovní v potravním řetězci nebo ekologické pyramidě je 2. trofická úroveň. Na této úrovni se organismy, které ji zaujímají, živí primárními producenty a nazývají se primární konzumenti. Živočichové, kteří se živí rostlinnými materiály, se nazývají býložravci. Mají anatomické a fyziologické vlastnosti, díky nimž jsou přizpůsobeni rostlinné stravě. Obvykle mají ústní ústrojí, která jim umožňují rozmělňovat nebo drtit rostlinné materiály. Mají například široké ploché zuby pro drcení listí a kůry stromů. Mají také střevní flóru (složenou z prvoků nebo bakterií trávících celulózu), která jim pomáhá trávit celulózní materiál. Příkladem býložravců jsou koně, skot a kozy.

Úroveň 3: sekundární konzumenti

Sekundární konzumenti jsou tvořeni živočichy, kteří se živí primárními konzumenty. Organismy, které se živí jinými živočichy, se nazývají masožravci (nebo predátoři). Predátoři zaujímají 3. trofickou úroveň potravního řetězce nebo ekologické pyramidy. Predace je interakce v ekosystému, při níž predátor loví nebo chytá, zabíjí a pojídá kořist. Predátoři jsou zase anatomicky a fyziologicky přizpůsobeni živočišné stravě. Protože konzumace kořisti může zahrnovat pronásledování nebo přepadení, mají často vyspělé smysly pro zrak, sluch, hmat nebo čich. Mohou také používat maskování nebo mimikry, aby si jich potenciální kořist nevšimla. Mají tesáky, ostré drápy a silné čelisti, které jim umožňují kořist uchopit a rozsekat. Podobně i kořist nakonec získala evoluční znaky, které jí umožňují překazit predátorství. Vyvinuly si protipřizpůsobení a obranné strategie, jako je thanatóza, poplašné volání, varovné zbarvení, ostny, chemické látky, mimikry a maskování. Příklady živočichů se vztahem predátor-kořist jsou pavouci a mouchy, lev a zebra, medvěd a ryba nebo liška a králík. 2) Apexní predátoři jsou predátoři, u nichž se žádný živočich nestane jejich kořistí. Příkladem jsou kosatky. Jejich mořskou kořistí jsou ryby, tuleni a delfíni.
Ne všichni predátoři se však živí výhradně masem. Jejich strava může zahrnovat i rostlinné materiály. Živočichové, kteří se živí jak rostlinami, tak živočichy, se nazývají všežravci. Všežravci mohou získávat potravu také z hub, řas a bakterií.3) Ve srovnání s jinými skupinami živočichů, jako jsou masožravci a býložravci, postrádají všežravci výrazné specializace v získávání a zpracování potravy.4) Příkladem všežravců jsou šimpanzi, orangutani, gorily, prasata, většina medvědů, ježci, vačice, skunci, lenochodi, veverky, myši, krysy, hlodavci, mývalové a mnoho dalších. Tato zvířata se živí na více než jedné trofické úrovni. Většina lidí jsou všežravci. Někteří z nich však dávají přednost rostlinné (veganské) stravě.
Do této skupiny lze zařadit i masožravé rostliny (např. hmyzožravé rostliny jako mucholapka venušina a džbánkovité rostliny). Tyto rostliny jsou schopny predace jako dalšího způsobu získávání živin vedle fotosyntézy. Mořské organismy, které se živí zooplanktonem, jsou rovněž považovány za sekundární konzumenty. Příkladem jsou krabi, velryby a humři.

Další trofické úrovně

Organismus, který se živí sekundárním spotřebitelem, se nazývá terciární spotřebitel a ten, který se živí terciárním spotřebitelem, se označuje jako kvartérní spotřebitel. Terciární konzumenti a kvartérní konzumenti zaujímají trofickou úroveň 4 a 5.

Rozkladači

Poslední z trofických úrovní zaujímají rozkladači, například detritivoři. Živí se odumřelou rostlinnou a živočišnou hmotou. Detritivoři jsou rozkladači, kteří se cíleně fragmentují, aby zkonzumovali svou potravu. Příkladem detritivorů jsou červi, mnohonožky, hovniválové, svinky a slimáci. Mezi další rozkladače patří houby a bakterie. Konzumují živiny na molekulární úrovni na rozdíl od ostatních konzumentů, kteří svou potravu konzumují a tráví. Tito rozkladači se spoléhají na snadno dostupné živiny v nejjednodušší formě, např. na materiály, které byly stráveny, nebo na substráty pocházející z odumřelých nebo hnijících organismů. Do této skupiny lze zařadit i parazity, kteří se živí dostupnými organickými materiály, ale nemusí nutně usmrtit hostitele.
Dekompozitoři zaujímají poslední trofickou úroveň neboli vrchol ekologické pyramidy. Nejběžnějšími dekompozitory jsou houby. Jsou prvními iniciátory rozkladu. Mají enzymy a další sloučeniny k rozkladu biomolekul zemřelého organismu. Bakterie mají také enzymy, které rozkládají organické sloučeniny na jednodušší formy. Po procesu rozkladu pak na pozůstatky působí detritivoři, kteří detrit neboli rozkládající se organické látky vymývají. Úloha rozkladačů v ekosystému je zásadní, protože právě oni rozkládají organické látky odumřelých organismů, kde se jejich část vrací na zem jako geochemická složka.

Planktony

Planktony jsou mikroskopické organismy, které žijí na vodních stanovištích. Některé z nich jsou fotosyntetické a jiné heterotrofní. Mohou být tedy rozděleny do různých trofických úrovní potravního řetězce nebo ekologické pyramidy. Ty, které jsou schopné fotosyntézy, jako je fytoplankton, jsou považovány za producenty. Heterotrofní planktony, jako je zooplankton, mohou být konzumenty, protože se živí jinými planktony. (5)

Účinnost přenosu biomasy

Biomasa v ekologické pyramidě se ztrácí postupně zdola nahoru. Největší množství biomasy se nachází na základní trofické úrovni, která zahrnuje producenty. Vzhledem k tomu, že primární konzumenti jsou při své obživě závislí na producentech, množství biomasy producentů by proto bylo limitujícím faktorem biomasy primárních konzumentů. Stejně tak sekundární konzumenti jsou závislí na primárních konzumentech, a proto by jejich biomasa byla také ovlivněna dostupným množstvím biomasy primárních konzumentů. V ekosystému se tedy obvykle vyskytuje pyramida biomasy, v níž je první trofická úroveň nejširší, zatímco nejvyšší trofická úroveň je nejužší. Rozložení biomasy v ekosystému ovlivňuje stabilitu ekosystému. V případě obrácené pyramidy by ekosystém mohl selhat, pokud by v něm bylo více konzumentů než primárních producentů.

Význam

Sledování trofických úrovní je nezbytné, abychom získali představu o vzájemných vztazích mezi organismy i o ekologických procesech, které v ekosystému probíhají. Tímto způsobem by mohla být velikost herbivorie, predace a rozkladných procesů využita k poznání stavu a stability ekosystému.

Viz také

• Ekologická pyramida
• Potravní řetězec
• Potravní síť
• Autotrof
• Konzument

.

• Herbivor
• Predátor
• Masožravec
• Dekompozitor

1. Preisser, E. (2008). Trofická struktura. Encyklopedie ekologie, 3608-3616. https://doi.org/10.1016/b978-008045405-4.00558-9
2. Vztahy mezi predátory a kořistí – New England Complex Systems Institute (Institut komplexních systémů Nové Anglie). (2014). New England Complex Systems Institute. Získáno 16. listopadu 2019 z webových stránek New England Complex Systems Institute: https://necsi.edu/predator-prey-relationships
3. „Všežravec“. National Geographic Education. National Geographic Society. Získáno z http://education.nationalgeographic.com/education/encyclopedia/omnivore/?ar-a=4&ar-r=3
4. McArdle, Ph.D., John (květen-červen 1991). „Lidé jsou všežravci“. Vegetarian Journal (The Vegetarian Resource Group).
5. Je plankton producent nebo rozkladač? (2019). Převzato z referenčních webových stránek: https://www.reference.com/pets-animals/plankton-producer-decomposer-b38db29bb175772b