Sieć pokarmowa

Sieć pokarmowa składa się z wszystkich łańcuchów pokarmowych w jednym ekosystemie. Każda żywa istota w ekosystemie jest częścią wielu łańcuchów pokarmowych. Każdy łańcuch pokarmowy to jedna z możliwych ścieżek, którą energia i składniki odżywcze mogą pokonać w trakcie przemieszczania się w ekosystemie. Wszystkie połączone i zachodzące na siebie łańcuchy pokarmowe w ekosystemie tworzą sieć pokarmową.
Poziomy troficzne
Organizmy w sieci pokarmowej są pogrupowane w kategorie zwane poziomami troficznymi. Z grubsza rzecz biorąc, poziomy te dzielą się na producentów (pierwszy poziom troficzny), konsumentów i rozkładających (ostatni poziom troficzny).
Producenci
Producenci tworzą pierwszy poziom troficzny. Producenci, zwani również autotrofami, sami wytwarzają swoje pożywienie i nie są zależni od innych organizmów w kwestii odżywiania. Większość autotrofów wykorzystuje proces zwany fotosyntezą do tworzenia pokarmu (składnika odżywczego zwanego glukozą) ze światła słonecznego, dwutlenku węgla i wody.
Rośliny są najbardziej znanym typem autotrofów, ale istnieje wiele innych rodzajów. Algi, których większe formy znane są jako wodorosty, są autotroficzne. Fitoplankton, maleńkie organizmy żyjące w oceanie, są również autotrofami. Niektóre rodzaje bakterii są autotrofami. Na przykład, bakterie żyjące w aktywnych wulkanach używają siarki, a nie dwutlenku węgla, do produkcji własnego pożywienia. Proces ten nazywany jest chemosyntezą.
Konsumenci
Następne poziomy troficzne składają się ze zwierząt, które zjadają producentów. Te organizmy są nazywane konsumentami. Pierwotnymi konsumentami są zwierzęta roślinożerne. Roślinożercy jedzą rośliny, algi i innych producentów. Są one na drugim poziomie troficznym. W ekosystemie użytków zielonych, jelenie, myszy, a nawet słonie są roślinożercami. Żywią się one trawami, krzewami i drzewami. W ekosystemie pustynnym, mysz, która zjada nasiona i owoce jest głównym konsumentem.
W ekosystemie oceanicznym, wiele rodzajów ryb i żółwi są roślinożercami, które jedzą algi i trawy morskiej. W lasach kelp, wodorosty znane jako gigantyczne kelp zapewniają schronienie i pożywienie dla całego ekosystemu. Jeżowce są potężnymi głównymi konsumentami w lasach kelp. Te małe zwierzęta roślinożerne zjadają dziesiątki kilogramów (funtów) olbrzymich kelp każdego dnia. Tertiary konsumenci jeść konsumentów wtórnych. Są one na czwartym poziomie troficznym. W ekosystemie pustynnym, sowa lub orzeł może żerować na wężu.
Może być więcej poziomów konsumentów, zanim łańcuch dotrze do najwyższego drapieżnika. Drapieżniki górne, zwane również drapieżnikami wierzchołkowymi, zjadają innych konsumentów. Mogą być na czwartym lub piątym poziomie troficznym. Nie mają naturalnych wrogów poza ludźmi. Lwy są drapieżnikami wierzchołkowymi w ekosystemie użytków zielonych. W oceanie, ryby takie jak żarłacz biały są drapieżnikami wierzchołkowymi. Na pustyni, bobcaty i lwy górskie są drapieżnikami szczytowymi.
Detrytrytożercy i dekompozytorzy
Detrytrytożercy i dekompozytorzy stanowią ostatnią część łańcuchów pokarmowych. Detrytrytożercy to organizmy, które zjadają nieożywione szczątki roślin i zwierząt. Na przykład padlinożercy, tacy jak sępy, zjadają martwe zwierzęta. Chrząszcze gnojowe zjadają odchody zwierząt.
Dekompozytory, takie jak grzyby i bakterie, uzupełniają łańcuch pokarmowy. Rozkładają one odpady organiczne, takie jak rozkładające się rośliny, w materiały nieorganiczne, takie jak bogata w składniki odżywcze gleba. Uzupełniają cykl życia, zwracając składniki odżywcze do gleby lub oceanów, gdzie mogą być wykorzystane przez autotrofy. To rozpoczyna całą nową serię łańcuchów pokarmowych.
Łańcuchy pokarmowe
Sieci pokarmowe łączą wiele różnych łańcuchów pokarmowych i wiele różnych poziomów troficznych. Sieci pokarmowe mogą wspierać łańcuchy pokarmowe, które są długie i skomplikowane, lub bardzo krótkie.
Na przykład, trawa na leśnej polanie produkuje swoje własne pożywienie w procesie fotosyntezy. Zając zjada trawę. Lis zjada królika. Kiedy lis umiera, grzyby i robaki rozkładają jego ciało, zwracając je do gleby, gdzie dostarcza składników odżywczych roślinom takim jak trawa.
Ten krótki łańcuch pokarmowy jest jedną z części sieci pokarmowej lasu. Inny łańcuch pokarmowy w tym samym ekosystemie może obejmować zupełnie inne organizmy. Gąsienica może zjadać liście drzewa w lesie. Ptak, taki jak wróbel, może zjeść gąsienicę. Wąż może następnie żerować na wróblu. Orzeł, drapieżnik wierzchołkowy, może żerować na wężu. Jeszcze inny ptak, sęp, pożera ciało martwego orła. W końcu bakterie w glebie rozkładają szczątki.
Algi i plankton są głównymi producentami w ekosystemach morskich. Maleńkie krewetki zwane krylami zjadają mikroskopijny plankton. Największe zwierzę na Ziemi, wieloryb błękitny, żeruje na tysiącach ton kryla każdego dnia. Drapieżniki wierzchołkowe, takie jak orki, żerują na płetwalach błękitnych. Gdy ciała dużych zwierząt, takich jak wieloryby, opadają na dno morskie, detrytory, takie jak robaki, rozkładają materiał. Składniki odżywcze uwolnione przez rozkładające się ciało dostarczają chemikaliów dla alg i planktonu, które rozpoczynają nową serię łańcuchów pokarmowych.
Biomasa
Łańcuchy pokarmowe są definiowane przez ich biomasę. Biomasa to energia zawarta w żywych organizmach. Autotrofy, producenci w sieci pokarmowej, przekształcają energię słoneczną w biomasę. Biomasa maleje z każdym poziomem troficznym. Na niższych poziomach troficznych jest zawsze więcej biomasy niż na wyższych.
Ponieważ biomasa maleje z każdym poziomem troficznym, w zdrowej sieci pokarmowej zawsze jest więcej autotrofów niż roślinożerców. Jest więcej roślinożerców niż mięsożerców. Ekosystem nie może wspierać dużej liczby wszystkożerców bez wspierania jeszcze większej liczby roślinożerców i jeszcze większej liczby autotrofów.
Zdrowa sieć pokarmowa ma obfitość autotrofów, wielu roślinożerców i stosunkowo niewiele mięsożerców i wszystkożerców. Ta równowaga pomaga ekosystemowi utrzymać i recykling biomasy.
Każde ogniwo w sieci pokarmowej jest połączone z co najmniej dwoma innymi. Biomasa ekosystemu zależy od tego, jak zrównoważona i połączona jest jego sieć pokarmowa. Kiedy jedno ogniwo w sieci pokarmowej jest zagrożone, niektóre lub wszystkie inne ogniwa są osłabione lub zestresowane. Biomasa ekosystemów spada. Utrata biomasy na drugim lub trzecim poziomie troficznym może również wytrącić sieć pokarmową z równowagi. Rozważmy, co może się stać, jeśli bieg łososia jest przekierowany. Wybieg łososia to rzeka, w której pływają łososie. Bieg łososia może zostać odwrócony przez osunięcia ziemi i trzęsienia ziemi, jak również budowę tam i wałów ochronnych.
Biomasa jest tracona, ponieważ łososie są wycinane z rzek. Nie mogąc jeść łososia, wszystkożercy, tacy jak niedźwiedzie, są zmuszeni do polegania w większym stopniu na innych źródłach pożywienia, takich jak mrówki. Populacja mrówek na tym obszarze kurczy się. Mrówki są zwykle padlinożercami i detrytyzatorami, więc w glebie rozkłada się mniej składników odżywczych. Gleba nie jest w stanie utrzymać tak wielu autotrofów, więc biomasa jest tracona. Łososie same są drapieżnikami larw owadów i mniejszych ryb. Bez łososi, które utrzymują ich populację w ryzach, owady wodne mogą wyniszczać lokalne zbiorowiska roślinne. Mniej roślin przetrwa, a biomasa zostanie utracona.
Utrata organizmów na wyższych poziomach troficznych, takich jak mięsożercy, może również zakłócić łańcuch pokarmowy. W lasach kelp, jeżowce są głównym konsumentem kelp. Wydry morskie żerują na jeżowcach. Jeśli populacja wydry morskiej zmniejszy się z powodu choroby lub polowań, jeżowce wyniszczają las kelp. Bez wspólnoty producentów, biomasa spada. Cały las kelpów znika. Takie obszary nazywane są urchin barrens.
Ludzka działalność może zmniejszyć liczbę drapieżników. W 1986 roku urzędnicy w Wenezueli spięli tamę na rzece Caroni, tworząc ogromne jezioro o powierzchni dwa razy większej niż Rhode Island. Setki szczytów wzgórz zamieniły się w wyspy na tym jeziorze. Wiele drapieżników lądowych, których siedliska zostały zredukowane do maleńkich wysepek, nie było w stanie znaleźć wystarczającej ilości pożywienia. W rezultacie, zwierzęta drapieżne, takie jak małpy wyjce, mrówki tnące liście i legwany, rozkwitły. Mrówki stały się tak liczne, że zniszczyły las deszczowy, zabijając wszystkie drzewa i inne rośliny. Sieć pokarmowa otaczająca rzekę Caroni została zniszczona.
Bioakumulacja
Biomasa maleje wraz z przechodzeniem przez kolejne poziomy troficzne. Jednak niektóre rodzaje materiałów, zwłaszcza toksyczne chemikalia, zwiększają się z każdym poziomem troficznym w sieci pokarmowej. Te chemikalia zwykle gromadzą się w tłuszczu zwierząt.
Gdy roślinożerca zjada roślinę lub innego autotrofa, który jest pokryty pestycydami, na przykład, te pestycydy są przechowywane w tłuszczu zwierzęcia. Kiedy mięsożerca zjada kilka takich roślinożerców, wchłania chemikalia pestycydów zmagazynowane w swojej zdobyczy. Proces ten nazywany jest bioakumulacją.
Bioakumulacja zachodzi również w ekosystemach wodnych. Odpływy z obszarów miejskich lub farm mogą być pełne zanieczyszczeń. Drobni producenci, tacy jak algi, bakterie i trawa morska, pochłaniają niewielkie ilości tych zanieczyszczeń. Pierwotni konsumenci, tacy jak żółwie morskie i ryby, żywią się trawą morską. Wykorzystują one energię i składniki odżywcze dostarczane przez rośliny, ale magazynują chemikalia w swojej tkance tłuszczowej. Drapieżniki na trzecim poziomie troficznym, takie jak rekiny czy tuńczyki, zjadają ryby. Do czasu, gdy tuńczyk jest spożywany przez ludzi, może on przechowywać niezwykłą ilość bioakumulowanych toksyn. W latach 40. i 50. pestycyd o nazwie DDT (dichloro-difenylo-trichloroetan) był powszechnie stosowany do zabijania owadów, które roznoszą choroby. Podczas II wojny światowej alianci używali DDT do eliminacji tyfusu w Europie i do zwalczania malarii na południowym Pacyfiku. Naukowcy wierzyli, że odkryli cudowny lek. DDT był w dużej mierze odpowiedzialny za wyeliminowanie malarii w takich miejscach jak Tajwan, Karaiby i Bałkany.
Niestety, DDT bioakumuluje się w ekosystemie i powoduje szkody dla środowiska. DDT gromadzi się w glebie i wodzie. Niektóre formy DDT rozkładają się powoli. Robaki, trawy, algi i ryby kumulują DDT. Drapieżniki wierzchołkowe, takie jak orły, miały duże ilości DDT w swoich ciałach, nagromadzone z ryb i małych ssaków, na których żerowały.
Ptaki z dużymi ilościami DDT w swoich ciałach składają jaja z niezwykle cienkimi skorupkami. Skorupki te często pękały, zanim ptaki były gotowe do wyklucia.