TROFICKÉ ÚROVNE A ORGANIZMY, KTORÉ ICH TVORIA (PRÍKLADY) - BIOLÓGIE - 2026

Tieto trofické úrovne sú súborom organizmov - alebo druhov organizmov - majú rovnaké postavenie v toku živín a energie v ekosystéme. Všeobecne existujú tri hlavné trofické úrovne: prvovýrobcovia, druhotní výrobcovia a rozkladači.

Primárnymi výrobcami sú chemosyntetické rastliny, riasy a prokaryoty. Spotrebitelia majú rôzne úrovne, bylinožravce a mäsožravce. Napokon, rozkladače sú veľkou skupinou húb a prokaryotov.

Felíny sú spotrebitelia. Zdroj: pixabay.com

Vo väčšine ekosystémov sa tieto rôzne trofické úrovne prelínajú v zložitých a vzájomne závislých potravinových sieťach. To znamená, že každý dravec má viac ako jednu korisť a každú korisť môže využívať viac ako jeden dravec. Pozemok môže pozostávať až zo 100 rôznych druhov.

Tieto reťazce sa vyznačujú tým, že sú krátke, pretože prenos energie z jednej úrovne na druhú je dosť neefektívny - približne 10% energie ide približne z jednej úrovne na druhú.

Štúdium trofických úrovní a ich zostavovania v zložitých potravinových sieťach je ústrednou témou v ekológii populácií, spoločenstiev a ekosystémov. Interakcia medzi úrovňami a medzi reťazcami ovplyvňuje dynamiku a pretrvávanie populácií a dostupnosť zdrojov.

Autotrof a heterotrof

Aby sme pochopili, čo je trofická úroveň, musíme pochopiť dva základné pojmy v biológii: autotrofy a heterotrofy.

Autotrofy sú organizmy schopné vytvárať svoje vlastné „potraviny“ pomocou slnečnej energie a enzymatických a štruktúrnych mechanizmov potrebných na uskutočnenie fotosyntézy alebo chemosyntézy.

Heterotrofom medzitým tieto mechanizmy chýbajú a musia aktívne vyhľadávať jedlo - rovnako ako my ľudia.

Huby sú často zamieňané s autotrofnými organizmami (kvôli ich neschopnosti pohybovať sa a spôsob života povrchne podobný rastlinám). Tieto organizmy sú však heterotrofné a degradujú živiny, ktoré ich obklopujú. Neskôr uvidíme úlohu húb v reťazcoch.

Trofické úrovne a ich vlastnosti

Roddelgado

Prechod energie nastáva postupne prostredníctvom moci. Týmto spôsobom jeden organizmus spotrebuje iný, druhý o tretinu, a tak systém pokračuje. Každý z týchto „odkazov“ je to, čo nazývame trofická úroveň.

Týmto spôsobom ekológovia distribuujú organizmy na základe ich hlavného zdroja výživy a energie.

Trofická úroveň formálne zahrnuje všetky organizmy, ktoré sú v podobnej polohe, pokiaľ ide o tok energie v ekosystéme. Existujú tri kategórie: výrobcovia, spotrebitelia a rozkladatelia. Ďalej budeme podrobne analyzovať každú z uvedených úrovní.

- Prvá trofická úroveň: výrobcovia

Prvú trofickú úroveň v reťazci tvorí vždy prvotný výrobca. Identita týchto organizmov sa líši v závislosti od ekosystému. Toto poschodie je to, ktoré podporuje zvyšok trofických úrovní.

Napríklad v terestriálnom prostredí sú prvovýrobcami rôzne druhy rastlín. Vo vodných ekosystémoch sú riasy. Výrobcovia môžu byť metabolicky fotosyntetickí (väčšina) alebo chemosyntetickí.

Fotosyntetické organizmy využívajú energiu zo slnečného svetla a syntetizujú organické zlúčeniny, ktoré sa neskôr začlenia do bunkového dýchacieho procesu a ako stavebné kamene, aby pokračovali v raste.

Ako sme očakávali, tieto organizmy prevyšujú ich spotrebiteľov. V skutočnosti takmer všetka organická hmota (99%) v živom svete pozostáva z rastlín a rias, zatiaľ čo heterotrofy zaberajú iba zvyšných 1%.

Na druhej strane chemosyntetickí prví producenti sa nachádzajú väčšinou v hydrotermálnych zdrojoch vody nachádzajúcich sa hlboko v oceáne - kde sú tieto prokaryotické organizmy veľmi bohaté.

Hypotéza zeleného sveta

Určite ste si všimli, že väčšina prírodných ekosystémov je zelená. V rastlinnej biomase suchozemských ekosystémov je v skutočnosti uložených 83,10 ¹⁰ ton uhlíka - mimoriadne vysoký počet.

Táto skutočnosť sa zdá byť zvláštna, pretože existuje veľmi vysoký počet primárnych spotrebiteľov, ktorí jedia rastlinnú hmotu.

Podľa tejto hypotézy, bylinožravce konzumujú malú rastlinnú hmotu, pretože sú kontrolované radom faktorov, ktoré obmedzujú ich populáciu, ako je napríklad prítomnosť predátorov, parazitov a iných druhov chorôb. Okrem toho majú rastliny toxické chemické látky, ktoré zabraňujú konzumácii.

Výpočty, ktoré sa doteraz robili, odhadujú, že bylinožravce každý rok spotrebujú asi 17% celkovej čistej výroby výrobcov - zvyšok spotrebúvajú detitivory.

Teraz, keď vezmeme do úvahy tieto čísla, môžeme dospieť k záveru, že bylinožravce nie sú pre rastliny skutočne nápadným problémom. Existujú však veľmi špecifické výnimky, keď sú bylinožravce schopné eliminovať celé populácie vo veľmi krátkom čase (niektorí škodcovia).

- Druhá trofická úroveň: spotrebitelia

Trofické úrovne, ktoré sú nad primárnymi producentmi, sú tvorené heterotrofnými organizmami a priamo alebo nepriamo závisia od autotrofných výrobcov. V skupine spotrebiteľov nachádzame aj niekoľko úrovní.

Primárni spotrebitelia: bylinožravce

Energia vstupuje prostredníctvom primárnych spotrebiteľov. Pozostávajú zo zvierat, ktoré konzumujú rastliny alebo riasy. V každom ekosystéme nájdeme konkrétnu skupinu zvierat, ktoré tvoria úroveň primárnych spotrebiteľov.

Jednou z najvýraznejších vlastností bylinožravcov je to, že väčšina materiálu sa vylučuje nestrávená. Energia, ktorá sa strávi, pokračuje v riadení denných aktivít bylinožravcov a ďalšia časť sa zmení na živočíšnu biomasu.

Prvá sa často nazýva strata dýchaním. Dýchanie je však životne dôležitá činnosť, ktorú musí zviera vykonávať.

Druhotní spotrebitelia: mäsožravci

Ďalšiu úroveň tvoria druhotní spotrebitelia alebo mäsožravci: zvieratá, ktoré sa živia inými zvieratami. Do tela mäsožravca je včlenená iba malá časť tela bylinožravca.

Niektorí druhotní spotrebitelia môžu mať zmiešanú stravu vrátane rastlín a zvierat vo svojej strave. Preto nie je ich klasifikácia zvyčajne veľmi jasná a vyskytujú sa na viac ako jednej trofickej úrovni.

Terciárny a kvartérni spotrebitelia

Niektoré trofické reťazce sa vyznačujú terciárnymi a kvartérnymi spotrebiteľmi, čo naznačuje, že konzumujú zvieratá na sekundárnej a terciárnej úrovni.

Detritivores alebo scavengers

Konkrétny typ spotrebiteľa tvoria jednotlivci známi ako mrchožrouti. Tento druh kŕmenia sa vyznačuje konzumáciou mŕtvych koristi a nie živých koristi.

Vychytávacia strava obsahuje detritus: rozkladajúce sa časti zeleniny, ako sú listy, korene, vetvy a kmeňy alebo tiež mŕtve zvieratá, exoskelety a kostry.

- Tretia trofická úroveň: rozkladače

Podobne ako detektívy predchádzajúcej skupiny, aj organizmy tretej trofickej úrovne pôsobia na rozklad materiálu. Nejedná sa však o biologické entity, ktoré sa prekrývajú, pretože ich funkcia sa výrazne líši.

Hlavnou funkciou rozkladačov je transformácia organickej hmoty na anorganickú hmotu, čím sa uzatvára cyklus hmoty v ekosystémoch. Týmto spôsobom má zelenina k dispozícii materiál na likvidáciu. Týmito dôležitými záverečnými prácami sú baktérie a huby.

Huby sú organizmy, ktoré vylučujú enzýmy, ktorých substráty sú organické látky, ktoré ich obklopujú. Po enzymatickom štiepení môžu huby absorbovať výrobky pre potraviny.

Väčšina rozkladačov sú mikroskopické činidlá, ktoré nevidíme voľným okom. Jej význam však presahuje jeho veľkosť, pretože ak odstránime všetky rozkladače na planéte, život na Zemi by sa zastavil kvôli nedostatku prísad na tvorbu nových organických látok.

Príklady

Meadow

Náš prvý príklad je zameraný na lúku. Na praktické účely použijeme jednoduché reťazce, aby sme dokázali, ako sú trofické úrovne spojené a ako sa líšia v závislosti od ekosystému. Čitateľ však musí vziať do úvahy, že skutočný reťazec je zložitejší a má viac účastníkov.

Tráva a iné rastliny by tvorili úroveň primárneho výrobcu. Hlavným spotrebiteľom trávy budú rôzne druhy hmyzu, ktoré obývajú našu hypotetickú lúku (napríklad kriket).

Kriket bude konzumovať sekundárny spotrebiteľ, v našom príklade to bude malý hlodavec. Myš zase spotrebuje terciárny spotrebiteľ: had.

V prípade, že je lúka obývaná mäsožravým vtákom, ako sú orli alebo sovy, konzumujú myš a konajú ako kvartérni spotrebitelia.

oceán

Teraz urobme rovnaké hypotetické uvažovanie, ale vo vodnom ekosystéme. V oceáne je primárnym producentom fytoplanktón, čo sú rastlinné organizmy, ktoré žijú rozptýlené vo vode. Ten bude konzumovať primárny spotrebiteľ, zooplanktón.

Druhotnými spotrebiteľmi budú rôzne druhy rýb, ktoré obývajú ekosystém.

Terciárni spotrebitelia, ktorí jedia ryby, môžu byť tuleňov alebo iných mäsožravcov.

Náš reťazec v oceáne končí známym kvartérnym zákazníkom: bielym žralokom, ktorý sa živí pečaťou z predchádzajúcej úrovne.

Prenos energie medzi trofickými úrovňami

Spravidla sa stanovilo, že čistý prenos energie medzi každou z trofických úrovní dosahuje maximálnu účinnosť iba 10% a všeobecne sa nazýva „pravidlo 10%“. V každej komunite sa však tento prístup môže výrazne líšiť.

To znamená, že napríklad z celkovej energie uloženej bylinožravcami predstavuje iba 10% z celkovej energie, ktorú spotrebovali, v primárnom výrobcovi. Rovnakým spôsobom v sekundárnych spotrebiteľoch nachádzame 10% energie uloženej primárnymi spotrebiteľmi.

Ak to chceme vidieť kvantitatívne, zvážte nasledujúci príklad: predpokladajme, že máme 100 kalórií slnečnej energie zachytených fotosyntetickými organizmami. Z nich iba 10 kalórií prejde na bylinožravce a iba 1 na mäsožravce.

Potravinové reťazce nie sú jednoduché

Keď uvažujeme o potravinových reťazcoch, mohli by sme predpokladať, že úrovne, ktoré ich tvoria, sú usporiadané v lineárnych množinách, navzájom dokonale oddelené. V prírode však zistíme, že jedna úroveň interaguje s niekoľkými úrovňami, takže reťaz vyzerá ako sieť.

Potravinové reťazce sú krátke

Keď sa pozrieme na potravinové reťazce, uvedomíme si, že sú zložené iba z niekoľkých úrovní - väčšina z piatich odkazov alebo menej. Niektoré špeciálne reťazce, ako v antarktickej sieti, majú viac ako sedem spojení.

Preto vedci spochybnili existenciu niekoľkých trofických úrovní. Hypotézy týkajúce sa predmetu sú nasledujúce:

Energetická hypotéza

Toto obmedzenie dĺžky je možné vysvetliť dvoma hypotézami. Prvým je tzv. „Energetická hypotéza“, kde hlavným obmedzením reťazca je neefektívnosť prenosu energie z jednej úrovne na druhú. V tejto chvíli je potrebné pripomenúť si 10% hypotézu uvedenú v predchádzajúcej časti.

Na základe predchádzajúcej hypotézy by sme mali zistiť, že v ekosystémoch s vysokou primárnou produktivitou fotosyntetickými organizmami v tejto oblasti sú reťazce dlhšie, pretože energia, s ktorou začína, je väčšia.

Hypotéza dynamickej stability

Druhá hypotéza sa týka dynamickej stability a navrhuje, aby boli reťazce krátke, pretože majú väčšiu stabilitu ako dlhšie reťazce. Ak dôjde k náhlemu kolísaniu populácie na nižších úrovniach, môžeme nájsť lokálne vyhynutie alebo zníženie horných trofických úrovní.

V prostrediach, ktoré sú náchylnejšie k premenlivosti prostredia, by dravci na vyššej úrovni mali mať plasticitu, aby našli novú korisť. Čím dlhší je reťaz, tým ťažšie sa systém zotaví.

dôkaz

S prihliadnutím na údaje zhromaždené vedcami sa najpravdepodobnejšou hypotézou javí energetická hypotéza. Pomocou manipulačných experimentov sa dospelo k záveru, že primárna produktivita úmerne ovplyvňuje dĺžku potravinového reťazca.

Referencie

1. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Pozvánka do biológie. Macmillan.
2. Levin, SA, Carpenter, SR, Godfray, HCJ, Kinzig, AP, Loreau, M., Losos, JB, … & Wilcove, DS (vyd.). (2009). Princetonský sprievodca ekológiou. Princeton University Press.
3. Maynard-Smith, J. (1978). Modely v ekológii. Archív CUP.
4. Parga, ME a Romero, RC (2013). Ekológia: vplyv súčasných problémov životného prostredia na zdravie a životné prostredie. Ekologické vydania.
5. Reece, JB, Urry, LA, Kain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV a Jackson, RB (2014). Campbell Biology. Pearson.
6. Rockwood, LL (2015). Úvod do populačnej ekológie. John Wiley a synovia.