Rețeaua alimentară

O rețea alimentară

O rețea alimentară (sau rețeaua alimentară ) este rețeaua de materii și fluxuri de energie între componentele unui ecosistem . În cuvinte mai simple, indică „cine mănâncă pe cine” în cadrul unui ecosistem. Este compus din noduri , care corespund componentelor ecosistemului, conectate între ele prin relații trofice (de exemplu, o pradă și un prădător sunt noduri conectate printr-o relație de prădare ). Relațiile dintre un nod și altul sunt orientate în funcție de fluxul de materie și energie (de exemplu, materia și energia curg în general de la pradă la prădător și nu invers).

Structura rețelelor alimentare

Fiecare organism viu are nevoie de o sursă de energie pentru a-și desfășura metabolismul , pentru a crește și a se reproduce ; această sursă de energie poate fi abiotică (în principal lumina soarelui , dar în cazuri rare și energia chimică conținută de unii compuși anorganici ), sau poate fi constituită de alte organisme, sau de resturile sau deșeurile acestora (de exemplu, în cazul erbivorelor , prădătorilor) , paraziți sau descompunători ). Energia asimilată este parțial dispersată sub formă de căldură , parțial acumulată sub formă de energie chimică , disponibilă altor organisme care la rândul lor o vor exploata ca sursă de energie.

Organismele trebuie, de asemenea, să asimileze nutrienți și pot proveni și din surse abiotice, sub formă de compuși anorganici simpli, cum ar fi CO ₂ și N ₂ (în acest caz, organismul se numește autotrof ) sau din alte organisme, resturile sau deșeurile lor (în acest caz organismul este heterotrof ). Nutrienții asimilați pot fi eliberați sub formă de compuși anorganici simpli (disponibili pentru alte organisme autotrofe) sau pot fi acumulați sub formă de compuși organici (disponibili pentru alte organisme heterotrofe).

Într-o rețea alimentară putem găsi noduri bazale , adică specii care nu derivă energie din niciun alt nod din rețea, de exemplu, organisme autotrofe fotosintetice, care derivă energie din lumina soarelui sau detritivori care se hrănesc cu detritus care provine din alte ecosisteme.

Nodurile bazale formează primul nivel trofic ^[1] , nodurile care derivă energie din nodurile bazale (de exemplu, erbivore) sunt al doilea nivel trofic , nodurile care derivă energie din al doilea nivel trofic (de exemplu, carnivorele care se hrănesc pe erbivore) sunt al treilea nivel trofic și așa mai departe. Nivelul trofic al unui nod indică, prin urmare, numărul de noduri prin care trebuie să treacă materia și energia pentru a merge de la nodurile bazale la nodul în cauză.

În cadrul unei rețele alimentare poate fi identificat unul sau mai multe lanțuri alimentare ^[2] ^[3] , adică căi care leagă două noduri ale rețelei în urma relațiilor trofice. De exemplu, într-o rețea trofică formată din iarbă , iepuri și vaci care mănâncă iarbă și om care mănâncă iepuri și vaci, este posibil să se identifice un lanț alimentar care merge de la iarbă la om care trece prin iepuri și un altul care merge de la iepuri. iarba omului care trece prin vaci.

Adesea, pentru simplitate, mai multe specii diferite, unite prin aceeași pradă și aceiași prădători, sunt unite într-o singură specie trofică . De exemplu, speciile trofice ar putea fi bacterii , paraziți , prădători , producători primari, descompunători .

Funcționarea rețelelor alimentare

O rețea trofică simplificată, în care organismele sunt grupate în patru specii trofice (producători, erbivori, carnivori, descompunători). Cercurile indică specii trofice, iar săgețile indică relații trofice. Săgețile negre indică fluxul ciclic de nutrienți, săgețile galbene indică fluxul unidirecțional de energie.

Într-o rețea alimentară circulă materie și energie . În ceea ce privește materia, rețeaua poate fi închisă , dacă nu există intrarea sau ieșirea materiei din rețea și toată materia este reciclată în interiorul rețelei în sine sau deschisă , în cazul unei porțiuni mai mult sau mai puțin mari din fluxul de materie din plasă provine din exterior și / sau este îndepărtat din plasă. Un exemplu al unei rețele în care materia este reciclată în cadrul sistemului este o oază în deșert : organismele ierbivore sunt hrănite pe plante prezente, sunt la rândul lor consumate de organisme carnivore, rămășițele tuturor acestor organisme sunt transformate prin descompunerea organisme în. Anorganică substanțe nutritive , iar acestea din urmă sunt folosite de plante pentru a produce noi materii organice . În schimb, un exemplu de rețea în care materia intră și iese este ecosistemul fluvial : râul și afluenții săi transportă detritus organic în ecosistem, aici detritusul hrănește populațiile de detritivori , care sunt la rândul lor consumate de organisme. rămășițele tuturor acestor organisme sunt îndepărtate din ecosistem de curentul râului.

Fiecare organism asimilează energia sub formă de lumină sau energie chimică a compușilor organici sau anorganici și dispersează o mare parte din aceasta sub formă de căldură : din acest motiv, energia nu poate fi complet reciclată într-o rețea alimentară și trebuie neapărat să existe o sursă de energie externă. Această sursă poate fi lumina soarelui , materia organică din alte ecosisteme sau, în cazuri rare, energia chimică a compușilor anorganici, cum ar fi sulfurile . O altă consecință este că energia disponibilă pentru fiecare nivel trofic scade la fiecare nivel, de la primul la următoarele niveluri: primul nivel trofic are disponibilă energia furnizată de sursa externă ecosistemului (de exemplu, plantele fotosintetice au energia de radiații solare disponibile); al doilea nivel trofic are disponibilă energia acumulată de primul nivel trofic și nu este dispersată sub formă de căldură (de exemplu, erbivorele dispun de energia chimică conținută în biomasa plantelor); al treilea nivel trofic are disponibilă energia acumulată și nu dispersată de nivelul al doilea și așa mai departe. În medie, fiecare nivel trofic reușește să asimileze doar 10% din energia asimilată din nivelul trofic anterior, deși această valoare poate fluctua de la mai puțin de 1% în cazul animalelor care se hrănesc doar cu câteva părți ale plantelor specifice, la 40 % în cazul zooplanctonului care se hrănește cu fitoplancton.

Piramide ecologice

Diferite tipuri de piramide ecologice: în partea de sus piramide care ilustrează numărul de indivizi, în piramidele medii ilustrând biomasa, în partea de jos o piramidă care ilustrează fluxul de energie. P indică producătorii, C1 consumatorii primari, C2 consumatorii secundari, C3 consumatorii terțiari, S descompunătorii.

O piramidă ecologică este o reprezentare a rețelei alimentare în care fiecare nivel trofic constituie un nivel al piramidei . Lățimea nivelului poate fi raportată la numărul de indivizi din acel nivel trofic, la biomasă (exprimată, de exemplu, în grame pe metru pătrat ) sau la fluxul de energie (exprimat, de exemplu, în calorii pe metru pătrat) pe an). ^[3]

Deoarece fiecare nivel trofic asimilează doar o mică parte a energiei asimilate de nivelul trofic anterior, într-o piramidă ecologică legată de fluxul de energie fiecare nivel va fi întotdeauna mai mic decât nivelul de mai jos (de unde și numele de piramidă). În general, acest lucru este valabil și pentru piramidele legate de biomasă sau numărul de indivizi, deși există excepții în care piramida poate fi inversată: de exemplu într-un ecosistem acvatic în care fitoplanctonul are o biomasă mai mică decât zooplanctonul , cu toate acestea compensat de ritmuri de redare mult mai rapide ; sau într-un pădure , unde puțini copaci cu multă biomasă susțin foarte multe organisme mici de consum .

Piramidele ecologice sunt în general compuse din 3 sau 4 niveluri trofice, rareori mai multe ^[4] : întrucât la fiecare pasaj o mare parte din energia disponibilă este dispersată, sunt necesari câțiva pași pentru a nu fi suficientă energie pentru a susține un nou nivel trofic. ^[5]

Dinamica trofică

Într-o rețea alimentară, în general, fiecare nod are un efect asupra nodurilor la care este conectat prin relații trofice. De exemplu, o abundență de pradă favorizează creșterea numerică a prădătorilor, la fel cum o abundență de prădători crește mortalitatea prăzii, scăzând sau limitând numărul acesteia. Prin urmare, o modificare care are loc într-un nod poate avea un efect care, prin rețea, se poate propaga către multe alte noduri. De exemplu, o reducere drastică a fitoplanctonului poate provoca o scădere a abundenței zooplanctonului , dar și la peștii care mănâncă zooplancton, peștii piscivori și păsările care mănâncă pești.

Istorie

Unul dintre primii care au introdus conceptul de rețea alimentară este John Bruckner , în 1767, care a descris natura ca „o rețea continuă de viață”. Charles Darwin a citat adesea „scaunul vieții” sau „rețeaua de relații complexe” în scrierile sale.

O piatră de hotar pentru rețelele alimentare este cartea lui Charles Elton din 1927 Animal ecology ^[2] , care a introdus concepte precum ciclul alimentar, lanțul alimentar și speciile trofice. Ulterior, s-au făcut alți pași înainte cu articolul ^[1] de Raymond Lindeman în 1942 despre dinamica trofică.

Studiul rețelelor alimentare

Există două moduri de a privi o rețea alimentară:

matricea de adiacență : este o matrice pătrată a dimensiunii $N\times N$ ${\ displaystyle N \ times N}$ $N \ ori N$ , unde este $Nu.$ ${\ displaystyle N}$ $Nu.$ este numărul de specii. Un coeficient egal cu 1 înseamnă că specia-rând este prădată de specia-coloană. Un coeficient egal cu 0 indică lipsa de interacțiune între specii;
grafic orientat : fiecărei matrice de adiacență este posibil să se asocieze un grafic orientat . În acest caz nodurile (sau vârfurile sau muchiile) ale graficului reprezintă specia, în timp ce arcurile orientate reprezintă transferul de biomasă și energie de la nodul de plecare (pradă) la nodul de sosire (prădător).

Notă

^ ^a ^b Raymond L. Lindeman, The Trophic-Dynamic Aspect of Ecology ( PDF ), în Ecology , vol. 23, n. 4, 1942, pp. 399-417.
^ ^a ^b Charles Sutherland Elton, Animal Ecology , New York, Macmillan Co., 1927.
^ ^a ^b Eugene P. Odum și Gary W. Barrett,Fundamentals of Ecology , Brooks / Cole, 2005, ISBN 0-534-42066-4 .
^ Stuart Pimm, John Lawton și Joel Cohen, Modelele rețelei alimentare și consecințele lor , în Nature , vol. 350, 1991, pp. 669-674, DOI : 10.1038 / 350669a0 .
^ George Evelyn Hutchinson, Omagiu lui Santa Rosalia sau de ce există atât de multe feluri de animale? , în naturalist american , vol. 93, 1959, pp. 145-159.

Bibliografie

Robert T. Paine, Complexitatea rețelei alimentare și diversitatea speciilor , în American Naturalist , vol. 100, nr. 910, 1966, pp. 65-75.
Gary A. Polis și Donald Strong, Complexitatea rețelei alimentare și dinamica comunității , în American Naturalist , vol. 147, nr. 5, 1996, pp. 813-846.

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere web alimentare

linkuri externe

( EN ) Food Network , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portal de ecologie și mediu : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de ecologie și mediu

[:1-1] Raymond L. Lindeman, The Trophic-Dynamic Aspect of Ecology ( PDF ), în Ecology , vol. 23, n. 4, 1942, pp. 399-417.

[:2-2] Charles Sutherland Elton, Animal Ecology , New York, Macmillan Co., 1927.

[:0-3] Eugene P. Odum și Gary W. Barrett,Fundamentals of Ecology , Brooks / Cole, 2005, ISBN 0-534-42066-4 .

[4] Stuart Pimm, John Lawton și Joel Cohen, Modelele rețelei alimentare și consecințele lor , în Nature , vol. 350, 1991, pp. 669-674, DOI : 10.1038 / 350669a0 .

[5] George Evelyn Hutchinson, Omagiu lui Santa Rosalia sau de ce există atât de multe feluri de animale? , în naturalist american , vol. 93, 1959, pp. 145-159.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]