Trofisch niveau

In de ecologie heeft een trofisch niveau betrekking op een positie in een voedselketen of ecologische piramide die wordt ingenomen door een groep organismen met een vergelijkbare voedingswijze. Een voedselketen verwijst naar de hiërarchie waarin organismen in een ecosysteem zijn gegroepeerd in trofische (voedings)niveaus. De trofische niveaus worden in een reeks of een opeenvolging weergegeven om de stroom van voedselenergie en de onderlinge voedingsrelaties weer te geven. Een ecologische piramide geeft op haar beurt de biomassa of de energiestroom in een ecosysteem weer. Zowel de voedselketen als de ecologische piramide beginnen bij trofisch niveau 1, dat bestaat uit primaire producenten. De volgende trofische groep bestaat uit organismen die zich voeden met de primaire producenten om voeding te verkrijgen. De daaropvolgende groepen bestaan elk uit een groep organismen die zich voeden met de groep ervoor. De opeenvolging van trofische niveaus kan voorkomen in een eenrichtingsketen of in meer ingewikkelde trofische paden die voedselweb worden genoemd. Een voedselweb bestaat uit vele voedselketens die met elkaar verbonden zijn. De meeste ecosystemen hebben een complexe webstructuur in plaats van een directe keten van wat-eet-wat.

Definitie van trofisch niveau

Een trofisch niveau verwijst naar een niveau of een positie in een voedselketen, een voedselweb, of een ecologische piramide. Het wordt bezet door een groep organismen die een vergelijkbare voedingswijze hebben.

Etymologie

De term trofisch is afkomstig van het Griekse trophē, dat “voedsel” betekent.

Categorieën

De trofische niveaus kennen twee hoofdcategorieën: de autotrofen en de heterotrofen. De autotrofen zijn organismen die organisch materiaal kunnen produceren uit anorganisch materiaal. Aangezien zij hun eigen voedsel kunnen maken en zich niet hoeven te voeden met andere organismen, worden zij ook wel de producenten van een ecosysteem genoemd. De heterotrofen zijn organismen die organische materie rechtstreeks verkrijgen door consumptie. In tegenstelling tot de autotrofen hebben zij niet de mogelijkheid om hun voedsel uit anorganische bronnen te vervaardigen. Daarom jagen zij of verzamelen zij voedsel van andere organismen. Heterotrofen worden daarom de consumenten genoemd. Zij kunnen verder worden ingedeeld in primaire consumenten, secundaire consumenten, tertiaire consumenten, enzovoort. De primaire consumenten zijn de plantenetende organismen die herbivoren worden genoemd. De secundaire consumenten voeden zich met de primaire consumenten. De tertiaire consumenten voeden zich met de secundaire consumenten, enzovoort. De laatste groep, reducenten genaamd, voedt zich met dood organisch materiaal. Zij omvatten de detritivoren en de decomposers.

Trofische structuur

Een trofische structuur verwijst naar de verdeling van biomassa tussen verschillende trofische niveaus. Zij wordt voornamelijk bepaald door de biomassa van de primaire producenten. De primaire producenten beïnvloeden de overdrachtsefficiëntie tussen de trofische niveaus, aangezien zij in hoofdzaak zorgen voor de toevoer van energie en voedingsstoffen. Afgezien van hen is een andere belangrijke factor de top-down component. Deze omvat de predatoren. Hun consumptie onderdrukt de lagere trofische niveaus. In zekere zin helpen de predatoren de primaire producenten door overmatige herbivoor door predatie te beheersen of te beperken. Zij dienen als biologische controle van de lagere trofische niveaus. Een andere manier waarop de predatoren de primaire produktiviteit kunnen bevorderen is door intraspecifieke concurrentie. Zowel de primaire producenten als de predatoren zijn belangrijke factoren voor de regulerende controle.(1)

Trofische-niveaumpiramide

Een energiepiramide is een presentatie van de trofische niveaus in een ecosysteem. De energie van de zon wordt door het ecosysteem overgedragen door de verschillende trofische niveaus te passeren. Ruwweg 10% van de energie wordt van het ene trofische niveau naar het volgende overgebracht, waardoor grote hoeveelheden trofische niveaus worden voorkomen. Er moeten grotere hoeveelheden biomassa onderaan de piramide zijn om de energie- en biomassabehoeften van de hogere trofische niveaus te ondersteunen.
Een ecologische piramide wordt vaak afgebeeld als een trofische niveaupiramide. Het is een grafische voorstelling in de vorm van een piramide die bestaat uit planten en dieren in een bepaald ecosysteem. De vorm geeft aan dat het onderste trofische niveau bestaat uit organismen die hun eigen voedsel kunnen maken met behulp van beschikbare bronnen uit de omgeving. Zij voeden zich niet met andere organismen om aan hun voedingsbehoeften te voldoen. Zij vormen dus de basis. Dit deel van de piramide bestaat uit producenten. Naarmate de trofische niveaus hoger worden, loopt de piramide taps toe naar de top. Deze piramide-vorm geeft de biomassa in elk trofisch niveau weer. Biomassa is de hoeveelheid levend of organisch materiaal in een organisme. De basis vertoont de grootste biomassa en neemt vervolgens in hoeveelheid af naarmate men verder omhoog gaat naar de top. Dit is de meest voorkomende structuur in ecosystemen. Er zijn echter ook gevallen waarin een omgekeerde piramide voorkomt. Dit laatste gebeurt wanneer het gecombineerde gewicht van de producenten kleiner is dan het gecombineerde gewicht van de consumenten.
De ecologische piramide wordt soms ook energiepiramide genoemd. Dit komt omdat de energie van de trofische niveaus, d.w.z. de energiestroom door de verschillende trofische niveaus, op dezelfde manier wordt weergegeven. De hoogste energie wordt vaak gevonden aan de basis die door producenten wordt bezet. Naarmate de trofische structuren vorderen, neemt de energiestroom van beneden naar boven af.

Voorbeelden van trofische niveaus

Niveau 1: producenten

Trofisch niveau 1 bestaat uit primaire producenten. Zij staan aan de basis van een ecologische piramide. Een voedselketen zou ook op trofisch niveau 1 beginnen. Het trofisch niveau 1 wordt bezet door planten en algen. Het fundamentele kenmerk van organismen in trofisch niveau 1 is hun vermogen om hun eigen voedsel te produceren uit abiotische materialen. Planten, bijvoorbeeld, zijn in staat hun voedsel te produceren door middel van fotosynthese. Dit proces kan in deze vergelijking worden vereenvoudigd: 6CO2+12H2O+energy=C6H12O6+6O2+6H2O. Dit betekent dat fotosynthese een proces is waarbij kooldioxide (CO2), water (H2O) en lichtenergie worden gebruikt om een energierijk koolhydraat zoals glucose (C6H12O6) te synthetiseren en zuurstof (O2) als bijproduct te produceren. Structureel hebben planten en algen licht-oogstende celstructuren, chloroplasten genaamd. Binnen de chloroplasten bevinden zich fotosynthetische pigmenten (chlorofyl) die lichtenergie kunnen absorberen.

Niveau 2: primaire consumenten

Het volgende trofische niveau in een voedselketen of een ecologische piramide is het trofische niveau 2. In dit niveau voeden de organismen die dit niveau bezetten zich met de primaire producenten en worden primaire consumenten genoemd. Dieren die zich voeden met plantaardig materiaal worden herbivoren genoemd. Zij hebben anatomische en fysiologische kenmerken die hen aangepast maken aan een plantaardig dieet. Doorgaans hebben zij monddelen waarmee zij plantaardig materiaal kunnen raspen of vermalen. Zij hebben bijvoorbeeld brede, platte tanden voor het vermalen van gebladerte en boomschors. Zij hebben ook een darmflora (bestaande uit cellulose-verterende protozoën of bacteriën) die helpt bij het verteren van cellulosehoudend materiaal. Voorbeelden van herbivoren zijn paarden, runderen en geiten.

Niveau 3: secundaire consumenten

Secundaire consumenten bestaan uit dieren die zich voeden met primaire consumenten. Organismen die andere dieren eten, worden carnivoren (of roofdieren) genoemd. Roofdieren bevinden zich op trofisch niveau 3 van een voedselketen of een ecologische piramide. Roofdieren zijn een interactie in een ecosysteem waarbij een roofdier jaagt of prooien vangt, doodt en opeet. Roofdieren zijn op hun beurt anatomisch en fysiologisch aangepast aan een dierlijk dieet. Aangezien het eten van prooidieren gepaard kan gaan met achtervolging of hinderlaag, beschikken zij vaak over geavanceerde zintuigen voor zicht, gehoor, tast of reuk. Zij kunnen ook gebruik maken van camouflage of mimicry om te voorkomen dat zij door potentiële prooien worden opgemerkt. Ze hebben hoektanden, scherpe klauwen en sterke kaken om hun prooi te grijpen en in stukken te snijden. Ook prooidieren kregen uiteindelijk evolutionaire kenmerken om predatie tegen te gaan. Zij ontwikkelden tegenaanpassingen en verdedigingsstrategieën, zoals thanatose, alarmkreten, waarschuwende kleuren, stekels, chemicaliën, mimicry, en camouflage. Voorbeelden van dieren met een roofdier-prooi relatie zijn spinnen en vliegen, leeuw en zebra, beer en vis, en vos en konijn.(2) Apex predatoren zijn roofdieren waarbij geen enkel dier op hen jaagt. De orka is een voorbeeld. Hun prooien in zee zijn vissen, zeehonden en dolfijnen.
Niet alle roofdieren hebben echter een dieet dat uitsluitend uit vlees bestaat. Hun dieet kan ook plantaardig materiaal bevatten. Dieren die zich zowel met planten als met dieren voeden, worden omnivoren genoemd. Omnivoren kunnen hun voeding ook halen uit schimmels, algen en bacteriën.(3) Vergeleken met andere diergroepen zoals carnivoren en herbivoren, missen de omnivoren onderscheidende specialisaties in het verwerven en verwerken van voedsel.(4) Voorbeelden van omnivoren zijn chimpansees, orang-oetans, gorilla’s, varkens, de meeste beren, egels, opossums, stinkdieren, luiaards, eekhoorns, muizen, ratten, knaagdieren, wasberen, en vele anderen. Deze dieren voeden zich op meer dan één trofisch niveau. De meeste mensen zijn omnivoren. Sommigen geven echter de voorkeur aan een plantaardig (veganistisch) dieet.
Carnivore planten (b.v. insectenetende planten zoals Venusvliegenval en bekerplant) kunnen ook tot deze groep worden gerekend. Deze planten zijn in staat tot predatie als een ander middel om voedingsstoffen te verkrijgen naast fotosynthese. Mariene organismen die zich voeden met zoöplankton worden ook als secundaire consumenten beschouwd. Voorbeelden zijn krabben, walvissen en kreeften.

Andere trofische niveaus

Het organisme dat zich voedt met een secundaire verbruiker wordt een tertiaire verbruiker genoemd en het organisme dat zich voedt met een tertiaire verbruiker wordt quaternaire verbruiker genoemd. De tertiaire consumenten en de quaternaire consumenten bezetten respectievelijk trofisch niveau 4 en 5.

Decomposers

Het laatste van de trofische niveaus wordt bezet door decomposers, zoals detritivoren. Zij voeden zich met dood plantaardig en dierlijk materiaal. Detritivoren zijn decomposers die specifiek fragmenteren om hun voedsel te consumeren. Voorbeelden van detritivoren zijn wormen, miljoenpoten, mestvliegen, pissebedden en naaktslakken. Andere decomposers zijn schimmels en bacteriën. Zij consumeren voedingsstoffen op moleculair niveau, in tegenstelling tot andere consumenten die hun voedsel opeten en verteren. Deze decomposers zijn afhankelijk van gemakkelijk beschikbare voedingsstoffen in de eenvoudigste vorm, b.v. materiaal dat reeds verteerd is of substraten afkomstig van afgestorven of rottende organismen. Parasieten die zich voeden met beschikbaar organisch materiaal maar niet noodzakelijk de gastheer doden, kunnen ook tot deze groep worden gerekend.
Decomposanten bezetten het laatste trofische niveau of de top van de ecologische piramide. De meest voorkomende decomposanten zijn schimmels. Zij zijn de eerste aanstichters van decompositie. Zij hebben de enzymen en andere verbindingen om biomoleculen van een overleden organisme af te breken. Bacteriën hebben ook enzymen die organische verbindingen afbreken in eenvoudigere vormen. Na het ontbindingsproces komen de detritivoren in actie op de overblijfselen, aasetend op detritus of ontbindend organisch materiaal. De rol van decomposers in het ecosysteem is van vitaal belang, aangezien zij degenen zijn die het organisch materiaal van dode organismen afbreken, waarbij een deel ervan naar de aarde terugkeert als een geochemisch bestanddeel.

Planktons

Planktons zijn microscopische organismen die in aquatische habitats leven. Sommige zijn fotosynthetisch en andere zijn heterotroof. Zij kunnen dus verdeeld zijn over verschillende trofische niveaus in de voedselketen of de ecologische piramide. Zij die in staat zijn tot fotosynthese, zoals fytoplankton, worden beschouwd als producenten. Heterotrofe plankton, zoals zoöplanktons, kunnen consumenten zijn omdat zij zich voeden met andere plankton. (5)

Efficiëntie van de overdracht van biomassa

Biomassa in een ecologische piramide gaat geleidelijk van onder naar boven verloren. De grootste hoeveelheid biomassa wordt aangetroffen op het lagere trofische niveau, dat de producenten omvat. Aangezien de primaire consumenten voor hun levensonderhoud afhankelijk zijn van de producenten, zou de hoeveelheid biomassa van de producenten dus een beperkende factor zijn voor de biomassa van de primaire consumenten. Evenzo zijn de secundaire consumenten afhankelijk van de primaire consumenten en bijgevolg zou hun biomassa ook worden beïnvloed door de beschikbare hoeveelheid biomassa van de primaire consumenten. In een ecosysteem is het dus gebruikelijk een biomassapiramide te vinden waarin het eerste trofische niveau het breedst is en het bovenste trofische niveau het smalst. De verdeling van de biomassa in een ecosysteem is van invloed op de stabiliteit van het ecosysteem. In het geval van een omgekeerde piramide zou het ecosysteem kunnen falen wanneer er meer consumenten dan primaire producenten zijn.

Betekenis

Het monitoren van de trofische niveaus is van essentieel belang om inzicht te krijgen in de onderlinge relaties tussen organismen en in de ecologische processen die zich binnen een ecosysteem afspelen. Op die manier kan de omvang van de herbivoor, de predatie en de ontbindingsprocessen worden gebruikt om de toestand en de stabiliteit van een ecosysteem te kennen.

Zie ook

• Ecologische piramide
• Voedselketen
• Voedselweb
• Autotroof
• Consument
• Herbivoor
• Predator
• Carnivoor
• Decompositeur

1. Preisser, E. (2008). Trofische structuur. Encyclopedia of Ecology, 3608-3616. https://doi.org/10.1016/b978-008045405-4.00558-9
2. Predator-prooi relaties – New England Complex Systems Institute. (2014). New England Complex Systems Institute. Op 16 november 2019 ontleend aan de website van het New England Complex Systems Institute: https://necsi.edu/predator-prey-relationships
3. “Omnivoor”. 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 (mei-juni 1991). “Mensen zijn omnivoren”. Vegetarian Journal (The Vegetarian Resource Group).
5. Is Plankton een Producent of Decomposer? (2019). Opgehaald van Referentie website: https://www.reference.com/pets-animals/plankton-producer-decomposer-b38db29bb175772b