Das trophische System ist die Grundlage eines Ökosystems und ein System zur Übertragung von Energie von einem Organismus zum anderen. Jede trophische Ebene umfasst eine Gruppe von Organismen, die miteinander um Nahrung konkurrieren und miteinander interagieren.
Es gibt ein Gesetz, das als Trofimenko-Mandelbrot-Gesetz bekannt ist, das den Prozentsatz der Energie bestimmt, der auf jede nächste trophische Ebene übergeht. Nach diesem Gesetz nimmt bei der Übertragung von Energie von einer Ebene zur nächsten der Prozentsatz der Energie ab, der übergeht.
Die größte Menge an Energie ist auf der ersten trophischen Ebene enthalten, die Pflanzen und andere Produzenten umfasst. Sie absorbieren Energie von der Sonne und nutzen sie für ihr Wachstum und ihre Entwicklung. Der Energieprozentsatz, der auf die zweite trophische Ebene übergeht, die aus Pflanzenfressern besteht, beträgt normalerweise etwa 10 Prozent.
Die nächste trophische Ebene ist die Ebene von Raubtieren, die sich von Pflanzenfressern ernähren. Bei Raubtieren beträgt der Energieprozentsatz, der übergeht, ungefähr 1 Prozent. Dies liegt daran, dass ein Teil der Energie für die Wartung der lebenswichtigen Aktivitäten von Raubtieren wie Bewegung und Thermoregulation aufgewendet wird.
Wie geht Energie von einer trophischen Ebene zur nächsten über?
Trophische Ebenen beschreiben die Nahrungsketten in einem Ökosystem und zeigen die Übertragung von Energie von einem Organismus zum anderen an. Jede trophische Ebene bestimmt, wie viel Energie von einer Ebene zur nächsten fließt.
Die Energie im Ökosystem beginnt sich auf der ersten trophischen Ebene, die die Produzenten sind, zu bewegen. Produzenten wie Pflanzen sind in der Lage, Sonnenlicht durch Photosynthese in chemische Energie umzuwandeln. Durch diesen Prozess gewinnen die Produzenten Energie und werden zur Nahrungsquelle für die übrigen Organismen.
Auf der zweiten trophischen Ebene befinden sich die primären Konsumenten oder Herbivore, die sich von den Produzenten ernähren. Die Energie geht von den Erzeugnissen zu den Primärverbrauchern über, wobei nur ein Teil der Energie, die von den Erzeugnissen erzeugt wird, auf die nächste Stufe übergeht. Normalerweise gelangen nur etwa 10% der Energie auf die nächste trophische Ebene, während die restlichen 90% für Stoffwechsel, Wachstum und Bewegung auf einem niedrigeren Niveau ausgegeben werden.
Die dritte trophische Ebene besteht aus sekundären Verbrauchern, die sich von primären Verbrauchern ernähren. Auch hier wird nur ein kleiner Teil der Energie auf die dritte Ebene übertragen. Dieser effiziente Energietransfer wird durch Energieverluste bei der Übertragung, dem Stoffwechsel und dem Wachstum von Organismen auf früheren Ebenen verursacht.
Auf der obersten trophischen Ebene befinden sich Top-Konsumenten oder Apex-Raubtiere. Sie sind an der Spitze der Nahrungskette und werden von sekundären Verbrauchern gefüttert. Auch hier geht nur ein kleiner Bruchteil der Energie auf dieses Niveau über.
Daher ist die Energieumwandlung im Ökosystem ungleichmäßig zwischen den trophischen Ebenen verteilt. Nur ein kleiner Teil der Energie geht auf jede nachfolgende trophische Ebene über, wobei der größte Teil der Energie für Bewegung, Wachstum und Stoffwechsel auf einem niedrigeren Niveau ausgegeben wird. Dies erklärt, warum es auf jeder nächsten Ebene weniger Organismen gibt und warum die trophischen Ketten in der Länge begrenzt sind.
Stufe 1: Produkte
Auf der ersten trophischen Ebene befinden sich Organismen, die als Produzenten oder Autotrophen bezeichnet werden. Die Produzenten sind in der Lage, ihre eigene Nahrung unter Verwendung der Energie des Sonnenlichts und anorganischer Substanzen zu produzieren. Sie führen einen Photosyntheseprozess durch, bei dem die Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt wird, die in organischen Verbindungen gespeichert ist.
Beispiele für Produzenten sind Pflanzen, Algen und einige Bakterien. Pflanzen und Algen verwenden das Licht, das von den Sonnenstrahlen kommt, und absorbieren Kohlendioxid aus der Atmosphäre und Wasser aus dem Boden. Durch die Photosynthese erzeugen sie organische Moleküle wie Glukose, die als Energiequelle und Baumaterial für andere Organismen dient.
Erzeuger sind die Grundlage von Nahrungsketten und Nahrungsnetzwerken. Sie liefern Energie und Nahrung für die restlichen Ebenen der trophischen Hierarchie. Allerdings kann nicht die gesamte Energie, die die Produzenten erhalten, auf die nächste trophische Ebene übertragen werden.
Angesichts des Energieverlustes für den Stoffwechsel und der Nichtverfügbarkeit eines Teils der organischen Masse für den Verbrauch wird nur ein Teil der ursprünglichen Energie auf jede nachfolgende trophische Ebene übertragen. Der Energieprozentsatz, der auf das nächste trophische Niveau übergeht, nimmt ab, wenn Sie die Nahrungskette nach oben bewegen, normalerweise nicht mehr als 10%.
Welche Organismen sind Produzenten?
Die Hauptproduzenten in marinen Ökosystemen sind Phytoplankton, mikroskopische Algen und Bakterien. Sie produzieren organische Substanzen durch Photosynthese, nutzen die Energie des Sonnenlichts und absorbieren Kohlendioxid aus der Atmosphäre oder dem Wasser.
In terrestrischen Ökosystemen sind Pflanzen die Hauptproduzenten. Sie absorbieren die Energie der Sonne durch Photosynthese und verwenden sie, um organische Substanzen aus Kohlendioxid und Wasser zu synthetisieren. Pflanzen synthetisieren komplexe Polysaccharide, Lipide, Proteine und andere organische Moleküle, die dann als Nahrungsquelle für den Rest der Organismen im Ökosystem dienen.
Daher spielen Hersteller eine wichtige Rolle bei der Übertragung von Energie von der Sonne auf andere Ernährungsstufen im Ökosystem und bei der Aufrechterhaltung seines Gleichgewichts. Sie sind die Grundlage von Nahrungsketten und liefern Energie für das Wachstum und die Entwicklung aller folgenden trophischen Ebenen, einschließlich der Verbraucher der ersten, zweiten, dritten und folgenden Ordnung.
Stufe 2: Primäre Verbraucher
Auf der Ebene der Primärverbraucher erfolgt eine Umstellung von etwa 10% der Energie von Produzenten wie Pflanzen auf Tiere. Dies liegt daran, dass die primären Verbraucher die Pflanzen ernähren und die von ihnen gewonnene Energie für ihren eigenen Bedarf verarbeiten.
Zu den primären Verbrauchern gehören verschiedene Tiere, die die wichtigsten Energieverbraucher im Ökosystem sind. Sie können sich je nach ihrem Platz in der Nahrungskette von Pflanzen oder anderen Tieren ernähren.
Es ist wichtig zu beachten, dass auf dieser Ebene Energie nur zwischen primären Verbrauchern und Produzenten fließt. Die übrigen Niveaus der Nahrungskette werden in den entsprechenden Abschnitten beschrieben.
Wer ist die erste trophische Stufe?
Die erste trophische Ebene im Ökosystem besteht aus autotrophen Organismen. Sie sind in der Lage, Nahrung mit anorganischen Substanzen und der Energie des Sonnenlichts durch einen Photosyntheseprozess unabhängig zu produzieren. Dies sind hauptsächlich Pflanzen, einschließlich Algen, einigen Bakterien und Wasserpflanzen.
Pflanzen spielen eine Schlüsselrolle in der Primärproduktion, da sie Sonnenenergie in chemische Energie umwandeln, die für den Rest der Organismen verfügbar wird. Sie sind eine Quelle organischer Substanzen und Energie für alle Organismen, die sich auf höheren trophischen Ebenen im Ökosystem befinden.
Die erste trophische Ebene umfasst auch autotrophe Organismen, die eine Chemosynthese durchführen. Es ist ein Prozess der Synthese organischer Substanzen, der auf der Oxidation von anorganischen Verbindungen wie Schwefelwasserstoff oder Ammoniak basiert. Organismen, die sich von dieser Energie ernähren, sind als Chemotrophen bekannt.
Alle diese autotrophen Organismen liefern allen anderen Organismen auf trophischen Ebenen im Ökosystem eine grundlegende Energie- und Nahrungsquelle, basierend auf dem Prinzip der Ernährungspyramide und der Übertragung von Energie durch den Verbrauch und die Nahrungskette.
Stufe 3: Sekundäre Verbraucher
Sie können sekundäre Raubtiere sein, die sich hauptsächlich von primären Raubtieren ernähren, oder Mischkonsumenten, die sich sowohl von primären Raubtieren als auch von primären Konsumenten ernähren. Sekundäre Verbraucher können verschiedene Tierarten sein, einschließlich Greifvögel, Raubsäugetiere und Raubfische.
Auf diesem Energieniveau bleibt viel weniger übrig als auf dem vorherigen Niveau. Nur etwa 10% der an Sekundärverbraucher übertragenen Energie können für den Körperbau und die Fortpflanzung verwendet werden. Der größte Teil der Energie geht verloren, wenn Energie übertragen, Nahrung verdaut und grundlegende Körperfunktionen aufrechterhalten werden. Aufgrund dieses Verlustes wird die Energie, die auf die nächste trophische Ebene übertragen wird, erheblich reduziert.
Welche Organismen ernähren sich von primären Verbrauchern?
Die Hauptgruppen von Organismen, die sich von primären Verbrauchern ernähren, sind:
- Nagetiere - das sind Säugetiere, die sich von Gras, Samen, Früchten und anderen Pflanzen ernähren.
- Vögel - viele Vögel ernähren sich sowohl von Pflanzennahrung als auch von Insekten, aber es gibt auch Vögel, die sich hauptsächlich von Pflanzen ernähren.
- Einige Insekten - einige Insektenarten ernähren sich von pflanzlichen Lebensmitteln wie Blättern, Früchten und Blumen.
- Fische - viele Fische ernähren sich von Pflanzen, Algen und anderen pflanzlichen Lebensmitteln.
Primärverbraucher sind ein wichtiger Bestandteil des Ökosystems. Sie beziehen nicht nur Energie aus der Vegetation, sondern dienen auch als Nahrung für Sekundärverbraucher wie Raubtiere und Parasiten.
Stufe 4: Tertiäre Verbraucher
In einer trophischen Pyramide geht nur ein kleiner Teil der Energie, die von Primärproduzenten (z. B. Pflanzen) erhalten wird, an tertiäre Verbraucher über. Dies ist mit Energieverlusten auf jeder nachfolgenden trophischen Ebene verbunden.
Beispiele für tertiäre Konsumenten sind einige Arten von Raubsäugern, wie Löwen, Tiger und Hyänen in trockenen Savannen, Haie im Ozean und große Raubvögel am Boden und in der Luft. Diese Organismen spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung von Ökosystemen, indem sie die Anzahl der niedrigeren trophischen Niveaus kontrollieren.
Wer sind tertiäre Verbraucher und wie erhalten sie Energie?
Tertiäre Verbraucher stellen die höchste Stufe in der Nahrungskette dar und erben Energie von primären und sekundären Verbrauchern. Dazu gehören Raubtiere der oberen Ebene der Nahrungskette, die Nahrung aus den darunter liegenden Ebenen extrahieren. Zu diesen trophischen Ebenen gehören Tiere wie Löwen, Tiger, Orcas und Adler.
Tertiäre Verbraucher sind abhängig von der Energie, die aus der Nahrung gewonnen wird, die sie konsumieren. Diese Energie wird aus der chemischen Energie gewonnen, die in den Geweben und Organen ihrer extrahierten Opfer enthalten ist. Wenn tertiäre Konsumenten ihre Beute konsumieren, verdauen sie sie und nutzen Energie, um zu wachsen, sich zu vermehren, ihren Körper zu erhalten und andere physiologische Funktionen zu erfüllen.
Bei der Übertragung von Energie von einer trophischen Ebene zur nächsten treten jedoch Energieverluste auf. Tertiären Verbrauchern steht nur ein Teil der Energie zur Verfügung, die sie von sekundären Verbrauchern verbrauchen. Dies liegt daran, dass ein Teil der Energie verloren geht, wenn sie in Biomasse anderer Organismen, beim Atmen, Bewegen und anderen Prozessen des Energieverbrauchs im Körper eines Tieres umgewandelt wird.
Auf diese Weise erhalten tertiäre Verbraucher Energie, indem sie Energiereste verbrauchen, die auf einem niedrigeren Niveau der Nahrungskette bestätigt werden. Dies bestätigt die Verringerung der für tertiäre Verbraucher verfügbaren Energie im Vergleich zu der Energie, die von Primärverbrauchern erhalten wird, die Energie aus direktem Sonnenlicht oder pflanzlicher Materie beziehen können.
Stufe 5: Quatertische Verbraucher
Dies können eine Vielzahl von Tierarten sein, wie große Raubtiere wie Tiger oder Grizzlys. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Regulierung der tertiären Verbraucherpopulation und behalten die Kontrolle über das Ökosystem.
Da sich die trophische Stufe 5 an der Spitze der Ernährungspyramide befindet, nimmt die Energie, die von Stufe 4 auf Stufe 5 übergeht, ab und macht nur etwa 10% der ursprünglichen Energie aus. Dies liegt daran, dass bei der Übertragung von Energie zwischen den Ebenen ein Energieverlust in Form von Wärme und nicht übertragbarer Energie auftritt.
Quatertische Verbraucher sind für die Erhaltung der biologischen Vielfalt und der Stabilität des Ökosystems von entscheidender Bedeutung. Sie spielen die Rolle von «Wölfen», indem sie die Populationen der tertiären Konsumenten kontrollieren und das Gleichgewicht im Nahrungsnetz aufrechterhalten.
