poziom troficzny
Poziom troficzny, pokarmowy — Poziom troficzny, poziom pokarmowy – zespół osobników różnych gatunków, który pełni podobną funkcję w procesie przepływu energii i obiegu materii w ekosystemie.
Przepływ energii i obieg materii w ekosystemach
Krążenie materii pomiędzy organizmami żywymi a ich nieożywionym (abiotycznym) środowiskiem zachodzi w cyklach biogeochemicznych pierwiastków niezbędnych do życia oraz w cyklu hydrologicznym wody.
Przepływ energii przez ekosystem, w odróżnieniu od obiegu materii, nie jest cykliczny, gdyż w każdym procesie energetycznym część energii ulega rozproszeniu w postaci ciepła. Do prawidłowego funkcjonowania ekosystemu niezbędny jest zatem stały dopływ energii słonecznej.
Łańcuchy pokarmowe i poziomy troficzne
Krążenie materii oraz przepływ energii w ekosystemie odbywa się wzdłuż łańcuchów troficznych (łańcuchów pokarmowych), czyli grup organizmów powiązanych zależnościami pokarmowymi. Organizmy reprezentujące dane ogniwo łańcucha pokarmowego stanowią pożywienie dla organizmów zajmujących ogniwo następne.
Początek każdego łańcucha pokarmowego stanowią producenci (organizmy autotroficzne), takie jak rośliny, glony i niektóre gatunki bakterii. Organizmy te z wykorzystaniem energii słonecznej w procesie fotosyntezy (fotoautotrofy) lub energii reakcji chemicznych w procesie chemosyntezy (chemoautotrofy) zdolne są do wytwarzania organicznych związków pokarmowych z prostych związków nieorganicznych.
Kolejne ogniwo łańcucha pokarmowego stanowią roślinożercy odżywiający się pokarmem roślinnym oraz detrytusożercy odżywiający się martwą materią organiczną zawartą w glebie lub mule dennym, najczęściej pochodzenia roślinnego.
Na szczycie łańcucha pokarmowego znajdują się zwierzęta drapieżne (a także wszystkożerne) odżywiające się zwierzętami roślinożernymi lub innymi zwierzętami mięsożernymi.
Producenci, zwierzęta roślinożerne i mięsożerne znajdują się na różnych etapach w procesie przepływu energii przez ekosystem. Zajmują więc odmienne poziomy troficzne w ekosystemie. Pierwszy, najniższy poziom troficzny zajmują fotoautotrofy lub chemoautotrofy (producenci), drugi poziom troficzny stanowią zwierzęta roślinożerne (konsumenci I rzędu), trzeci poziom troficzny zajmują zwierzęta mięsożerne (konsumenci II, III i wyższych rzędów). Zwierzęta wszystkożerne mogą być, w zależności od pobieranego pokarmu, konsumentami I, II jak i dalszych rzędów.
Martwe szczątki organiczne z wszystkich ogniw łańcucha (z wszystkich poziomów troficznych) stanowią źródło energii dla destruentów (reducentów), które rozkładają je do nieorganicznych związków chemicznych i zamykają obieg materii w ekosystemie.
Proste łańcuchy troficzne zazwyczaj są rzadko spotykane, gdyż zwierzęta żywią się zwykle zróżnicowanym pokarmem, na który składają się organizmy z różnych poziomów troficznych. Dana grupa organizmów może także zajmować jednocześnie kilka poziomów troficznych (np. zwierzęta wszystkożerne). W przyrodzie najczęściej występuje więc złożona sieć zależności pokarmowych (sieć troficzna, sieć pokarmowa), którą tworzą wzajemnie przenikające się łańcuchy pokarmowe.
Sieci troficzne umożliwiają w przybliżeniu określić kierunek i natężenie przepływu energii i obiegu materii w ekosystemie. W praktyce jednak obejmują niewielką część powiązań troficznych – zwykle uwzględniają tylko niektóre grupy roślin, duże gatunki bezkręgowców oraz kręgowce, z pominięciem mikroorganizmów, mniejszych bezkręgowców, jednokomórkowych grzybów i pierwotniaków.
Liczba poziomów troficznych obecnych w danym ekosystemie niekiedy jest również trudna do określenia ze względu na zróżnicowane preferencje pokarmowe konsumentów wyższych rzędów, przeplatanie się łańcuchów pokarmowych roślinożerców i detrytusożerców. Liczba poziomów troficznych zazwyczaj nie przekracza 4 ze względu na ograniczoną wydajność ekosystemu.
Piramida ekologiczna
Piramida ekologiczna to graficzny sposób przedstawienia struktury troficznej danego ekosystemu – liczebności osobników, biomasy i produktywności na poszczególnych poziomach troficznych. Piramida zbudowana jest z prostokątów, których szerokość odpowiada danej porównywanej wielkości. Podstawę wykresu stanowią producenci o największej liczebności, biomasie i zawartości energii. Wartości te zmniejszają się wraz z przechodzeniem na kolejne poziomy troficzne, dlatego też wykres ma kształt piramidy.
Piramida liczebności pokazuje liczebność organizmów zajmujących kolejne poziomy troficzne w danym ekosystemie. W większości przypadków wyższy poziom troficzny charakteryzuje się mniejszą liczebnością niż poziom poprzedni. Piramida liczebności może być odwrócona, gdyż w niektórych ekosystemach łączna ilość organizmów reprezentujących wyższy poziom troficzny jest większa niż liczba organizmów z niższego poziomu. Przykładem odwróconej piramidy troficznej są np. układy pasożyt-żywiciel (duża liczba pasożytów na jednym żywicielu).
Piramida biomasy pokazuje łączną biomasę organizmów z danego poziomu troficznego. Biomasa może być określana jako suma całkowitej energii związków organicznych, z których zbudowane są organizmy. Piramida biomasy może być także odwrócona, gdy biomasa konsumentów I rzędu (zwierząt roślinożernych) przewyższa masę producentów, np. w ekosystemach wodnych.
Piramida produktywności (energii) pokazuje przepływ energii między poziomami troficznymi w danym ekosystemie. Piramidy produkcji zwykle zbliżone są kształtem do piramid biomasy, ale w przeciwieństwie do nich nigdy nie są odwrócone. Szerokości prostokątów kolejnych poziomów troficznych są co najmniej 10-krotnie mniejsze od poziomów poprzednich, co odzwierciedla straty energii przy każdym przechodzeniu z niższego poziomu troficznego na wyższy.
- Krótkie wykłady, Aulay Mackenzie, Andy S. Ball, Sonia R. Virdee, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2015.
- Słownik encyklopedyczny, Grażyna Łabno, Wydawnictwo Europa, Warszawa 2006.
- Encyklopedia biologiczna T. XI, Zdzisława Otałęga (red. nacz.), Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 2000.
- Trophic Dynamics, Lambert M. Surhone, Miriam T. Timpledon, Susan F. Marseken, Betascript Publishers, 2010.
- Życie i ewolucja biosfery – podręcznik ekologii ogólnej, January Weiner, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008.
