Трофічна система є основою екосистеми і являє собою систему передачі енергії від одного організму до іншого. Кожен трофічний рівень включає в себе групу організмів, які конкурують між собою за їжу і взаємодіють один з одним.
Існує закон, відомий як закон Трофименка-Мандельброта, який визначає відсоток енергії, який переходить на кожен наступний трофічний рівень. Згідно з цим законом, при передачі енергії від одного рівня до іншого, відсоток енергії, який переходить, зменшується.
Найбільша кількість енергії міститься на першому трофічному рівні, який включає в себе рослини та інші виробники. Вони поглинають енергію від сонця і використовують її для свого росту та розвитку. Відсоток енергії, який переходить на другий трофічний рівень, що складається з травоїдних тварин, зазвичай становить близько 10 відсотків.
Наступний трофічний рівень - рівень хижаків, які харчуються травоїдними. У хижаків відсоток енергії, який переходить, становить приблизно 1 відсоток. Це пояснюється тим, що частина енергії витрачається на обслуговування життєдіяльності хижаків, таку як рух і терморегуляція.
Як енергія переходить від одного трофічного рівня до іншого?
Трофічні рівні описують харчові ланцюги в екосистемі та відображають передачу енергії від одного організму до іншого. Кожен трофічний рівень визначає, яка частка енергії переходить від одного рівня до наступного.
Енергія в екосистемі починає свій шлях на першому трофічному рівні, яким є продуценти. Виробники, такі як рослини, здатні перетворювати сонячне світло в хімічну енергію шляхом фотосинтезу. Завдяки цьому процесу продуценти отримують енергію і стають джерелом живлення для інших організмів.
На другому трофічному рівні знаходяться первинні споживачі або гербівори, які харчуються продуцентами. Енергія переходить від виробників до первинних споживачів, лише частина енергії, отриманої виробниками, переходить на наступний рівень. Зазвичай лише близько 10% енергії переходить на наступний трофічний рівень, тоді як інші 90% витрачаються на обмін речовин, зростання і рух рівнем нижче.
Третій трофічний рівень складається з вторинних споживачів, які харчуються первинними споживачами. Знову ж таки, лише невелика частка енергії передається на третій рівень. Такий ефективний перенос енергії викликаний енергетичними втратами при передачі, обміні речовин і зростанні організмів на попередніх рівнях.
На самому верхньому трофічному рівні знаходяться топові споживачі або апекс-хижаки. Вони знаходяться на вершині харчового ланцюга і харчуються вторинними споживачами. Знову ж таки, лише невелика частка енергії переходить на цей рівень.
Таким чином, перетворення енергії в екосистемі нерівномірно розподіляється між трофічними рівнями. Тільки невелика частка енергії переходить на кожний наступний трофічний рівень, причому більша частина енергії витрачається на пересування, зростання і обмін речовин рівнем нижче. Це пояснює, чому на кожному наступному рівні стає менше організмів і чому трофічні ланцюги обмежені в довжині.
Рівень 1: Продуценти
На першому трофічному рівні знаходяться організми, які називаються продуцентами або автотрофами. Виробники здатні виробляти власну їжу, використовуючи енергію сонячного світла та неорганічні речовини. Вони здійснюють процес фотосинтезу, в результаті якого енергія світла перетворюється в хімічну енергію, запасену в органічних сполуках.
Приклади виробників включають рослини, водорості та деякі бактерії. Рослини та водорості використовують світло, що надходить із сонячних променів, і поглинають вуглекислий газ з атмосфери та воду з ґрунту. За допомогою фотосинтезу вони створюють органічні молекули, такі як глюкоза, яка служить джерелом енергії та будівельним матеріалом для інших організмів.
Продуценти є основою харчових ланцюгів і харчових мереж. Вони забезпечують енергією та їжею для решти рівнів трофічної ієрархії. Однак не всю енергію, отриману продуцентами, можна передати на наступний трофічний рівень.
З огляду на втрати енергії на обмін речовин і недоступності частини органічної маси для споживання, на кожний наступний трофічний рівень переходить тільки частина вихідної енергії. Відсоток енергії, який переходить на наступний трофічний рівень, зменшується в міру просування вгору по харчовому ланцюгу, причому зазвичай не перевищує 10%.
Які організми є виробниками?
Основними виробниками морських екосистем є фітопланктон, мікроскопічні водорості та бактерії. Вони виробляють органічні речовини за допомогою фотосинтезу, використовуючи енергію сонячного світла і поглинаючи вуглекислий газ з атмосфери або води.
У наземних екосистемах головними виробниками є рослини. Вони поглинають енергію сонця за допомогою фотосинтезу і використовують її для синтезу органічних речовин з вуглекислого газу та води. Рослини синтезують складні полісахариди, ліпіди, білки та інші органічні молекули, які потім служать джерелом живлення для решти організмів в екосистемі.
Таким чином, виробники відіграють важливу роль у передачі енергії від сонця до інших рівнів харчування в екосистемі та підтримці її балансу. Вони є основою харчових ланцюгів і забезпечують енергією для зростання та розвитку всіх наступних трофічних рівнів, включаючи споживачів першого, другого, третього та наступних порядків.
Рівень 2: первинні споживачі
На рівні первинних споживачів відбувається перехід близько 10% енергії від продуцентів, таких як рослини, до тварин. Це відбувається в результаті того, що первинні споживачі харчуються рослинами і обробляють енергію, отриману від них для власних потреб.
Первинні споживачі включають в себе різних тварин, які є головними споживачами енергії в екосистемі. Вони можуть харчуватися рослинами або іншими тваринами, залежно від місця в харчовому ланцюзі.
Важливо відзначити, що на цьому рівні енергія переходить тільки між первинними споживачами і продуцентами. Інші рівні харчового ланцюга будуть описані у відповідних розділах.
Хто складає перший трофічний рівень?
Перший трофічний рівень в екосистемі складають автотрофні організми. Вони здатні самостійно виробляти їжу, використовуючи неорганічні речовини і енергію сонячного світла за допомогою процесу фотосинтезу. В основному це рослини, включаючи водорості, деякі бактерії та водні рослини.
Рослини відіграють ключову роль у первинному виробництві, оскільки вони перетворюють сонячну енергію в хімічну енергію, яка стає доступною для решти організмів. Вони є джерелом органічних речовин і енергії для всіх організмів, які знаходяться на більш високих трофічних рівнях в екосистемі.
Перший трофічний рівень також включає автотрофні організми, які здійснюють хемосинтез. Це процес синтезу органічних речовин, заснований на окисленні неорганічних сполук, таких як сірководень або аміак. Організми, які живляться цією енергією, відомі як хемотрофи.
Всі ці автотрофні організми забезпечують основне джерело енергії та їжі для всіх інших організмів на трофічних рівнях в екосистемі, виходячи з принципу харчової піраміди та передачі енергії через споживання та харчовий ланцюг.
Рівень 3: вторинні споживачі
Вони можуть бути вторинними хижаками, які харчуються переважно примарними хижаками або змішаними споживачами, які харчуються як переважно примарними хижаками, так і примарними споживачами. Вторинні споживачі можуть бути різних видів тварин, включаючи хижих птахів, хижих ссавців і хижих риб.
На цьому рівні енергії залишається набагато менше, ніж на попередньому. Лише близько 10% енергії, переданої вторинним споживачам, може бути використано для побудови тіла та розмноження. Більша частина енергії втрачається при передачі енергії, перетравленні їжі та підтримці основних функцій організму. Через цю втрату енергія, перенесена на наступний трофічний рівень, значно зменшується.
Які організми харчуються первинними споживачами?
Основними групами організмів, які харчуються первинними споживачами, є:
- Гризун - це ссавці, які харчуються травою, насінням, плодами та іншими рослинами.
- Птах - багато птахів харчуються як рослинною їжею, так і комахами, але існують і птахи, які переважно харчуються рослинами.
- Деякі комахи - деякі види комах харчуються рослинними продуктами, такими як листя, плоди та квіти.
- Риб - багато риб харчуються рослинами, водоростями та іншою рослинною їжею.
Первинні споживачі є важливою складовою екосистеми. Вони не тільки отримують енергію від рослинності, але й служать їжею для вторинних споживачів, таких як хижаки та паразити.
Рівень 4: третинні споживачі
У трофічній піраміді лише мала частина енергії, отриманої первинними продуцентами (наприклад, рослинами), переходить на третинних споживачів. Це пов'язано з втратами енергії на кожному наступному трофічному рівні.
Прикладами третинних споживачів є деякі види хижих ссавців, такі як леви, тигри та гієни в сухих саванах, акули в океані та великі птахи хижаки на землі та в повітрі. Ці організми відіграють важливу роль у підтримці екосистем, контролюючи чисельність нижчих трофічних рівнів.
Хто є третинними споживачами і як вони отримують енергію?
Третинні споживачі являють собою найвищий щабель в харчовому ланцюзі і успадковують енергію від первинних і вторинних споживачів. Вони включають хижаків верхнього рівня харчового ланцюга, які витягують їжу з нижчих рівнів. Ці трофічні рівні включають тварин, таких як леви, тигри, косатки та Орли.
Третинні споживачі залежать від енергії, отриманої від їжі, яку вони споживають. Ця енергія отримується з хімічної енергії, що міститься в тканинах і органах їх здобутих жертв. Коли третинні споживачі споживають свою здобич, вони перетравлюють її та використовують енергію для росту, розмноження, підтримки свого організму та виконання інших фізіологічних функцій.
Однак в процесі передачі енергії від одного трофічного рівня до іншого відбуваються втрати енергії. Третинним споживачам доступна тільки частина енергії, яку вони споживають від вторинних споживачів. Це пояснюється тим, що частина енергії втрачається при перетворенні її в біомасу інших організмів, при диханні, русі та інших процесах споживання енергії в організмі тварини.
Таким чином, третинні споживачі отримують енергію, споживаючи залишки енергії, які підтверджуються на нижчому рівні харчового ланцюга. Це підтверджує зменшення кількості енергії, доступної третинним споживачам, у порівнянні з енергією, отриманою первинними споживачами, які можуть отримувати енергію з прямого освітлення сонця або з рослинної матерії.
Рівень 5: Кватертичні споживачі
Це можуть бути різноманітні види тварин, такі як великі хижаки, наприклад, тигри або Грізлі. Вони відіграють важливу роль у регулюванні популяції третинних споживачів та утримують контроль над екосистемою.
Оскільки трофічний рівень 5 знаходиться на вершині харчової піраміди, енергія, що переходить від рівня 4 до рівня 5, знижується і становить лише близько 10% від початкової енергії. Це пояснюється тим, що при передачі енергії між рівнями відбувається втрата енергії у вигляді тепла і непереходящей енергії.
Кватертичні споживачі мають ключове значення для збереження біологічного різноманіття та стабільності екосистеми. Вони відіграють роль "вовків", контролюючи популяції третинних споживачів і підтримуючи рівновагу в харчовій мережі.