سطح تروفیک

سطح تروفیک یا تغذیه ای موقعیتی در یک food chain است که توسط گروهی از موجودات در یک اکوسیستم اشغال شده است.

طبقه بندی موجودات به زنجیره های غذایی مختلف بر اساس رفتار تغذیه ای آنها است.
سطح تغذیه‌ای مرحله‌ای از زنجیره‌های غذایی است که در برخی موارد ممکن است مسیر پیچیده‌ای به نام شبکه غذایی (food web) را تشکیل دهد.
Trophic level یک ارگانیسم تعداد پله هایی است که ارگانیسم از ابتدای زنجیره طی می کند.
سطح تغذیه ای به تعیین رابطه تغذیه ای بین ارگانیسم و منبع اولیه انرژی کمک می کند. منبع اصلی انرژی در هر food chain خورشید است، به جز در مورد برخی از اکوسیستم های اعماق دریا.
مفهوم Trophic level یکی از اولین مفاهیمی بود که در اکولوژی معرفی شد که درک بهتری از جریان انرژی و کنترل درون شبکه‌های غذایی ارائه می‌دهد.
این مفهوم توسط ریموند لیندمن در سال 1942 بر اساس مطالعات آگوست تینمن که اصطلاحات «تولیدکننده»، «مصرف‌کننده» و «کاهش‌دهنده» را نیز ابداع کرد، معرفی شد.
سطوح تغذیه ای به عنوان مقادیر صحیح تعیین می شوند که سطوح گسسته را به عنوان چرنده یا شکارچی تعریف می کنند.
سطح تغذیه‌ای یک ارگانیسم خاص فقط در یک اکوسیستم خاص قابل تعریف است و بر اساس رابطه آن با منبع انرژی اولیه است.
تعیین سطوح تغذیه ای همچنین امکان درک رابطه بین موجودات مختلف موجود در یک سطح را فراهم می کند.
یک سطح تروفیک به سطح تغذیه ای زیر آن بستگی دارد زیرا انرژی را از سطح تغذیه پایین تر جذب کرده و آن را مصرف می کند.

food chain چیست؟

زنجیره غذایی یک مسیر خطی در یک شبکه غذایی است که جهت جریان انرژی یا زیست توده را در یک اکوسیستم تعیین می کند.
یک food chain به تعیین رابطه بین موجودات مختلف بر اساس عادات تغذیه آنها کمک می کند.
زنجیره غذایی شامل سطوحی است که به عنوان سطوح تغذیه‌ای شناخته می‌شوند که با منبع انرژی موجودات متعلق به سطح خاص تعریف می‌شوند.
زنجیره غذایی بخشی از شبکه غذایی است و به پیچیدگی یک شبکه غذایی نیست. زنجیر یک مسیر خطی مستقیم از یک حیوان خاص را دنبال می کند.
زنجیره‌های غذایی موجودات مختلف را می توان بر اساس طول زنجیره تعیین کرد. طول زنجیره تعداد حلقه های موجود بین ارگانیسم و پایه زنجیره است.
مقدار انرژی منتقل شده از یک پیوند به پیوند دیگر با کاهش طول زنجیره غذایی کاهش می یابد زیرا تنها 10٪ از کل انرژی یک سطح به سطح بعدی منتقل می شود در حالی که بقیه توسط ارگانیسم آن سطح استفاده می شود.
جریان انرژی و زیست توده از طریق یک زنجیره غذایی برای بقای بیشتر گونه ها ضروری است و حذف یک عنصر از زنجیره غذایی می تواند منجر به انقراض کل گونه شود.
پایه و اساس تمام زنجیره های غذایی تولیدکنندگانی هستند که از منبع اولیه انرژی (خورشید یا واکنش های شیمیایی) برای تولید مواد غذایی قابل استفاده توسط موجودات زنده استفاده می کنند.

زنجیره غذایی

زنجیره‌های غذایی اغلب به عنوان شکلی از مدل سازی اکولوژیکی برای انجام مطالعات مختلف اکوتوکسیکولوژیکی تهیه می شوند. food chain به ردیابی مسیرهای آلاینده های مختلف محیطی در یک اکوسیستم کمک می کند.
زنجیره‌های غذایی را می توان به طور کلی بر اساس منبع انرژی به دو نوع طبقه بندی کرد. زنجیره غذایی چرا و زنجیره غذایی آواری.
زنجیره غذایی چرا با انرژی و مواد مغذی از گیاهان سبز شروع می شود که سپس به ارگانیسم های سطح بالاتر مانند گیاهخواران و گوشتخواران یا همه چیزخواران منتقل می شود.
food chain آواری با انرژی به دست آمده از مواد آلی مرده هنگامی که توسط تجزیه کننده ها مصرف می شود شروع می شود و سپس به سمت آوارخواران و گوشتخواران حرکت می کند.

food web چیست؟

شبکه غذایی رابطه طبیعی بین زنجیره های غذایی مختلف در یک جامعه اکولوژیکی است که اغلب در قالب یک تصویر گرافیکی نشان داده می شود.
شبکه های غذایی اغلب سیستم های مصرف کننده منابع نامیده می شوند زیرا عادات تغذیه موجودات مختلف را بر اساس منبع آنها نشان می دهد.
مفهوم شبکه غذایی در ابتدا به عنوان چرخه های غذایی در سال 1927 توصیف شد که بعداً در متن بعدی به شبکه غذایی تغییر یافت.
شبکه های غذایی بازنمایی اکوسیستم های واقعی هستند که در آن موجودات زنده مختلف در سطوح تغذیه ای جمع می شوند تا یک رابطه ایجاد کنند.
نمایش های ریاضی ساده شده برای بررسی فعل و انفعالات اکولوژیکی برای تعریف جریان انرژی و تعادل یک اکوسیستم استفاده می شود.

شبکه غذا به عنوان یک ابزار مفهومی برای نشان دادن عادات تغذیه گونه های مختلف در یک جامعه، تعاملات آنها و ساختار جامعه به روشی بسیار ساده اقتباس شده است.
شبکه‌های غذایی توسط رابرت پین بر اساس تأثیرات مختلف بین گونه ها به سه نوع طبقه بندی شده است.

انواع شبکه غذایی

1. شبکه اتصال ارتباط تغذیه بین موجودات را نشان می دهد.
2. شبکه جریان انرژی نشان دهنده اتصالاتی است که به عنوان شار انرژی کمیت می شوند.
3. شبکه‌های کاربردی تأثیر جمعیت را بر نرخ رشد در سایر جمعیت ها نشان می دهد.

شبکه‌های غذایی نیز می توانند بر اساس نوع اکوسیستم و گونه های موجود در اکوسیستم سازماندهی شوند.
بسیاری از بوم‌شناسان از شبکه‌های غذایی برای جمع‌آوری داده‌ها در سطح تغذیه‌ای برای تعیین پارامترها و مطالعه الگوها و ویژگی‌های مشترک بین اکوسیستم‌ها استفاده کرده‌اند.
شبکه های غذایی پیچیده هستند و پیچیدگی آن با تعداد گونه های موجود در یک اکوسیستم و رابطه آنها تعیین می شود.
شبکه‌های غذایی حاوی زنجیره های خطی متمایز به نام زنجیره های غذایی است که نشان دهنده رابطه مستقیم بین دو یا چند گونه است. با افزایش تعداد زنجیره های غذایی، پیچیدگی شبکه غذایی نیز افزایش می یابد.

جریان انرژی زنجیره غذایی چیست؟

جریان انرژی زنجیره غذایی فرآیند انتقال انرژی از یک نقطه یا سطح تغذیه‌ای به نقطه دیگر در یک زنجیره غذایی یا یک واحد اکولوژیکی است.

energy flow در یک زنجیره غذایی را می توان با یک فلش نشان داد که در آن نوک پیکان جهت جریان انرژی را نشان می دهد.

جریان انرژی در یک زنجیره غذایی یک طرفه است و شامل از دست دادن پی در پی انرژی در حین حرکت از یک سطح به سطح دیگر است. فرآیند کلی از قانون ترمودینامیک پیروی می کند که مفهوم تبادل انرژی بین سیستم ها را تعیین می کند.

قبل از تعیین جهت جریان، درک منبع انرژی در یک اکوسیستم مهم است. در بیشتر اکوسیستم ها، منبع اولیه انرژی نور خورشید است. در اکوسیستم های اعماق دریا، واکنش های شیمیایی ممکن است به عنوان منبع انرژی عمل کنند.

فتوسنتز اولین مرحله در جریان انرژی است که در آن دی اکسید کربن موجود در محیط در حضور نور خورشید به گلوکز و اکسیژن تبدیل می شود.

جریان انرژی

انرژی توسط تولیدکنندگان (گیاهان سبز و جلبک ها) تولید می شود که سپس از طریق زنجیره غذایی به موجودات دیگر منتقل می شود.

انرژی تولید شده توسط تولیدکنندگان، تولید اولیه نامیده می شود که سپس در food chain حرکت می کند.

بهره وری ثانویه زیست توده تولید شده توسط مصرف کنندگان با استفاده از تولید اولیه است. مصرف کنندگان در سطوح مختلف در اکوسیستم های مختلف حضور دارند و انرژی و زیست توده هر دو به مصرف کننده برتر ختم می شوند.

در حین انتقال انرژی، مقداری انرژی از دست می‌رود که می‌توان آن را با کارایی جریان انرژی بر حسب میزان انرژی که آن را به سطح بعدی می‌رساند یا با زیست توده اندازه‌گیری کرد.

جریان انرژی از طریق یک زنجیره غذایی از قانون اکولوژیکی 10٪ پیروی می کند که در آن تنها 10٪ از انرژی از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر منتقل می شود، زیرا بقیه برای فرآیندهای متابولیک موجودات استفاده می شود.

هرم سطح تروفیک

هرم‌سطح تغذیه‌ای یا هرم اکولوژیکی ساختاری گرافیکی است که نشان‌دهنده تعاملات در جوامع بیولوژیکی به شکل انتقال غذا و انرژی از یک سطح تغذیه‌ای به سطح بعدی در یک زنجیره غذایی است.
هرم تروفیک یکی از این سه نوع است که هر کدام نشان دهنده رابطه متفاوت بین پارامترهای مختلف است.

انواع هرم

1. Energy pyramid نشان دهنده جریان انرژی از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر است.
2. هرم زیست توده مقدار ماده زنده یا آلی (زیست توده) موجود در سطح تغذیه ای خاص را نشان می دهد.
3. هرم‌ عددی نشان دهنده تعداد موجودات موجود در سطوح مختلف تغذیه ای است.

مفهوم اهرام از آثار G. Evelyn Hutchinson و Raymond Lindeman گرفته شد و هرم اعداد اولین هرمی بود که توسعه یافت.
همه این اهرام با تولید کنندگان در پایین شروع می شوند و به دنبال آن موجودات زنده دیگر در سطوح مختلف تغذیه ای قرار دارند. بالاترین سطح تغذیه ای در هرم نشان دهنده بالای زنجیره غذایی است.
ارگانیسم هایی که پایه هرم را اشغال می کنند در اکوسیستم های مختلف در اکوسیستم های زمینی متفاوت هستند، گیاهان سبز در پایین آن وجود دارند، در حالی که، در اکوسیستم های آبی، گیاهان چند سلولی و جلبک های سبز سطح را اشغال می کنند.
هرم اکولوژیکی انرژی همیشه قائم است زیرا جریان انرژی در یک اکوسیستم یک طرفه است، اما هرم های معکوس را می توان در هرم زیست توده مشاهده کرد.
در اکوسیستم های اقیانوسی یا برکه ای، زیست توده تولیدکنندگان یا فیتوپلانکتون ها کمتر از زیست توده زئوپلانکتون ها است، زیرا فیتوپلانکتون ها عمر فردی کوتاه تری دارند.
حتی اگر اهرام در سطح تغذیه‌ای برای تعیین کارایی انتقال انرژی و نظارت بر وضعیت اکوسیستم ضروری هستند، محدودیت‌هایی برای این هرم‌ها وجود دارد.

• اهرام رابطه بین اکوسیستم و فصول را نشان نمی دهند. برخی از گونه ها ممکن است در سطوح مختلف وجود داشته باشند که نمی توان آنها را از طریق اهرام تعریف کرد.

سطوح تروفیک (با مثال)

سطوح تغذیه‌ای در یک شبکه غذایی با تولیدکنندگانی شروع می‌شود که اولین سطح تغذیه‌ای را به دنبال مصرف‌کنندگان مختلف اشغال می‌کنند و در نهایت به شکارچیان راس ختم می‌شوند.

A. سطح اول تروفیک (تولیدکنندگان)

تولید کنندگان سطح تغذیه ای را در تمام شبکه های غذایی اشغال می کنند. این تولیدکنندگان مسئول تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی قابل استفاده و در نتیجه منبع اصلی انرژی در تمام اکوسیستم ها هستند.
تولیدکنندگان شامل گیاهان سبز در اکوسیستم های خشکی و آبی و جلبک های سبز در اکوسیستم های اعماق دریا هستند. جلبک های فتوسنتزی در یک اکوسیستم دریایی نیز فیتوپلانکتون نامیده می شوند.
هم گیاهان سبز و هم جلبک ها از طریق فرآیند فتوسنتز مواد آلی تولید می کنند. با این حال، در برخی از باکتری ها در اعماق دریا، انرژی از طریق واکنش های شیمیایی به دست می آید.
ارگانیسم هایی که از طریق واکنش های شیمیایی غذا تولید می کنند، کمواتوتروف و ارگانیسم هایی که در حضور انرژی خورشیدی انرژی تولید می کنند، فوتواتوتروف نامیده می شوند.

مثال: گیاهان سبز

گیاهان تولید کننده بسیاری از اکوسیستم ها در سراسر بیوسفر هستند. گیاهان آوندی سبز در خشکی و آب به عنوان تولید کننده عمل می کنند و در سطح تغذیه ای 1 حضور دارند.
این گیاهان انرژی خورشیدی را با کمک ساختارهای تخصصی به نام کلروپلاست جذب می کنند. سپس انرژی از طریق ترکیبات مختلف عبور داده می شود تا دی اکسید کربن به گلوکز تبدیل شود و در عین حال اکسیژن آزاد شود.
سپس انرژی تولید شده توسط گیاهان سبز به سطح تغذیه ای بالاتر در زنجیره غذایی اکولوژیکی منتقل می شود.

B. سطح دوم تروفیک (مصرف کنندگان اولیه)

مصرف کنندگان اولیه گروهی از ارگانیسم ها هستند که از تولیدکنندگان تغذیه می کنند و بنابراین هتروتروف هستند. این موجودات برای انرژی و همچنین زیست توده کاملاً به تولیدکنندگانی مانند گیاهان و فیتوپلانکتون ها وابسته هستند.
اینها سطح تغذیه‌ای 2 همه اکوسیستم‌ها را اشغال می‌کنند که 10 درصد انرژی تولید شده توسط تولیدکنندگان منتقل می‌شود. از آنجایی که این موجودات از تولیدکنندگان تغذیه می کنند، زیست توده سطح تغذیه ای نیز افزایش می یابد.
در اکوسیستم‌های زمینی، گیاه‌خواران سطح تغذیه‌ای 2 را اشغال می‌کنند که می‌توان آن را بیشتر به چرندگان و چهارپایان تقسیم کرد. چرندگان بیشتر از علف تغذیه می کنند در حالی که بروزرها از برگ ها و شاخه های درخت تغذیه می کنند.
در اکوسیستم های آبی، زئوپلانکتون ها مصرف کنندگان اصلی هستند که از فیتوپلانکتون ها تغذیه می کنند.

مثال: زئوپلانکتون

زئوپلانکتون از حیواناتی تشکیل شده است که هتروتروف هستند و از فیتوپلانکتون (جلبک سبز) تغذیه می کنند.
بیشتر زئوپلانکتون‌ها میکروسکوپی هستند و تعداد آنها از فیتوپلانکتون‌ها بیشتر است.
زئوپلانکتون‌های رایج شامل زئوفلاژلات‌ها، رادیولاریان‌ها، داینوفلاژلات‌ها و حیوانات خرد دریایی هستند. این حیوانات از گیاهان سبز و همچنین جلبک های سبز برای انرژی و مواد مغذی تغذیه می کنند.
در هرم زیست توده، سطح تغذیه ای 2 مصرف کنندگان اولیه بزرگتر از تولیدکنندگان است زیرا تعداد زئوپلانکتون ها از فیتوپلانکتون ها بیشتر است.

C. سطح سوم تروفیک (مصرف کنندگان ثانویه)

مصرف کنندگان ثانویه گروهی از حیوانات هستند که از مصرف کنندگان اولیه تغذیه می کنند. این حیوانات در اکوسیستم های مختلف سطح تغذیه 3 را اشغال می کنند.

Secondary consumers شامل گوشتخوارانی هستند که برای به دست آوردن انرژی از گیاهخواران و سایر حیوانات تغذیه می کنند.

مصرف کنندگان ثانویه اغلب به عنوان شکارچیان شناخته می شوند زیرا آنها از حیوانات دیگر (شکار) برای غذای خود تغذیه می کنند.

مصرف کنندگان ثانویه معمولاً شامل حیوانات کوچک مانند قورباغه، ماهی، پرندگان و مارها می شوند، اما شکارچیان راس مانند شیر و عقاب نیز ممکن است در سطح تغذیه ای 3 وجود داشته باشند.

در اکوسیستم های آبی، حیواناتی که از زئوپلانکتون ها تغذیه می کنند، از جمله حیوانات کوچکتر مانند ماهی تا حیوانات بزرگتر مانند سخت پوستان، در سطح تغذیه ای 3 حضور دارند.

مثال: ماهی

ماهی یک مصرف کننده ثانویه در یک اکوسیستم آبی است که در آن از زئوپلانکتون ها مانند داینوفلاژلات ها و سایر حیوانات خرد تغذیه می کند.
انواع مختلفی از ماهی ها در اکوسیستم های مختلف وجود دارند که همه آنها در سطح تغذیه 3 قرار دارند.
ماهی ها در یک رابطه شکارچی-شکار با مصرف کنندگان اولیه وجود دارند.

D. سطح چهارم تروفیک (مصرف کنندگان سوم)

مصرف کنندگان سوم حیواناتی هستند که می توانند هم از مصرف کنندگان اولیه و هم از مصرف کنندگان ثانویه تغذیه کنند.

مصرف کنندگان درجه سوم هتروتروف هستند و همه مصرف کنندگان هستند اما عادت تغذیه آنها کاملاً گوشتخوار است.

حتی اگر مصرف‌کنندگان درجه سوم در بالای هرم‌های زیست‌محیطی حضور دارند، حیوانات دیگر نیز می‌توانند از آنها تغذیه کنند و بنابراین در بالای اکوسیستم قرار ندارند.

مصرف کنندگان ثالث بالاتر از مصرف کنندگان ثانویه در هرم زیست محیطی حضور دارند زیرا زیست توده و همچنین انرژی کمتری نسبت به سطوح تغذیه ای پایین تر دارند.

مثال: جغد

جغد نمونه‌ای از مصرف‌کننده درجه سوم در اکوسیستم‌های زمینی است زیرا هم از گیاه‌خوارانی مانند موش و هم از گوشت‌خواران مانند قاقم ها تغذیه می‌کند.

با این حال، جغدها را می توان توسط حیوانات دیگری مانند عقاب و شاهین شکار کرد و از آنها تغذیه کرد.

E. سطح نهایی تروفیک (اوج شکارچیان)

شکارچیان آپکس حیواناتی هستند که در بالای زنجیره غذایی حضور دارند و هیچ شکاری ندارند.
این حیوانات شکارچیان بسیار کارآمدی هستند زیرا سازگاری خاصی با سبک زندگی دارند. برخی از شکارچیان راس رایج در اکوسیستم های زمینی کرکس، عقاب، شیر و ببر هستند.
آنها می توانند به صورت گروهی کار کنند تا شانس موفقیت در شکار را افزایش دهند یا به تنهایی.
اگرچه بیشتر شکارچیان راس در اکوسیستم های زمینی شکارچیان شرور هستند، اما همیشه در مورد همه اکوسیستم ها صادق نیست.
گاهی اوقات، برخی از حیوانات به دلیل عدم وجود شکارچیان طبیعی خود، می توانند شکارچی راس باشند.
شکارچیان Apex برای حفظ تعادل در اکوسیستم ضروری هستند زیرا این حیوانات سطوح تغذیه ای پایین تری را حفظ می کنند.

مثال: کوسه نهنگ

کوسه های نهنگ شکارچیان راس در اکوسیستم های دریایی هستند. این حیوانات هم از ماهی های کوچکتر، هم از ماهی های بزرگتر و هم از فیتوپلانکتون تغذیه می کنند.
همه کوسه‌های نهنگ شکارچی نیستند، اما هنوز هم شکارچیان راس محسوب می‌شوند زیرا هیچ شکارچی طبیعی ندارند.
از آنجایی که این حیوانات از حیوانات و گیاهان در تمام سطوح تغذیه ای تغذیه می کنند، به حفظ جمعیت حیوانات موجود در سطوح تغذیه ای پایین کمک می کنند.

F. تجزیه کننده ها یا دتریتیورها یا ترانسفورماتورها

تجزیه کننده ها موجوداتی هستند که از گیاهان و حیوانات مرده و در حال پوسیدگی تغذیه می کنند و مواد آلی را به انرژی و مواد مغذی تبدیل می کنند.

سپس انرژی و مواد مغذی می تواند توسط گیاهان برای رشد موثر آنها مصرف شود.

تجزیه کننده ها شامل ارگانیسم هایی مانند باکتری ها، قارچ ها و برخی از بندپایان هستند که یک سطح تغذیه ای مستقل را تشکیل نمی دهند اما در بازیافت مواد زائد از تمام سطوح تغذیه ای نقش دارند.

اینها در یک اکوسیستم کارآمد ضروری هستند زیرا از هدر رفتن و مواد مغذی اکوسیستم پس از مرگ موجودات زنده مختلف جلوگیری می کنند.

مثال: باکتری

باکتری ها موجودات ساپروفیت هستند که در تجزیه مواد آلی پیچیده به ترکیبات کوچکتر مورد استفاده گیاهان نقش دارند.
انواع مختلفی از باکتری ها وجود دارند که بسته به مجموعه آنزیم های تولید شده توسط باکتری، از انواع مختلفی از مواد آلی تغذیه می کنند.

اصطلاحات رایج

• چرخه غذایی: Food cycle
• شبکه غذایی: Food web
• زنجیره غذایی: Food chain
• سطح تروفیک: Trophic level
• تولیدکننده: Producer
• مصرف کننده: Consumer
• کاهش دهنده: Reducer
• شبکه اتصال: Connectedness web
• شبکه جریان انرژی: Energy flow web
• شبکه کاربردی: Functional web
• هرم سطح تروفیک: Trophic level pyramid
• هرم انرژی: Energy pyramid
• هرم زیست توده: Biomass pyramid
• هرم عددی: Number pyramid
• شکارچیان اوج: Apex predators
• زنجیره غذایی چرا: Grazing food chain
• زنجیره غذایی آواری: Detrital food chain
• چهارپایان: Browsers

“کیمیا زیست گستر نوین” در راستای ارتقاء تولیدات و سطح علمی کشور مبادرت به واردات و توزیع مواد شیمیایی و مصرفی آزمایشگاهی کرده است. هدف مجموعه ما تأمين مواد و تجهيزات مورد نياز در بخش هاى مختلف آزمايشگاهى، تحقيقاتى، بيمارستانى، صنعتى و … مي باشد.

مطالب مفید: