Inhoud
De 'wie eet wie'-relaties gesymboliseerd in het model van een voedselketen geeft de ecosystemen van de aarde enkele van hun werkelijk fundamentele structuren. De voedselketen in zichtbare actie kan een adelaar zijn die op een jackrabbit duikt of een haai die zich een weg baant door een school haring, maar je kunt ook een meer intrinsieke, onderliggende beweging visualiseren; die van de energie, oorspronkelijk gegenereerd door nucleaire reacties in de zon, die door een ecosysteem stroomt om levenskrachten te voeden.
Energie in ecosystemen
Elektromagnetische energie van de zon voedt bijna alle ecosystemen van de planeet, hoewel er diepzeegemeenschappen zijn die in plaats daarvan gebruikmaken van de energie die wordt geleverd door hydrothermische ventilatieopeningen. Groene planten “fixeren” inkomende zonne-energie; dat wil zeggen, ze vangen het op en zetten het door het proces van fotosynthese om in chemische energie in koolhydraten. De energie in de chemische bindingen van die verbindingen voedt vervolgens andere organismen die, om het te krijgen, planten of plantenetende wezens consumeren, waaronder de ongewervelde dieren, schimmels en microben die dood organisch materiaal afbreken.
Omdat ontleding essentiële anorganische voedingsstoffen produceert die planten gebruiken om fotosynthese te stimuleren, materie cycli door een ecosysteem. Energie daarentegen wordt niet gerecycled maar eerder stroomt via het systeem: de mechanica van het leven - met behulp van chemische energie om de kritieke processen aan te drijven die de organisatie van een organisme in stand houden - produceert warmte als het ultieme bijproduct, en dit kan niet worden omgezet in een vorm van energie die bruikbaar is voor levensvormen. Planten hebben dus een constante toevoer van zonlicht nodig om fotosynthese te voeden, en niet-fotosynthetische organismen hebben een constante inname van voedsel nodig om nieuwe energie te verkrijgen.
Producenten, consumenten en ontbinders
Omdat ze bruikbare chemische energie produceren uit de elektromagnetische straling van de zon, worden groene planten en andere fotosynthetische organismen zoals algen en cyanobacteriën 'producenten' genoemd. Niet-fotosynthetische organismen die direct of indirect vertrouwen op de energie die door producenten is vastgesteld, zijn 'consumenten van een ecosysteem' . ”Een herbivoor zoals een hert of een schildpad eet planten om die energie te verkrijgen; het is een Primaire consument omdat het de producent zelf verbruikt. Een dier dat aast op een herbivoor, zoals een carnivoor zoals een spin of tijger, is een secundaire consument; carnivoren eten natuurlijk ook andere carnivoren - een grote gehoornde uil die jaagt op een wezel, zeg maar - dus je kunt ook praten over tertiaire consumenten.
Veel dieren, van gele jassen tot bruine beren, eten zowel plantaardige als dierlijke materie; deze omnivoren daarom dienen als zowel primaire als secundaire consumenten. Ontbinders zijn een speciale klasse van consumenten die zich voeden met dood plantaardig en dierlijk materiaal, waarbij organisch materiaal wordt omgezet in anorganische gassen en mineralen die kunnen worden gerecycled als voedingsstoffen terug in het systeem.
Houd in gedachten dat de voedselketen niet alleen een organisme omvat dat een ander volledig consumeert. Herbivoren vernietigen vaak niet de individuele planten die ze doorbladeren of grazen, en veel parasieten doden niet de gastheerorganismen waar ze voedsel uit halen. Bovendien zijn er veel onderlinge relaties waarin de ene levensvorm energie uit de andere haalt en in ruil daarvoor een soort dienst verleent; bijvoorbeeld de schimmels die plantenwortels koloniseren en er energie uit halen, terwijl ze het vermogen van de plant om water en voedingsstoffen op te nemen vergroten.
Voedselketens en piramides van biomassa
Het pad van energie van producenten naar consumenten naar ontbinders vormt een voedselketen. Een eenvoudige kan gras omvatten tot impala tot cheetah. In werkelijkheid eten en worden organismen vaak gegeten door meerdere andere organismen, waardoor een voedselweb - eigenlijk een stel met elkaar verweven voedselketens - het meer gedetailleerde model, maar de lineaire basisstructuur van een voedselketen is nog steeds nuttig voor het traceren van de energiestroom van ecosystemen. Elke sport van een voedselketen vertegenwoordigt een trofisch niveau: Een producent bezet het basale trofische niveau, een primaire consument de volgende enzovoort.
Een verwant concept is het biomassa of energiepiramide, wat het relatieve aandeel van organismen op verschillende trofische niveaus in een ecosysteem symboliseert. Hoewel het geen harde en snelle regel is, zijn de producenten doorgaans aanzienlijk groter dan de primaire consumenten en de primaire consumenten de secundaire consumenten. Dit komt door de inherente inefficiëntie van energieoverdracht via een ecosysteem. Gemiddeld fixeert fotosynthese ruim onder 1 procent van de inkomende zonne-energie van de aarde, en daarvan stroomt slechts een klein deel van de resulterende chemische energie in de voedselketen; veel daarvan gebruikt de plant voor zichzelf. In elke fase van een voedselketen wordt energie "verbrand" voor de ademhaling van een organisme en verloren aan warmte, dus afnemende hoeveelheden zijn beschikbaar voor consumenten op hogere trofische niveaus. Een standaardbenadering is dat slechts 10 procent van de opgeslagen energie op het ene trofische niveau naar het volgende overschrijdt. Grof gezegd is dit de reden waarom een enkele orka, via de tussenliggende voedselketenverbindingen van bijvoorbeeld garnalen, vissen en zeehonden, massa's plankton nodig heeft om zichzelf te onderhouden.