Odwrócona Piramida Troficzna: Definicja i Przykłady
- Szczegóły
Piramida ekologiczna, znana również jako piramida Eltona, to graficzna ilustracja przedstawiająca strukturę troficzną biocenozy. Stanowi jedno z podstawowych pojęć stosowanych w ekologii. Jej podstawę tworzą producenci, kolejne poziomy roślinożercy i konsumenci II rzędu, a szczyt konsumenci najwyższych rzędów, czyli drapieżcy. Piramida ekologiczna nazywana jest również eltonowską (Eltona), liczb lub troficzną.
Twórcą piramidy ekologicznej jest Charles Elton, angielski ekolog i zoolog, pionier nowoczesnej ekologii zwierząt, a także twórca tak istotnych dziś i powszechnie stosowanych w ekologii pojęć, jak nisza ekologiczna, łańcuch pokarmowy, sieć pokarmowa, czy właśnie piramida ekologiczna, której to koncepcję wprowadził w 1927 roku. Przedmiotami badań Eltona były również gatunki inwazyjne czy zmienność liczebności populacji.
Rodzaje Piramid Ekologicznych
Możemy wyróżnić trzy rodzaje piramid troficznych, które umożliwiają przedstawienie struktury ekosystemu. Ma kilka rodzajów, w zależności od tego, czy interesuje nas liczebność gatunkowa w łańcuchu troficznym czy też energia lub biomasa przekazywane pomiędzy poziomami. Obrazują one liczebność, biomasę albo energię przypadającą na jednostkę powierzchni w jednostce czasu.
1. Piramida Liczb
Ukazuje proporcje w liczebności osobników na każdym poziomie troficznym. Z logicznego punktu widzenia, podstawowy poziom piramidy liczb wskazuje nam najwyższą wartość - producentów, znajdujących się na najniższym poziomie troficznym, jest znacznie więcej niż konsumentów I rzędu, a więc roślinożerców. Producenci w środowisku lądowym to przede wszystkim rośliny zielone, krzewy i drzewa, w środowisku wodnym zaś glony i sinice. Również roślinożerców odżywiających się producentami jest stosunkowo mniej w ekosystemie niż konsumentów II i dalszych rzędów. Drapieżców, plasujących się na samym szczycie piramidy jest odpowiednio mniej w stosunku do reszty osobników z pozostałych poziomów troficznych.
2. Piramida Biomasy
Daje obraz proporcji ilości biomasy na poszczególnych poziomach troficznych. Biomasę można rozumieć jako ilość materii wbudowanej w ciała osobników na każdym poziomie pokarmowym. Ze względu na to w niektórych ekosystemach zwykle zachodzące proporcje odwracają się - to nie producenci, ale konsumenci ostatnich rzędów reprezentują najwyższą wartość biomasy. Dzieje się tak zazwyczaj wówczas, gdy producenci to osobniki bardzo niewielkich rozmiarów, które w dodatku mnożą się w wyjątkowo szybkim tempie i krótko żyją, a konsumenci ostatnich rzędów przeciwnie.
Przeczytaj także: Skuteczne Teksty
Przykładem niech będzie piramida biomasy dla ekosystemu otwartego morza, w którym na najniższym poziomie troficznym znajduje się fitoplankton, na wyższych zooplankton, a na samym szczycie drapieżniki morskie o okazalszych rozmiarach, np. sum, szczupak, orka itd. W biocenozach lądowych zwykle największa jest biomasa producentów. W takim ujęciu piramidy troficznej może się często wydawać, że poziom troficzny zawiera więcej biomasy i energii, niż jest w faktycznie. Przykładowo ptaki, niezależnie od swojej wielkości, mają bardzo lekkie, puste w środku kości pneumatyczne, wypełnione jedynie powietrzem, co ma oczywiście ułatwiać im latanie.
Przykład obiegu biomasy w ekosystemie lądowym:
trawa → gryzonie → łasice → lisy, wilki
gdzie najwięcej biomasy znajduje się na poziomie producenta, czyli trawy.
Przykład obiegu biomasy w ekosystemie wodnym:
Przeczytaj także: Proces filtracji krwi w organizmie
fitoplankton → ryby roślinożerne i owady → ryby drapieżne
gdzie nie fitoplankton, ale ryby roślinożerne i owady obejmują najwięcej biomasy.
3. Piramida Energii
Prezentuje proporcje w ilości wykorzystywanej energii na każdym z poziomów troficznych. Wnioskujemy z niej, że najwięcej energii znajduje się na poziomie podstawowym, gdzie wytwarzają ją producenci - organizmy samożywne, przekształcające materię nieorganiczną do organicznej. Producenci przekazują materię (energię) dalej do roślinożerców i konsumentów wyższych rzędów, ale jest jej odpowiednio mniej, dlatego na najwyższym poziomie piramidy energii jej wartość jest najniższa. Piramida energii uwzględnia tempo produkcji w jednostce czasu.
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.
Sieć Troficzna a Piramida Troficzna
Sieć troficzna (pokarmowa) przedstawia rodzaje zależności pokarmowych pomiędzy organizmami różnych gatunków jednego ekosystemu. Sieci troficzne powstają przez splatające się ze sobą i zazębiające łańcuchy pokarmowe - stopień ich złożoności zależy od rodzaju ekosystemu i zamieszkujących go organizmów żywych. Piramida troficzna obrazuje z kolei przepływ biomasy i energii, która przekazywana jest z niższych do wyższych poziomów troficznych.
Przeczytaj także: Poradnik czyszczenia filtra Stihl MS 290
Piramida ekologiczna ukazuje zależności pokarmowe w biocenozie w taki sposób, że umożliwia poznanie biocenoz bez konieczności analizowania ich składu gatunkowego.
Poziom Troficzny
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. 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).
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.
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.
W organizmach roślinożerców zostaje zgromadzone tylko około 10% energii zmagazynowanej przez producentów (rośliny). Stosunek energii dostępnej dla kolejnego poziomu troficznego do energii pobranej z poziomu poprzedniego to wydajność produkcji wtórnej.
Produkcja Pierwotna i Wtórna
Materia organiczna, która została wyprodukowana z energii słonecznej przez pierwszy poziom troficzny - producentów, określana jest jako produkcja pierwotna brutto. Wskaźnik, który określa wykorzystanie energii słonecznej przez organizmy samożywne (autotrofy) w danej biocenozie, to wydajność produkcji pierwotnej brutto. Dużą wydajnością produkcji pierwotnej brutto charakteryzują się biocenozy leśne, natomiast biocenozy wodne cechuje niski wskaźnik wykorzystania energii słonecznej.
Część materii organicznej wyprodukowanej przez producentów zostaje bezpowrotnie utracona w drodze reakcji katabolicznych, np. oddychania. Pozostała część - stanowiąca tylko około połowy produkcji pierwotnej brutto - jest gromadzona w postaci biomasy. Przyrost biomasy producentów w jednostce czasu to produkcja pierwotna netto. Materia ta dostępna jest w całości dla organizmów cudzożywnych (heterotrofów).
Natomiast biomasa zgromadzona przez konsumentów, po odjęciu strat, do których doszło w wyniku reakcji katabolicznych, określana jest jako produkcja wtórna netto.
tags: #odwrocona #piramida #troficzna #definicja
