المستويات الغذائية والكائنات التي تتكون منها (أمثلة) - مادة الاحياء - 2025

في المستويات الغذائية هي مجموعة من الكائنات الحية - أو الأنواع من الكائنات الحية - لديهم نفس الموقف في تدفق المواد الغذائية والطاقة في النظام البيئي. بشكل عام ، هناك ثلاثة مستويات غذائية رئيسية: المنتجون الأساسيون ، والمنتجون الثانويون ، والمحللون.

المنتجون الرئيسيون هم نباتات التخليق الكيميائي والطحالب وبدائيات النوى. يوجد داخل المستهلكين مستويات مختلفة ، آكلات أعشاب وآكلات اللحوم. أخيرًا ، المُحلِّلات عبارة عن مجموعة كبيرة من الفطريات وبدائيات النوى.

الماكرون هم مستهلكون. المصدر: pixabay.com

في معظم النظم البيئية ، تتشابك هذه المستويات الغذائية المختلفة في شبكات غذائية معقدة ومترابطة. أي أن كل مفترس لديه أكثر من فريسة ويمكن استغلال كل فريسة من قبل أكثر من مفترس. يمكن أن تتكون المؤامرة من ما يصل إلى 100 نوع مختلف.

تتميز هذه السلاسل بكونها قصيرة ، لأن نقل الطاقة من مستوى إلى آخر غير فعال تمامًا - فقط 10٪ من الطاقة تمر من مستوى إلى آخر تقريبًا.

تعد دراسة المستويات الغذائية وكيفية تجميعها في شبكات غذائية معقدة موضوعًا رئيسيًا في بيئة السكان والمجتمعات والنظم البيئية. يؤثر التفاعل بين المستويات وبين السلاسل على ديناميات السكان واستمرارهم وتوافر الموارد.

ذاتي التغذية وغيرية التغذية

لفهم ما هو المستوى الغذائي ، من الضروري فهم مفهومين أساسيين في علم الأحياء: التغذية الذاتية والتغذيات.

ذاتية التغذية هي كائنات حية قادرة على إنتاج "طعامها" الخاص بها ، باستخدام الطاقة الشمسية والآلية الإنزيمية والهيكلية اللازمة لإجراء عملية التمثيل الضوئي أو من خلال التخليق الكيميائي.

في هذه الأثناء ، تفتقر الكائنات غيرية التغذية إلى هذه الآليات ويجب عليها البحث بنشاط عن الطعام - تمامًا مثل البشر.

غالبًا ما يتم الخلط بين الفطريات والكائنات ذاتية التغذية (نظرًا لعدم قدرتها على الحركة وطريقة حياتها تشبه النباتات ظاهريًا). ومع ذلك ، فإن هذه الكائنات غيرية التغذية وتؤدي إلى تدهور العناصر الغذائية التي تحيط بها. سنرى لاحقًا الدور الذي تلعبه الفطريات في السلاسل.

المستويات الغذائية وخصائصها

روديلغادو

يحدث مرور الطاقة بالتتابع ، من خلال القوة. وبهذه الطريقة ، يستهلك كائن حي آخر ، والآخر بمقدار الثلث ، وهكذا يستمر النظام. كل من هذه "الروابط" هو ما نسميه المستوى الغذائي.

بهذه الطريقة ، يوزع علماء البيئة الكائنات الحية بناءً على مصدرها الرئيسي للتغذية والطاقة.

بشكل رسمي ، يشمل المستوى الغذائي جميع الكائنات الحية التي في وضع مماثل من حيث تدفق الطاقة في النظام البيئي. هناك ثلاث فئات: المنتجون والمستهلكون والمحللون. أدناه سوف نحلل بالتفصيل كل من المستويات المذكورة.

- المستوى الغذائي الأول: المنتجون

يتكون المستوى الغذائي الأول في السلسلة دائمًا من منتج أساسي. تختلف هوية هذه الكائنات باختلاف النظام البيئي. هذا الطابق هو الذي يدعم بقية المستويات الغذائية.

على سبيل المثال ، في البيئات الأرضية ، يكون المنتجون الأساسيون أنواعًا مختلفة من النباتات. في النظم البيئية المائية هم من الطحالب. من الناحية الأيضية ، يمكن أن يكون المنتجون عبارة عن عملية التمثيل الضوئي (الغالبية) أو التمثيل الكيميائي.

باستخدام الطاقة من ضوء الشمس ، تصنع الكائنات الحية الضوئية المركبات العضوية التي تدمجها لاحقًا في عملية التنفس الخلوي وكلبنات أساسية لمواصلة نموها.

كما نتوقع ، فإن عدد هذه الكائنات يفوق عدد المستهلكين. في الواقع ، تتكون جميع المواد العضوية في العالم الحي (99٪) تقريبًا من النباتات والطحالب ، بينما تشغل الكائنات غيرية التغذية نسبة 1٪ المتبقية فقط.

من ناحية أخرى ، يوجد المنتجون الأوليون للتخليق الكيميائي في الغالب في مصادر المياه الحرارية المائية الموجودة في أعماق المحيط - حيث تتوافر هذه الكائنات بدائية النواة بكثرة.

فرضية العالم الأخضر

لقد لاحظت بالتأكيد أن معظم النظم البيئية الطبيعية خضراء. في الواقع ، يتم تخزين ما مجموعه 83.10 ¹⁰ أطنان من الكربون في الكتلة الحيوية النباتية للنظم البيئية الأرضية - وهو رقم مرتفع للغاية.

تبدو هذه الحقيقة مثيرة للفضول ، نظرًا لوجود عدد كبير جدًا من المستهلكين الأساسيين الذين يأكلون المواد النباتية.

وفقًا لهذه الفرضية ، تستهلك الحيوانات العاشبة القليل من المواد النباتية ، حيث يتم التحكم فيها من خلال مجموعة متنوعة من العوامل التي تحد من أعدادها ، مثل وجود الحيوانات المفترسة والطفيليات وأنواع أخرى من الأمراض. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي النباتات على عوامل كيميائية سامة تمنع الاستهلاك.

تشير الحسابات التي تم إجراؤها حتى الآن إلى أن الحيوانات العاشبة تستهلك حوالي 17 ٪ من إجمالي إنتاج المنتج الصافي كل عام - والباقي تستهلكه الحيوانات العاشبة.

الآن مع وضع هذه الأرقام في الاعتبار ، يمكننا أن نستنتج أن الحيوانات العاشبة ليست في الحقيقة مصدر إزعاج ملحوظ للنباتات. ومع ذلك ، هناك استثناءات محددة للغاية ، حيث تكون الحيوانات العاشبة قادرة على القضاء على مجموعات كاملة في وقت قصير جدًا (بعض الآفات).

- المستوى الغذائي الثاني: المستهلكون

تتشكل المستويات الغذائية التي تفوق المنتجين الأساسيين بواسطة كائنات غيرية التغذية ، وتعتمد بشكل مباشر أو غير مباشر على المنتجين ذاتية التغذية. ضمن مجموعة المستهلكين نجد أيضًا عدة مستويات.

المستهلكون الأساسيون: العواشب

تدخل الطاقة من خلال المستهلكين الأساسيين. هذه تتكون من الحيوانات التي تأكل النباتات أو الطحالب. في كل نظام بيئي ، سنجد مجموعة محددة من الحيوانات التي تشكل مستوى المستهلكين الأساسيين.

واحدة من أكثر الخصائص المدهشة للحيوانات العاشبة هي أن معظم المواد تفرز غير مهضومة. تستمر الطاقة التي يتم هضمها في دفع الأنشطة اليومية للحيوانات العاشبة وسيتم تحويل جزء آخر إلى كتلة حيوية حيوانية.

يُطلق على الحالة الأولى غالبًا "الخسارة" عن طريق التنفس. ومع ذلك ، فإن التنفس نشاط حيوي يجب على الحيوان القيام به.

المستهلكون الثانويون: آكلات اللحوم

المستوى التالي يتكون من مستهلكين ثانويين أو آكلات اللحوم: الحيوانات التي تتغذى على الحيوانات الأخرى. يتم دمج جزء صغير فقط من جسم العاشبة في جسم آكلة اللحوم.

قد يكون لبعض المستهلكين الثانويين نظام غذائي مختلط ، بما في ذلك النباتات والحيوانات في نظامهم الغذائي. لذلك ، فإن تصنيفهم ليس واضحًا جدًا في العادة وهم موجودون في أكثر من مستوى غذائي.

المستهلكون من الدرجة الثالثة والرباعية

تتميز بعض السلاسل الغذائية بالمستهلكين من الدرجة الثالثة والرابعة ، مما يشير إلى أنهم يستهلكون حيوانات المستوى الثانوي والثالث ، على التوالي.

المخلفات أو الزبالين

يتكون نوع معين من المستهلكين من الأفراد المعروفين باسم الزبالين. يتميز هذا النوع من التغذية باستهلاك فريسة ميتة وليس فريسة حية.

يشمل النظام الغذائي للزبال المخلفات: أجزاء نباتية متحللة ، مثل الأوراق والجذور والفروع والجذوع أو أيضًا الحيوانات النافقة والهياكل الخارجية والهياكل العظمية.

- المستوى الغذائي الثالث: المُحللات

تعمل الكائنات الحية من المستوى الغذائي الثالث على تحلل المواد ، مثلها مثل حطام المجموعة السابقة. ومع ذلك ، فهي ليست كيانات بيولوجية تتداخل ، لأن وظيفة كل منها تختلف اختلافًا عميقًا.

تتمثل الوظيفة الرئيسية للمحللات في تحويل المادة العضوية إلى مادة غير عضوية ، وبالتالي إغلاق دورة المادة داخل النظم البيئية. بهذه الطريقة ، يكون للخضروات أهمية في التخلص منها. المسؤولون عن تنفيذ هذا العمل النهائي المهم هم البكتيريا والفطريات.

الفطريات هي كائنات حية تفرز الإنزيمات التي تشكل ركائزها المواد العضوية التي تحيط بها. بعد الهضم الأنزيمي ، يمكن للفطريات امتصاص منتجات الطعام.

معظم المحللات هي عوامل مجهرية لا يمكننا رؤيتها بالعين المجردة. ومع ذلك ، فإن أهميته تتجاوز حجمه ، لأنه إذا أزلنا جميع المُحلِّلات على الكوكب ، فستتوقف الحياة على الأرض بسبب نقص المكونات اللازمة لتشكيل مواد عضوية جديدة.

أمثلة

مرج

يركز مثالنا الأول على مرج. لأغراض عملية ، سوف نستخدم سلاسل بسيطة من أجل توضيح كيفية ارتباط المستويات الغذائية وكيف تختلف اعتمادًا على النظام البيئي. ومع ذلك ، يجب على القارئ أن يأخذ في الاعتبار أن السلسلة الحقيقية أكثر تعقيدًا وبها عدد أكبر من المشاركين.

يشكل العشب والنباتات الأخرى مستوى المنتج الأساسي. الحشرات المختلفة التي تعيش في مرجنا الافتراضي (على سبيل المثال ، لعبة الكريكيت) ستكون المستهلك الأساسي للعشب.

سوف يستهلك مستهلك ثانوي لعبة الكريكيت ، في مثالنا ستكون قوارض صغيرة. سوف يستهلك الفأر بدوره من قبل المستهلك الثالث: ثعبان.

في حالة وجود طائر آكل اللحوم في المرج ، مثل النسور أو البوم ، فسوف يأكلون الفأر ويعملون كمستهلكين رباعي.

محيط

الآن ، لنفعل نفس التفكير الافتراضي ولكن في نظام بيئي مائي. المنتج الرئيسي في المحيط هو العوالق النباتية ، وهي كائنات نباتية تعيش في المياه. سوف يستهلك المستهلك الأساسي ، العوالق الحيوانية.

ستكون الأنواع المختلفة من الأسماك التي تعيش في النظام البيئي هي المستهلك الثانوي.

يمكن للمستهلكين من الدرجة الثالثة الذين يأكلون الأسماك أن يكونوا فقمة أو بعض الحيوانات آكلة اللحوم الأخرى.

تنتهي سلسلتنا في المحيط بمستهلك رباعي معروف: القرش الأبيض العظيم ، الذي سيتغذى على ختم المستوى السابق.

نقل الطاقة بين المستويات الغذائية

كقاعدة عامة ، ثبت أن صافي نقل الطاقة بين كل مستوى من المستويات الغذائية يصل إلى أقصى كفاءة تبلغ 10٪ فقط ، ويُعرف عمومًا باسم "قاعدة 10٪". ومع ذلك ، يمكن أن يختلف هذا النهج بشكل كبير داخل كل مجتمع.

وهذا يعني أنه من إجمالي الطاقة التي تخزنها الحيوانات العاشبة ، على سبيل المثال ، تمثل فقط 10٪ من إجمالي الطاقة التي كانت في المنتج الأولي الذي استهلكته. بنفس الطريقة ، نجد في المستهلكين الثانويين 10٪ من الطاقة المخزنة من قبل المستهلكين الأساسيين.

إذا أردنا رؤيتها من الناحية الكمية ، ففكر في المثال التالي: افترض أن لدينا 100 سعرة حرارية من الطاقة الشمسية التي تم التقاطها بواسطة الكائنات الحية الضوئية. من بينها ، 10 سعرات حرارية فقط ستنتقل إلى العواشب ، وواحدة فقط للحيوانات آكلة اللحوم.

سلاسل الغذاء ليست بسيطة

عندما نفكر في سلاسل الغذاء ، يمكننا أن نفترض أن المستويات التي تتكون منها مرتبة في مجموعات خطية ، ومحددة تمامًا عن بعضها البعض. ومع ذلك ، في الطبيعة نجد أن مستوى واحد يتفاعل مع عدة مستويات ، مما يجعل السلسلة تبدو وكأنها شبكة.

سلاسل الغذاء قصيرة

عند النظر إلى سلاسل الغذاء ، سوف ندرك أنها تتكون من مستويات قليلة فقط - معظمها من خمسة روابط أو أقل. بعض السلاسل الخاصة ، كما هو الحال في شبكة القطب الجنوبي ، لديها أكثر من سبعة روابط.

لذلك ، شكك الباحثون في وجود القليل من المستويات الغذائية. الفرضيات ذات الصلة بالموضوع هي كما يلي:

فرضية الطاقة

هناك نوعان من الفرضيات لشرح هذا القيد في الطول. الأول هو ما يسمى بـ "فرضية الطاقة" ، حيث يتمثل العائق الرئيسي للسلسلة في عدم كفاءة نقل الطاقة من مستوى إلى آخر. في هذه المرحلة ، يجدر بنا تذكر فرضية 10٪ المذكورة في القسم السابق.

بعد افتراض الفرضية السابقة ، يجب أن نجد أنه في النظم البيئية ذات الإنتاجية الأولية العالية بواسطة كائنات التمثيل الضوئي في المنطقة ، تكون السلاسل أطول ، لأن الطاقة التي تبدأ بها تكون أكبر.

فرضية الاستقرار الديناميكي

ترتبط الفرضية الثانية بالاستقرار الديناميكي وتقترح أن السلاسل قصيرة لأنها تقدم قدرًا أكبر من الاستقرار من السلاسل الأطول. إذا حدث تقلب سكاني مفاجئ في المستويات الدنيا ، فيمكننا أن نجد انقراضًا محليًا أو تناقصًا في المستويات الغذائية العليا.

في البيئات الأكثر عرضة للتغيرات البيئية ، يجب أن تتمتع الحيوانات المفترسة ذات المستوى الأعلى بالمرونة للعثور على فريسة جديدة. أيضًا ، كلما طالت السلسلة ، زادت صعوبة تعافي النظام.

دليل

مع الأخذ في الاعتبار البيانات التي جمعها الباحثون ، يبدو أن الفرضية الأكثر ترجيحًا هي فرضية الطاقة. من خلال تجارب التلاعب ، استنتج أن الإنتاجية الأولية تؤثر بشكل متناسب على طول السلسلة الغذائية.

المراجع

1. كورتيس ، هـ. ، وبارنز ، إن إس (1994). دعوة إلى علم الأحياء. ماكميلان.
2. Levin، SA، Carpenter، SR، Godfray، HCJ، Kinzig، AP، Loreau، M.، Losos، JB،… & Wilcove، DS (Eds.). (2009). دليل برينستون للبيئة. مطبعة جامعة برينستون.
3. ماينارد سميث ، ج. (1978). نماذج في علم البيئة. أرشيف CUP.
4. Parga، ME، & Romero، RC (2013). علم البيئة: تأثير المشاكل البيئية الحالية على الصحة والبيئة. طبعات ايكو.
5. Reece، JB، Urry، LA، Cain، ML، Wasserman، SA، Minorsky، PV، & Jackson، RB (2014). علم الأحياء كامبل. بيرسون.
6. روكوود ، إل إل (2015). مقدمة في علم البيئة السكانية. جون وايلي وأولاده.