ระดับชั้นอาหารและสิ่งมีชีวิตที่ประกอบขึ้น (ตัวอย่าง) - ชีววิทยา

โภชนาการระดับเป็นชุดของสิ่งมีชีวิต - หรือสายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต - พวกเขามีตำแหน่งเดียวกันในการไหลของสารอาหารและพลังงานในระบบนิเวศ โดยทั่วไปมีสามระดับหลักทางโภชนาการ: ผู้ผลิตขั้นต้นผู้ผลิตรองและผู้ย่อยสลาย

ผู้ผลิตขั้นต้นคือพืชสังเคราะห์ทางเคมีสาหร่ายและโปรคาริโอต ภายในผู้บริโภคมีระดับต่าง ๆ สัตว์กินพืชและสัตว์กินเนื้อ สุดท้ายตัวย่อยสลายเป็นเชื้อราและโปรคาริโอตกลุ่มใหญ่

Felines เป็นผู้บริโภค ที่มา: pixabay.com

ในระบบนิเวศส่วนใหญ่ระดับโภชนาการที่แตกต่างกันเหล่านี้จะพันกันเป็นใยอาหารที่ซับซ้อนและพึ่งพากัน นั่นคือนักล่าแต่ละคนมีเหยื่อมากกว่าหนึ่งตัวและเหยื่อแต่ละตัวสามารถใช้ประโยชน์ได้โดยผู้ล่ามากกว่าหนึ่งคน พล็อตสามารถสร้างได้ถึง 100 ชนิดที่แตกต่างกัน

โซ่เหล่านี้มีลักษณะสั้นเนื่องจากการถ่ายโอนพลังงานจากระดับหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่งนั้นค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพ - มีเพียง 10% ของพลังงานที่ส่งผ่านจากระดับหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่งโดยประมาณ

การศึกษาระดับโภชนาการและวิธีการรวมตัวกันในใยอาหารที่ซับซ้อนเป็นประเด็นสำคัญในระบบนิเวศของประชากรชุมชนและระบบนิเวศ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างระดับและระหว่างโซ่มีผลต่อพลวัตและการคงอยู่ของประชากรและความพร้อมของทรัพยากร

Autotroph และ heterotroph

เพื่อให้เข้าใจว่าระดับโภชนาการคืออะไรจำเป็นต้องเข้าใจแนวคิดพื้นฐานสองประการในชีววิทยา: autotrophs และ heterotrophs

Autotrophs เป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้าง "อาหาร" ของตัวเองได้โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์และเครื่องจักรที่มีเอนไซม์และโครงสร้างที่จำเป็นในการสังเคราะห์แสงหรือโดยการสังเคราะห์ทางเคมี

ในขณะเดียวกันเฮเทอโรโทรฟก็ขาดกลไกเหล่านี้และต้องแสวงหาอาหารเช่นเดียวกับมนุษย์เรา

เชื้อรามักสับสนกับสิ่งมีชีวิตอัตโนมัติ (เนื่องจากไม่สามารถเคลื่อนที่ได้และวิถีชีวิตคล้ายกับพืชเพียงผิวเผิน) อย่างไรก็ตามสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีความแตกต่างกันและย่อยสลายสารอาหารที่อยู่รอบตัวพวกมัน ต่อมาเราจะเห็นบทบาทของเชื้อราในโซ่

ระดับชั้นอาหารและลักษณะของมัน

Roddelgado

การเคลื่อนผ่านของพลังงานเกิดขึ้นตามลำดับโดยผ่านพลังงาน ด้วยวิธีนี้สิ่งมีชีวิตหนึ่งจะถูกใช้โดยอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่งในสามและระบบจะดำเนินต่อไป "ลิงก์" แต่ละรายการเป็นสิ่งที่เราเรียกว่าระดับโภชนาการ

ด้วยวิธีนี้นักนิเวศวิทยาจึงกระจายสิ่งมีชีวิตตามแหล่งโภชนาการและพลังงานหลัก

ตามปกติแล้วระดับโภชนาการประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อยู่ในตำแหน่งเดียวกันในแง่ของการไหลเวียนของพลังงานในระบบนิเวศ มีสามประเภท ได้แก่ ผู้ผลิตผู้บริโภคและผู้ย่อยสลาย ด้านล่างนี้เราจะวิเคราะห์โดยละเอียดแต่ละระดับที่กล่าวถึง

- ระดับโภชนาการแรก: ผู้ผลิต

ระดับโภชนาการแรกในห่วงโซ่ประกอบด้วยผู้ผลิตหลักเสมอ เอกลักษณ์ของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระบบนิเวศ ชั้นนี้เป็นชั้นที่รองรับส่วนที่เหลือของระดับโภชนาการ

ตัวอย่างเช่นในสภาพแวดล้อมทางบกผู้ผลิตหลักคือพืชต่างชนิดกัน ในระบบนิเวศทางน้ำเป็นสาหร่าย เมตาบอลิซึมผู้ผลิตสามารถสังเคราะห์ด้วยแสง (ส่วนใหญ่) หรือสังเคราะห์ทางเคมี

การใช้พลังงานจากแสงแดดสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ด้วยแสงจะสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ซึ่งต่อมารวมอยู่ในกระบวนการหายใจระดับเซลล์และเป็นส่วนประกอบในการเจริญเติบโตต่อไป

ตามที่เราคาดหวังสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีจำนวนมากกว่าผู้บริโภค ในความเป็นจริงสารอินทรีย์เกือบทั้งหมด (99%) ในโลกของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยพืชและสาหร่ายในขณะที่เฮเทอโรโทรฟครอบครองเพียง 1% ที่เหลือเท่านั้น

ในทางกลับกันผู้ผลิตหลักในการสังเคราะห์ทางเคมีพบมากในแหล่งน้ำไฮโดรเทอร์มอลที่อยู่ลึกลงไปในมหาสมุทรซึ่งสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตเหล่านี้มีอยู่มาก

สมมติฐานโลกสีเขียว

คุณสังเกตเห็นแน่นอนว่าระบบนิเวศตามธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นสีเขียว ในความเป็นจริงคาร์บอนทั้งหมด 83.10 ¹⁰ตันถูกกักเก็บไว้ในชีวมวลของพืชในระบบนิเวศบนบกซึ่งเป็นจำนวนที่สูงเป็นพิเศษ

ข้อเท็จจริงนี้ดูน่าสงสัยเนื่องจากมีผู้บริโภคหลักจำนวนมากที่กินสสารจากพืช

ตามสมมติฐานนี้สัตว์กินพืชกินพืชเพียงเล็กน้อยเนื่องจากพวกมันถูกควบคุมโดยปัจจัยหลายประการที่ จำกัด ประชากรของพวกมันเช่นการปรากฏตัวของสัตว์นักล่าปรสิตและโรคอื่น ๆ นอกจากนี้พืชยังมีสารเคมีที่เป็นพิษซึ่งขัดขวางการบริโภค

จากการคำนวณประเมินว่าสัตว์กินพืชใช้เวลาประมาณ 17% ของผลผลิตสุทธิทั้งหมดของผู้ผลิตในแต่ละปีส่วนที่เหลือจะถูกใช้โดยผู้ทำลาย

เมื่อคำนึงถึงตัวเลขเหล่านี้เราสามารถสรุปได้ว่าสัตว์กินพืชไม่ได้สร้างความรำคาญให้กับพืชอย่างเห็นได้ชัด อย่างไรก็ตามมีข้อยกเว้นที่เฉพาะเจาะจงมากซึ่งสัตว์กินพืชสามารถกำจัดประชากรทั้งหมดได้ในเวลาอันสั้น (ศัตรูพืชบางชนิด)

- ระดับโภชนาการที่สอง: ผู้บริโภค

ระดับโภชนาการที่อยู่เหนือผู้ผลิตหลักเกิดขึ้นจากสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันและขึ้นอยู่กับผู้ผลิต autotrophic โดยตรงหรือโดยอ้อม ภายในกลุ่มผู้บริโภคเรายังพบหลายระดับ

ผู้บริโภคหลัก: สัตว์กินพืช

พลังงานเข้าสู่ผู้บริโภคหลัก สิ่งเหล่านี้ประกอบด้วยสัตว์ที่กินพืชหรือสาหร่าย ในแต่ละระบบนิเวศเราจะพบสัตว์กลุ่มใดกลุ่มหนึ่งที่ประกอบขึ้นเป็นผู้บริโภคหลัก

ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดอย่างหนึ่งของสัตว์กินพืชคือวัสดุส่วนใหญ่จะถูกขับออกโดยไม่ได้ย่อย พลังงานที่ถูกย่อยไปจะขับเคลื่อนกิจกรรมประจำวันของสัตว์กินพืชและอีกส่วนหนึ่งจะเปลี่ยนเป็นชีวมวลของสัตว์

ครั้งแรกมักเรียกว่า "การสูญเสีย" โดยการหายใจ อย่างไรก็ตามการหายใจเป็นกิจกรรมสำคัญที่สัตว์ต้องทำ

ผู้บริโภครอง: สัตว์กินเนื้อ

ระดับถัดไปประกอบด้วยผู้บริโภครองหรือสัตว์กินเนื้อ: สัตว์ที่กินสัตว์อื่น มีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของร่างกายของสัตว์กินพืชที่รวมอยู่ในร่างกายของสัตว์กินเนื้อ

ผู้บริโภคทุติยภูมิบางรายอาจรับประทานอาหารที่หลากหลายซึ่งรวมถึงพืชและสัตว์ในอาหารของตน ดังนั้นการจำแนกประเภทของพวกมันมักจะไม่ชัดเจนนักและมีอยู่ในระดับโภชนาการมากกว่าหนึ่งระดับ

ผู้บริโภคระดับตติยภูมิและควอเทอร์นารี

ห่วงโซ่อาหารบางชนิดมีลักษณะเป็นผู้บริโภคในระดับตติยภูมิและควอเทอร์นารีซึ่งบ่งชี้ว่าพวกมันบริโภคสัตว์ระดับทุติยภูมิและตติยภูมิตามลำดับ

Detritivores หรือ scavengers

ผู้บริโภคประเภทใดประเภทหนึ่งประกอบด้วยบุคคลที่เรียกว่าสัตว์กินของเน่า การให้อาหารประเภทนี้มีลักษณะการบริโภคเหยื่อที่ตายแล้วและไม่ใช่เหยื่อที่มีชีวิต

อาหารที่กินของเน่า ได้แก่ เศษซาก: ส่วนผักที่ย่อยสลายเช่นใบไม้รากกิ่งก้านและลำต้นหรือสัตว์ที่ตายแล้วโครงกระดูกและโครงกระดูก

- ระดับโภชนาการที่สาม: ผู้ย่อยสลาย

เช่นเดียวกับ detritivores ของกลุ่มก่อนหน้าสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการที่สามทำหน้าที่ย่อยสลายวัสดุ อย่างไรก็ตามพวกมันไม่ใช่หน่วยงานทางชีวภาพที่ทับซ้อนกันเนื่องจากหน้าที่ของแต่ละส่วนแตกต่างกันไปอย่างลึกซึ้ง

หน้าที่หลักของตัวย่อยสลายคือการเปลี่ยนสารอินทรีย์ให้เป็นสารอนินทรีย์ดังนั้นจึงเป็นการปิดวงจรของสสารภายในระบบนิเวศ ด้วยวิธีนี้ผักจึงมีความสำคัญต่อการกำจัด ผู้ที่รับผิดชอบในการทำงานขั้นสุดท้ายที่สำคัญนี้ ได้แก่ แบคทีเรียและเชื้อรา

เชื้อราเป็นสิ่งมีชีวิตที่หลั่งเอนไซม์ที่มีสารตั้งต้นเป็นสารอินทรีย์ที่อยู่รอบ ๆ พวกมัน หลังจากการย่อยด้วยเอนไซม์เชื้อราสามารถดูดซึมผลิตภัณฑ์เพื่อเป็นอาหารได้

ตัวย่อยสลายส่วนใหญ่เป็นตัวแทนด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่เราไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า อย่างไรก็ตามความสำคัญของมันไปไกลกว่าขนาดของมันเนื่องจากหากเรากำจัดผู้ย่อยสลายทั้งหมดบนโลกสิ่งมีชีวิตบนโลกก็จะหยุดชะงักเนื่องจากขาดแคลนส่วนผสมสำหรับการก่อตัวของสารอินทรีย์ใหม่

ตัวอย่าง

ทุ่งหญ้า

ตัวอย่างแรกของเรามุ่งเน้นไปที่ทุ่งหญ้า สำหรับวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติเราจะใช้โซ่แบบเรียบง่ายเพื่อแสดงให้เห็นว่าระดับโภชนาการเชื่อมโยงกันอย่างไรและแตกต่างกันอย่างไรขึ้นอยู่กับระบบนิเวศ อย่างไรก็ตามผู้อ่านต้องคำนึงว่าห่วงโซ่ที่แท้จริงนั้นซับซ้อนกว่าและมีผู้เข้าร่วมมากขึ้น

หญ้าและพืชอื่น ๆ จะเป็นระดับผู้ผลิตหลัก แมลงต่างๆที่อาศัยอยู่ในทุ่งหญ้าสมมุติ (เช่นจิ้งหรีด) จะเป็นผู้บริโภคหญ้าเป็นหลัก

จิ้งหรีดจะถูกบริโภคโดยผู้บริโภครองในตัวอย่างของเรามันจะเป็นสัตว์ฟันแทะขนาดเล็ก เมาส์จะถูกบริโภคโดยผู้บริโภคระดับตติยภูมิ: งู

ในกรณีที่มีนกกินเนื้ออาศัยอยู่ในทุ่งหญ้าเช่นนกอินทรีหรือนกเค้าแมวพวกมันจะกินหนูและทำตัวเป็นผู้บริโภคที่เป็นควอเทอร์นารี

มหาสมุทร

ตอนนี้เรามาใช้เหตุผลสมมุติเหมือนกัน แต่ในระบบนิเวศทางน้ำ ในมหาสมุทรผู้ผลิตหลักคือแพลงก์ตอนพืชซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตของพืชที่อาศัยอยู่ในน้ำ หลังนี้จะถูกบริโภคโดยผู้บริโภคหลักคือแพลงก์ตอนสัตว์

ปลาชนิดต่าง ๆ ที่อาศัยอยู่ในระบบนิเวศจะเป็นผู้บริโภครอง

ผู้บริโภคระดับตติยภูมิที่กินปลาอาจเป็นแมวน้ำหรือสัตว์กินเนื้ออื่น ๆ

ห่วงโซ่ของเราในมหาสมุทรจบลงด้วยผู้บริโภคควอเทอร์นารีที่รู้จักกันดีนั่นคือฉลามขาวยักษ์ซึ่งจะกินอาหารในระดับก่อนหน้านี้

การถ่ายเทพลังงานระหว่างระดับโภชนาการ

ตามกฎทั่วไปมีการกำหนดไว้แล้วว่าการถ่ายเทพลังงานสุทธิระหว่างแต่ละระดับโภชนาการมีประสิทธิภาพสูงสุดเพียง 10% และนิยมเรียกว่า "กฎ 10%" อย่างไรก็ตามในแต่ละชุมชนแนวทางนี้อาจแตกต่างกันไปมาก

ซึ่งหมายความว่าพลังงานทั้งหมดที่สัตว์กินพืชเก็บไว้เช่นนี้เป็นเพียง 10% ของพลังงานทั้งหมดที่อยู่ในผู้ผลิตหลักที่พวกมันบริโภค ในทำนองเดียวกันในผู้บริโภครองเราพบ 10% ของพลังงานที่ผู้บริโภคหลักเก็บไว้

หากเราต้องการเห็นในเชิงปริมาณให้พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้สมมติว่าเรามีพลังงานแสงอาทิตย์ 100 แคลอรี่ที่จับโดยสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสง ในจำนวนนี้มีเพียง 10 แคลอรี่เท่านั้นที่จะส่งผ่านไปยังสัตว์กินพืชและมีเพียง 1 แคลอรี่เท่านั้นที่จะส่งผ่านไปยังสัตว์กินเนื้อ

ห่วงโซ่อาหารไม่ใช่เรื่องง่าย

เมื่อเราคิดถึงห่วงโซ่อาหารเราสามารถสันนิษฐานได้ว่าระดับที่ประกอบเป็นชุดเชิงเส้นคั่นด้วยกันอย่างลงตัว อย่างไรก็ตามโดยธรรมชาติแล้วเราพบว่าระดับหนึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับหลายระดับทำให้ห่วงโซ่ดูเหมือนเครือข่าย

ห่วงโซ่อาหารสั้น

เมื่อมองไปที่ห่วงโซ่อาหารเราจะรู้ว่าพวกมันประกอบด้วยเพียงไม่กี่ระดับ - ส่วนใหญ่ห้าลิงก์หรือน้อยกว่า โซ่พิเศษบางตัวเช่นเดียวกับในเครือข่ายแอนตาร์กติกมีลิงก์มากกว่าเจ็ดลิงก์

ดังนั้นนักวิจัยจึงตั้งคำถามถึงการมีอยู่ของระดับโภชนาการเพียงไม่กี่ระดับ สมมติฐานที่เกี่ยวข้องกับเรื่องมีดังต่อไปนี้:

สมมติฐานพลังงาน

มีสมมติฐานสองข้อที่จะอธิบายข้อจำกัดความยาวนี้ ประการแรกคือสิ่งที่เรียกว่า "สมมติฐานพลังงาน" ซึ่งข้อ จำกัด หลักของห่วงโซ่คือความไม่มีประสิทธิภาพของการส่งผ่านพลังงานจากระดับหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่ง ณ จุดนี้คุณควรจดจำสมมติฐาน 10% ที่กล่าวถึงในหัวข้อก่อนหน้านี้

ตามข้อสันนิษฐานของสมมติฐานก่อนหน้านี้เราควรพบว่าในระบบนิเวศที่มีผลผลิตขั้นต้นสูงโดยสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงในพื้นที่นั้นโซ่จะยาวกว่าเนื่องจากพลังงานที่เริ่มต้นมีค่ามากกว่า

สมมติฐานเสถียรภาพแบบไดนามิก

สมมติฐานที่สองเกี่ยวข้องกับความเสถียรแบบไดนามิกและเสนอว่าโซ่นั้นสั้นเพราะมีความเสถียรมากกว่าโซ่ที่ยาวกว่า หากความผันผวนของประชากรเกิดขึ้นอย่างกะทันหันในระดับล่างเราอาจพบว่าการสูญพันธุ์ในท้องถิ่นหรือการลดลงของระดับโภชนาการระดับบน

ในสภาพแวดล้อมที่มีความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อมมากกว่านักล่าระดับสูงควรมีความเป็นพลาสติกในการหาเหยื่อใหม่ ยิ่งโซ่ยาวมากเท่าไหร่ระบบก็จะฟื้นตัวได้ยากขึ้นเท่านั้น

หลักฐาน

เมื่อพิจารณาถึงข้อมูลที่รวบรวมโดยนักวิจัยสมมติฐานที่เป็นไปได้มากที่สุดดูเหมือนจะเป็นสมมติฐานด้านพลังงาน จากการทดลองการจัดการได้ข้อสรุปว่าผลผลิตขั้นต้นมีผลต่อความยาวของห่วงโซ่อาหารตามสัดส่วน

อ้างอิง

Curtis, H. , & Barnes, NS (1994). ขอเชิญเข้าร่วมชีววิทยา Macmillan
Levin, SA, Carpenter, SR, Godfray, HCJ, Kinzig, AP, Loreau, M. , Losos, JB, … & Wilcove, DS (Eds.) (2009) คู่มือ Princeton สำหรับนิเวศวิทยา สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน
Maynard-Smith, J. (1978). แบบจำลองทางนิเวศวิทยา ถ้วยรางวัล
Parga, ME และ Romero, RC (2013) นิเวศวิทยา: ผลกระทบของปัญหาสิ่งแวดล้อมในปัจจุบันต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม Ecoe Editions
Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014) ชีววิทยาแคมป์เบล. เพียร์สัน
Rockwood, LL (2015). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับนิเวศวิทยาของประชากร. John Wiley & Sons

ระดับชั้นอาหารและสิ่งมีชีวิตที่ประกอบขึ้น (ตัวอย่าง) - ชีววิทยา - 2025