רמות טרופיות והאורגניזמים המרכיבים אותם (דוגמאות) - ביולוגיה - 2025

הרמות הטרופיות הן הקבוצה של אורגניזמים - או מינים של אורגניזמים - יש להם את אותו בעמדה בזרימה של חומרים מזינים והאנרגיה בתוך מערכת אקולוגית. באופן כללי, קיימות שלוש רמות טרופיות עיקריות: היצרנים הראשוניים, היצרנים המשניים והמפרקים.

היצרנים העיקריים הם צמחים כימוסינתטיים, אצות ופרוקריוטות. בתוך הצרכנים ישנן רמות שונות, אוכלי עשב וטורפים. לבסוף, מפרקים הם קבוצה גדולה של פטריות ופרוקריוטים.

פלינים הם צרכנים. מקור: pixabay.com

ברוב המערכות האקולוגיות, רמות טרופיות שונות זו בזו שזורות בקורי מזון מורכבים ותלויים זה בזה. כלומר, לכל טורף יש יותר מטרף אחד וניתן לנצל כל טרף על ידי יותר מטורף אחד. העלילה יכולה להיות מורכבת עד 100 מינים שונים.

שרשראות אלו מאופיינות בכך שהן קצרות, מכיוון שהעברת אנרגיה ממדרגה אחת לשניה אינה יעילה למדי - רק 10% מהאנרגיה עוברים מדרגה אחת לרמה אחרת, בערך.

חקר הרמות הטרופיות וכיצד הם מורכבים בקורי מזון מורכבים הנו נושא מרכזי באקולוגיה של אוכלוסיות, קהילות ומערכות אקולוגיות. האינטראקציה בין רמות ובין שרשראות משפיעה על הדינמיקה וההתמדה של האוכלוסיות וזמינות המשאבים.

אוטוטרוף והטרוטרוף

כדי להבין מהי רמת גביע, יש צורך להבין שני מושגי יסוד בביולוגיה: אוטוטרופים והטרוטרופים.

אוטוטרופים הם אורגניזמים המסוגלים לייצר "מזון" משלהם, באמצעות אנרגיה סולארית והמכונות האנזימטיות והמבניות הנחוצות לביצוע פוטוסינתזה או באמצעות כימוסינתזה.

הטרוטרופים, בינתיים, חסרים מנגנונים אלה וחייבים לחפש מזון באופן פעיל - בדיוק כמונו בני האדם.

פטריות מתבלבלות לרוב עם אורגניזמים אוטוטרופיים (בגלל חוסר יכולתם לנוע ואורח חיים הדומה באופן שטחי לצמחים). עם זאת, אורגניזמים אלה הטרוטרופיים ומשפילים את חומרי התזונה המקיפים אותם. בהמשך נראה את התפקיד שפטריות ממלאות בשרשראות.

רמות טרופיות ומאפייניהן

רודדלגאדו

מעבר האנרגיה מתרחש ברצף, דרך כוח. באופן זה אורגניזם אחד נצרך על ידי אחר, האחרון בשליש, וכך המערכת ממשיכה. כל אחד מה"קישורים "הללו הוא מה שאנו מכנים רמה טרופית.

באופן זה, אקולוגים מפיצים אורגניזמים על בסיס מקור התזונה והאנרגיה העיקרי שלהם.

באופן רשמי, רמת טרופית כוללת את כל האורגניזמים שנמצאים במצב דומה מבחינת זרימת האנרגיה במערכת אקולוגית. ישנן שלוש קטגוריות: יצרנים, צרכנים ומפרקים. להלן ננתח בפירוט כל אחת מהרמות שהוזכרו.

-רמה גביעית ראשונה: מפיקים

הרמה הטרופית הראשונה בשרשרת מורכבת תמיד מיצרן ראשוני. זהותם של אורגניזמים אלה משתנה בהתאם למערכת האקולוגית. רצפה זו היא זו התומכת בשאר המפלסים הגביעיים.

לדוגמה, בסביבות יבשתיות היצרנים העיקריים הם מינים שונים של צמחים. במערכות אקולוגיות מימיות הם אצות. מטבולית, היצרנים יכולים להיות פוטוסינתטיים (הרוב) או כימוסינתטיים.

באמצעות אנרגיה מאור השמש, אורגניזמים פוטוסינתטיים מסנתזים תרכובות אורגניות שהן משלבות בהמשך בתהליך הנשימה התאית וכאבני בניין להמשך צמיחתן.

כפי שהיינו מצפים, אורגניזמים אלה רבים מהצרכנים שלהם. למעשה, כמעט כל (99%) של החומר האורגני בעולם החי מורכב מצמחים ואצות, ואילו ההטרוטרופים תופסים רק את ה -1% הנותרים.

מצד שני, היצרנים הראשוניים הכימוסינטטיים נמצאים בעיקר במקורות מים הידרותרמיים הנמצאים בעומק האוקיאנוס - שם נמצאים אורגניזמים פרוקריוטיים אלה בשפע מאוד.

השערת עולם ירוק

בוודאי שמתם לב שרוב המערכות האקולוגיות הטבעיות הן ירוקות. למעשה, בסך הכל 83.10 ¹⁰ טון פחמן מאוחסנים בביומסה הצמחית של מערכות אקולוגיות יבשתיות - מספר גבוה במיוחד.

עובדה זו נראית סקרנית, מכיוון שיש מספר גבוה מאוד של צרכנים ראשוניים שאוכלים חומר צמחי.

על פי השערה זו, עשבוני הטבע צורכים חומר צמחי מועט, מכיוון שהם נשלטים על ידי מגוון גורמים המגבילים את אוכלוסיותיהם, כמו נוכחות טורפים, טפילים וסוגים אחרים של מחלות. בנוסף, לצמחים חומרים כימיים רעילים המונעים צריכה.

חישובים שנערכו עד כה מעריכים כי עשבוני הצמחייה צורכים כ 17% מכלל הייצור הנקי של היצרנים בכל שנה - השאר נצרך על ידי detritivores.

כעת עם המספרים האלה בחשבון, אנו יכולים להסיק כי עשבוני עשב הם לא באמת מטרד בולט לצמחים. עם זאת, ישנם יוצאים מן הכלל מאוד ספציפיים, בהם עשבוני האכלה יכולים לחסל אוכלוסיות שלמות בזמן קצר מאוד (כמה מזיקים).

-רמה טרופית שנייה: צרכנים

הרמות הגביעיות הנמצאות מעל היצרנים הראשוניים נוצרות על ידי אורגניזמים הטרוטרופיים, ותלויים במישרין או בעקיפין ביצרנים האוטוטרופיים. בתוך קבוצת הצרכנים אנו מוצאים גם כמה רמות.

צרכנים ראשוניים: אוכלי עשב

אנרגיה נכנסת דרך צרכנים ראשוניים. אלה מורכבים מבעלי חיים הצורכים צמחים או אצות. בכל מערכת אקולוגית נמצא קבוצה ספציפית של בעלי חיים המרכיבים את רמת הצרכנים הראשוניים.

אחד המאפיינים הבולטים ביותר של אוכלי עשב הוא שרוב החומר מופרש ללא עיכול. האנרגיה שמתעכלת ממשיכה להניע את פעילותה היומיומית של העשבייה וחלק אחר יהפוך לביומסה של בעלי חיים.

הראשון נקרא לעתים קרובות "אובדן" על ידי נשימה. עם זאת, נשימה היא פעילות חיונית שעל בעל החיים לבצע.

צרכנים משניים: טורפים

המישור הבא מורכב מצרכנים משניים או טורפים: בעלי חיים הניזונים מבעלי חיים אחרים. רק חלק קטן מגופו של צמח האכילה משולב בגוף הקרניבור.

חלק מהצרכנים המשניים עשויים לקבל תזונה מעורבת, הכוללת גם צמחים וגם בעלי חיים בתזונה שלהם. לפיכך, סיווגם אינו בדרך כלל ברור במיוחד והם נמצאים ביותר מרמה גביעית אחת.

צרכנים שלישיים ורבעוניים

כמה שרשראות גביעיות מאופיינות על ידי צרכנים שלישיים ורבעוניים, מה שמצביע על כך שהם צורכים בעלי חיים ברמה העל-תיכונית והשלשונית, בהתאמה.

משמחים או נבלות

סוג מסוים של צרכנים מורכב מהאנשים הידועים כנופלים. הזנה מסוג זה מאופיינת בצריכת טרף מת ולא בטרף חי.

דיאטת הרחפנים כוללת דטריטוס: פירוק חלקי ירקות, כמו עלים, שורשים, ענפים וגזעים או גם בעלי חיים מתים, שלדי שלד ושלדים.

-רמה גביעית שלישית: מפרקים

בדומה לאיזורים הרוסים מהקבוצה הקודמת, האורגניזמים ברמה הגופנית השלישית פועלים על פירוק חומר. עם זאת, הם אינם ישויות ביולוגיות החופפות, מכיוון שתפקודן של כל אחת משתנה מאוד.

תפקידם העיקרי של המפרקים הוא הפיכת חומר אורגני לחומר אורגני ובכך סוגרים את מעגל החומר בתוך מערכות אקולוגיות. בדרך זו יש לירקות חומר לרשותם. האחראים על ביצוע העבודה הסופית החשובה הזו הם חיידקים ופטריות.

פטריות הן אורגניזמים המפרישים אנזימים שהמצע שלהם הם החומרים האורגניים הסובבים אותם. לאחר עיכול אנזימטי, פטריות מסוגלות לספוג את המוצרים למזון.

רוב המפרקים הם סוכנים מיקרוסקופיים שאיננו יכולים לראות בעין בלתי מזוינת. עם זאת, חשיבותו חורגת מגודלה, מכיוון שאם נבטל את כל המפרקים בכדור הארץ, החיים על כדור הארץ היו פוסקים בגלל מחסור במרכיבים ליצירת חומרים אורגניים חדשים.

דוגמאות

אָחוּ

הדוגמה הראשונה שלנו מתמקדת באחו. למטרות מעשיות אנו נשתמש בשרשראות פשוטות על מנת להמחיש כיצד קשורים הרמות הגביעיות וכיצד הן משתנות בהתאם למערכת האקולוגית. עם זאת, על הקורא לקחת בחשבון שהשרשרת האמיתית מורכבת יותר ועם יותר משתתפים.

דשא וצמחים אחרים יהוו את רמת היצרן העיקרית. החרקים השונים המאכלסים את האחו ההיפותטי שלנו (למשל, צרצר) יהיו הצרכנים העיקריים של הדשא.

הצרצר ייצרך על ידי צרכן משני, בדוגמא שלנו זה יהיה מכרסם קטן. העכבר בתורו ייצרך על ידי צרכן שלישוני: נחש.

אם האחו מיושב על ידי ציפור טורפת, כמו נשרים או ינשופים, הם יצרכו את העכבר וישמשו כצרכנים רביעוניים.

אוקיינוס

כעת, בואו נעשה את אותה הנמקה היפותטית אך במערכת אקולוגית מימית. באוקיינוס ​​היצרן העיקרי הוא פיטופלנקטון, שהם אורגניזמים צמחיים החיים בפיזור במים. האחרון ייצרך על ידי הצרכן העיקרי, זואופלנקטון.

המינים השונים של דגים המאכלסים את המערכת האקולוגית יהיו הצרכנים המשניים.

צרכנים שלישיים שאוכלים דגים יכולים להיות כלבי ים או טורפים אחרים.

השרשרת שלנו באוקיינוס ​​מסתיימת בצרכן רביעוני ידוע: הכריש הלבן הגדול, שניזון מחותם המפלס הקודם.

העברת אנרגיה בין רמות טרופיות

ככלל, נקבע כי העברת האנרגיה נטו בין כל אחת מהרמות הטרופיות מגיעה ליעילות מרבית של 10% בלבד, והיא מכונה בדרך כלל "כלל 10%". עם זאת, בתוך כל קהילה גישה זו יכולה להשתנות במידה ניכרת.

משמעות הדבר היא כי מכלל האנרגיה המאוחסנת על ידי עשבוני עשב, למשל, היא מייצגת רק 10% מכלל האנרגיה שהייתה אצל היצרן העיקרי שצרכו. באותו אופן, אצל צרכנים משניים אנו מוצאים 10% מהאנרגיה האוחסנת על ידי צרכנים ראשוניים.

אם אנו רוצים לראות זאת במונחים כמותיים, שקול את הדוגמא הבאה: נניח שיש לנו 100 קלוריות של אנרגיה סולארית שנלכדת על ידי אורגניזמים פוטוסינתטיים. מתוכם, רק 10 קלוריות יעברו לעשבי עשב ורק 1 לקרניבורים.

רשתות המזון אינן פשוטות

כשאנחנו חושבים על שרשראות מזון היינו יכולים להניח שהרמות המרכיבות אותן מסודרות בתפאורה לינארית, המופרדת זו מזו. עם זאת, בטבע אנו מגלים שרמה אחת אינטראקציה עם מספר רמות, מה שגורם לשרשרת להראות כמו רשת.

רשתות המזון קצרות

כשמסתכלים על רשתות מזון, נבין שהם מורכבים רק מכמה רמות - לרוב חמישה קישורים או פחות. לכמה רשתות מיוחדות, כמו ברשת אנטארקטיקה, יש יותר משבעה קישורים.

לפיכך, החוקרים הטילו ספק בקיומם של מעט רמות גביעיות. ההשערות הרלוונטיות לנושא הן הבאות:

השערת אנרגיה

ישנן שתי השערות כדי להסביר את המגבלה הזו לאורך. הראשון הוא מה שמכונה "השערת אנרגיה", כאשר המגבלה העיקרית של השרשרת היא חוסר היעילות של העברת אנרגיה ממישור לרמה אחרת. בשלב זה, כדאי לזכור את ההשערה של 10% שהוזכרו בסעיף הקודם.

בעקבות ההנחה של ההשערה הקודמת, עלינו לגלות כי במערכות אקולוגיות עם תפוקה ראשונית גבוהה על ידי האורגניזמים הפוטוסינתטיים באזור, השרשראות ארוכות יותר, מכיוון שהאנרגיה איתה היא מתחילה גדולה יותר.

השערת יציבות דינמית

ההשערה השנייה קשורה ליציבות דינמית ומציעה שהשרשראות קצרות מכיוון שהן מציגות יציבות גבוהה יותר מהשרשראות הארוכות יותר. אם מתרחשת תנודתיות באוכלוסייה ברמות הנמוכות יותר, אנו יכולים למצוא הכחדה מקומית או ירידה ברמות הגביע העליונות.

בסביבות מועדות יותר לשונות סביבתית, לטורפים ברמה גבוהה יותר צריך להיות פלסטיות למצוא טרף חדש. כמו כן, ככל שהשרשרת ארוכה יותר, המערכת תתאושש יותר.

עֵדוּת

אם לוקחים בחשבון את הנתונים שנאספו על ידי החוקרים, נראה שההשערה היא השערת האנרגיה. באמצעות ניסויי מניפולציה הגיעו למסקנה כי התפוקה הראשונית משפיעה באופן יחסי על אורך שרשרת המזון.

הפניות

1. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). הזמנה לביולוגיה. מקמילן.
2. לוין, SA, Carpenter, SR, Godfray, HCJ, Kinzig, AP, Loreau, M., Losos, JB, … & Wilcove, DS (Eds.). (2009). המדריך לפרינסטון לאקולוגיה. הוצאת אוניברסיטת פרינסטון.
3. מיינרד-סמית ', ג'יי (1978). דגמים באקולוגיה. ארכיון CUP.
4. Parga, ME ו- Romero, RC (2013). אקולוגיה: השפעה של בעיות סביבתיות עכשוויות על הבריאות והסביבה. מהדורות אקו.
5. Reece, JB, Urry, LA, Kain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, and Jackson, RB (2014). קמפבל ביולוגיה. פירסון.
6. רוקווד, LL (2015). מבוא לאקולוגיה של האוכלוסייה. ג'ון וויילי ובניו.