Trofikus szint

Trofikus szint – definíció

A trofikus szint az ökológiában a táplálékláncban vagy ökológiai piramisban elfoglalt pozíciót jelenti, amelyet a hasonló táplálkozási móddal rendelkező szervezetek egy csoportja foglal el. A tápláléklánc arra a hierarchiára utal, amelyben egy ökoszisztémában az élőlények trofikus (táplálkozási) szintekbe vannak csoportosítva. A trofikus szintek sorban vagy egymás után következnek, hogy a táplálék energiaáramlását és a köztük lévő táplálkozási kapcsolatokat ábrázolják. Az ökológiai piramis viszont a biomasszát vagy az energiaáramlást ábrázolja egy ökoszisztémában. Mind a tápláléklánc, mind az ökológiai piramis az 1. trófaszintről indul, amelyet az elsődleges termelők alkotnak. A következő trofikus csoportot azok az élőlények alkotják, amelyek az elsődleges termelőkkel táplálkoznak, hogy táplálékhoz jussanak. Ezután a következő csoportok mindegyike olyan szervezetek csoportjából áll, amelyek az előttük lévő csoportból táplálkoznak. A trofikus szintek egymásutánisága történhet egyirányú láncban vagy bonyolultabb, táplálékhálózatnak nevezett trofikus útvonalakon. A táplálékhálózat számos, egymással összekapcsolt táplálékláncból áll. A legtöbb ökoszisztéma összetett hálószerkezetű, nem pedig a mi-eszi-mit közvetlen lánc.

Trófaszint definíció

A trófaszint a tápláléklánc, a táplálékháló vagy az ökológiai piramis egy szintjére vagy pozíciójára utal. Olyan szervezetek egy csoportja foglalja el, amelyek hasonló táplálkozási móddal rendelkeznek.

Etimológia

A trofikus kifejezés a görög trophē szóból származik, jelentése “táplálék”.

Kategóriák

A trofikus szinteknek két fő kategóriája van: az autotrófok és a heterotrófok. Az autotrófok azok az élőlények, amelyek szervetlen anyagból szerves anyagot képesek előállítani. Mivel képesek saját maguknak táplálékot előállítani, és nincs szükségük más szervezetekkel való táplálkozásra, az ökoszisztéma termelőinek is nevezik őket. A heterotrófok olyan szervezetek, amelyek közvetlenül fogyasztás útján jutnak szerves anyaghoz. Az autotrófokkal ellentétben ők nem képesek szervetlen forrásokból előállítani a táplálékukat. Ezért más szervezetektől vadásznak vagy gyűjtik a táplálékot. A heterotrófokat ezért nevezik fogyasztóknak. Tovább csoportosíthatók elsődleges fogyasztókra, másodlagos fogyasztókra, harmadlagos fogyasztókra és így tovább. Az elsődleges fogyasztók közé tartoznak a növényevő szervezetek, az úgynevezett növényevők. A másodlagos fogyasztók az elsődleges fogyasztókkal táplálkoznak. A harmadlagos fogyasztók a másodlagos fogyasztókkal táplálkoznak, és így tovább. Az utolsó, reduktoroknak nevezett csoport az elhalt szerves anyaggal táplálkozik. Ide tartoznak a detritivorok és a lebontók.

Trofikus szerkezet

A trofikus szerkezet a biomassza különböző trofikus szintek közötti felosztására utal. Ezt elsősorban az elsődleges termelők biomasszája szabályozza. Az elsődleges termelők befolyásolják a trofikus szintek közötti transzfer hatékonyságát, mivel alapvetően ők biztosítják az energia- és tápanyagbevitelt. Rajtuk kívül egy másik fontos tényező a felülről lefelé irányuló komponens. Ez utóbbi magában foglalja a ragadozókat. Fogyasztásuk elnyomja az alacsonyabb trofikus szinteket. A ragadozók bizonyos értelemben segítik az elsődleges termelőket azáltal, hogy ragadozással szabályozzák vagy korlátozzák a túlzott növényevést. Az alacsonyabb trofikus szintek biológiai kontrolljaként szolgálnak. Egy másik módja annak, hogy a ragadozók képesek elősegíteni az elsődleges termelékenységet, a fajon belüli versengés. Mind az elsődleges termelők, mind a ragadozók a szabályozó szabályozás fő tényezői. 1)

Trófaszint-piramis

Az energiapiramis egy ökoszisztéma trofikus szintjeinek bemutatása. A Napból származó energia a különböző trofikus szinteken keresztül jut el az ökoszisztémába. Az energiaszamár nagyjából 10%-a kerül át az egyik trofikus szintről a másikra, ezzel megelőzve a nagy mennyiségű trofikus szinteket. A piramis alján nagyobb mennyiségű biomasszának kell lennie ahhoz, hogy a magasabb trófaszintek energia- és biomasszaszükségletei kielégíthetők legyenek.
Az ökológiai piramist gyakran trófaszint-piramisként ábrázolják. Ez egy adott ökoszisztémában lévő növényekből és állatokból álló piramis alakú grafikus ábrázolás. Az alak azt jelzi, hogy az alsó trófaszintet olyan organizmusok alkotják, amelyek a környezetből rendelkezésre álló forrásokból képesek saját maguknak táplálékot előállítani. Táplálékszükségletük kielégítéséhez nem táplálkoznak más szervezetekkel. Így ők képviselik az alapot. A piramisnak ezt a részét a termelők alkotják. Ahogy a trofikus szintek felfelé haladnak, úgy szűkülnek a csúcs felé. Ez a piramis alakja az egyes trófaszintek biomasszáját ábrázolja. A biomassza az élő vagy szerves anyag mennyisége egy szervezetben. Az alap a legnagyobb biomasszát mutatja, majd a csúcs felé haladva csökken a mennyisége. Ez a leggyakoribb struktúra az ökoszisztémákban. Vannak azonban olyan esetek is, amikor fordított piramis fordul elő. Ez utóbbi akkor alakul ki, ha a termelők együttes tömege kisebb, mint a fogyasztók együttes tömege.
Az ökológiai piramist néha energiapiramisnak is nevezik. Ennek oka, hogy hasonlóan ábrázolja a trofikus szintek energiáját, azaz a különböző trofikus szinteken keresztül történő energiaáramlást. A legmagasabb energiát gyakran a termelők által elfoglalt alján találjuk. Ahogy a trofikus struktúrák a csúcs felé haladnak, az energiaáramlást úgy ábrázolják, hogy az alulról felfelé haladva csökken.

Trofikus szint példák

1. szint: termelők

Az 1. trofikus szintet az elsődleges termelők alkotják. Az ökológiai piramis alján találhatók. Egy tápláléklánc is az 1. trofikus szintről indulna. Az 1. trofikus szintet a növények és az algák foglalják el. Az 1. trofikus szinthez tartozó szervezetek alapvető jellemzője, hogy abiotikus anyagokból képesek saját maguknak táplálékot előállítani. A növények például képesek fotoszintézissel előállítani a táplálékukat. Ez a folyamat az alábbi egyenletben egyszerűsíthető le: 6CO2+12H2O+energy=C6H12O6+6O2+6H2O. Ez azt jelenti, hogy a fotoszintézis egy olyan folyamat, amelyben a szén-dioxid (CO2), a víz (H2O) és a fényenergia felhasználásával egy energiában gazdag szénhidrát, például glükóz (C6H12O6) szintetizálódik, és melléktermékként oxigén (O2) keletkezik. Szerkezetileg a növények és az algák kloroplasztiszoknak nevezett fénygyűjtő sejtszerkezetekkel rendelkeznek. A kloroplasztiszok belsejében fotoszintetikus pigmentek (klorofill) vannak, amelyek képesek elnyelni a fényenergiát.

2. szint: elsődleges fogyasztók

A tápláléklánc vagy ökológiai piramis következő trofikus szintje a 2. trofikus szint. Ezen a szinten az ezt a szintet elfoglaló szervezetek az elsődleges termelőkkel táplálkoznak, és elsődleges fogyasztóknak nevezzük őket. A növényi anyagokkal táplálkozó állatokat növényevőknek nevezzük. Anatómiai és élettani tulajdonságaik révén alkalmazkodtak a növényi táplálkozáshoz. Jellemzően olyan szájszervekkel rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy növényi anyagokat reszeljenek vagy őröljenek. Például széles, lapos fogaik vannak a lombozat és a fakéreg őrlésére. Bélflórájuk (amely cellulózt emésztő egysejtűekből vagy baktériumokból áll) szintén segíti a cellulóztartalmú anyagok megemésztését. Növényevők például a lovak, szarvasmarhák és kecskék.

3. szint: másodlagos fogyasztók

A másodlagos fogyasztókat azok az állatok alkotják, amelyek elsődleges fogyasztókkal táplálkoznak. Azokat a szervezeteket, amelyek más állatokat esznek, húsevőknek (vagy ragadozóknak) nevezzük. A ragadozók a tápláléklánc vagy az ökológiai piramis 3. trofikus szintjét foglalják el. A ragadozás olyan kölcsönhatás az ökoszisztémában, amikor a ragadozó vadászik vagy zsákmányt fog, megöli és elfogyasztja azt. A ragadozók viszont anatómiailag és fiziológiailag alkalmazkodnak az állati táplálkozáshoz. Mivel a zsákmányfogyasztás lehet üldözés vagy lesből való üldözés, gyakran fejlett látás-, hallás-, tapintás- vagy szaglásérzékeléssel rendelkeznek. Álcázást vagy utánzást is alkalmazhatnak, hogy a potenciális préda ne vegye észre őket. Fogakkal, éles karmokkal és erős állkapcsokkal rendelkeznek, hogy megragadják és feldarabolják zsákmányukat. Hasonlóképpen, a zsákmányállatok végül evolúciós tulajdonságokat szereztek a ragadozás meghiúsítására. Olyan ellenadaptációkat és védelmi stratégiákat fejlesztettek ki, mint a thanatózis, a riasztó hangok, a figyelmeztető színezés, a tüskék, a vegyi anyagok, a mimikri és az álcázás. A ragadozó-zsákmány viszonyban álló állatokra példa a pók és a légy, az oroszlán és a zebra, a medve és a hal, valamint a róka és a nyúl. 2. A csúcsragadozók olyan ragadozók, amelyeknél egyetlen állat sem zsákmányolja őket. A gyilkos bálnák egy példa erre. Tengeri zsákmányállataik a halak, a fókák és a delfinek.
Nem minden ragadozó étrendje azonban kizárólag húsból áll. Táplálékuk növényi anyagokat is tartalmazhat. Azokat az állatokat, amelyek növényekkel és állatokkal is táplálkoznak, mindenevőknek nevezzük. A mindenevők táplálékukat gombákból, algákból és baktériumokból is nyerhetik.(3) Más állatcsoportokhoz, például a húsevőkhöz és a növényevőkhöz képest a mindenevőknek nincs megkülönböztető specializációjuk a táplálék megszerzésére és feldolgozására.(4) Mindenevők például a csimpánzok, orangutánok, gorillák, sertések, a legtöbb medve, sün, oposszum, borz, mosómedve, lajhár, mókus, egér, patkány, rágcsáló, mosómedve és sok más. Ezek az állatok egynél több trofikus szinten táplálkoznak. A legtöbb ember mindenevő. Néhányan azonban inkább növényi alapú (vegán) étrendet választanak.
A húsevő növények (pl. rovarevő növények, mint a Vénusz légycsapda és a kancsónövény) szintén ebbe a csoportba sorolhatók. Ezek a növények a fotoszintézis mellett a tápanyagszerzés másik eszközeként ragadozásra is képesek. A zooplanktonnal táplálkozó tengeri élőlények szintén másodlagos fogyasztóknak tekinthetők. Ilyen például a rák, a bálna és a homár.

Egyéb trofikus szintek

A másodlagos fogyasztóból táplálkozó szervezetet harmadlagos fogyasztónak, a harmadlagos fogyasztóból táplálkozót pedig negyedlagos fogyasztónak nevezzük. A harmadlagos fogyasztók a 4., a negyedlagos fogyasztók pedig az 5. trofikus szintet foglalják el.

Bomlástermékek

A trofikus szint utolsó szintjét a bomlástermékek, például a detritivorok foglalják el. Ők az elhalt növényi és állati anyagokkal táplálkoznak. A detritivorok olyan bomlástermékek, amelyek kifejezetten azért aprózódnak fel, hogy elfogyasszák a táplálékukat. A detritivorok közé tartoznak például a férgek, a százlábúak, a trágyalégy, a fásszárnyúak és a csigák. Más bomlástermékek közé tartoznak a gombák és a baktériumok. Ők molekuláris szinten fogyasztják a tápanyagokat, szemben más fogyasztókkal, akik megeszik a táplálékukat és megemésztik azt. Ezek a bomlástermékek a legegyszerűbb formában könnyen hozzáférhető tápanyagokra támaszkodnak, pl. a már megemésztett anyagokra vagy az elpusztult vagy rothadó szervezetekből származó szubsztrátokra. A rendelkezésre álló szerves anyagokkal táplálkozó, de a gazdaszervezetet nem feltétlenül megölő paraziták is ebbe a csoportba sorolhatók.
A lebontók az utolsó trofikus szintet vagy az ökológiai piramis csúcsát foglalják el. A leggyakoribb bomlástermékek a gombák. Ők a bomlás első kezdeményezői. Rendelkeznek az elhunyt szervezet biomolekuláinak lebontásához szükséges enzimekkel és egyéb vegyületekkel. A baktériumok is rendelkeznek enzimekkel, amelyek a szerves vegyületeket egyszerűbb formákra bontják. A bomlási folyamat után a detritivorok ezután a maradványokon tevékenykednek, a detritusz vagy a bomló szerves anyagok után kutatva. A bomlástermelők szerepe az ökoszisztémában létfontosságú, mivel ők azok, akik lebontják az elpusztult szervezetek szerves anyagát, amelynek egy része geokémiai komponensként visszatér a földbe.

Planktonok

A planktonok a vízi élőhelyeken élő mikroszkopikus szervezetek. Egyesek közülük fotoszintetikusak, mások heterotrófok. Így a tápláléklánc vagy az ökológiai piramis különböző trofikus szintjein oszthatók meg. Azokat, amelyek képesek fotoszintézisre, mint például a fitoplankton, termelőknek tekintjük. A heterotróf planktonok, például a zooplanktonok fogyasztók lehetnek, mivel más planktonokkal táplálkoznak. (5)

Biomassza átadási hatékonyság

A biomassza egy ökológiai piramisban alulról felfelé haladva fokozatosan elvész. A legnagyobb biomassza mennyiség a termelőket magába foglaló alaptrofikus szinten található. Mivel az elsődleges fogyasztók a termelőktől függenek a megélhetésükhöz, ezért a termelők biomassza mennyisége korlátozó tényező lenne az elsődleges fogyasztók biomasszájára nézve. Hasonlóképpen, a másodlagos fogyasztók is az elsődleges fogyasztókra támaszkodnak, és következésképpen az ő biomasszájukat is befolyásolja az elsődleges fogyasztók rendelkezésre álló biomassza mennyisége. Így egy ökoszisztémában általában olyan biomassza-piramist találunk, amelyben az első trófaszint a legszélesebb, míg a legfelső trófaszint a legszűkebb. A biomassza eloszlása egy ökoszisztémában az ökoszisztéma stabilitására utal. Ha fordított piramis esetén az ökoszisztéma összeomolhat, ha több a fogyasztó, mint az elsődleges termelő.

Jelentősége

A trofikus szintek megfigyelése elengedhetetlen ahhoz, hogy megérthessük az élőlények közötti kapcsolatokat, valamint az ökoszisztémában zajló ökológiai folyamatokat. Ily módon a növényevő, a ragadozó és a bomlási folyamatok nagysága felhasználható egy ökoszisztéma állapotának és stabilitásának megismerésére.

Lásd még

• Ökológiai piramis
• Tápláléklánc
• Táplálékháló
• Autotróf
• Fogyasztó
• Herbivore
• Predator
• Carnivore
• Decomposer

1. Preisser, E. (2008). Trofikus struktúra. Encyclopedia of Ecology, 3608-3616. https://doi.org/10.1016/b978-008045405-4.00558-9
2. Predator-Prey Relationships – New England Complex Systems Institute. (2014). New England Complex Systems Institute. Retrieved November 16, 2019, from New England Complex Systems Institute website: https://necsi.edu/predator-prey-relationships
3. “Omnivore”. National Geographic Education. National Geographic Society. Retrieved from http://education.nationalgeographic.com/education/encyclopedia/omnivore/?ar-a=4&ar-r=3
4. McArdle, Ph.D., John (May-June 1991). “Az ember mindenevő”. Vegetarian Journal (The Vegetarian Resource Group).
5. Is Plankton a Producer or Decomposer? (2019). Retrieved from Reference website: https://www.reference.com/pets-animals/plankton-producer-decomposer-b38db29bb175772b