I ett ekosystem bevaras materien medan energi flyter genom det. Sättet och effektiviteten för detta flöde kan representeras av trofiska nivåer.

Den främsta energikällan för ekosystem är solljus, även om vätesulfid från hydrotermiska ventiler ger energi också. Att studera hur energin flyter till varje trofisk nivå hjälper ekologer att strategisera miljöhantering.
Definition av livsmedelskedjan och trofiska nivåer.

En trofisk nivå kan föreställas som ett steg i en pyramid, med grupper staplade upp representerar organismer och deras roll i ekosystemet. Denna trofiska pyramid hjälper till att organisera de olika interaktionerna mellan dessa organismer.

Från en trofisk nivå till nästa konverteras endast 10 procent av energi till biomassa. De återstående 90 procenten går förlorad.

En livsmedelskedja rangordnar organismer på ett linjärt sätt, beroende på deras roll i energiproduktion och konsumtion.
Allmänna trofiska nivåer

Den lägsta basen i en livsmedelskedjan består av fotosyntetiska organismer som växter och fytoplankton. Dessa organismer kallas producenter.

Producenter omvandlar solljus och oorganiska molekyler till energi. På grund av deras förmåga att göra sin egen mat kallas producenter också autotrofer. Dessa producenter utgör den första trofiska nivån. Dessa kan vidare delas in i fotoautotrofer, som använder solljus för mat och energi, och kemotrofer, som använder oorganiska molekyler i frånvaro av solljus.

Kemotrofer finns på sådana platser som djuphavsöppningar. Kemisk energi från vätesulfid i de hydrotermala ventilerna hjälper dessa organismer att syntetisera organiska molekyler för deras energiförsörjning.
Konsumenter i livsmedelskedjan

Nästa steg i livsmedelskedjan tillhör de primära konsumenterna. Primära konsumenter äter producenter. Primära konsumenter är vanligtvis små djur, växtätare som äter växterna eller plantplankton. Konsumenter kallas också heterotrofer och de kan bara tillgodose energibehov genom att äta mat.

Konsumenterna integrerar tillverkarnas energi i sin egen biomassa. Primära konsumenter utgör den andra trofiska nivån.

Sekundära konsumenter, eller köttätare, äter primära konsumenter. De är i allmänhet större djur, även om det finns färre av dem. Det finns viss överlappning i vissa djur som är omnivores, såsom björnar som äter frukt och lax. Sekundära konsumenter utgör den tredje trofiska nivån.

En betydande energi går förlorad på trofiska nivåer, så i den trofiska nivåpyramiden uppstår den mest förlorade energin från sekundära konsumenter. I slutändan leder detta till ett scenario där det finns färre organismer högst upp i den trofiska pyramiden, medan dess bas innehåller många arter.
Food Webs

Matväv beskriver vidare de sammanhängande arterna på olika trofiska nivåer. Livsmedelsbanor visar energiflödets natur genom ekosystem. De kan vara ganska komplexa och påverkas också av matsäsong. Den ovannämnda björnen representerar ett exempel på djur med flera roller i ett ekosystem.

På grund av en livsmedels dynamiska natur kan det visa sig vara ett mer användbart verktyg för att beskriva interaktioner i ett ekosystem än ett trofiskt pyramid. Inom vissa livsmedelsbanor finns det ett djur som kallas en keystone art. Resten av ekosystemet förlitar sig på att denna art är närvarande och hållbar. När det tas bort kan ekosystemet kollapsa.

Keystone-arter tenderar att vara högsta rovdjur som vargar och grizzlybjörnar. En topp-rovdjur kallas en topp-rovdjur. En topp-rovdjur är i huvudsak en tertiär konsument och ges den fjärde och sista trofiska nivån i pyramiden.
Ekosystemets biologiska mångfald

En annan faktor i ekosystemets stabilitet är den biologiska mångfalden. När det finns mindre artsdiversitet lider ett ekosystem. Detta påverkar trofiska nivåer om arter tas bort från dem. Rippeln påverkar balansen i hela systemet.

En annan dynamik som spelas i en livsmedelsbana inkluderar de organismer som kallas sönderdelare. Dessa sönderdelare bryter ner döda organismer (växt och djur) och släpper näringsämnen från dem till miljön. Sedan är dessa mineraler tillgängliga för primära producenter av den trofiska pyramiden.

Exempel på sönderdelare inkluderar maskar, mögel, insekter, svampar och bakterier. Detta anses dock inte som återvinning av energi. Det representerar energiutsläpp och förekommer ofta som värme.

Biomassa beskriver den totala massan av alla organismer, vare sig de är levande eller döda, på en trofisk nivå. Varje trofisk nivå har en viss mängd biomassa.

Produktiviteten hos primära producenter avser hur mycket energi de kan ge till andra levande varelser. Detta belopp anses vara den primära nettoproduktiviteten. Bruttoproduktivitet representerar graden av fotosyntetiska primära producenter som kan konvertera solens energi.
Bioackumuleringsproblem

Bioackumulering eller biomagnficering avser en ökning av giftiga material som går längre upp i den trofiska pyramiden. Materialet koncentreras i djurvävnader. Ett exempel på detta är diklordifenyltrikloretan (DDT) kontaminering. Denna kemiska bioackumulering i miljön.

Med varje konsumentnivå byggs större koncentrationer av DDT upp i deras kroppar. På den högsta trofiska nivån, såsom kala örnar, ger denna bioackumulering förödande effekter på djurhälsa och överlevnad. DDT förbjöds att användas på 1970-talet, men det finns andra konstgjorda kemikalier som utgör en risk för miljöhälsan. Det blir därför viktigt att identifiera och ta bort sådana ämnen från miljön innan sådan förorening tar tag.

Bioackumulering sker också med vissa tungmetaller som finns i fisk. Det är därför det finns rekommendationer för att begränsa viss fiskkonsumtion hos människor i utsatta grupper, till exempel små barn och gravida kvinnor.
Exempel på trofisk nivå och livsmedelswebbplatser

För att förstå dessa begrepp hjälper det att ha verkliga exempel. Havet ger en bra demonstration av trofiska nivåer och livsmedelsbanor. Som nämnts tidigare är fytoplankton ett exempel på primära producenter. Zooplankton är sekundära konsumenter av fytoplankton.

Den tredje trofiska nivån, av den sekundära konsumenten, skulle tillhöra kräftdjur som äter djurplankton. Och den fjärde trofiska nivån skulle vara fisk. Detta skulle kunna utvidgas ytterligare med djur som sälar och till och med annan fisk som konsumerar dessa fiskar. En topp-rovdjur som en orkaval skulle ta den högre trofiska nivån. Med varje nivå förloras mer energi.

Exempel på fotoautotrofer inkluderar fotosyntesbakterier, växter och alger. De omvandlar solens energi till ATP och NADP, som i sin tur används för att skapa organiska molekyler som glukos.

Exempel på kemoautotrofer inkluderar bakterier i grottor eller de nämnda hydrotermiska ventilerna. Runt dessa ventiler konsumerar heterotrofer som räkor, hummer och musslor kemoautotroferna på djuphavet.
Trofiska pyramidexempel

När det gäller verkliga trofiska pyramidexempel finns det många slag. De kan vara upprätt eller inverterade.

En upprätt pyramid skulle representeras av gräsmark eftersom det är färre organismer som går upp till toppnivån. En grässlättbiom kan ha gräs som den lägsta nivån som en primärproducent. Den primära konsumenten skulle vara en gräshoppa. En sekundär konsument skulle vara en mus. En tertiär konsument skulle vara en orm som äter musen. En fjärde, kvartärskonsument och apex-rovdjur i gräsmark skulle vara en hök, som äter ormen.

En annan biom med liknande dynamik kan vara ett damm. Producenten skulle vara alger och den primära konsumenten skulle vara insektslarver. En sekundär konsument skulle vara en ögon och en tertiär skulle vara en groda. Den sista köttätaren eller kvartärkonsumenten i dammens biome skulle vara en tvättbjörn som äter grodan.

I en öken skulle huvudproducenten vara ett kaktusgräs och dess främsta konsument skulle vara en fjäril. En ödla skulle äta fjärilen, vilket gör den till den sekundära konsumenten. En orm skulle konsumera ödlan och rangordna den som en tertiär konsument. Och en roadrunner skulle runda ut den översta och fjärde nivån, efter att den ätit ormen.

Kontrastande en upprätt pyramid, i en tempererad skog, skulle pyramidens bas vara gjord av bara träd. De primära konsumenterna, insekter, skulle utgöra en stor del av pyramiden.

Med tanke på den känsliga kopplingen mellan organismer och deras miljö blir det avgörande för att skydda balansen i världens ekosystem. Effekterna av energiflöde, biomassa och bioackumulering spelar alla en roll i ekologernas förvaltningsstrategier för bevarande.

Relaterat innehåll: Hur man kontaktar din representant om klimatförändringar