In een ecosysteem wordt materie bewaard terwijl energie erdoorheen stroomt. De manier en efficiëntie van deze stroom kunnen worden weergegeven door trofische niveaus.

De belangrijkste energiebron voor ecosystemen is zonlicht, hoewel het waterstofsulfide uit hydrothermische ventilatieopeningen ook energie levert. Onderzoek naar de manier waarop energie naar elk trofisch niveau stroomt, helpt ecologen bij het strategisch beheren van milieubeheer.
Definitie van de voedselketen en trofische niveaus

Een trofisch niveau kan worden voorgesteld als een stap in een piramide, met groepen op elkaar vertegenwoordigen organismen en hun rol in het ecosysteem. Deze trofische piramide helpt de verschillende interacties tussen die organismen te organiseren.

Van het ene trofische niveau naar het volgende wordt slechts 10 procent van de energie omgezet in biomassa. De resterende 90 procent is verloren.

Een voedselketen rangschikt organismen op een lineaire manier, op basis van hun rol in energiecreatie en -consumptie.
Algemene trofische niveaus

De laagste basis van een voedselketen bestaat uit fotosynthetische organismen zoals planten en fytoplankton. Deze organismen worden producenten genoemd.

Producenten zetten zonlicht en anorganische moleculen om in energie. Vanwege hun vermogen om hun eigen voedsel te maken, worden producenten ook autotrofen genoemd. Deze producenten vormen het eerste trofische niveau. Deze kunnen verder worden onderverdeeld in foto-autotrofen, die zonlicht gebruiken voor voedsel en energie, en chemotrofen, die anorganische moleculen gebruiken in afwezigheid van zonlicht.

Chemotrofen kunnen worden gevonden op plaatsen als diepzee-openingen. Chemische energie uit waterstofsulfide in die hydrothermische ventilatieopeningen helpt deze organismen organische moleculen te synthetiseren voor hun energievoorziening.
Consumenten in de voedselketen

De volgende stap in de voedselketen behoort tot de primaire consumenten. Primaire consumenten eten producenten. Primaire consumenten zijn meestal kleine dieren, herbivoren die de planten eten of fytoplankton. Consumenten worden ook heterotrofen genoemd en kunnen alleen aan de energiebehoeften voldoen door voedsel te eten.

Consumenten nemen de energie van de producenten op in hun eigen biomassa. Primaire consumenten vormen het tweede trofische niveau.

Secundaire consumenten, of carnivoren, eten primaire consumenten. Het zijn over het algemeen grotere dieren, hoewel er minder zijn. Er is enige overlapping bij sommige dieren die alleseters zijn, zoals beren die fruit en zalm eten. Secundaire consumenten vormen het derde trofische niveau.

Aan de trofische niveaus gaat veel energie verloren, dus in de piramide van het trofische niveau komt de meeste verloren energie voort uit de secundaire consumenten. Uiteindelijk leidt dit tot een scenario waarin er minder organismen aan de top van de trofische piramide zijn, terwijl de basis veel soorten bevat.
Voedselwebben

Voedselwebben beschrijven de onderling gerelateerde soorten op verschillende trofische niveaus. Voedselwebben tonen de aard van de energiestroom door ecosystemen. Ze kunnen behoorlijk complex zijn en worden ook beïnvloed door seizoensinvloeden van voedsel. De bovengenoemde beer vertegenwoordigt een voorbeeld van dieren met meerdere rollen in een ecosysteem.

Vanwege het dynamische karakter van een voedselweb kan het een nuttiger hulpmiddel zijn om de interacties in een ecosysteem te beschrijven dan een trofisch piramide. Binnen sommige voedselwebben is er een dier dat een keystone-soort wordt genoemd. De rest van het ecosysteem is afhankelijk van de aanwezigheid van deze soort om intact en duurzaam te blijven. Wanneer het wordt verwijderd, kan het ecosysteem instorten.

Keystone-soorten zijn vaak toproofdieren zoals wolven en grizzlyberen. Een toproofdier wordt een toproofdier genoemd. Een toproofdier is in wezen een tertiaire consument en krijgt het vierde en laatste trofische niveau in de piramide.
Ecosysteem Biodiversiteit

Een andere factor in ecosysteemstabiliteit is die van biodiversiteit. Wanneer er minder soortendiversiteit is, lijdt een ecosysteem. Dit beïnvloedt de trofische niveaus als soorten ervan worden verwijderd. Het rimpeleffect verstoort de balans van het hele systeem.

Een andere dynamiek in een voedselweb omvat die organismen die ontleders worden genoemd. Deze ontleders breken dode organismen (planten en dieren) af en geven voedingsstoffen daarvan af aan het milieu. Dan zijn die mineralen beschikbaar voor primaire producenten van de trofische piramide.

Voorbeelden van ontbinders zijn wormen, schimmels, insecten, schimmels en bacteriën. Dit wordt echter niet beschouwd als recycling van energie. Het staat voor energieafgifte en komt vaak voor als warmte.

Biomassa beschrijft de totale massa van alle organismen, levend of dood, op trofisch niveau. Elk trofisch niveau bezit een bepaalde hoeveelheid biomassa.

Productiviteit van primaire producenten verwijst naar hoeveel energie ze kunnen brengen naar andere levende wezens. Dat bedrag wordt beschouwd als de netto primaire productiviteit. De bruto primaire productiviteit vertegenwoordigt de snelheid waarmee fotosynthetische primaire producenten de energie van de zon kunnen omzetten.
Bioaccumulatieproblemen

Bioaccumulatie of biomagnficatie verwijst naar een toename van giftige materialen die verder de trofische piramide opgaan. Het materiaal concentreert zich in dierlijke weefsels. Een voorbeeld hiervan is verontreiniging met dichloordifenyltrichloorethaan (DDT). Deze chemische stof accumuleert in het milieu.

Met elk niveau van consument bouwen zich grotere concentraties DDT op in hun lichaam. Op het hoogste trofische niveau, zoals kale adelaars, produceert deze bioaccumulatie verwoestende effecten op de diergezondheid en overleving. DDT werd in de jaren 1970 niet meer gebruikt, maar er zijn andere door de mens gemaakte chemicaliën die een risico voor de gezondheid van het milieu vormen. Het wordt daarom belangrijk om dergelijke stoffen uit het milieu te identificeren en te verwijderen voordat dergelijke verontreiniging zich voordoet.

Bioaccumulatie vindt ook plaats met bepaalde zware metalen die in vissen kunnen worden aangetroffen. Daarom zijn er aanbevelingen om bepaalde visconsumptie te beperken bij mensen in kwetsbare groepen, zoals jonge kinderen en zwangere vrouwen.
Voorbeelden van trofisch niveau en voedselwebben

Om deze concepten te begrijpen, helpt het De oceaan biedt een goede demonstratie van trofische niveaus en voedselwebben. Zoals eerder vermeld, is fytoplankton een voorbeeld van primaire producenten. Zoöplankton zijn secundaire consumenten van fytoplankton.

Het derde trofische niveau, van secundaire consument, zou behoren tot schaaldieren die zoöplankton eten. En het vierde trofische niveau zou vis zijn. Dit zou zich verder kunnen uitbreiden met dieren zoals zeehonden en zelfs andere vissen, die die vissen consumeren. Een toproofdier zoals een orkawalvis zou het hogere trofische niveau bereiken. Bij elk niveau gaat meer energie verloren.

Voorbeelden van fotoautotrofen zijn fotosynthesebacteriën, planten en algen. Ze zetten de energie van de zon om in ATP en NADP, die op hun beurt worden gebruikt om organische moleculen zoals glucose te maken.

Voorbeelden van chemo-autotrofen zijn bacteriën in grotten of de bovengenoemde hydrothermale ventilatieopeningen. Rond deze openingen consumeren heterotrofen zoals garnalen, kreeften en mosselen de chemoautotrofen in de diepe oceaan.
Trofische piramide voorbeelden

In termen van echte trofische piramide voorbeelden bestaan er vele soorten. Ze kunnen rechtopstaand of omgekeerd zijn.

Een rechtopstaande piramide zou vertegenwoordigd worden door grasland, omdat er minder organismen naar het hoogste niveau gaan. Een graslandbioom kan grassen als het laagste niveau hebben als primaire producent. De primaire consument zou een sprinkhaan zijn. Een secundaire consument zou een muis zijn. Een tertiaire consument zou een slang zijn die de muis opeet. Een vierde, quartaire consument en toproofdier in grasland zou een havik zijn die de slang opeet.

Een ander bioom met vergelijkbare dynamiek kan een vijver zijn. De producent zou algen zijn en de primaire consument insectenlarven. Een secundaire consument zou een minnow zijn, en een tertiaire zou een kikker zijn. De laatste carnivoor of quaternaire consument in het vijverbioom zou een wasbeer zijn die de kikker eet.

In een woestijn zou de hoofdproducent een cactusgras zijn en zijn primaire consument een vlinder. Een hagedis zou de vlinder opeten en daarmee de secundaire consument worden. Een slang zou de hagedis consumeren en hem als een tertiaire consument rangschikken. En een roadrunner rondt het bovenste en vierde niveau af, nadat hij de slang heeft opgegeten.

Tegenover een rechtopstaande piramide, in een gematigd bos, zou de basis van de piramide alleen uit bomen bestaan. De primaire consumenten, insecten, zouden een groot deel van de piramide uitmaken.

Gezien de delicate connectiviteit tussen organismen en hun omgeving, wordt het cruciaal om het evenwicht van de ecosystemen in de wereld te beschermen. De effecten van energiestroom, biomassa en bioaccumulatie spelen allemaal een rol in de milieubeheerstrategieën van ecologen.

Gerelateerde inhoud: Contact opnemen met uw vertegenwoordiger over klimaatverandering