Trophic Level Definition, Was ist eine Nahrungskette?

Trophic Level Definition, Was ist eine Nahrungskette?

Trophic Level Definition

Die trophische Ebene ist die Position innerhalb einer Nahrungskette, die von einer Gruppe von Organismen in einem Ökosystem besetzt ist.

  • Die Einteilung der Organismen in die verschiedenen Nahrungsketten basiert auf ihrem Fütterungsverhalten.
  • Das trophische Niveau ist ein Schritt in der Reihe der Nahrungsketten, die in einigen Fällen einen komplizierten Weg bilden können, der als Nahrungsnetz bezeichnet wird.
  • Die trophische Ebene eines Organismus ist die Anzahl der Schritte, die der Organismus vom Beginn der Kette an durchläuft.
  • Die trophische Ebene hilft bei der Bestimmung der Ernährungsbeziehung zwischen dem Organismus und der primären Energiequelle. Die primäre Energiequelle in jeder Nahrungskette ist die Sonne, außer bei einigen Tiefsee-Ökosystemen.
  • Das Konzept der trophischen Ebene war eines der ersten Konzepte, die in die Ökologie eingeführt wurden und ein besseres Verständnis des Energieflusses und der Energiekontrolle in Nahrungsnetzen ermöglichen.
  • Das Konzept wurde 1942 von Raymond Lindeman auf der Grundlage der Studien von August Thienemann eingeführt, der auch die Begriffe “Produzent”, “Verbraucher” und “Reduzierer” prägte.
  • Die trophischen Ebenen werden als ganzzahlige Werte bezeichnet, die diskrete Ebenen als Grazer oder Raubtiere definieren.
  • Das trophische Niveau eines bestimmten Organismus kann nur innerhalb eines bestimmten Ökosystems definiert werden und basiert auf seiner Beziehung zur Primärenergiequelle.
  •  Die Bestimmung der trophischen Ebenen ermöglicht auch das Verständnis der Beziehung zwischen verschiedenen Organismen, die auf derselben Ebene vorhanden sind.
  • Ein trophisches Level ist abhängig von dem darunter liegenden trophischen Level, da es Energie aus dem unteren trophischen Level absorbiert und verbraucht.

Was ist eine Nahrungskette?

  • Die Nahrungskette ist ein linearer Pfad innerhalb eines Nahrungsnetzes, der die Richtung des Energie- oder Biomasseflusses innerhalb eines Ökosystems bestimmt.
  • Eine Nahrungskette hilft dabei, die Beziehung zwischen verschiedenen Organismen anhand ihrer Ernährungsgewohnheiten zu bestimmen.
  • Die Nahrungskette besteht aus Ebenen, sogenannten trophischen Ebenen, die durch die Energiequelle der Organismen definiert werden, die zu der jeweiligen Ebene gehören.
  • Die Nahrungskette ist Teil des Nahrungsnetzes und nicht so kompliziert wie ein Nahrungsnetz. Die Ketten folgen einem direkten linearen Pfad eines bestimmten Tieres.
  • Die Nahrungsketten verschiedener Organismen können anhand der Kettenlänge quantifiziert werden. Die Kettenlänge ist die Anzahl der Glieder zwischen dem Organismus und der Basis der Kette.
  • Die Energiemenge, die von einem Glied auf ein anderes übertragen wird, nimmt mit abnehmender Länge der Nahrungskette ab, da nur 10% der Gesamtenergie eines Levels auf das nächste übertragen werden, während der Rest vom Organismus des Levels genutzt wird.
  • Der Fluss von Energie und Biomasse durch eine Nahrungskette ist für das Überleben der meisten Arten wesentlich, und die Entfernung eines Elements der Nahrungskette kann zum Aussterben einer ganzen Art führen.
  • Die Grundlage aller Nahrungsketten sind Produzenten, die die primäre Energiequelle (Sonne oder chemische Reaktionen) nutzen, um Lebensmittel zu produzieren, die von Lebewesen genutzt werden können.
  • Nahrungsketten werden häufig als eine Form der ökologischen Modellierung vorbereitet, um verschiedene ökotoxikologische Studien durchzuführen. Die Nahrungskette hilft dabei, die Wege verschiedener Umweltschadstoffe innerhalb eines Ökosystems zu verfolgen.
  • Nahrungsketten können basierend auf der Energiequelle grob in zwei Arten eingeteilt werden; die weidende Nahrungskette und die schädliche Nahrungskette.
  • Die weidende Nahrungskette beginnt mit Energie und Nährstoffen aus grünen Pflanzen, die sich dann zu übergeordneten Organismen wie Pflanzenfressern und Fleischfressern oder Allesfressern entwickeln.
  • Die detritale Nahrungskette beginnt mit Energie, die aus toten organischen Stoffen gewonnen wird, wenn sie von Zersetzern verbraucht wird, die dann zu Detritivoren und Fleischfressern gelangen.

Was ist das Nahrungsnetz?

  • Das Nahrungsnetz ist die natürliche Beziehung zwischen verschiedenen Nahrungsketten in einer ökologischen Gemeinschaft, die häufig in Form eines grafischen Bildes dargestellt wird.
  • Nahrungsnetze werden oft als Verbraucher-Ressourcen-Systeme bezeichnet, da sie die Ernährungsgewohnheiten verschiedener Organismen basierend auf ihrer Quelle darstellen.
  • Das Konzept des Nahrungsnetzes wurde ursprünglich 1927 als Nahrungskreislauf beschrieben, der später im nachfolgenden Text in das Nahrungsnetz geändert wurde.
  • Nahrungsnetze sind Darstellungen realer Ökosysteme, in denen verschiedene lebende Organismen zu trophischen Ebenen zusammengefasst werden, um eine Beziehung herzustellen.
  • Vereinfachte mathematische Darstellungen werden verwendet, um ökologische Wechselwirkungen zu untersuchen und den Energiefluss und das Gleichgewicht eines Ökosystems zu definieren.
  • Das Nahrungsnetz wurde als konzeptionelles Instrument angepasst, um die Ernährungsgewohnheiten verschiedener Arten in einer Gemeinschaft, ihre Wechselwirkungen und die Gemeinschaftsstruktur auf stark vereinfachte Weise zu veranschaulichen.
  • Nahrungsnetze wurden von Robert Paine aufgrund unterschiedlicher Einflüsse zwischen den Arten in drei Typen eingeteilt.
  • Connectedness Web zeigt die Fütterungsbeziehung zwischen Organismen an. Das Energieflussnetz repräsentiert Verbindungen, die als Energiefluss quantifiziert werden. Funktionale Netze veranschaulichen den Einfluss der Bevölkerung auf die Wachstumsraten in anderen Populationen.
  • Nahrungsnetze können auch nach der Art des Ökosystems und den im Ökosystem vorhandenen Arten organisiert werden.
  • Viele Ökologen haben Nahrungsnetze verwendet, um Daten auf trophischer Ebene zu sammeln, um Parameter zu bestimmen und Muster und Merkmale zu untersuchen, die zwischen den Ökosystemen geteilt werden.
  • Nahrungsnetze sind komplex und die Komplexität wird durch die Anzahl der in einem Ökosystem vorhandenen Arten und ihre Beziehung bestimmt.
  • Nahrungsnetze enthalten unterschiedliche lineare Ketten, die als Nahrungsketten bezeichnet werden und die direkte Beziehung zwischen zwei oder mehr Arten darstellen. Mit zunehmender Anzahl von Nahrungsketten nimmt auch die Komplexität des Nahrungsnetzes zu.

Was ist der Energiefluss in der Nahrungskette?

  • Der Energiefluss in der Nahrungskette ist der Prozess der Energieübertragung von einem Punkt oder einer trophischen Ebene zu einem anderen in einer Nahrungskette oder einer ökologischen Einheit.
  • Der Energiefluss innerhalb einer Nahrungskette kann durch einen Pfeil dargestellt werden, wobei die Pfeilspitze die Richtung des Energieflusses anzeigt.
  • Der Energiefluss in einer Nahrungskette ist unidirektional und beinhaltet einen sukzessiven Energieverlust, wenn er sich von einer Ebene zur anderen bewegt. Der Gesamtprozess folgt dem Gesetz der Thermodynamik, das das Konzept des Energieaustauschs zwischen Systemen bestimmt.
  • Es ist wichtig, die Energiequelle in einem Ökosystem zu verstehen, bevor die Strömungsrichtung bestimmt wird. In den meisten Ökosystemen ist Sonnenlicht die primäre Energiequelle. In Tiefseeökosystemen können chemische Reaktionen als Energiequelle wirken.
  • Die Photosynthese ist der erste Schritt im Energiefluss, bei dem das Kohlendioxid in der Umwelt in Gegenwart von Sonnenlicht in Glukose und Sauerstoff umgewandelt wird.
  • Die Energie wird von Produzenten (Grünpflanzen und Algen) erzeugt, die dann über die Nahrungskette an andere Organismen weitergegeben werden.
  • Die von den Erzeugern erzeugte Energie wird als Primärproduktion bezeichnet, die sich dann durch die Nahrungskette bewegt.
  • Sekundärproduktivität ist die Biomasse, die von Verbrauchern unter Verwendung der Primärproduktion erzeugt wird. Die Verbraucher sind auf verschiedenen Ebenen in verschiedenen Ökosystemen präsent, und sowohl Energie als auch Biomasse landen beim Top-Verbraucher.
  • Während der Energieübertragung geht etwas Energie verloren, was entweder an der Effizienz des Energieflusses gemessen werden kann, wie viel Energie es auf die nächste Ebene schafft, oder an der Biomasse.
  • Der Energiefluss durch eine Nahrungskette folgt der ökologischen Regel von 10%, wobei nur 10% der Energie von einer trophischen Ebene auf eine andere übertragen werden, während der Rest für Stoffwechselprozesse der Organismen verwendet wird.

Trophäenpyramide

  • Die trophische Ebene Pyramide oder ökologische Pyramide ist die grafische Struktur, die die Wechselwirkungen in biologischen Gemeinschaften in Form der Übertragung von Nahrung und Energie von einer trophischen Ebene zur nächsten in einer Nahrungskette darstellt.
  • Die trophische Pyramide ist einer der drei Typen, von denen jeder die unterschiedliche Beziehung zwischen verschiedenen Parametern darstellt.
  • Eine Energiepyramide repräsentiert den Energiefluss von einer trophischen Ebene zur anderen. Eine Biomassepyramide gibt die Menge an lebender oder organischer Substanz (Biomasse) an, die auf einer bestimmten trophischen Ebene vorhanden ist. Eine Zahlenpyramide repräsentiert die Anzahl der einzelnen Organismen, die in verschiedenen trophischen Ebenen vorhanden sind.
  • Das Konzept der Pyramiden wurde aus den Werken von G. Evelyn Hutchinson abgeleitet, und Raymond Lindeman und die Pyramide der Zahlen waren die erste Pyramide, die entwickelt wurde.
  • Alle diese Pyramiden beginnen mit den Produzenten am unteren Rand, gefolgt von anderen Lebewesen auf verschiedenen trophischen Ebenen. Die höchste trophische Stufe in der Pyramide repräsentiert die Spitze der Nahrungskette.
  • Die Organismen, die die Basis der Pyramide besetzen, unterscheiden sich in verschiedenen Ökosystemen, da in terrestrischen Ökosystemen grüne Pflanzen am Boden vorhanden sind, während in aquatischen Ökosystemen mehrzellige Pflanzen und Grünalgen das Niveau besetzen.
  • Die ökologische Energiepyramide ist immer aufrecht, da der Energiefluss in einem Ökosystem unidirektional ist, aber in der Biomassepyramide können umgekehrte Pyramiden beobachtet werden.
  • In Ozean- oder Teichökosystemen ist die Biomasse von Produzenten oder Phytoplanktons geringer als die Biomasse von Zooplanktons, da Phytoplanktons eine kürzere individuelle Lebensdauer haben.
  • Obwohl Pyramiden auf trophischer Ebene wesentlich sind, um die Effizienz der Energieübertragung zu bestimmen und den Zustand des Ökosystems zu überwachen, gibt es einige Einschränkungen für diese Pyramiden.
  • Die Pyramiden repräsentieren nicht die Beziehung zwischen dem Ökosystem und den Jahreszeiten. Einige Arten existieren möglicherweise auf verschiedenen Ebenen, die nicht durch die Pyramiden definiert werden können.

Trophäenstufen (mit Beispielen)

Die Trophieebenen in einem Nahrungsnetz beginnen mit den Produzenten , die die 1 besetzen st Trophieebene gefolgt von verschiedenen Verbrauchern und schließlich endend mit Topraeuber.

  1. 1 st Trophieebene (Hersteller)
  • Die Produzenten besetzen das trophische Niveau in allen Nahrungsnetzen. Diese Produzenten sind verantwortlich für die Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare Energie und damit die wichtigste Energiequelle in allen Ökosystemen.
  • Zu den Produzenten zählen Grünpflanzen in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen sowie Grünalgen in Tiefseeökosystemen. Die photosynthetischen Algen in einem marinen Ökosystem werden auch als Phytoplankton bezeichnet.
  • Sowohl Grünpflanzen als auch Algen produzieren durch Photosynthese organische Stoffe. Bei einigen Bakterien in der Tiefsee wird die Energie jedoch durch chemische Reaktionen gewonnen.
  • Die Organismen, die durch chemische Reaktionen Lebensmittel produzieren, werden als Chemoautotrophen bezeichnet, und Organismen, die in Gegenwart von Sonnenenergie Energie produzieren, werden als Photoautotrophen bezeichnet.

Beispiel – Grüne Pflanzen

  • Pflanzen sind die Produzenten vieler Ökosysteme in der gesamten Biosphäre. Grüne Gefäßpflanzen an Land und zu Wasser wirken als Produzenten und sind in der trophischen Stufe 1 vorhanden.
  • Diese Anlagen erfassen Sonnenenergie mithilfe spezieller Strukturen, die als Chloroplasten bezeichnet werden . Die Energie wird dann durch verschiedene Verbindungen geleitet, um Kohlendioxid in Glucose umzuwandeln, während Sauerstoff freigesetzt wird.
  • Die von den Grünpflanzen erzeugte Energie wird dann auf ein höheres trophisches Niveau in der ökologischen Nahrungskette übertragen.
  1. 2 nd trophische Ebene (Primary Verbraucher)
  • Hauptverbraucher sind die Organismen, die sich von Erzeugern ernähren und daher heterotrop sind. Diese Organismen sind hinsichtlich ihrer Energie und Biomasse vollständig von Produzenten wie Pflanzen und Phytoplankton abhängig.
  • Diese besetzen die trophische Stufe 2 aller Ökosysteme, in denen 10% der von den Erzeugern erzeugten Energie übertragen werden. Da sich diese Organismen von Produzenten ernähren, nimmt auch die Biomasse des trophischen Niveaus zu.
  • In terrestrischen Ökosystemen besetzen Pflanzenfresser die trophische Stufe 2, die weiter in Grasfresser und Browser unterteilt werden kann. Grazer ernähren sich hauptsächlich von Gras, während sich Browser von Baumblättern und Zweigen ernähren.
  • In aquatischen Ökosystemen sind Zooplanktons die Hauptverbraucher, die sich von Phytoplankton ernähren.

Beispiel – Zooplankton

  • Zooplankton besteht aus heterotrophen Tieren, die sich von Phytoplankton (Grünalgen) ernähren.
  • Der größte Teil des Zooplanktons ist mikroskopisch klein und zahlreicher als Phytoplankton.
  • Übliche Zooplanktons umfassen Zooflagellaten, Radiolarien, Dinoflagellaten und marine Mikrotiere. Diese Tiere ernähren sich von Grünpflanzen sowie Grünalgen für Energie und Nährstoffe.
  • In der Pyramide der Biomasse ist die trophische Stufe 2 der Primärverbraucher größer als die der Produzenten, da die Anzahl der Zooplanktons die Phytoplanktons überschreitet.
  1. 3 rd Trophieebene (Nebenverbraucher)
  • Sekundärverbraucher sind eine Gruppe von Tieren, die sich von Primärverbrauchern ernähren. Diese Tiere besetzen die trophische Stufe 3 in verschiedenen Ökosystemen.
  • Zu den sekundären Verbrauchern zählen Fleischfresser, die sich von Pflanzenfressern und anderen Tieren ernähren, um Energie zu gewinnen.
  • Sekundärkonsumenten werden oft als Raubtiere bezeichnet, da sie sich von anderen Tieren (Beute) für ihre Nahrung ernähren.
  • Zu den Sekundärkonsumenten zählen normalerweise kleine Tiere wie Frösche, Fische, Vögel und Schlangen, aber auch Raubtiere wie Löwen und Adler können in der trophischen Stufe 3 vorhanden sein.
  • In aquatischen Ökosystemen sind Tiere, die sich von Zooplankton ernähren, einschließlich kleinerer Tiere wie Fische oder größerer Tiere wie Krebstiere, in der trophischen Stufe 3 vorhanden.

Beispiel – Fisch

  • Fisch ist ein sekundärer Verbraucher in einem aquatischen Ökosystem, in dem er sich von Zooplanktonen wie Dinoflagellaten und anderen Mikrotieren ernährt.
  • Verschiedene Arten von Fischen kommen in verschiedenen Ökosystemen vor, die alle in der trophischen Stufe 3 enthalten sind. 
  • Die Fische leben in einer Raubtier-Beute-Beziehung zu den Primärkonsumenten.
  1. 4 th Trophieebene (Tertiär Verbraucher)
  • Tertiäre Verbraucher sind Tiere, die sich sowohl von Primärverbrauchern als auch von Sekundärverbrauchern ernähren können.
  • Tertiäre Verbraucher sind heterotrophe Verbraucher, aber ihre Ernährungsgewohnheiten sind streng fleischfressend.
  • Obwohl tertiäre Verbraucher in ökologischen Pyramiden weit oben stehen, können diese auch von anderen Tieren gefüttert werden und befinden sich daher nicht an der Spitze des Ökosystems.
  • Die tertiären Verbraucher sind in der ökologischen Pyramide über den sekundären Verbrauchern präsent, da sie weniger Biomasse und Energie haben als die niedrigeren trophischen Werte.

Beispiel- Eule

  • Die Eule ist ein Beispiel für den tertiären Verbraucher in terrestrischen Ökosystemen, da sie sich sowohl von Pflanzenfressern wie Mäusen als auch von Fleischfressern wie Hähnen ernährt.
  • Eulen können jedoch von anderen Tieren wie Adlern und Falken gejagt und gefüttert werden.
  1. Apex Predators
  • Apex-Raubtiere sind Tiere, die sich an der Spitze der Nahrungskette befinden und keine Raubtiere haben.
  • Diese Tiere sind hocheffiziente Jäger, da sie eine spezifische Anpassung an den Lebensstil haben. Einige der häufigsten Apex-Raubtiere in terrestrischen Ökosystemen sind Geier, Adler, Löwen und Tiger.
  • Sie können entweder in Gruppen arbeiten, um die Chancen auf Jagderfolg zu erhöhen, oder alleine.
  • Obwohl die meisten Apex-Raubtiere in terrestrischen Ökosystemen bösartige Jäger sind, trifft dies nicht immer auf alle Ökosysteme zu. 
  • Manchmal können einige Tiere aufgrund des Fehlens ihrer natürlichen Raubtiere Apex-Raubtiere sein.
  • Apex-Raubtiere sind wichtig, um das Gleichgewicht im Ökosystem aufrechtzuerhalten, da diese Tiere die niedrigeren trophischen Werte beibehalten.

Beispiel – Walhaie

  • Walhaie sind die Apex-Raubtiere in marinen Ökosystemen. Diese Tiere ernähren sich sowohl von kleineren Fischen, größeren Fischen als auch von Phytoplankton.
  • Alle Walhaie sind keine Jäger, aber diese gelten immer noch als Apex-Raubtiere, da sie keine natürlichen Raubtiere haben.
  • Da sich diese Tiere von Tieren und Pflanzen aller trophischen Ebenen ernähren, tragen sie dazu bei, die Population der Tiere in niedrigeren trophischen Ebenen zu erhalten. 
  1. Zersetzer oder Detritivoren oder Transformatoren
  • Zersetzer sind Organismen, die sich von toten und verfallenden Pflanzen und Tieren ernähren und organische Stoffe in Energie und Nährstoffe umwandeln.
  • Die Energie und Nährstoffe können dann von Pflanzen für ihr effektives Wachstum aufgenommen werden.
  • Zu den Zersetzern zählen Organismen wie Bakterien, Pilze und einige Arthropoden, die keine unabhängige trophische Ebene bilden, sondern am Recycling von Abfallmaterial aus allen trophischen Ebenen beteiligt sind.
  • Diese sind für ein funktionierendes Ökosystem unerlässlich, da sie den Verlust und die Nährstoffe aus dem Ökosystem nach dem Tod verschiedener Lebewesen verhindern.

Beispiel- Bakterien

  • Bakterien sind saprophytische Organismen, die am Abbau komplexer organischer Stoffe in kleinere Verbindungen beteiligt sind, die von Pflanzen verwendet werden.
  • Es gibt verschiedene Arten von Bakterien, die sich von verschiedenen Arten organischer Stoffe ernähren, abhängig von den von den Bakterien produzierten Enzymsätzen.

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