Poziom troficzny

Poziom troficzny – definicja

W ekologii, poziom troficzny odnosi się do pozycji w łańcuchu pokarmowym lub piramidzie ekologicznej zajmowanej przez grupę organizmów o podobnym sposobie odżywiania. Łańcuch pokarmowy odnosi się do hierarchii, w której organizmy w ekosystemie są pogrupowane w poziomy troficzne (odżywcze). Poziomy troficzne są przedstawione w serii lub następstwie, aby przedstawić przepływ energii pokarmowej i relacje żywieniowe między nimi. Piramida ekologiczna z kolei przedstawia biomasę lub przepływ energii w ekosystemie. Zarówno łańcuch pokarmowy, jak i piramida ekologiczna rozpoczynają się na poziomie troficznym 1, który składa się z producentów pierwotnych. Następna grupa troficzna składa się z organizmów, które żywią się producentami pierwotnymi w celu uzyskania pożywienia. Następnie, kolejne grupy składają się z organizmów, które żywią się organizmami z grupy przed nimi. Następowanie po sobie poziomów troficznych może odbywać się w formie jednokierunkowego łańcucha lub bardziej skomplikowanych ścieżek troficznych zwanych siecią pokarmową. Sieć pokarmowa składa się z wielu łańcuchów pokarmowych, które są ze sobą powiązane. Większość ekosystemów ma złożoną strukturę sieci, a nie bezpośredni łańcuch co zjada co.

Definicja poziomu troficznego

Poziom troficzny odnosi się do poziomu lub pozycji w łańcuchu pokarmowym, sieci pokarmowej lub piramidzie ekologicznej. Jest on zajmowany przez grupę organizmów, które mają podobny sposób odżywiania.

Etymologia

Termin troficzny pochodzi od greckiego trophē, oznaczającego „pożywienie”.

Kategorie

Poziomy troficzne mają dwie główne kategorie: autotrofy i heterotrofy. Autotrofy to organizmy, które mogą wytwarzać materię organiczną z materii nieorganicznej. Ponieważ mogą one wytwarzać własne pożywienie i nie muszą żywić się innymi organizmami, są również określane jako producenci ekosystemu. Heterotrofy to organizmy, które pozyskują materię organiczną bezpośrednio poprzez konsumpcję. W przeciwieństwie do autotrofów, nie mają one zdolności do wytwarzania pokarmu ze źródeł nieorganicznych. Polują więc lub zbierają pokarm od innych organizmów. Heterotrofy są zatem określane jako konsumenci. Można je dalej podzielić na konsumentów pierwotnych, konsumentów wtórnych, konsumentów trzeciorzędowych i tak dalej. Konsumenci pierwotni to organizmy żywiące się roślinami, zwane roślinożercami. Konsumenci wtórni żywią się konsumentami pierwotnymi. Konsumenci trzeciorzędowi żywią się konsumentami drugorzędowymi, i tak dalej. Ostatnia grupa zwana reducentami żywi się martwą materią organiczną. Obejmują one detrytory i dekompozytory.

Struktura troficzna

Struktura troficzna odnosi się do podziału biomasy pomiędzy różne poziomy troficzne. Jest ona kontrolowana głównie przez biomasę producentów pierwotnych. Producenci pierwotni wpływają na wydajność transferu między poziomami troficznymi, ponieważ zasadniczo dostarczają energii i składników odżywczych. Oprócz nich, innym ważnym czynnikiem jest komponent odgórny. Ten ostatni obejmuje drapieżniki. Ich konsumpcja tłumi niższe poziomy troficzne. W pewnym sensie drapieżniki pomagają producentom pierwotnym, kontrolując lub ograniczając nadmierną roślinożerność poprzez drapieżnictwo. Służą one jako kontrola biologiczna niższych poziomów troficznych. Innym sposobem, w jaki drapieżniki są w stanie promować produktywność pierwotną jest konkurencja wewnątrzgatunkowa. Zarówno producenci pierwotni, jak i drapieżniki są głównymi czynnikami kontroli regulacyjnej.(1)

Piramida poziomów troficznych

Piramida energetyczna jest prezentacja poziomów troficznych w ekosystemie. Energia ze słońca jest przenoszona przez ekosystem przechodząc przez różne poziomy troficzne. Mniej więcej 10% energii jest przekazywane z jednego poziomu troficznego na drugi, co zapobiega powstawaniu dużych ilości poziomów troficznych. Musi być wyższa ilość biomasy na dole piramidy, aby wspierać wymagania energetyczne i biomasowe wyższych poziomów troficznych.
Piramida ekologiczna jest często przedstawiana jako piramida poziomów troficznych. Jest to graficzna reprezentacja w kształcie piramidy składającej się z roślin i zwierząt w pewnym ekosystemie. Kształt wskazuje, że dolny poziom troficzny składa się z organizmów, które mogą wytwarzać własne pożywienie dzięki dostępnym źródłom ze środowiska. Nie odżywiają się one innymi organizmami w celu zaspokojenia swoich potrzeb żywieniowych. Dlatego też stanowią one podstawę. Ta część piramidy składa się z producentów. W miarę jak poziomy troficzne idą w górę, zwęża się ona ku szczytowi. Kształt piramidy obrazuje biomasę na każdym poziomie troficznym. Biomasa to ilość materii żywej lub organicznej w organizmie. W podstawie znajduje się największa biomasa, a następnie jej ilość maleje w miarę przesuwania się w górę, aż do wierzchołka. Jest to najczęściej spotykana struktura w ekosystemach. Istnieją jednak przypadki, w których występuje również odwrócona piramida. Te ostatnie wyniki, gdy łączna waga producentów jest mniejsza niż łączna waga konsumentów.
Piramida ekologiczna jest również czasami określane jako Piramida Energii. To dlatego, że podobnie przedstawia energię poziomów troficznych, tj. przepływ energii przez różne poziomy troficzne. Najwyższa energia znajduje się często u podstawy, którą zajmują producenci. W miarę postępu struktur troficznych do góry, przepływ energii jest przedstawiony jako zmniejszający się od dołu do góry.

Przykłady poziomów troficznych

Poziom 1: producenci

Poziom troficzny 1 składa się z producentów pierwotnych. Znajdują się one u podstawy piramidy ekologicznej. Łańcuch pokarmowy rozpocząłby się również na poziomie troficznym 1. Poziom troficzny 1 jest zajmowany przez rośliny i glony. Podstawową cechą organizmów na 1. poziomie troficznym jest ich zdolność do wytwarzania własnego pokarmu z materiałów abiotycznych. Rośliny, na przykład, są w stanie wytwarzać swój pokarm w procesie fotosyntezy. Proces ten można uprościć w postaci następującego równania: 6CO2+12H2O+energy=C6H12O6+6O2+6H2O. Oznacza to, że fotosynteza jest procesem, w którym dwutlenek węgla (CO2), woda (H2O) i energia świetlna są wykorzystywane do syntezy bogatych w energię węglowodanów, takich jak glukoza (C6H12O6) i do produkcji tlenu (O2) jako produktu ubocznego. Strukturalnie, rośliny i algi posiadają struktury komórkowe zbierające światło, zwane chloroplastami. Wewnątrz chloroplastów znajdują się pigmenty fotosyntetyczne (chlorofil), które mogą absorbować energię świetlną.

Poziom 2: konsumenci pierwotni

Kolejnym poziomem troficznym w łańcuchu pokarmowym lub piramidzie ekologicznej jest poziom troficzny 2. Na tym poziomie, organizmy zajmujące ten poziom żywią się producentami pierwotnymi i są nazywane konsumentami pierwotnymi. Zwierzęta, które żywią się materiałem roślinnym, nazywane są roślinożercami. Posiadają one cechy anatomiczne i fizjologiczne, które czynią je przystosowanymi do diety roślinnej. Zazwyczaj mają one narządy gębowe, które umożliwiają im tarcie lub rozdrabnianie materiałów roślinnych. Na przykład, mają szerokie płaskie zęby do rozdrabniania liści i kory drzew. Posiadają również florę jelitową (składającą się z pierwotniaków lub bakterii trawiących celulozę), która pomaga w trawieniu materiałów celulozowych. Przykładami roślinożerców są konie, bydło i kozy. Poziom 3: konsumenci wtórni

Konsumenci wtórni składają się ze zwierząt, które żywią się konsumentami pierwotnymi. Organizmy, które jedzą inne zwierzęta są nazywane mięsożercami (lub drapieżnikami). Drapieżniki zajmują 3 poziom troficzny łańcucha pokarmowego lub piramidy ekologicznej. Drapieżnictwo to interakcja w ekosystemie, w której drapieżnik poluje lub łapie, zabija i zjada ofiarę. Drapieżniki są z kolei przystosowane anatomicznie i fizjologicznie do diety zwierzęcej. Ponieważ konsumpcja zdobyczy może obejmować pościg lub zasadzkę, często posiadają one zaawansowane zmysły wzroku, słuchu, dotyku lub węchu. Mogą również stosować kamuflaż lub mimikrę, aby nie zostać zauważonym przez potencjalną ofiarę. Posiadają kły, ostre pazury i silne szczęki do chwytania i rozcinania ofiar. Podobnie ofiary zyskały w końcu ewolucyjnie cechy pozwalające im udaremnić drapieżnictwo. Rozwinęły kontr-adaptacje i strategie obronne, takie jak tanatoza, nawoływania alarmowe, ubarwienie ostrzegawcze, kolce, substancje chemiczne, mimikra i kamuflaż. Przykładami zwierząt w relacji drapieżnik – ofiara są pająki i muchy, lew i zebra, niedźwiedź i ryba oraz lis i królik.(2) Drapieżniki wierzchołkowe to drapieżniki, na których nie żeruje żadne zwierzę. Przykładem mogą być wieloryby zabójcy. Ich morskimi ofiarami są ryby, foki i delfiny.
Nie wszystkie drapieżniki mają jednak dietę składającą się wyłącznie z mięsa. Ich dieta może również zawierać materiały roślinne. Zwierzęta, które żywią się zarówno roślin i zwierząt są nazywane wszystkożercami. Wszystkożercy mogą również czerpać pożywienie z grzybów, glonów i bakterii.(3) W porównaniu z innymi grupami zwierząt, takimi jak mięsożercy i roślinożercy, wszystkożercy nie posiadają charakterystycznych specjalizacji w zdobywaniu i przetwarzaniu pożywienia.(4) Przykładami wszystkożerców są szympansy, orangutany, goryle, świnie, większość niedźwiedzi, jeże, oposy, skunksy, leniwce, wiewiórki, myszy, szczury, gryzonie, szopy i wiele innych. Zwierzęta te odżywiają się na więcej niż jednym poziomie troficznym. Większość ludzi to wszystkożercy. Jednak niektórzy z nich wolą dietę roślinną (wegańską).
Rośliny mięsożerne (np. rośliny owadożerne, takie jak muchołówka wenusjańska i dzbanecznik) mogą być również zaliczane do tej grupy. Rośliny te są zdolne do drapieżnictwa jako inny środek do uzyskania składników odżywczych oprócz fotosyntezy. Organizmy morskie, które żywią się zooplanktonem są również uważane za konsumentów wtórnych. Przykłady obejmują kraby, wieloryby i homary.

Inne poziomy troficzne

Organizm, który żywi się wtórnym konsumentem jest nazywany trzeciorzędowym konsumentem, a ten, który zjada trzeciorzędowego konsumenta jest określany jako czwartorzędowy konsument. Konsumenci trzeciorzędowi i czwartorzędowi zajmują poziomy troficzne 4 i 5, odpowiednio.

Rozkładowce

Ostatni poziom troficzny zajmują rozkładowce, takie jak detrytory. Żywią się one martwą materią roślinną i zwierzęcą. Detrytivores są rozkładniki, które specjalnie fragmentacji do konsumpcji ich żywności. Przykładami detrytrytożerców są robaki, stonogi, muchy gnojowe, drewnojady i ślimaki. Innymi rozkładaczami są grzyby i bakterie. Konsumują one składniki odżywcze na poziomie molekularnym, w przeciwieństwie do innych konsumentów, którzy zjadają pokarm i trawią go. Bazują one na łatwo dostępnych składnikach odżywczych w najprostszej formie, np. materiałach, które zostały strawione lub substratach pochodzących z martwych lub gnijących organizmów. Do tej grupy można również zaliczyć pasożyty, które żywią się dostępnymi materiałami organicznymi, ale niekoniecznie zabijają żywiciela.
Dekompozytory zajmują ostatni poziom troficzny lub szczyt piramidy ekologicznej. Najczęstszymi rozkładaczami są grzyby. Są one pierwszymi inicjatorami rozkładu. Posiadają enzymy i inne związki, które rozkładają biomolekuły martwych organizmów. Bakterie również posiadają enzymy, które rozkładają związki organiczne do prostszych form. Po zakończeniu procesu rozkładu, detrytożercy działają na szczątki, poszukując detrytusu lub rozkładającej się materii organicznej. Rola rozkładowców w ekosystemie jest istotna, ponieważ to one rozkładają materię organiczną martwych organizmów, której część wraca na ziemię jako składnik geochemiczny.

Planktony

Planktony to mikroskopijne organizmy, które żyją w siedliskach wodnych. Niektóre z nich są fotosyntetyzujące i inne są heterotrofy. Tak więc, mogą one być dystrybuowane do różnych poziomów troficznych w łańcuchu pokarmowym lub piramidy ekologicznej. Te, które są zdolne do fotosyntezy, takie jak fitoplankton, uważane są za producentów. Planktony heterotroficzne, takie jak zooplankton, mogą być konsumentami, ponieważ żywią się innymi planktonami. (5)

Wydajność transferu biomasy

Biomasa w piramidzie ekologicznej jest tracona stopniowo od dołu do góry. Największa ilość biomasy znajduje się na podstawowym poziomie troficznym, który obejmuje producentów. Ponieważ konsumenci pierwotni polegają na producentach w celu utrzymania się, ilość biomasy producentów będzie zatem czynnikiem ograniczającym biomasę konsumentów pierwotnych. Podobnie, wtórni konsumenci polegać na konsumentów pierwotnych, a tym samym ich biomasa będzie również wpływ z dostępnej ilości biomasy konsumentów pierwotnych. Tak więc, w ekosystemie, jest to zwykle znaleźć piramidę biomasy, gdzie pierwszy poziom troficzny jest najszerszy, a najwyższy poziom troficzny jest najwęższy. Rozkład biomasy w ekosystemie ma wpływ na stabilność ekosystemu. Jeśli w przypadku odwróconej piramidy, ekosystem może zawieść, gdy istnieje więcej konsumentów niż producentów pierwotnych.

Znaczenie

Monitorowanie poziomów troficznych jest niezbędne, aby uzyskać zrozumienie wzajemnych powiązań między organizmami, jak również procesów ekologicznych, które występują w ekosystemie. W ten sposób, wielkość roślinożerności, drapieżnictwa i procesów rozkładu może być wykorzystana do poznania statusu i stabilności ekosystemu.

Zobacz także

• Piramida ekologiczna
• Łańcuch pokarmowy
• Sieć pokarmowa
• Autotrof
• Konsument

.

• Herbivore
• Predator
• Carnivore
• Decomposer

1. Preisser, E. (2008). Trophic Structure. Encyklopedia ekologii, 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). Humans are Omnivores” („Ludzie są wszystkożerni”). 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