Wśród zależności jakie zachodzą między organizmami w ekosystemie, najważniejsze są zależności pokarmowe. Czyli takie, w których jeden organizm jest pokarmem drugiego. Jeśli te organizmy ustawimy w kolejności od zjadanego do zjadającego, otrzymamy łańcuch pokarmowy czyli łańcuch troficzny.
Łańcuchy i sieci pokarmowe
Na przykład: roślina jest zjadana przez ślimaka, ten z kolei jest zjadany przez kosa, a kos jest zjadany przez jastrzębia lub innego ptaka drapieżnego.
Mówiąc językiem naukowym łańcuch pokarmowy to uporządkowany ciąg organizmów, w którym każdy jest zjadany przez następny. A mówiąc zwyczajnie – łańcuch pokarmowy pokazuje nam kto kogo zjada po kolei.
W zależności od sposobu odżywiania się, organizmy zajmują określone miejsce w łańcuchu pokarmowym. Grupy organizmów zdobywających pokarm w podobny sposób, czyli zajmujących to samo miejsce w łańcuchu pokarmowym, nazywa się poziomami troficznymi lub prościej poziomami pokarmowymi.
Możemy wyróżnić trzy poziomy troficzne.
Są to: producenci, konsumenci i destruenci. Warto zapamiętać, że destruenci to szczególny rodzaj konsumentów.
Producenci wytwarzają pokarm czyli związki organiczne z substancji nieorganicznych.
Konsumenci korzystają z gotowych związków organicznych czyli zjadają inne organizmy.
Destruenci rozkładają martwe szczątki organiczne, czyli szczątki innych organizmów, na proste związki nieorganiczne.
Producentami są rośliny zielone, niektóre bakterie i część protistów.
Konsumentami są zwierzęta roślinożerne, mięsożerne i wszystkożerne, grzyby, bakterie, część protistów oraz rośliny pasożytnicze.
Destruentami są bakterie i grzyby.
Jak więc można zauważyć producentami są organizmy samożywne czyli autotrofy. Dzięki zdolności do wytwarzania związków organicznych stoją zawsze na początku każdego łańcucha pokarmowego.
Zaś konsumenci i destruenci korzystający z „cudzej” materii organicznej to organizmy cudzożywne czyli heterotrofy.
Konsumenci żywiący się roślinami są konsumentami pierwszego rzędu, a mięsożerni konsumentami drugiego i kolejnych rzędów.
Popatrzmy na kolejny łańcuch pokarmowy.
Borówka jest zjadana przez ślimaka a ślimaka zjada kos.
Borówką może pożywić się mysz a ślimaka może zjeść jaszczurka. Kos może stać się pożywieniem jastrzębia albo lisa. Ten sam lis może czasem zjeść borówkę albo mysz. Ślimak może oprócz borówek jadać zawilce, te same zawilce mogą być pokarmem pasikonika.
Tym sposobem nasz łańcuch pokarmowy rozgałęził się tworząc sieć pokarmową. W zależności od tego, czym się żywi, to samo zwierzę może występować na różnych poziomach troficznych.
Rośliny, które są producentami, zawsze pozostaną na pierwszym miejscu, na początku łańcucha.
Pasikonik ślimak i mysz są konsumentami I (pierwszego) rzędu.
Lis jest konsumentem II (drugiego) rzędu kiedy je mysz, ale konsumentem I (pierwszego) rzędu, gdy żywi się borówkami.
Kos zjadający ślimaka jest konsumentem II (drugiego) rzędu a jastrząb zjadający kosa konsumentem III (trzeciego) rzędu.
Konsumentem którego rzędu będzie lis zjadający kosa?
Dzięki procesom naturalnej regulacji ekosystem znajduje się w stanie równowagi dynamicznej. Co oznacza, że liczba osobników na poszczególnych poziomach troficznych jest względnie stała.
Pomyśl, co by się mogło wydarzyć gdyby w ekosystemach istniały tylko proste łańcuchy pokarmowe? Czy łatwiej byłoby o zachowanie równowagi w ekosystemie? Czy przeciwnie, równowaga zostałaby zachwiana?
Na przykładzie tego łańcucha widać wyraźnie, że gdyby zabrakło drozdów nadmiernie rozmnożyłyby się ślimaki i zjadły wszystkie dostępne borówki. Albo gdyby zabrakło borówek to ślimaki nie miałyby czym się odżywiać, ich populacja znacznie by się zmniejszyła, a to oznaczałoby mniej pokarmu dla drozdów, czyli również śmierć wielu osobników również na tym poziomie troficznym.
Im bardziej rozbudowana sieć pokarmowa, tym łatwiej o równowagę w ekosystemie. Stąd wniosek, że najmniej narażone na zakłócenie równowagi są te ekosystemy, w których występuje duża liczba gatunków.
Zastanówmy się teraz, co dzieje się z materią i energią w ekosystemie.
Krążenie materii. Co kryje się pod tymi dwoma słowami? Czy wiesz, że większość pierwiastków znajdujących się w ekosystemie jest w ciągłym obiegu? Te, które budują ciała organizmów i te, które znajdują się w glebie stale krążą. Jak to możliwe? Jak to się dzieje?
Producenci w procesie fotosyntezy wytwarzają materię organiczną ze związków nieorganicznych. Czerpią ze środowiska nieożywionego wodę, dwutlenek węgla i sole mineralne i używają ich do budowy związków organicznych, z których następnie budują swoje organizmy – rosną i rozwijają się.
Konsumenci pierwszego rzędu – roślinożercy – zjadając producentów dostarczają swoim organizmom gotowych związków organicznych zawartych w ich ciałach, z których po przetworzeniu budują swoje organizmy. Z kolei konsumenci drugiego i kolejnych rzędów – mięsożercy – zjadają ciała konsumentów I rzędu i kolejnych, również dostarczając związków organicznych w podobny sposób.
Po śmierci producentów i konsumentów ich ciała stanowią źródło związków organicznych dla destruentów. Oni z kolei uzyskują je rozkładając martwe szczątki organizmów na proste składniki mineralne, które wracają do środowiska nieożywionego.
I tak substancje nieorganiczne znów mogą zostać pobrane przez producentów. I cały proces się powtarza.
Materia krąży w ekosystemie.
Dokładniej prześledzić to możemy na przykładzie węgla.
Węgiel znajduje się w atmosferze w postaci dwutlenku węgla. Jest pobierany przez producentów ze środowiska i w procesie fotosyntezy użyty do budowy związków organicznych – białek, cukrów i tłuszczy, z których producenci budują swoje organizmy. Jednocześnie do atmosfery wydychany jest dwutlenek węgla, jako zbędny produkt powstający w procesie oddychania komórkowego. Konsument zjadając producenta pobiera związki organiczne zawierające węgiel, wykorzystuje je do budowy swojego ciała. On również wydycha dwutlenek węgla do atmosfery. Destruent rozkładając związki organiczne uwalnia, między innymi, dwutlenek węgla. Prócz tego, jak poprzednie poziomy troficzne, wydala do atmosfery dwutlenek węgla powstały w procesie oddychania.
Znajdujący się w atmosferze dwutlenek węgla znów może stać się źródłem węgla dla producenta.
A teraz zastanówmy się, co się dzieje z energią w ekosystemie.
Źródłem energii w ekosystemie jest słońce. Jedynymi organizmami zdolnymi do pozyskiwania energii słonecznej są producenci. W procesie fotosyntezy przekształcają ją w energię wiązań chemicznych.
Jeśli przyjmiemy, że porcja energii pozyskana przez producenta to 100%, to musimy mieć świadomość, że około 90% tej energii organizm wykorzystuje do przeprowadzenia procesów życiowych i część jej ulega rozproszeniu. Tylko 10 % pozyskanej energii słonecznej jest zużyte do budowy ciała producenta.
Konsument I rzędu zjadający producenta dostarcza zatem swojemu organizmowi jedynie 10% porcji energii słonecznej pobranej pierwotnie przez producenta. I znów: 90% zostaje zużyte na czynności życiowe lub rozproszone a tylko 10% użyte do budowy ciała. Zatem ciało konsumenta I rzędu zawiera 1% pierwotnej porcji energii. Konsument II rzędu zjadający konsumenta I rzędu dostaje ten właśnie 1%. I podobnie jak na wcześniejszych poziomach – 90% zużywa a 10% wbudowuje w swoje ciało. Ciało konsumenta II rzędu zawiera 0,1% pierwotnej porcji energii słonecznej.
Kiedy konsument II rzędu zostaje zjedzony przez konsumenta III rzędu ten dostaje tylko tę 0,1% energii pierwotnie pobranej przez producenta. Wbudowuje w swoje ciało 10% tego, co oznacza, ze jest to 0,01% pierwotnej porcji.
Konsument IV rzędy zjadając konsumenta III rzędu pobiera 0,01% pierwotnej porcji. 90% zużywa, 10% wbudowuje w swoje ciało. Oznacza to, że ilość energii w organizmie konsumenta IV rzędu to jedynie 0,001% pierwotnej porcji.
Energii jest coraz mniej.
Energia przepływa przez ekosystem.
A zatem:
Materia krąży w ekosystemie miedzy środowiskiem nieożywionym a organizmami.
Energia zaś, przepływa przez ekosystem.
Przepływ energii można przedstawić za pomocą piramidy, której podstawę stanowią producenci, a wyżej znajdują się kolejne poziomy troficzne – konsumenci I i kolejnych rzędów.
Widać wyraźnie, że ilość energii na kolejnych poziomach maleje, dlatego tworzące kolejne poziomy organizmy mogą wyżywić coraz mniejszą liczbę konsumentów.
Podsumujmy.
Organizmy w ekosystemie są powiązane zależnościami pokarmowymi. Producenci pobierają substancje nieorganiczne ze środowiska nieożywionego i tworzą z nich związki organiczne. Konsumenci I i kolejnych rzędów korzystają z gotowych związków organicznych zjadając inne organizmy. Po śmierci, ciała konsumentów i producentów są rozkładane przez destruentów na proste składniki mineralne, które powracają do środowiska. Tak materia krąży w ekosystemie.
Energia pobrana przez producentów przepływa przez przez ekosystem, jest bowiem zużywana przez organizmy i na kolejne poziomy troficzne dociera jej coraz mniej.
