Трофички ниво

С Википедије, слободне енциклопедије
Први трофички ниво. Зелене биљке на бали и алге у језеру примарни су произвођачи . Они узимају хранљиве састојке из земље или воде и производе сопствену храну фотосинтезом, користећи енергију сунца.

Трофички ниво организма је положај који он заузима у сплету ланаца исхране (мрежи исхране). Ланац исхране је хијерархијска схема организама који једу друге организме, а које заузврат могу трежи организми да поједу. Трофички ниво организма је број корака од почетка ланца до организма. Мрежа исхране започиње од трофичког нивоа 1 са примарним произвођачима као што су биљке, може се наставити у биљоједе на нивоу 2, месождере на нивоу 3 или вишим и обично завршава с вршним (апекс) предаторима на нивоу 4 или 5. Пут дуж ланца може формирати или једносмерни ток или испреплетану „мрежу“ исхране. Еколошке заједнице с већом биолошком разноликошћу карактеришу сложенији трофички путеви.

Реч трофички потиче од грчке τροφη (тропхе) која се односи на храну или исхрану. [1]

Историја[уреди | уреди извор]

Концепт трофичког нивоа развио је Рејмонд Линдеман 1942. године, засновано на терминологији Аугуста Тиенемана: „произвођачи“, „потрошачи“ и „редуцери“ (модификовани у „разграђиваче“ код Линдемана). [2] [3]

Преглед концепта[уреди | уреди извор]

Три основна начина на које организми добијају храну су произвођачи, потрошачи и разлагачи.

  • Произвођачи (аутотрофи) су типично биљке или алге. Биљке и алге обично не једу друге организме, а храњиве материје узимају из земље или водене средине и производе сопствену храну у процесу фотосинтезе. Из тог разлога се називају примарним произвођачима. На овај начин, енергија сунца обично покреће основу ланца исхране. [4] Изузетак се дешава у дубокоморским хидротермалним екосистемима, где нема сунчеве светлости. Овде примарни произвођачи производе храну кроз процес зван хемосинтеза. [5]
  • Потрошачи (хетеротрофи) су врсте које не могу саме да производе храну и морају да конзумирају друге организме. Животиње које једу примарне произвођаче (попут биљака) називају се биљоједи. Животиње које једу друге животиње називају се месоједима, а животиње које једу и биљне и друге животиње називају сваштоједи.
  • Разграђивачи (детритивори) разграђују мртве биљне и животињске материје, као и отпад, те их поново као енергију и хранљиве састојке отпуштају у екосистем. Разграђивачи, као што су бактерије и гљиве, хране се отпадом и мртвом материјом, претварајући их у неорганска хемијска једињења.

Трофички нивои могу бити представљени бројевима, почевши од нивоа 1 са примарним произвођачима. Даљи трофички нивои се нумеришу накнадно према томе колико је организама дуж ланца исхране.

  • Ниво 1: Биљке и алге производе своју храну и називају се (примарним) произвођачима.
  • Ниво 2: Биљоједи једу биљке и називају се примарним потрошачима.
  • Ниво 3: Месоједи који једу биљоједе називају се секундарним потрошачима.
  • Ниво 4: Месоједи који једу друге месождере називају се терцијарним потрошачима.
  • Вршни (апекс) предатори по дефиницији немају предаторе и налазе се на врху мреже исхране.

У екосистемима у стварном свету постоји више од једног ланца исхране за већину организама, пошто већина организама једе више од једне врсте хране или их једе више од једне врсте предатора. Дијаграм који приказује замршену мрежу ланаца исхране који се укрштају и преклапају за екосистем назива се његова мрежа исхране.[6] Разлагачи се често изостављају из мреже исхране, али ако су укључени, означавају крај ланца исхране.[6] Тако ланци исхране почињу са примарним произвођачима и завршавају се распадањем и разлагачима. Пошто разлагачи рециклирају хранљиве материје, остављајући их тако да их примарни произвођачи могу поново користити, понекад се сматра да заузимају сопствени трофички ниво.[7][8]

Трофички ниво врсте може да варира ако има избор исхране. Практично све биљке и фитопланктон су чисто фототрофни и налазе се на тачно нивоу 1.0. Многи црви су на око 2,1; инсекти 2.2; медуза 3,0; птице 3.6.[9] Једна студија из 2013. процењује просечни трофички ниво људских бића на 2,21, слично као код свиња или инћуна.[10] Ово је само просек, и очигледно су модерне и древне људске навике у исхрани сложене и веома варирају. На пример, традиционални еским који живи на исхрани која се састоји првенствено од фока би имао трофички ниво од скоро 5.[11]

Ефикасност преноса биомасе[уреди | уреди извор]

Енергетска пирамида илуструје колико енергије је потребно док тече нагоре да би се подржао следећи трофички ниво. Само око 10% енергије која се преноси између сваког трофичког нивоа се претвара у биомасу.

Генерално, сваки трофички ниво је повезан са оним испод себе тако што апсорбује део енергије коју троши, и на тај начин се може сматрати да почива на следећем нижем трофичком нивоу или га подржава. Ланци исхране се могу дијаграмски представити да би се илустровала количина енергије која се креће са једног нивоа храњења на други у ланцу исхране. Ово се зове енергетска пирамида. Енергија која се преноси између нивоа се такође може сматрати приближном преносу биомасе, тако да се енергетске пирамиде такође могу посматрати као пирамиде биомасе, замишљајући количину биомасе која настаје на вишим нивоима из биомасе која се троши на нижим нивоима. Међутим, када примарни произвођачи брзо расту и брзо се троше, биомаса у сваком тренутку може бити ниска; на пример, биомаса фитопланктона (произвођача) може бити ниска у поређењу са биомасом зоопланктона (потрошача) у истој области океана.[12]

Ефикасност којом се енергија или биомаса преноси са једног трофичког нивоа на други назива се еколошка ефикасност. Потрошачи на сваком нивоу претварају у просеку само око 10% хемијске енергије у својој храни у сопствено органско ткиво (закон десет одсто). Из тог разлога, ланци исхране се ретко протежу на више од 5 или 6 нивоа. На најнижем трофичком нивоу (дно ланца исхране), биљке претварају око 1% сунчеве светлости коју примају у хемијску енергију. Из овога следи да је укупна енергија првобитно присутна у упадној сунчевој светлости која је коначно отеловљена у терцијарном потрошачу око 0,001%.[7]

Еволуција[уреди | уреди извор]

Број трофичких нивоа и сложеност односа између њих еволуирају како се живот диверзификује кроз време, изузетак су повремени догађаји масовног изумирања.[13]

Фракциони трофични нивои[уреди | уреди извор]

Китови убице (орке) су вршни предатори, али су подељени у засебне популације које лове одређени плен, као што су туна, мале ајкуле и фоке.

Мреже исхране у великој мери дефинишу екосистеме, а трофички нивои дефинишу положај организама унутар мрежа. Али ови трофички нивои нису увек једноставни цели бројеви, јер се организми често хране на више од једног трофичког нивоа.[14][15] На пример, неки месождери једу и биљке, а неке биљке су месождери. Велики месождер може јести и мање месождере и биљоједе; мачак једе зечеве, али планински лав једе и рисове и зечеве. Животиње такође могу да једу једна другу; жаба бик једе ракове, а ракови једу младе жабе бикове. Навике храњења малолетне животиње и, као последица тога, њен трофички ниво, могу се променити како одраста.

Научник у области рибарства Даниел Паули поставља вредности трофичких нивоа на један код биљака и детритуса, два код биљоједа и детритоједа (примарни потрошачи), три код секундарних потрошача итд. Дефиниција трофичког нивоа, TL, за било коју врсту потрошача је:[8]

где је делимични трофички ниво плена j, а представља фракција j у исхрани од i. То јест, трофички ниво потрошача је један плус пондерисани просек колико различити трофички нивои доприносе његовој храни.

У случају морских екосистема, трофички ниво већине риба и других морских потрошача има вредност између 2,0 и 5,0. Горња вредност, 5,0, је неуобичајена, чак и за велике рибе,[16] иако се јавља код вршних предатора морских сисара, као што су поларни медведи и орке.[17]

Поред опсервационих студија понашања животиња и квантификације садржаја животињског стомака, трофички ниво се може квантификовати кроз анализу стабилних изотопа животињских ткива као што су мишићи, кожа, коса, коштани колаген. То је зато што постоји конзистентно повећање изотопског састава азота на сваком трофичком нивоу узроковано фракционисањем које се јавља при синтези биомолекула; величина овог повећања изотопског састава азота је приближно 3–4‰.[18][19]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ „Definition of Trophic”. www.merriam-webster.com. Приступљено 2017-04-16. 
  2. ^ Lindeman, R. L. (1942). The trophic-dynamic aspect of ecology. Ecology 23: 399–418. link Архивирано на сајту Wayback Machine (29. март 2017).
  3. ^ Thienemann, A. 1926. Der Nahrungskreislauf im Wasser. Verh. deutsch. Zool. Ges., 31: 29-79, link. [Also at: Zool. Anz. Suppl., 2: 29-79.]
  4. ^ Science of Earth Systems. Cengage Learning. 2002. стр. 537. ISBN 978-0-7668-3391-3. 
  5. ^ van Dover, Cindy (2000). The Ecology of Deep-sea Hydrothermal Vents. Princeton University Press. стр. 399. ISBN 978-0-691-04929-8. 
  6. ^ а б Lisowski M, Miaoulis I, Cyr M, Jones LC, Padilla MJ, Wellnitz TR (2004) Prentice Hall Science Explorer: Environmental Science, Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0-13-115090-4
  7. ^ а б American Heritage Science Dictionary, 2005. Houghton Mifflin Company.
  8. ^ а б Pauly, D.; Palomares, M. L. (2005). „Fishing down marine food webs: it is far more pervasive than we thought” (PDF). Bulletin of Marine Science. 76 (2): 197—211. Архивирано из оригинала (PDF) на датум 2013-05-14. 
  9. ^ Biodiversity and Morphology: Table 3.5 in Fish on line, Version 3, August 2014. FishBase
  10. ^ Yirka, Bob (3. 12. 2013). „Eating up the world's food web and the human trophic level”. Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (51): 20617—20620. Bibcode:2013PNAS..11020617B. PMC 3870703Слободан приступ. PMID 24297882. doi:10.1073/pnas.1305827110Слободан приступ. 
  11. ^ Campbell, Bernard Grant (1995-01-01). Human Ecology: The Story of Our Place in Nature from Prehistory to the Present. стр. 12. ISBN 9780202366609. 
  12. ^ Behrenfeld, Michael J. (2014). „Climate-mediated dance of the plankton”. Nature Climate Change. 4 (10): 880—887. Bibcode:2014NatCC...4..880B. doi:10.1038/nclimate2349. 
  13. ^ Sahney, S.; Benton, M.J. (2008). „Recovery from the most profound mass extinction of all time”. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 275 (1636): 759—65. PMC 2596898Слободан приступ. PMID 18198148. doi:10.1098/rspb.2007.1370. 
  14. ^ Odum, W. E.; Heald, E. J. (1975) "The detritus-based food web of an estuarine mangrove community". Pages 265–286 in L. E. Cronin, ed. Estuarine research. Vol. 1. Academic Press, New York.
  15. ^ Pimm, S. L.; Lawton, J. H. (1978). „On feeding on more than one trophic level”. Nature. 275 (5680): 542—544. Bibcode:1978Natur.275..542P. S2CID 4161183. doi:10.1038/275542a0. 
  16. ^ Cortés, E. (1999). „Standardized diet compositions and trophic levels of sharks”. ICES J. Mar. Sci. 56 (5): 707—717. doi:10.1006/jmsc.1999.0489Слободан приступ. 
  17. ^ Pauly, D.; Trites, A.; Capuli, E.; Christensen, V. (1998). „Diet composition and trophic levels of marine mammals”. ICES J. Mar. Sci. 55 (3): 467—481. doi:10.1006/jmsc.1997.0280Слободан приступ. 
  18. ^ Szpak, Paul; Orchard, Trevor J.; McKechnie, Iain; Gröcke, Darren R. (2012). „Historical Ecology of Late Holocene Sea Otters (Enhydra lutris) from Northern British Columbia: Isotopic and Zooarchaeological Perspectives”. Journal of Archaeological Science. 39 (5): 1553—1571. doi:10.1016/j.jas.2011.12.006. 
  19. ^ Gorlova, E. N.; Krylovich, O. A.; Tiunov, A. V.; Khasanov, B. F.; Vasyukov, D. D.; Savinetsk y, A. B. (март 2015). „Stable-Isotope Analysis as a Method of Taxonomical Identification of Archaeozoological Material”. Archaeology, Ethnology and Anthropology of Eurasia. 43 (1): 110—121. doi:10.1016/j.aeae.2015.07.013. 

Спољашње везе[уреди | уреди извор]