Lebensmittelketten und Lebensmittelnetze (Artikel) |Ökologie |Khan Akademie (2023)

• Produzentenoder Autotrophen, machen Sie ihre eigenen organischen Moleküle.Verbraucher, oder Heterotrophen, erhalten Sie organische Moleküle, indem Sie andere Organismen essen.

• ANahrungsketteist eine lineare Abfolge von Organismen, durch die Nährstoffe und Energie als ein Organismus einen anderen isst.

• In einer Nahrungskette belegt jeder Organismus eine andereTrophische Ebene, definiert dadurch, wie viele Energietransfers es von der Grundeingabe der Kette trennen.

• Essensnetzebestehen aus vielen miteinander verbundenen Lebensmittelketten und sind realistischere Darstellung von Konsumbeziehungen in Ökosystemen.

• Energieübertragung zwischen trophischen Werten ist ineffizient (mit einer typischen Effizienz um$10 \%$10%10 Prozent).Diese Ineffizienz begrenzt die Länge der Lebensmittelketten.

Organismen verschiedener Arten können in vielerlei Hinsicht interagieren.Sie können konkurrieren oder Symbionten sein (langfristige Partner mit einer engen Vereinigung).Oder natürlich können sie das tun, was wir in Naturprogrammen so oft sehen: Einer von ihnen kann den anderen essen.(Chomp!) Das heißt, sie können einen der Glieder in einer Nahrungskette bilden.

In der Ökologie aNahrungsketteist eine Reihe von Organismen, die sich gegenseitig essen (damit Energie und Nährstoffe von einem zum nächsten fließen).Wenn Sie zum Beispiel einen Hamburger zum Mittagessen hatten, sind Sie möglicherweise Teil einer Nahrungskette, die aussieht: Gras$\rechter Pfeil$→rechter PfeilKuh$\rechter Pfeil$→rechter Pfeilmenschlich.Aber was wäre, wenn Sie Salat auf Ihrem Hamburger hätten?In diesem Fall sind Sie auch Teil einer Nahrungskette, die aussieht: Salat$\rechter Pfeil$→rechter Pfeilmenschlich.

Wie dieses Beispiel zeigt, können wir nicht immer beschreiben, was ein Organismus (wie ein Mensch) mit einem linearen Weg isst.In solchen Situationen möchten wir vielleicht a verwendenEssensnetz, was aus vielen sich überschneidenden Lebensmittelketten besteht und die unterschiedlichen Dinge darstellt, die ein Organismus essen und von dem gefressen werden kann.

In diesem Artikel werden wir uns mit Lebensmittelketten und Nahrungsnetzen genauer ansehen und sehen, wie sie den Energie- und Nährstofffluss durch Ökosysteme darstellen.

Welche grundlegenden Strategien erhalten Organismen, um Lebensmittel zu erhalten?Einige Organismen, genanntAutotrophe(„Selbstversander“) kann aus einfachen Molekülen wie Kohlendioxid ihre eigenen Nahrung-das heißt, ihre eigenen organischen Verbindungen-herstellen.Es gibt zwei grundlegende Arten von Autotrophen:

• Photoautotrophen, wie Pflanzen, verwenden Sie Energie aus Sonnenlicht, um organische Verbindungen (Zucker) aus Kohlendioxid zu machenPhotosynthese.Weitere Beispiele für Photoautotrophen sind Algen und Cyanobakterien.

• ChemoautotrophenVerwenden Sie Energie aus Chemikalien, um organische Verbindungen aus Kohlendioxid (oder ähnlichen Molekülen) zu bauen.Das nennt manChemoosenhesis.Beispielsweise gibt es in Unterwasser-Entlüftungsgemeinschaften (wo kein Licht erreichen kann).

Autotrophen sind die Grundlage jedes Ökosystems der Welt.Das mag dramatisch klingen, aber es ist keine Übertreibung!Autotrophen bilden die Basis von Lebensmittelketten und Nahrungsnetzen, und die Energie, die sie aus Licht oder Chemikalien erfassen, erhält alle anderen Organismen in der Gemeinde.Wenn wir über ihre Rolle in Lebensmittelketten sprechen, können wir Autotrophen nennenProduzenten.

Heterotrophen(„Andere Feeder“) wie Menschen können keine Licht oder chemische Energie einfangen, um ihre eigenen Nahrung aus Kohlendioxid zu machen.Stattdessen erhalten sie organische Moleküle, indem sie andere Organismen oder ihre Nebenprodukte essen.Tiere, Pilze und viele Bakterien sind Heterotrophen.Wenn wir über ihre Rolle in Lebensmittelketten sprechen, können wir Heterotrophen nennenVerbraucher.Wie wir in Kürze sehen werden, gibt es viele verschiedene Arten von Verbrauchern mit unterschiedlichen ökologischen Rollen, von pflanzlichen Insekten über fleischfressende Tiere bis hin zu Pilzen, die sich von Trümmern und Abfällen ernähren.

Jetzt können wir einen Blick darauf werfen, wie Energie und Nährstoffe durch eine ökologische Gemeinschaft bewegen.Beginnen wir damit, nur ein paar „wer frisst wem wem ate isst“, das heißt, indem wir uns eine Nahrungskette ansehen.

ANahrungsketteist eine lineare Abfolge von Organismen, durch die Nährstoffe und Energie als ein Organismus einen anderen isst.Schauen wir uns die Teile einer typischen Nahrungskette an, beginnend von unten (die Produzenten) und bewegt sich nach oben.

• An der Basis der Nahrungskette lügen diePrimärproduzenten.Die primären Produzenten sind Autotrophen und am häufigsten photosynthetische Organismen (wie Pflanzen, Algen oder Cyanobakterien).

• Die Organismen, die die Hauptproduzenten essen, werden genanntHauptverbraucher.Primärverbraucher sind normalerweisePflanzenfresser(Pflanzenfresser), obwohl sie Algen oder Bakterienfresser sein können.

• Die Organismen, die die Hauptverbraucher essen, werden genanntsekundäre Verbraucher.Sekundärverbraucher sind im Allgemeinen Fleischesser (Fleischfresser).

• Die Organismen, die die sekundären Verbraucher essen, werden genanntTertiärverbraucher.Dies sind fleischfressfressende Fleischfresser wie Adler oder große Fische.

• Einige Lebensmittelketten haben zusätzliche Ebenen, wie z.Quartäre Verbraucher(Fleischfresser, die tertiäre Verbraucher essen).Organismen ganz oben in einer Nahrungskette werden als die genanntApex -Verbraucher.

Wir können Beispiele für diese Ebenen im folgenden Diagramm sehen.Die grünen Algen sind Hauptproduzenten, die von Mollusken (den Hauptverbrauchern) gefressen werden.Die Mollusken werden dann zum Mittagessen für den schleimigen Skulpinfisch, einen sekundären Verbraucher, der selbst von einem größeren Fisch, dem Chinook -Lachs (Tertiärverbraucher), gegessen wird.

Jede der oben genannten Kategorien heißt aTrophische Ebeneund es spiegelt wider, wie viele Energie- und Nährstofftransfers (wie viele Konsumschritte) einen Organismus von der ursprünglichen Energiequelle der Nahrungskette wie Licht trennen.Wie wir weiter unten untersuchen werden, ist das Zuweisen von Organismen auf trophische Ebene nicht immer eindeutig.Zum Beispiel sind MenschenAllesfresserDas kann sowohl Pflanzen als auch Tiere essen.

Eine andere Gruppe von Verbrauchern verdient Erwähnung, obwohl sie nicht immer in Zeichnungen von Lebensmittelketten erscheint.Diese Gruppe besteht ausZersetzer, Organismen, die totes organisches Material und Abfälle abbauen.

Zersetzung werden manchmal als ihre eigene trophische Ebene angesehen.Als Gruppe essen sie tote Materie und Abfallprodukte, die aus Organismen auf verschiedenen anderen trophischen Ebenen stammen (zum Beispiel würden sie glücklich verfallende Pflanzenmaterie, den Körper eines halb gegessenen Eichhörnchens und die Überreste eines verstorbenen Adlers konsumieren).In diesem Sinne läuft die Art von Zerlegungsebene parallel zur Standardhierarchie der primären, sekundären und tertiären Verbraucher.

Pilze und Bakterien sind die wichtigsten Zersetzer in vielen Ökosystemen, wobei die chemische Energie in Toten und Abfälle verwendet werden, um ihre Stoffwechselprozesse zu befeuern.Detritivoren(Detritus- oder Trümmerefresser).Dies sind normalerweise mehrzellige Tiere wie Regenwürmer, Krabben, Schnecken, Geier usw. Sie ernähren sich nicht nur von toter organischer Substanz, sondern bitten sie oft auch, was es für bakterielle oder pilzfeste Zersetzung mehr zur Verfügung stellt.

Zersetzer als Gruppe spielen eine entscheidende Rolle bei der gesunden Haltung von Ökosystemen.Wenn sie totes Material und Abfälle abbauen, füllen sie Nährstoffe frei, die von Primärproduzenten recycelt und als Bausteine verwendet werden können.

Lebensmittelketten geben uns ein klares Bild davon, wer wen isst.Es treten jedoch einige Probleme auf, wenn wir versuchen, sie zu verwenden, um ganze ökologische Gemeinschaften zu beschreiben. Zum Beispiel kann ein Organismus manchmal mehrere Arten von Beute essen oder von mehreren Raubtieren gefressen werden, einschließlich derjenigen auf verschiedenen trophischen Ebenen.Dies geschieht beispielsweise, wenn Sie ein Hamburger -Pastetchen (Kuh = primärer Verbraucher) mit einem Salatblatt (Salat = Primärproduzent) essen.

Um diese Beziehungen genauer darzustellen, können wir a verwendenEssensnetz, ein Diagramm, das alle trophischen (essen bezogenen) Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten in einem Ökosystem zeigt. Das folgende Diagramm zeigt ein Beispiel für ein Nahrungsnetz aus dem Ontario-See.Primärproduzenten sind in grünen, primären Verbrauchern in orange, sekundären Verbrauchern in Blau und tertiärer Verbraucher in Lila markiert.

In Lebensmittelnetzen Punkte Punkteausein Organismus, der gegessen wirdZuDer Organismus, der es isst.Wie im obigen Nahrungsnetz zeigt, können einige Arten Organismen von mehr als einer trophischen Ebene essen.Zum Beispiel essen Opossum -Garnelen sowohl Primärproduzenten als auch Primärverbraucher.

Bonusfrage: Dieses Nahrungsnetz enthält die Nahrungskette, die wir früher im Artikel gesehen haben (grüne Algen$\rechter Pfeil$→rechter PfeilMollusken$\rechter Pfeil$→rechter Pfeilschleimer Skulpin$\rechter Pfeil$→rechter PfeilLachs).Kannst du es finden?

Nahrungsnetze zeigen normalerweise keine Dekomponierer (zum Beispiel das Nahrungsnetz des Lake Ontario Oben nicht).Alle Ökosysteme brauchen jedoch Möglichkeiten, um totes Material und Abfall zu recyceln.Das bedeutet, dass Zersetzer in der Tat anwesend sind, auch wenn sie nicht viel Luftzeit haben.

Zum Beispiel gibt es im unten gezeigten Meadow -Ökosystem aBeweidungsnetzvon Pflanzen und Tieren, die Inputs für a liefernDetrital Food Webvon Bakterien, Pilzen und Detritovores.Das Detrital -Netz wird in einer vereinfachten Form in der braunen Bande über den Boden des Diagramms angezeigt.In Wirklichkeit würde es aus verschiedenen Arten bestehen, die durch spezifische Fütterungswechselwirkungen verbunden sind (dh durch Pfeile, wie im Weidelegnetz über der Erde).Detrital Food -Netze können Energie zur Beweidung von Nahrungsnetzen beitragen, als wenn ein Robin einen Regenwurm isst.

Energie wird zwischen trophischen Werten übertragen, wenn ein Organismus einen anderen isst und die energiereichen Moleküle aus dem Körper seiner Beute erhält.Diese Transfers sind jedoch ineffizient, und diese Ineffizienz begrenzt die Länge der Lebensmittelketten.

Wenn Energie in ein trophisches Niveau gelangt, wird ein Teil davon als Biomasse (als Teil der Körper der Organismen) gespeichert.Dies ist die Energie, die für die nächste trophische Ebene zur Verfügung steht, da nur Energie, die als Biomasse gespeichert ist, gegessen werden kann.Als Faustregel nur ungefähr$10 \%$10%10 Prozentder Energie, die als Biomasse in einem trophischen Niveau (pro Zeiteinheit) gespeichert wird, endet als Biomasse in der nächsten trophischen Ebene (pro Zeiteinheit).Das$10 \%$10%10 ProzentEnergieübertragungsregelist eine gute Sache, sich für das Gedächtnis zu verpflichten.

Nehmen wir beispielsweise die Hauptproduzenten eines Ökosystemgeschäfts an$20,$20Anwesend20, Komma$000$000000 $\ text {kcal/m}^2 \ text {/Jahr}$kcal/m2/JahrStarten Sie Text, K, C, A, L, Slash, M, Endtext, quadratisch, Text, Slash, Y, E, A, R, Endtextvon Energie als Biomasse.Dies ist auch die Menge an Energie pro Jahr, die den Hauptverbrauchern zur Verfügung gestellt wird, die die Hauptproduzenten essen.Der$10 \%$10%10 ProzentRegel würde vorhersagen, dass die primären Verbraucher nur speichern$2,$2Anwesend2, Komma$000$000000 $\ text {kcal/m}^2 \ text {/Jahr}$kcal/m2/JahrStarten Sie Text, K, C, A, L, Slash, M, Endtext, quadratisch, Text, Slash, Y, E, A, R, Endtextvon Energie in ihren eigenen Körpern, die ihren Raubtieren (sekundäre Verbraucher) mit einer geringeren Geschwindigkeit Energie zur Verfügung stellen.

Dieses Muster der fraktionalen Übertragung begrenzt die Länge der Nahrungsketten: Nach einer bestimmten Anzahl von trophischen Werten (im Allgemeinen,$3$33 $6$66) Es gibt zu wenig Energiefluss, um eine Bevölkerung auf höherem Niveau zu unterstützen.

Warum verlässt so viel Energie das Nahrungsnetz zwischen einem trophischen und dem nächsten?Hier sind einige der Hauptgründe für eine ineffiziente Energieübertragung$^{1,2}$1Anwesend2Starten Sie Superscript, 1, Comma, 2, End Superscript:

• In jeder trophischen Ebene wird eine erhebliche Menge an Energie als Wärme abgelöst, da Organismen die Zellatmung durchführen und ihr tägliches Leben führen.

• Einige der organischen Moleküle, die ein Organismus isst, kann nicht verdaut werden und verlassen den Körper eher als Kot (Kot) als als verwendet.

• Nicht alle einzelnen Organismen auf trophischer Ebene werden in der nächsten Ebene von Organismen gefressen.Einige sterben stattdessen, ohne gefressen zu werden.

Die Kot und die unatenen, toten Organismen werden zu Nahrungsmitteln für Zersetzer, die sie metabolisieren und ihre Energie um die Heizung durch Zellatmung umwandeln.Also verschwindet keine Energie - es verschwindet am Ende alles als Hitze.