Biologie-Kennis.nl

Trofische structuur

De structuur en dynamiek van een gemeenschap hangt voor een groot deel af van de voedings relaties tussen organismen en de trofische structuur van de gemeenschap. De overdracht van voedsel-energie van de trofische niveaus van de bron, planten en andere autotrofe organismen (primaire producenten) naar herbivoren (primaire consumenten) en vervolgens carnivoren (secundaire, tertiaire en quartaire consumenten) en uiteindelijk tot reducenten wordt aangeduid als een voedselketen. Dus in simpele worden een voedsel web bestaat uit autotrofen(planten en fotosynthetische organismen), Herbivoren(die leven op de autotrofe organismen), Carnivoren(die weer leven van de herbivoren) en uiteindelijk de reducenten(die het organische afval reduceren tot bruikbaar voedsel voor planten. Zo is de cyclus ook weer rond.

Voedselwebben

In de jaren 20, heeft Oxford University bioloog Charles Elton erkend dat voedselketens geen geïsoleerde eenheden zijn, maar met elkaar zijn verbonden in voedselwebben. Een ecoloog kan een samenvatting maken van de trofische relaties in een gemeenschap met pijlen tussen soorten in overeenstemming met wie eet wie. In een Antarctische pelagische gemeenschap, zijn bijvoorbeeld de primaire producenten fytoplankton, die als voedsel dienen voor het dominante zoöplankton, in het bijzonder euphausids (krill) en roeipootkreeftjes, die beide schaaldieren zijn. Deze zoöplanktonsoorten worden op hun beurt gegeten door verschillende roofdieren, met inbegrip van ander plankton, pinguïns, zeehonden, vissen en baleinwalvissen. Pijlinktvissen, zijn carnivoren die zich voeden met vissen en zoöplankton, zijn een andere belangrijke schakel in deze voedselwebben, zoals ze op hun beurt opgegeten worden door zeehonden en tandwalvissen. Gedurende de tijd dat walvissen vaak werden bejaagd voor voedsel, werd de mens toppredator in dit voedselweb. Na lang gejaagd te hebben op vele walvissoorten waardoor ze nu nog bestaan in lage aantallen, zijn mensen nu aan het jagen op lagere trofische niveaus, het vangen van krill alsmede vissen voor voedsel.

Hoe worden de voedselketens gekoppeld aan voedselwebben? In de eerste plaats kan een bepaalde soort geweven zijn in het web op meerdere trofisch niveau's. In het voedselweb in euphausids voeden zich met fytoplankton, alsmede op andere grazende zoöplankton, zoals roeipootkreeftjes. Dergelijke "niet-exclusieve" consumenten zijn ook gevonden in terrestrische gemeenschappen. Bijvoorbeeld vossen zijn alleseters, waarvan het dieet ook bessen en andere plantaardige materialen bevat, ook herbivoren zoals muizen, en andere roofdieren, zoals wezels behoren tot hun dieet. Mensen behoren tot de meest veelzijdige van omnivoren.

Voedselwebben kunnen zeer ingewikkeld zijn, maar we kunnen ze te vereenvoudigen voor eenvoudiger onderzoek op twee manieren. Eerst kunnen we de groep soorten met vergelijkbare trofische relaties in een bepaalde gemeenschap plaatsen in brede functionele groepen. Bijvoorbeeld zijn er meer dan 100 soorten fytoplankton gegroepeerd als de primaire producenten in de voedselketen. Een tweede manier om een levensmiddel web voor nader onderzoek te vereenvoudigen is het isoleren van een deel van het web die zeer weinig interactie hebben met de rest van de gemeenschap.

Grenzen voor de voedselketen Lengte

Elke voedselketen binnen een voedselweb is meestal een paar niveau's groot. In de Antarctische wateren zijn er zelden meer dan zeven niveaus van de producenten naar een top-level roofdier, en de meeste ketens in dit web hebben minder niveaus. In feite zijn de meeste voedselwebben die tot op heden bestudeerd zijn niet veel groter dan 5 niveau's.

Waarom zijn de voedselketens relatief kort? Er zijn twee belangrijke hypothesen. Een, het energieke hypothese suggereert dat de lengte van een voedselketen wordt beperkt door de inefficiëntie van energie-overdracht in de keten. Zoals u later zult lezen in de text, wordt ongeveer 10% van de energie opgeslagen in de organische stof van elk trofisch niveau omgezet in organische stof bij de volgende trofische niveau. Een producent niveau bestaande uit 100 kg plantmateriaal kan ongeveer 10 kg herbivoor biomassa (de totale massa van alle individuen in een populatie) en 1 kg carnivoor biomassa te ondersteunen. De energieke hypothese voorspelt dat de voedselketens relatief langer zijn in habitats van een hogere fotosynthetische productie, omdat het basisbedrag van energie groter is dan in habitats met een lagere fotosynthetische productie.

Een tweede hypothese, de dynamische stabiliteit hypothese, stelt dat de lange voedselketens minder stabiel zijn dan korte ketens. Bevolkings schommelingen op lagere trofische niveaus worden vergroot op hogere niveaus, waardoor het gevaar ontstaat van het lokale uitsterven van toppredatoren. In een veranderlijke omgeving, moeten toppredatoren in staat zijn om te herstellen van milieu-schokken (zoals extreme winters), dat de voedselvoorziening kan terug dringen in de voedselketen. Hoe langer een voedselketen is, des te langzamer toppredatoren kunnen herstellen van milieu tegenslagen. Deze hypothese voorspelt dat de voedselketens korter zouden moeten zijn in onvoorspelbare omgevingen.

De meeste van de beschikbare gegevens ondersteunen de energetische hypothese.

Bijvoorbeeld, hebben ecologen boom-holen gemeenschappen in tropische bossen gebruikt als experimentele modellen gebruikt om de energetische hypothese te testen. Veel bomen hebben kleine littekens die rot zijn, en die gaten vormen in de boomstam. De boom gaten houden water vast en bieden een habitat voor kleine gemeenschappen, bestaande uit micro-organismen en insecten die zich voeden met bladafval, evenals roofinsecten. Zoals voorspeld door de energieke hypothese, hadden gaten met het meeste bladafval, en dus ook de grootste totale voedselaanbod op het niveau van de producent, de langste voedselketens.

Een andere factor die de voedselketen lengte te beperken, is dat carnivoren in een voedselketen in het algemeen groter zijn bij de opeenvolgende trofische niveaus. De grootte van een carnivoor en haar invoersysteem zijn de bovengrens voor de grootte van het voedsel die het kan opnemen in zijn mond. En behalve in een paar gevallen kunnen grote carnivoren niet leven op zeer kleine etenswaren, omdat ze geen genoeg voedsel kunnen krijgen in een bepaalde tijd om aan hun metabolische behoeften te voldoen. Onder de uitzonderingen zijn baleinwalvissen, enorme filter feeders met aanpassingen die hen in staat stellen om enorme hoeveelheden krill en andere kleine organismen te consumeren.