Zależności pokarmowe w ekosystemie

Życie zwierząt w dużej mierze koncentruje się na poszukiwaniu pokarmu i unikaniu drapieżników. Każde zwierzę może być albo obiadem, albo biesiadnikiem.

RpF1eML3rMITZ

Fotografia przedstawia myszołowa w locie. Jego skrzydła są szeroko rozłożone. Ptak jest szarobrązowy, jego lotki są białe z brązowymi pasami. Ogon jest krótki i zaokrąglony.

1. Sposoby odżywiania

Jedną z podstawowych potrzeb każdego organizmu jest zaspokajanie głodu. Pokarm to źródło niezbędnych substancji chemicznych, które umożliwiają rozwój i regenerację organizmu, jego prawidłowe funkcjonowanie oraz dostarczają energii. Energia zużywana jest w pierwszej kolejności do podtrzymania funkcji życiowych, a jej nadwyżki umożliwiają np. rozmnażanie, wzrost organizmu lub są magazynowane. Ze względu na sposób zdobywania pokarmu organizmy dzielimy na:

• samożywne, czyli przeprowadzające fotosyntezę lub chemosyntezę; pierwsze organizmy samożywne korzystały najprawdopodobniej z energii uwalnianej podczas przemian związków nieorganicznych (chemosynteza); do tej pory w ten sposób odżywiają się niektóre bakterie; obecnie jednak największe znaczenie mają organizmy samożywne przeprowadzające fotosyntezę, dla których źródłem energii jest promieniowanie słoneczne; zalicza się do nich sinice, niektóre protisty i rośliny;

• cudzożywne, czyli pobierające pokarm z otoczenia; należą do nich wszystkie zwierzęta i grzyby oraz większość bakterii i niektóre protisty. Źródłem energii dla organizmów cudzożywnych jest pożywienie zawierające związki organiczne (głównie cukry, białka i tłuszcze).

RJmNs2H6dVfkU

Schemat pokazuje proporcje organizmów samo- i cudzożywnych. Samożywne są rośliny. Wśród protistów i bakterii są organizmy samo- i cudzożywne. Cudzożywne są zwierzęta i grzyby.

2. Producenci

Podstawą funkcjonowania większości ekosystemów jest obecność organizmów samożywnych, tzw. producentówproducenciproducentów. Podczas procesu fotosyntezy producenci wytwarzają materię organiczną (biomasębiomasabiomasę).

Ilość roślinnej materii organicznej (wytwarzana w ciągu roku na jednostkę powierzchni ekosystemu) służy do oceny tempa, w jakim producenci przekształcają energię słoneczną w wyniku fotosyntezy. Jest ono różne dla różnych ekosystemów. Na przykład lasy tropikalne są ekosystemami produkującymi wiele materii organicznej, a lasy klimatu umiarkowanego produkują jej znacznie mniej. Z kolei pustynie, na których szata roślinna jest bardzo uboga, wytwarzają niewiele biomasy. Głównymi czynnikami sprzyjającymi szybkiemu przyrostowi masy roślin są odpowiednio wysoka temperatura i wilgotność, długi okres wegetacji oraz żyzność gleb.

Producentami mogą być nie tylko organizmy fotosyntetyzujące, ale także bakterie zdolne do chemosyntezy. W procesie tym, w wyniku przemian substancji chemicznych, takich jak np. związki siarki lub azotu, powstaje energia wykorzystywana do wytwarzania związków organicznych. Chemosynteza odgrywa ważną rolę w ekstremalnych środowiskach, w których nie ma dostępu do światła.

Wytwarzanie materii organicznej odbywa się i na lądzie, i w środowisku wodnym. Zarówno w wodach słodkich, jak i słonych żyje wiele roślin oraz samożywnych bakterii i protistów. Woda pokrywa ok. 2/3 powierzchni kuli ziemskiej, dlatego produkcja biomasy w oceanach stanowi znaczną część całej produkcji biomasy na Ziemi.

3. Konsumenci

Zwierzęta roślinożerne spożywają trawę, liście, owoce, nasiona, a nawet korzenie, drewno i korę. Pozyskane substancje pokarmowe roślinożercy wykorzystują jako źródło energii oraz wbudowują we własne ciała, dzięki czemu mogą rosnąć i rozmnażać się. Im większa jest masa materii organicznej wytwarzanej przez rośliny w ciągu roku, tym więcej zwierząt roślinożernych może się utrzymać w danym ekosystemie. Roślinożercy są pokarmem dla zwierząt mięsożernych. Te z kolei mogą paść ofiarą innych, często większych od siebie, drapieżników.

Zarówno roślinożercy, jak i mięsożercy wykorzystują jako pokarm inne organizmy (roślinne lub zwierzęce). W ekosystemie każdy organizm cudzożywny określany jest mianem konsumentakonsumencikonsumenta. Konsumentów można uporządkować według pewnych kategorii. I tak roślinożercy nazywani są konsumentami I rzędu. Konsumentami II rzędu są zjadający ich mięsożercy, a konsumentami III i dalszych rzędów są mięsożercy żywiący się innymi mięsożercami.

RPuTl3anDc3bO

Fotografia przedstawia rudo upierzoną kurę, grzebiącą w świeżo zoranej ziemi. Kura poszukuje dżdżownic.

Konsumenci zjadają pokarm, do którego pobierania i trawienia są przystosowani. Zdarza się, że podstawą wyżywienia danego gatunku jest jeden gatunek rośliny. I tak na przykład koala zjada przede wszystkim liście eukaliptusa, ale także niewielkie ilości liści innych roślin. Niemal całe pożywienie pandy wielkiej stanowi bambus, choć nie gardzi ona także innymi trawami, a nawet drobnymi zwierzętami. W naszym klimacie występuje krzyżodziób świerkowy, ptak nieco większy od wróbla, który żywi się nasionami wyłuskanymi z szyszek świerka, rzadziej sosny i jodły. Specjalizacja występuje też u zwierząt mięsożernych – wilki zwykle polują na dużą zwierzynę, taką jak sarny czy jelenie, a mniejsze od nich lisy – na zające, myszy i żaby.

4. Destruenci

Niektórzy konsumenci pełnią w ekosystemach funkcję destruentówdestruencidestruentów – rozkładają szczątki organizmów do związków mineralnych. Dzięki temu procesowi martwa materia organiczna nie zalega w ekosystemach, lecz po rozłożeniu do prostych substancji jest na nowo wbudowywana w organizmy – najpierw roślinne, a później zwierzęce. Do destruentów należą bakterie i grzyby. Występują one licznie w ściółce leśnej i górnych warstwach gleby, a także w mule zalegającym na dnie zbiorników wodnych. Ich obecność w ekosystemach jest niezbędna, bowiem bez ich aktywności obieg materiiobieg materiiobieg materii (krążenie pierwiastków) w przyrodzie byłby niemożliwy.

5. Łańcuch pokarmowy

Zależności pokarmowe w ekosystemie przedstawiane są graficznie w postaci łańcuchów pokarmowychłańcuch pokarmowy (troficzny)łańcuchów pokarmowych. Kolejne gatunki stanowią podstawę pożywienia dla następnego gatunku w łańcuchu.

Łańcuch pokarmowy najczęściej zaczyna się od producenta. Następnym poziomem łańcucha jest zjadający producenta konsument I rzędu, czyli roślinożerca. Następne miejsce w łańcuchu zajmuje zjadający roślinożercę mięsożerca, czyli konsument II rzędu, za nim znajduje się konsument III rzędu i ewentualnie kolejni konsumenci. Miejsce, jakie dany organizm zajmuje w łańcuchu pokarmowym, zależy od tego, czym sam się żywi i dla jakich organizmów jest pokarmem. Nazywamy je poziomem troficznym (pokarmowym).

W pierwszym łańcuchu pokarmowym na grafice powyżej producentem jest ziemniak, konsumentem I rzędu stonka, konsumentem II rzędu bażant, a lis jest konsumentem III rzędu. Ten łańcuch jest dłuższy niż łańcuch z przykładu 2, w którym konsumentem najwyższego, II rzędu, jest lis. Wynika to stąd, że bażant jest ptakiem wszystkożernym – może występować w łańcuchu pokarmowym zarówno jako roślinożerca (gdy żywi się pszenicą) lub jako mięsożerca (gdy żywi się roślinożerną stonką). Pszenicą mogą się żywić myszy, które są pokarmem lisów, myszołowów lub pustułek. Z kolei stonką żywi się nie tylko bażant, lecz także kuropatwa i rudzik.

Te same organizmy często występują równocześnie w kilku łańcuchach pokarmowych, które łączą się, tworząc sieci troficzne. Im bardziej bogaty i zróżnicowany ekosystem, tym bardziej złożone są sieci pokarmowe.

1

Ćwiczenie 4

RFykhvOdqDQ4U

Umieść w poniższej sieci pokarmowej człowieka i kurę. Schemat przedstawia sieć pokarmową na polu. Producenci to mniszek lekarski i koniczyna. Od mniszka lekarskiego odchodzą dwie strzałki: do zająca i gąsienicy. Od koniczyny odchodzą dwie strzałki: do myszy i trzmiela. Od gąsienicy odchodzą dwie strzałki: do lisa i do myszy. Strzałka od myszy prowadzi do bociana. Od trzmiela strzałka prowadzi do żaby, od której odchodzą dwie strzałki: do lisa i do bociana.

Umieść w poniższej sieci pokarmowej człowieka i kurę. Schemat przedstawia sieć pokarmową na polu. Producenci to mniszek lekarski i koniczyna. Od mniszka lekarskiego odchodzą dwie strzałki: do zająca i gąsienicy. Od koniczyny odchodzą dwie strzałki: do myszy i trzmiela. Od gąsienicy odchodzą dwie strzałki: do lisa i do myszy. Strzałka od myszy prowadzi do bociana. Od trzmiela strzałka prowadzi do żaby, od której odchodzą dwie strzałki: do lisa i do bociana.

RwJi3Kiw4bdY5

Umieść w sieci pokarmowej na ilustracji 4. człowieka i kurę. Połącz te organizmy z innymi za pomocą strzałek symbolizujących zależności pokarmowe. Ustal, na których poziomach troficznych znaleźli się w tej sieci człowiek i kura. (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Zastanów się, jakie pokarmy stanowią podstawę diety człowieka i kury.

Pokaż odpowiedź

R1PdZ2ADzO8p5

Grafika przedstawia sieć pokarmową z zadania z dopisanymi dodatkowymi elementami w postaci człowieka i kury. Producenci to mniszek lekarski i koniczyna. Od mniszka lekarskiego odchodzą dwie strzałki: do zająca i gąsienicy. Od koniczyny odchodzą dwie strzałki: do myszy i trzmiela. Od gąsienicy odchodzą dwie strzałki: do lisa i do myszy. Strzałka od myszy prowadzi do bociana. Od trzmiela strzałka prowadzi do żaby, od której odchodzą dwie strzałki: do lisa i do bociana. Od mniszka, koniczyny i gąsienicy odchodzą strzałki w kierunku kury. Od zająca, kury i żaby odchodzą strzałki w kierunku człowieka.

Kura jest konsumentem I i II rzędu, a człowiek konsumentem II i III rzędu.

1

Ćwiczenie 4

Umieść w poniższej sieci pokarmowej człowieka i kurę.

Sieć pokarmowa na polu. Producenci to mniszek lekarski i koniczyna. Od mniszka lekarskiego odchodzą dwie strzałki: do zająca i gąsienicy. Od koniczyny odchodzą dwie strzałki: do myszy i trzmiela. Od gąsienicy odchodzą dwie strzałki: do lisa i do myszy. Strzałka od myszy prowadzi do bociana. Od trzmiela strzałka prowadzi do żaby, od której odchodzą dwie strzałki: do lisa i do bociana.

Ru5xP9zxpADca

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Zastanów się, jakie pokarmy stanowią podstawę diety człowieka i kury.

Pokaż odpowiedź

Kura jest konsumentem I i II rzędu, a człowiek konsumentem II i III rzędu.

Przykładowy opis: Producenci to mniszek lekarski i koniczyna. Od mniszka lekarskiego odchodzą dwie strzałki: do zająca i gąsienicy. Od koniczyny odchodzą dwie strzałki: do myszy i trzmiela. Od gąsienicy odchodzą dwie strzałki: do lisa i do myszy. Strzałka od myszy prowadzi do bociana. Od trzmiela strzałka prowadzi do żaby, od której odchodzą dwie strzałki: do lisa i do bociana. Od mniszka, koniczyny i gąsienicy odchodzą strzałki w kierunku kury. Od zająca, kury i żaby odchodzą strzałki w kierunku człowieka.

Niektóre łańcuchy pokarmowe są bardzo krótkie, a inne długie. Przykładem bardzo krótkiego łańcucha pokarmowego jest ten, w którym uczestniczy słoń. Jest on konsumentem pierwszego i zarazem ostatniego rzędu. Jest tak duży, że rzadko staje się łupem drapieżników. Czasem tylko lwy polują na młode słonie, co jest trudne, gdyż są one pod opieką dorosłych.

Przykłady wyjątkowo długich łańcuchów pokarmowych spotykane są w niektórych ekosystemach wodnych. Chłodne, dobrze natlenione wody wokół Antarktydy zamieszkuje bardzo wiele gatunków. Ogromne bogactwo planktonuplanktonplanktonu roślinnego (fitoplanktonu), pełniącego w tym ekosystemie rolę głównego producenta, jest w stanie zapewnić pokarm dla wielu konsumentów.

Fitoplanktonem odżywia się np. plankton zwierzęcy (zooplankton), który z kolei jest zjadany przez konsumentów II rzędu – drobne skorupiaki (kryl). Kryl stanowi pożywienie ryb (konsumenci III rzędu), na które polują pingwiny (konsumenci IV rzędu). Pingwiny zjadane są przez lamparty morskie (konsumenci V rzędu).

6. Obieg materii i przepływ energii w ekosystemie

Producenci, wykorzystując obecny w atmosferze dwutlenek węgla, tworzą związki organiczne (czyli związki chemiczne zawierające węgiel) z prostych związków nieorganicznych (związków złożonych z pierwiastków innych niż węgiel). Przykłady związków organicznych to cukry, tłuszcze i białka. Odgrywają one kluczową rolę we wszystkich procesach życiowych. Związki organiczne są pobierane przez konsumentów kolejnych rzędów jako pożywienie, a następnie są wykorzystywane do wzrostu, rozwoju i funkcjonowania organizmów. Gdy organizmy te umierają, substancje budujące ich ciała stają się pokarmem destruentów (grzybów i bakterii). Destruenci rozkładają złożone związki organiczne do prostych substancji nieorganicznych, które mogą zostać pobrane przez rośliny. W ten sposób substancje wracają do łańcucha pokarmowego. Cykl, w którym substancje chemiczne, takie jak węgiel, woda i azot, krążą pomiędzy organizmami i środowiskiem, nazywamy obiegiem materii.

Energia pochodząca ze światła słonecznego przepływa przez ekosystem. Na początku jest przechwytywana przez rośliny podczas fotosyntezy. Rośliny przekazują tę energię do konsumentów, który wykorzystują ją do wzrostu, ruchu i innych procesów życiowych. Przekazywanie energii z jednego organizmu do drugiego w ekosystemie nazywamy przepływem energiiprzepływ energiiprzepływem energii. Przy przekazywaniu energii między organizmami, na każdym poziomie łańcucha troficznego występuje jej częściowa utrata, ponieważ rozpraszana jest ona w postaci ciepła.

Więcej informacji znajdziesz w e‑materiale pt. Ekosystem – obieg materii i przepływ energiiP1H3WxPMQEkosystem – obieg materii i przepływ energii

7. Zależności pokarmowe a równowaga ekosystemu

Zależności pokarmowe odgrywają ważną rolę w utrzymaniu równowagi ekosystemu. Mówimy, że ekosystem jest stabilny, jeśli tworzy go w miarę stała liczba osobników i gatunków zajmujących określone poziomy troficzne. Im większa różnorodność gatunkowa w ekosystemie, tym bardziej jest on stabilny. Najtrwalsze są ekosystemy złożone z wielu elementów ożywionych i nieożywionych, połączonych licznymi relacjami.

Równowagę ekosystemu zakłóca m.in. wyeliminowanie jednego z gatunków lub wprowadzenie gatunku obcego. Takie działania mogą powodować zmiany w łańcuchach i sieciach pokarmowych. Na przykład:

• zmniejszenie liczby wilków w danej populacji spowodowałoby zwiększenie liczby jeleni. W konsekwencji doprowadziłoby to do dużych strat w roślinności, a co za tym idzie, do ograniczenia liczebności innych roślinożerców w tym ekosystemie.

• wprowadzenie obcego gatunku ryby do jeziora może prowadzić do jego dominacji i wypierania lokalnych gatunków ryb. W rezultacie liczba większych drapieżnych ryb, dla których lokalne ryby stanowią pożywienie, może się zmniejszyć. Ponadto, jeśli pokarmem lokalnych ryb były skorupiaki, zmniejszenie populacji tych ryb może spowodować nadmierny wzrost liczby skorupiaków. To z kolei wpływa na dostępność pożywienia dla innych organizmów w ekosystemie.

Aby zapewnić stabilne funkcjonowanie ekosystemu, niezbędne są poszanowanie i ochrona naturalnych zależności pokarmowych.

Podsumowanie

• Struktura troficzna ekosystemu składa się z poziomów troficznych: producentów, konsumentów pierwszego, drugiego i kolejnych rzędów oraz destruentów.

• Wszystkie organizmy w ekosystemie są połączone skomplikowanymi zależnościami pokarmowymi – tworzą łańcuchy pokarmowe, które mogą się łączyć i tworzyć złożone sieci troficzne.

• Producenci to organizmy samożywne, wiążące energię świetlną lub chemiczną i wytwarzające z pobieranych związków nieorganicznych substancje organiczne.

• Konsumenci to organizmy cudzożywne odżywiające się substancjami pokarmowymi znajdującymi się w ciałach innych organizmów (żywych lub martwych).

• Destruenci rozkładają martwą materię organiczną do materii nieorganicznej, która może być wykorzystana przez producentów.

• Aby skonstruować łańcuch pokarmowy, należy ustalić źródło pokarmu wszystkich organizmów go tworzących. Łańcuch rozpoczyna organizm samożywny, a kończy drapieżnik, na którego nie poluje żaden inny gatunek.

• Energia przepływa przez wszystkie poziomy pokarmowe ekosystemu i stopniowo jest rozpraszana w środowisku. Jej straty uzupełniane są dopływem energii ze Słońca.

• Substancje chemiczne krążą pomiędzy organizmami a środowiskiem, tworząc zamknięty cykl nazywany obiegiem materii.

Słownik

Zadania