المستويات الغذائية والكائنات الحية التي تتكون منها (مع أمثلة)

المستويات الغذائية هي مجموعة الكائنات الحية - أو أنواع الكائنات الحية - التي لها نفس الموقف في تدفق العناصر الغذائية والطاقة داخل النظام البيئي. بشكل عام ، هناك ثلاثة مستويات غذائية رئيسية: المنتجون الرئيسيون والمنتجون الثانويون والمتحللون.

المنتجون الرئيسيون هم نباتات التخليق الكيميائي ، الطحالب و بدائيات النوى. داخل المستهلكين هناك مستويات مختلفة ، الحيوانات العاشبة والحيوانات آكلة اللحوم. أخيرًا ، المحللات عبارة عن مجموعة واسعة من الفطريات والبدائيات.

في معظم النظم الإيكولوجية ، تتشابك هذه المستويات الغذائية المختلفة في شبكات التغذية المعقدة والمترابطة. أي أن لكل حيوان مفترس أكثر من فريسة ويمكن استغلال كل فريسة من قبل أكثر من مفترس واحد. يمكن أن تتكون المؤامرة من 100 نوع مختلف.

تتميز هذه السلاسل بأنها قصيرة ، حيث أن نقل الطاقة من مستوى إلى آخر غير فعال إلى حد كبير - فقط 10٪ من الطاقة تنتقل من مستوى إلى آخر ، تقريبًا.

تعد دراسة المستويات الغذائية وكيفية تجميعها في شبكات الغذاء المعقدة قضية أساسية في بيئة السكان والمجتمعات والنظم الإيكولوجية. يؤثر التفاعل بين المستويات وبين السلاسل على ديناميات واستمرار السكان وتوافر الموارد.

ذاتية التغذية وغيرية التغذية

لفهم ماهية المستوى الغذائي ، من الضروري فهم مفهومين أساسيين في علم الأحياء: المؤثرات الذاتية والمغاير.

Autotrophs هي الكائنات القادرة على توليد "طعامها" الخاص ، باستخدام الطاقة الشمسية والآلية الأنزيمية والهيكلية اللازمة لأداء عملية التمثيل الضوئي أو عن طريق التخليق الكيميائي.

من ناحية أخرى ، يفتقر المغايرون إلى هذه الآليات ويجب أن يبحثوا بنشاط عن الغذاء - مثلنا نحن البشر.

غالبًا ما يتم الخلط بين الفطريات والكائنات ذاتية التغذية (بسبب عدم قدرتها على الحركة ونمط الحياة بشكل سطحي يشبه النباتات). ومع ذلك ، فإن هذه الكائنات غيرية التغذية وتؤدي إلى تدهور العناصر الغذائية المحيطة بها. في وقت لاحق سوف نرى الدور الذي تلعبه الفطريات في السلاسل.

المستويات الغذائية وخصائصها

مرور الطاقة يحدث بالتتابع ، عن طريق التغذية. وبهذه الطريقة ، يستهلك كائن حي من قبل كائن آخر ، والآخر من قبل طرف ثالث وهكذا يستمر النظام. كل من هذه "الروابط" هي ما نسميه المستوى الغذائي.

وبهذه الطريقة ، يوزع علماء البيئة الكائنات الحية وفقًا لمصدرها الرئيسي للتغذية والطاقة.

يتكون المستوى الغذائي ، رسميًا ، من جميع الكائنات التي تكون في وضع مماثل من حيث تدفق الطاقة في النظام البيئي. هناك ثلاث فئات: المنتجون والمستهلكون والمتحللون. أدناه سوف نحلل بالتفصيل كل المستويات المذكورة.

المستوى الغذائي الأول: المنتجون

يتكون المستوى الغذائي الأول للسلسلة دائمًا من قبل منتج أساسي. تختلف هوية هذه الكائنات حسب النظام البيئي. هذا الطابق هو الذي يدعم بقية المستويات الغذائية.

على سبيل المثال ، في البيئات الأرضية ، المنتجون الرئيسيون هم أنواع نباتية مختلفة. في النظم الإيكولوجية المائية فهي الطحالب. الأيض ، يمكن للمنتجين أن يكونوا ضوئيًا (أكثر) أو كيميائيًا صناعيًا.

باستخدام الطاقة من أشعة الشمس ، تقوم الكائنات الضوئية بتوليف المركبات العضوية التي تدمجها بعد ذلك في عملية التنفس الخلوية وكبنات هيكلية لمواصلة نموها.

كما نتوقع ، هذه الكائنات الحية تتفوق على مستهلكيها من حيث الكتلة. في الواقع ، تتكون جميع المواد العضوية في العالم الحي (99٪) تقريبًا من النباتات والطحالب ، بينما تحتل الكائنات غير المتجانسة نسبة 1٪ المتبقية فقط.

من ناحية أخرى ، يوجد معظم المنتجين التخليقيين الكيميائيين في مصادر المياه الحرارية الموجودة في أعماق المحيط - حيث تكون هذه الكائنات بدائية النواة وفيرة للغاية.

فرضية العالم الأخضر

بالتأكيد لاحظت أن معظم النظم الإيكولوجية الطبيعية خضراء. في الواقع ، يتم تخزين ما مجموعه 83،1010 طن من الكربون في الكتلة الحيوية النباتية للنظم الإيكولوجية الأرضية - وهو رقم مرتفع بشكل غير عادي.

هذه الحقيقة تبدو غريبة ، حيث يوجد عدد كبير جدًا من المستهلكين الأساسيين الذين يتناولون الخضروات.

وفقًا لهذه الفرضية ، تستهلك الحيوانات العاشبة القليل من المواد النباتية ، حيث يتم التحكم فيها من قبل مجموعة متنوعة من العوامل التي تحد من عدد سكانها ، مثل وجود الحيوانات المفترسة والطفيليات وأنواع أخرى من الأمراض. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي النباتات على عوامل كيميائية سامة تمنع الاستهلاك.

وتقدر الحسابات التي أجريت حتى الآن أن الحيوانات العاشبة تستهلك حوالي 17 ٪ من إجمالي الإنتاج الصافي للمنتجين كل عام - ويتم استهلاك الباقي من قبل المخلفات.

الآن مع وضع هذه الأرقام في الاعتبار ، يمكننا أن نستنتج أن الحيوانات العاشبة ليست مصدر إزعاج ملحوظ للنباتات. ومع ذلك ، هناك استثناءات محددة للغاية ، حيث تكون الحيوانات العاشبة قادرة على القضاء على جميع السكان في وقت قصير جدًا (بعض الآفات).

المستوى الغذائي الثانوي: المستهلكين

تتشكل المستويات التغذوية التي تفوق المنتجين الأساسيين عن طريق الكائنات المتغايرة التغذية ، وتعتمد بشكل مباشر أو غير مباشر على منتجي التغذية الذاتية. داخل مجموعة المستهلكين نجد أيضًا عدة مستويات.

المستهلكون الأساسيون: الحيوانات العاشبة

تدخل الطاقة من خلال المستهلكين الأساسيين. تتكون هذه الحيوانات التي تستهلك النباتات أو الطحالب. في كل نظام بيئي ، سنجد مجموعة محددة من الحيوانات تشكل مستوى المستهلكين الأساسيين.

واحدة من السمات الأكثر لفتا للحيوانات العاشبة هو أن معظم المواد تفرز عسر الهضم. الطاقة التي يتم هضمها تذهب لتعزيز الأنشطة اليومية للحيوانات العاشبة وجزء آخر سيتم تحويلها إلى الكتلة الحيوية الحيوانية.

عادة ما يسمى الأول "الخسارة" عن طريق التنفس. ومع ذلك ، فإن التنفس نشاط حيوي يجب على الحيوان القيام به.

المستهلكين الثانوية: الحيوانات آكلة اللحوم

يتكون المستوى التالي من قبل المستهلكين الثانويين أو الحيوانات آكلة اللحوم: الحيوانات التي تتغذى على الحيوانات الأخرى. يتم دمج جزء صغير فقط من جسم العاشبة في جسم أكلة اللحوم.

قد يكون لبعض المستهلكين الثانويين حمية مختلطة ، بما في ذلك كل من النباتات والحيوانات في نظامهم الغذائي. لذلك ، عادةً ما يكون تصنيفهم غير واضح للغاية وهو موجود في أكثر من مستوى غذائي واحد.

المستهلكين من الدرجة الثالثة والرباعية

تتميز بعض سلاسل التغذية بمستهلكين من الدرجة الثالثة والرباعية ، مما يشير إلى أنها تستهلك حيوانات من المستوى الثانوي والثالث ، على التوالي.

المخلفات أو الزبالون

يتكون نوع معين من المستهلك من أفراد يُعرفون باسم الزبالون. يتميز هذا النوع من التغذية باستهلاك فريسة ميتة وليس فريسة حية.

يشمل نظام غذائي الزبالين المخلفات : تتحلل أجزاء النبات ، مثل الأوراق والجذور والفروع وجذوع الحيوانات الميتة والهياكل الخارجية والهياكل العظمية.

المستوى الغذائي الثالث: المحللات

مثل كائنات المخلفات في المجموعة السابقة ، تعمل الكائنات ذات المستوى الغذائي الثالث على المواد المتحللة. ومع ذلك ، فهي ليست كيانات بيولوجية تتداخل ، نظرًا لأن وظيفة كل منها تختلف اختلافًا عميقًا.

وتتمثل المهمة الرئيسية للمحللات في تحويل المادة العضوية إلى مادة غير عضوية ، وبالتالي إغلاق دورة المادة داخل النظم الإيكولوجية. بهذه الطريقة ، تحتوي الخضروات على مواد للتخلص منها المسؤولين عن أداء هذا العمل النهائي المهم هم البكتيريا والفطريات.

الفطريات هي كائنات حية تفرز الإنزيمات التي تكون ركائزها هي المواد العضوية التي تحيط بها. بعد الهضم الأنزيمي ، يمكن للفطريات امتصاص المنتجات لإطعام نفسها.

معظم المحللات هي عوامل مجهرية لا يمكننا أن نلاحظها بالعين المجردة. ومع ذلك ، فإن أهميتها تتجاوز حجمها ، لأنه إذا قضينا على جميع عوامل تحلل الكوكب ، فإن الحياة على الأرض ستتوقف بسبب نقص المكونات اللازمة لتكوين مواد عضوية جديدة.

أمثلة

مرج

مثالنا الأول يركز على مرج. لأغراض عملية ، سوف نستخدم سلاسل بسيطة لإظهار مدى ارتباط المستويات الغذائية وكيفية اختلافها حسب النظام البيئي. ومع ذلك ، يجب على القارئ أن يأخذ في الاعتبار أن السلسلة الحقيقية أكثر تعقيدًا مع عدد أكبر من المشاركين.

سوف العشب وغيرها من النباتات تشكل مستوى المنتج الرئيسي. ستكون الحشرات المختلفة التي تعيش في مرجنا الافتراضي (مثل لعبة الكريكيت) هي المستهلك الرئيسي للعشب.

سيتم استهلاك الكريكيت من قبل مستهلك ثانوي ، في مثالنا سيكون قوارض صغيرة. سيتم استهلاك الماوس بدوره من قبل مستهلك ثالث: ثعبان.

في حالة أن يسكن المروج الطيور آكلة اللحوم ، مثل النسور أو البوم ، فإنها سوف تستهلك الماوس وتكون بمثابة المستهلكين رباعي.

المحيط

الآن ، دعونا نفعل نفس المنطق الافتراضي ولكن في نظام بيئي مائي. في المحيط ، المنتج الرئيسي هو العوالق النباتية ، وهي كائنات نباتية تعيش منتشرة في الماء. سيتم استهلاك هذا الأخير من قبل المستهلك الرئيسي ، العوالق الحيوانية.

الأنواع المختلفة من الأسماك التي تعيش في النظام البيئي ستكون مستهلكين ثانويين.

قد يكون المستهلكون من الدرجة الثالثة الذين يتناولون الأسماك أختام أو بعض أكلة اللحوم.

تنتهي سلسلتنا في المحيط بمستهلك رباعي مشهور: سمك القرش الأبيض ، الذي سيتغذى على ختم المستوى السابق.

نقل الطاقة بين المستويات الغذائية

لقد ثبت ، كقاعدة عامة ، أن نقل الطاقة الصافية بين كل مستوى من مستويات التغذية يصل إلى 10٪ فقط من الكفاءة القصوى ، ويعرف باسم "قاعدة 10٪". ومع ذلك ، يمكن أن يختلف هذا النهج داخل كل مجتمع بشكل كبير.

هذا يعني أن إجمالي الطاقة المخزنة من قبل الحيوانات العاشبة ، على سبيل المثال ، لا يمثل سوى 10 ٪ من إجمالي الطاقة التي كانت في المنتج الرئيسي الذي يستهلك. بنفس الطريقة ، في المستهلكين الثانويين نجد 10 ٪ من الطاقة المخزنة من قبل المستهلكين الأساسيين.

إذا كنا نريد أن نرى ذلك من الناحية الكمية ، ففكر في المثال التالي: لنفترض أن لدينا 100 سعرة حرارية من الطاقة الشمسية التي استولت عليها كائنات التمثيل الضوئي. من هذه ، فقط 10 سعرة حرارية سوف تنتقل إلى الحيوانات العاشبة ، وفقط واحد إلى الحيوانات آكلة اللحوم.

السلاسل الغذائية ليست بسيطة

عندما نفكر في السلاسل الغذائية ، يمكننا أن نفترض أن المستويات التي تتكون منها مرتبة في مجموعات خطية ، محددة تمامًا فيما بينها. ومع ذلك ، نجد في الطبيعة أن مستوى واحد يتفاعل مع عدة مستويات ، مما يجعل السلسلة تبدو وكأنها شبكة.

السلاسل الغذائية قصيرة

عندما نرى السلاسل الغذائية ، سوف ندرك أنها تتكون من مستويات قليلة فقط - معظمها لخمس روابط أو أقل. تحتوي بعض السلاسل الخاصة ، مثل شبكة القطب الجنوبي ، على أكثر من سبعة روابط.

لذلك ، شكك الباحثون في وجود عدد قليل من المستويات الغذائية. فيما يلي الفرضيات ذات الصلة بالموضوع:

فرضية الطاقة

هناك فرضيتان لشرح هذا القيد في الطول. الأول هو ما يسمى "فرضية الطاقة" ، حيث يتمثل القيد الرئيسي للسلسلة في عدم كفاءة نقل الطاقة من مستوى إلى آخر. في هذه المرحلة ، يجدر تذكر فرضية 10٪ المذكورة في القسم السابق.

باتباع فرضية الفرضية السابقة ، يجب أن نجد أنه في النظم الإيكولوجية ذات الإنتاجية الأولية العالية من قبل الكائنات الضوئية في المنطقة ، فإن السلاسل أطول ، لأن الطاقة التي تبدأ بها أكبر.

فرضية الاستقرار الديناميكي

تتعلق الفرضية الثانية بالاستقرار الديناميكي وتقترح أن تكون السلاسل قصيرة لأنها تتمتع باستقرار أكبر من السلاسل الأطول. إذا حدث تقلب سكاني مفاجئ عند أدنى المستويات ، فقد نجد انقراضًا محليًا أو انخفاضًا في المستويات الغذائية العليا.

في البيئات الأكثر عرضة للتقلبات البيئية ، يجب أن يكون لدى المفترسات في المستويات العليا المرونة لإيجاد فريسة جديدة. بالإضافة إلى ذلك ، كلما طالت السلسلة ، كلما كان استرداد النظام أكثر تعقيدًا.

دليل

مع الأخذ في الاعتبار البيانات التي تم جمعها من قبل الباحثين ، يبدو أن الفرضية الأكثر احتمالًا هي فرضية الطاقة. من خلال تجارب المعالجة ، تم استنتاج أن الإنتاجية الأولية تؤثر بشكل متناسب على طول السلسلة الغذائية.