Trofiataso – määritelmä
Sisällysluettelo
Ekologiassa trofiataso tarkoittaa ravintoketjussa tai ekologisessa pyramidissa olevaa asemaa, jonka on miehittämässä samankaltaista ravintoa syövien organismien ryhmä. Ravintoketjulla tarkoitetaan hierarkiaa, jossa ekosysteemin eliöt on ryhmitelty trofisiin (ravitsemuksellisiin) tasoihin. Trofiatasot esitetään sarjana tai peräkkäin kuvaamaan ravintoenergian virtausta ja niiden välisiä ravintosuhteita. Ekologinen pyramidi puolestaan edustaa biomassaa tai energiavirtaa ekosysteemissä. Sekä ravintoketju että ekologinen pyramidi alkavat trofiatasolta 1, joka koostuu alkutuottajista. Seuraavaan trofiatasoon kuuluvat eliöt, jotka ravitsevat alkutuottajia saadakseen ravintoa. Seuraavat ryhmät koostuvat kukin organismeista, jotka käyttävät ravintonaan edeltävää ryhmää. Trofiatasojen peräkkäisyys voi tapahtua yksisuuntaisena ketjuna tai monimutkaisempina trofiapolkuina, joita kutsutaan ravintoverkoiksi. Ravintoverkko koostuu monista ravintoketjuista, jotka ovat yhteydessä toisiinsa. Useimmissa ekosysteemeissä on pikemminkin monimutkainen verkkorakenne kuin suora ketju mikä syö mitä.
Trofiatason määritelmä
Trofiatasolla tarkoitetaan tasoa tai asemaa ravintoketjussa, ravintoverkossa tai ekologisessa pyramidissa. Sillä sijaitsee ryhmä eliöitä, joilla on samanlainen ravintotapa.
Etymologia
Termi trofia tulee kreikan kielen sanasta trophē, joka tarkoittaa ”ravintoa”.
Kategoriat
Trofiatasoilla on kaksi pääluokkaa: autotrofit ja heterotrofit. Autotrofit ovat eliöitä, jotka voivat tuottaa orgaanista ainesta epäorgaanisesta aineesta. Koska ne pystyvät valmistamaan itse ravintonsa eivätkä tarvitse ravintoa muilta eliöiltä, niitä kutsutaan myös ekosysteemin tuottajiksi. Heterotrofiset eliöt ovat eliöitä, jotka saavat orgaanista ainetta suoraan kulutuksen kautta. Toisin kuin autotrofeilla, niillä ei ole kykyä valmistaa ravintoa epäorgaanisista lähteistä. Näin ollen ne metsästävät tai keräävät ravintoa muilta eliöiltä. Heterotrofeja kutsutaankin kuluttajiksi. Ne voidaan jakaa edelleen primaarikuluttajiin, sekundaarikuluttajiin, tertiäärikuluttajiin ja niin edelleen. Ensisijaisia kuluttajia ovat kasveja syövät organismit, joita kutsutaan kasvinsyöjiksi. Toissijaiset kuluttajat syövät ensisijaisia kuluttajia. Kolmannet kuluttajat syövät toissijaisia kuluttajia ja niin edelleen. Viimeinen ryhmä, jota kutsutaan pelkistelijöiksi, syö kuollutta orgaanista ainesta. Niihin kuuluvat detritivorit ja hajottajat.
Trofinen rakenne
Trofisella rakenteella tarkoitetaan biomassan jakautumista eri trofiatasojen välillä. Sitä ohjaa pääasiassa alkutuottajien biomassa. Alkutuottajat vaikuttavat trofiatasojen väliseen siirtotehokkuuteen, koska ne tarjoavat pääasiassa energian ja ravinteiden syötön. Niiden lisäksi toinen tärkeä tekijä on ylhäältä alaspäin suuntautuva komponentti. Jälkimmäiseen kuuluvat saalistajat. Niiden kulutus tukahduttaa alemmat trofiatasot. Tavallaan saalistajat auttavat alkutuottajia valvomalla tai rajoittamalla liiallista kasvinsyöntiä saalistamalla. Ne toimivat alempien trofiatasojen biologisena kontrollina. Toinen tapa, jolla saalistajat pystyvät edistämään alkutuottavuutta, on lajinsisäinen kilpailu. Sekä primaarituottajat että saalistajat ovat tärkeitä säätelytekijöitä. 1)
Trofiatason pyramidi
Energiapyramidi on esitys ekosysteemin trofiatasoista. Auringosta peräisin oleva energia siirtyy ekosysteemissä kulkemalla eri trofiatasojen kautta. Noin 10 % energiasta ass siirretään trofiatasolta toiselle, jolloin estetään suuret määrät trofiatasoja. Pyramidin alaosassa on oltava suurempi määrä biomassaa, jotta ylempien trofiatasojen energia- ja biomassavaatimukset voidaan täyttää.
Ekologinen pyramidi kuvataan usein trofiatasopyramidina. Se on tietyn ekosysteemin kasveista ja eläimistä koostuvan pyramidin muotoinen graafinen esitys. Muoto osoittaa, että alimman trofiatason muodostavat eliöt, jotka pystyvät itse valmistamaan ravintonsa ympäristöstä saatavilla olevien lähteiden avulla. Ne eivät ravitse muita organismeja saadakseen ravintotarpeensa. Näin ollen ne edustavat pohjaa. Tämä osa pyramidia koostuu tuottajista. Kun trofiatasot nousevat ylöspäin, se kapenee kohti huippua. Tämä pyramidin muoto kuvaa biomassaa kullakin trofiatasolla. Biomassa on elävän tai orgaanisen aineen määrä organismissa. Pohjalla on suurin biomassa, jonka määrä vähenee ylöspäin mentäessä kohti huippua. Tämä on yleisin rakenne ekosysteemeissä. On kuitenkin myös tapauksia, joissa esiintyy käänteinen pyramidi. Jälkimmäinen syntyy, kun tuottajien yhteenlaskettu paino on pienempi kuin kuluttajien yhteenlaskettu paino.
Ekologiseen pyramidiin viitataan joskus myös nimellä energiapyramidi. Tämä johtuu siitä, että se kuvaa samalla tavalla trofiatasojen energiaa eli energiavirtaa eri trofiatasojen läpi. Korkein energia on usein tuottajien käytössä olevalla pohjalla. Trofisten rakenteiden edetessä ylöspäin energiavirran kuvataan vähenevän alhaalta ylöspäin.
Esimerkkejä trofiatasoista
Taso 1: tuottajat
Trofiataso 1 koostuu alkutuottajista. Ne sijaitsevat ekologisen pyramidin pohjalla. Myös ravintoketju alkaisi trofiatasolta 1. Trofiatasolla 1 ovat kasvit ja levät. Trofiatason 1 eliöiden perusominaisuus on niiden kyky tuottaa omaa ravintoa abioottisista aineista. Esimerkiksi kasvit pystyvät valmistamaan ravintonsa fotosynteesin avulla. Tämä prosessi voidaan yksinkertaistaa tällä yhtälöllä: 6CO2+12H2O+energy=C6H12O6+6O2+6H2O. Se tarkoittaa, että fotosynteesi on prosessi, jossa hiilidioksidia (CO2), vettä (H2O) ja valoenergiaa hyödynnetään runsaasti energiaa sisältävän hiilihydraatin, kuten glukoosin (C6H12O6), syntetisoimiseksi ja sivutuotteena hapen (O2) tuottamiseksi. Rakenteellisesti kasveilla ja levillä on valoa kerääviä solurakenteita, joita kutsutaan kloroplastiksi. Kloroplastien sisällä on fotosynteettisiä pigmenttejä (klorofylli), jotka voivat absorboida valoenergiaa.
Taso 2: primaarikuluttajat
Ruokaketjussa tai ekologisessa pyramidissa seuraava trofiataso on trofiataso 2. Tälle tasolle sijoittuvat eliöt syövät alkutuottajia ja niitä kutsutaan alkukuluttajiksi. Eläimiä, jotka syövät kasviaineksia, kutsutaan kasvinsyöjiksi. Niillä on anatomisia ja fysiologisia ominaisuuksia, joiden ansiosta ne ovat sopeutuneet kasviperäiseen ruokavalioon. Tyypillisesti niillä on suupielet, joiden avulla ne voivat raapia tai jauhaa kasviaineksia. Niillä on esimerkiksi leveät litteät hampaat lehtien ja puiden kuoren hiontaa varten. Niillä on myös suolistofloora (joka koostuu selluloosaa pilkkovista alkueläimistä tai bakteereista), joka auttaa pilkkomaan selluloosapitoisia aineita. Esimerkkejä kasvinsyöjistä ovat hevoset, naudat ja vuohet.
Taso 3: toissijaiset kuluttajat
Sekundaariset kuluttajat koostuvat eläimistä, jotka syövät ensisijaisia kuluttajia. Toisia eläimiä syöviä organismeja kutsutaan lihansyöjiksi (tai saalistajiksi). Petoeläimet sijoittuvat ravintoketjun tai ekologisen pyramidin trofiatasolle 3. Saalistaminen on ekosysteemissä tapahtuva vuorovaikutus, jossa saalistaja metsästää tai pyydystää, tappaa ja syö saaliin. Petoeläimet ovat puolestaan anatomisesti ja fysiologisesti sopeutuneet eläinten ruokavalioon. Koska saaliin syönti voi tapahtua takaa-ajona tai väijytyksenä, niillä on usein kehittyneet näkö-, kuulo-, tunto- tai hajuaistit. Ne voivat myös käyttää naamiointia tai matkimista estääkseen mahdollisen saaliin huomaamisen. Niillä on torahampaat, terävät kynnet ja vahvat leuat, joilla ne voivat tarttua saaliiseensa ja paloitella sen. Vastaavasti saaliseläimet saivat lopulta evolutiivisia ominaisuuksia saalistuksen estämiseksi. Ne kehittivät vastamukautumia ja puolustusstrategioita, kuten thanatoosi, hälytysäänet, varoittava väritys, piikit, kemikaalit, matkiminen ja naamiointi. Esimerkkejä eläimistä, joilla on saalistaja-saalis-suhde, ovat hämähäkit ja kärpäset, leijona ja seepra, karhu ja kala sekä kettu ja jänis. 2) Huippupedot ovat saalistajia, joissa mikään eläin ei saalista niitä. Tappajavalaat ovat tästä esimerkki. Niiden merisaaliita ovat kalat, hylkeet ja delfiinit.
Ei kaikkien petoeläinten ruokavalio kuitenkaan koostu pelkästään lihasta. Niiden ruokavalioon voi kuulua myös kasviaineksia. Eläimiä, jotka syövät sekä kasveja että eläimiä, kutsutaan kaikkiruokaisiksi. Kaikkiruokaiset voivat saada ravintonsa myös sienistä, levistä ja bakteereista. 3) Verrattuna muihin eläinryhmiin, kuten lihansyöjiin ja kasvinsyöjiin, kaikkiruokaisilta puuttuu selväpiirteinen erikoistuminen ravinnon hankintaan ja käsittelyyn. 4) Esimerkkejä kaikkiruokaisista ovat simpanssit, orangit, gorillat, siat, useimmat karhut, siilit, opossumit, haisunäädät, laiskiaiset, oravat, hiiret, rotat, jyrsijät, pesukarhut. Nämä eläimet ruokailevat useammalla kuin yhdellä trofiatasolla. Useimmat ihmiset ovat kaikkiruokaisia. Jotkut heistä kuitenkin syövät mieluummin kasvipohjaista (vegaanista) ruokavaliota.
Karnivoriset kasvit (esim. hyönteissyöjäkasvit, kuten Venuksen kärpäsloukku ja kannukasvi) voidaan myös sisällyttää tähän ryhmään. Nämä kasvit kykenevät saalistamaan toisena keinona saada ravinteita fotosynteesin lisäksi. Myös eläinplanktonia syöviä meren eliöitä pidetään toissijaisina kuluttajina. Esimerkkejä ovat ravut, valaat ja hummerit.
Muut trofiatasot
Organismia, joka ruokailee sekundaarikuluttajalla, kutsutaan tertiäärikuluttajaksi ja organismia, joka syö tertiäärikuluttajalla, kvaternaarikuluttajaksi. Tertiääriset kuluttajat ovat trofiatasolla 4 ja kvaternaariset kuluttajat trofiatasolla 5.
Hajottajat
Trofiatason viimeisellä tasolla ovat hajottajat, kuten detritivorit. Ne ruokailevat kuolleella kasvi- ja eläinaineksella. Detritivorit ovat hajottajia, jotka nimenomaan pirstovat ravintonsa kuluttamista varten. Esimerkkejä detritiivoreista ovat madot, tuhatjalkaiset, lantakärpäset, puutiaiset ja etanat. Muita hajottajia ovat sienet ja bakteerit. Ne kuluttavat ravinteita molekyylitasolla toisin kuin muut kuluttajat, jotka syövät ravintonsa ja sulattavat sen. Nämä hajottajat ovat riippuvaisia helposti saatavilla olevista ravinteista yksinkertaisimmassa muodossa, esimerkiksi mädätetyistä materiaaleista tai kuolleista tai mätänevistä organismeista peräisin olevista substraateista. Tähän ryhmään voidaan lukea myös loiset, jotka syövät saatavilla olevaa orgaanista materiaalia, mutta eivät välttämättä tapa isäntää.
Hajottajat ovat viimeisellä trofiatasolla eli ekologisen pyramidin huipulla. Yleisimpiä hajottajia ovat sienet. Ne ovat hajoamisen ensimmäisiä käynnistäjiä. Niillä on entsyymejä ja muita yhdisteitä, jotka hajottavat kuolleen organismin biomolekyylejä. Myös bakteereilla on entsyymejä, jotka hajottavat orgaanisia yhdisteitä yksinkertaisempiin muotoihin. Hajoamisprosessin jälkeen detritivorit toimivat jäännöksissä ja etsivät detritusta tai hajoavaa orgaanista ainesta. Hajottajien rooli ekosysteemissä on elintärkeä, sillä ne hajottavat kuolleiden eliöiden orgaanista ainesta, josta osa palaa geokemiallisena komponenttina takaisin maahan.
Planktonit
Planktonit ovat mikroskooppisia eliöitä, jotka elävät vesiympäristöissä. Osa niistä on fotosynteettisiä ja osa heterotrofisia. Näin ollen ne voivat jakautua ravintoketjun tai ekologisen pyramidin eri trofiatasoille. Fotosynteesiin kykeneviä eliöitä, kuten kasviplanktonia, pidetään tuottajina. Heterotrofiset planktonit, kuten eläinplankton, voivat olla kuluttajia, koska ne syövät muita planktoneita. (5)
Biomassan siirtotehokkuus
Biomassa menetetään ekologisessa pyramidissa asteittain alhaalta ylöspäin. Suurin biomassan määrä on perustrofisella tasolla, joka sisältää tuottajat. Koska primaarikuluttajat ovat riippuvaisia tuottajista elantonsa saamiseksi, tuottajien biomassan määrä olisi näin ollen primaarikuluttajien biomassaa rajoittava tekijä. Samoin toissijaiset kuluttajat ovat riippuvaisia ensisijaisista kuluttajista, ja näin ollen myös niiden biomassaan vaikuttaisi ensisijaisten kuluttajien käytettävissä oleva biomassamäärä. Näin ollen ekosysteemissä on tavallista havaita biomassapyramidi, jossa ensimmäinen trofiataso on levein ja ylin trofiataso kapein. Biomassan jakautuminen ekosysteemissä vaikuttaa ekosysteemin vakauteen. Jos kyseessä on käänteinen pyramidi, ekosysteemi voi kaatua, kun kuluttajia on enemmän kuin alkutuottajia.
Merkitys
Trofiatasojen seuranta on olennaista, jotta ymmärretään eliöiden väliset suhteet sekä ekosysteemissä tapahtuvat ekologiset prosessit. Näin kasvinsyönnin, saalistuksen ja hajoamisprosessien suuruutta voidaan käyttää ekosysteemin tilan ja vakauden tuntemiseen.
Katso myös
- Ekologinen pyramidi
- Ruokaketju
- Ruokaverkko
- Autotrofinen
- Kuluttaja
- Herbivore
- Predator
- Carnivore
- Decomposer
- Preisser, E. (2008). Trofinen rakenne. Encyclopedia of Ecology, 3608-3616. https://doi.org/10.1016/b978-008045405-4.00558-9
- Predator-Prey Relationships – New England Complex Systems Institute. (2014). New England Complex Systems Institute. Haettu 16. marraskuuta 2019 New England Complex Systems Institute -sivustolta: https://necsi.edu/predator-prey-relationships
- ”Omnivore”. National Geographic Education. National Geographic Society. Haettu osoitteesta http://education.nationalgeographic.com/education/encyclopedia/omnivore/?ar-a=4&ar-r=3
- McArdle, Ph.D., John (May-June 1991). ”Ihmiset ovat kaikkiruokaisia”. Vegetarian Journal (The Vegetarian Resource Group).
- Is Plankton a Producer or Decomposer? (2019). Haettu osoitteesta Reference website: https://www.reference.com/pets-animals/plankton-producer-decomposer-b38db29bb175772b
