Skip to main content
Global

20.1: זרימת אנרגיה דרך מערכות אקולוגיות

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208747

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מערכת אקולוגית היא קהילה של אורגניזמים חיים והסביבה האביוטית (הלא חיה) שלהם. מערכות אקולוגיות יכולות להיות קטנות, כמו בריכות הגאות שנמצאות ליד החופים הסלעיים של אוקיינוסים רבים, או גדולות, כמו אלה שנמצאות ביערות הגשם הטרופיים של האמזונס בברזיל (איור\(\PageIndex{1}\)).

    התמונה השמאלית מציגה בריכת גאות סלעית עם אצות וחלזונות. התמונה הימנית מציגה את יער הגשם באמזונס.
    איור\(\PageIndex{1}\): א (א) מערכת אקולוגית של בריכת גאות ושפל באי מאטיניקוס, מיין, היא מערכת אקולוגית קטנה, ואילו (ב) יער הגשם באמזונס בברזיל הוא מערכת אקולוגית גדולה. (אשראי א: שינוי עבודה על ידי ג'ים קון; קרדיט ב: שינוי עבודה על ידי איוון מלינאריק)

    ישנן שלוש קטגוריות רחבות של מערכות אקולוגיות המבוססות על סביבתן הכללית: מים מתוקים, ימיים ויבשתיים. בתוך שלוש הקטגוריות הללו ישנם סוגי מערכות אקולוגיות בודדות המבוססות על בית הגידול הסביבתי והאורגניזמים הקיימים.

    אקולוגיה של מערכות אקולוגיות

    החיים במערכת אקולוגית כרוכים לעתים קרובות בתחרות על משאבים מוגבלים, המתרחשת הן בתוך מין בודד והן בין מינים שונים. אורגניזמים מתחרים על מזון, מים, אור שמש, חלל וחומרים מזינים מינרליים. משאבים אלה מספקים את האנרגיה לתהליכים מטבוליים ולחומר להרכיב את המבנים הפיזיים של האורגניזמים. גורמים קריטיים נוספים המשפיעים על הדינמיקה הקהילתית הם מרכיבי הסביבה הפיזית שלו: אקלים של בית גידול (עונות, אור שמש וגשמים), גובה וגיאולוגיה. כל אלה יכולים להיות משתנים סביבתיים חשובים שקובעים אילו אורגניזמים יכולים להתקיים באזור מסוים.

    מערכות אקולוגיות של מים מתוקים הן הפחות נפוצות, ומתרחשות רק על 1.8 אחוז משטח כדור הארץ. מערכות אלו כוללות אגמים, נהרות, נחלים ומעיינות; הם מגוונים למדי ותומכים במגוון בעלי חיים, צמחים, פטריות, פרוטיסטים ופרוקריוטים.

    מערכות אקולוגיות ימיות הן הנפוצות ביותר, המהוות 75 אחוז משטח כדור הארץ ומורכבות משלושה סוגים בסיסיים: אוקיינוס רדוד, מי אוקיינוס עמוקים וקרקעית אוקיינוס עמוקה. מערכות אקולוגיות של אוקיינוס רדוד כוללות מערכות אקולוגיות של שוניות אלמוגים מגוונות ביותר, אך מי האוקיינוס העמוקים ידועים במספר רב של פלנקטון וקריל (סרטנים קטנים) התומכים בהם. שתי סביבות אלה חשובות במיוחד למכשירי הנשמה אירוביים ברחבי העולם, שכן הפיטופלנקטון מבצע 40 אחוז מכל הפוטוסינתזה על פני כדור הארץ. למרות שאינן מגוונות כמו שתי האחרות, מערכות אקולוגיות בקרקעית האוקיינוס העמוק מכילות מגוון רחב של אורגניזמים ימיים. מערכות אקולוגיות כאלה קיימות אפילו בעומקים שבהם האור אינו מסוגל לחדור דרך המים.

    מערכות אקולוגיות יבשתיות, הידועות גם במגוון שלהן, מקובצות לקטגוריות גדולות הנקראות ביומות. ביומה היא קהילה בקנה מידה גדול של אורגניזמים, המוגדרת בעיקר ביבשה על ידי סוגי הצמחים הדומיננטיים הקיימים באזורים גיאוגרפיים של כדור הארץ עם תנאי אקלים דומים. דוגמאות לביומות כוללות יערות גשם טרופיים, סוואנות, מדבריות, שטחי עשב, יערות ממוזגים וטונדרות. קיבוץ מערכות אקולוגיות אלה למספר קטגוריות ביומות בלבד מטשטש את המגוון הגדול של המערכות האקולוגיות הבודדות בתוכם. לדוגמה, קקטוסי הסאגוארו (Carnegiea gigantean) וחיי צמחים אחרים במדבר סונוראן, בארצות הברית, מגוונים יחסית בהשוואה למדבר הסלעי השומם של בואה ויסטה, אי מול חופי מערב אפריקה (איור). \(\PageIndex{2}\)

    תמונה (א) מציגה קקטוסים של סגוארו שנראים כמו עמודי טלפון עם זרועות מורחבות מהם. תמונה (ב) מציגה מישור עקר של אדמה אדומה זרועה סלעים.
    איור\(\PageIndex{2}\): מערכות אקולוגיות במדבר, כמו כל המערכות האקולוגיות, יכולות להשתנות מאוד. במדבר (א) בפארק הלאומי סגוארו, אריזונה, יש חיי צמחים בשפע, ואילו המדבר הסלעי של (ב) האי בואה ויסטה, קייפ ורדה, אפריקה, נטול חיי צמחים. (אשראי א: שינוי עבודה על ידי ג'יי גאלווין; קרדיט ב: שינוי עבודה על ידי אינגו וולברן)

    מערכות אקולוגיות והפרעה

    מערכות אקולוגיות מורכבות עם חלקים רבים המקיימים אינטראקציה. הם נחשפים באופן שגרתי להפרעות שונות: שינויים בסביבה המשפיעים על הרכבם, כמו שינויים שנתיים בגשמים ובטמפרטורה. הפרעות רבות הן תוצאה של תהליכים טבעיים. לדוגמה, כאשר ברק גורם לשריפת יער והורס חלק ממערכת אקולוגית של יער, הקרקע מאוכלסת בסופו של דבר בעשבים, ואחריה שיחים ושיחים, ובהמשך עצים בוגרים: כך, היער משוחזר למצבו הקודם. תהליך זה הוא כל כך אוניברסלי שאקולוגים נתנו לו שם - רצף. ההשפעה של הפרעות סביבתיות הנגרמות על ידי פעילויות אנושיות היא כעת משמעותית כמו השינויים שחלים תהליכים טבעיים. שיטות חקלאיות אנושיות, זיהום אוויר, גשם חומצי, כריתת יערות עולמית, דיג יתר, שפיכות נפט והשלכה בלתי חוקית ביבשה ולאוקיינוס משפיעים כולם על מערכות אקולוגיות.

    שיווי משקל הוא מצב דינאמי של מערכת אקולוגית שבה, למרות השינויים במספר המינים ובהתרחשותם, המגוון הביולוגי נשאר קבוע במקצת. באקולוגיה משתמשים בשני פרמטרים למדידת שינויים במערכות אקולוגיות: עמידות וחוסן. היכולת של מערכת אקולוגית להישאר בשיווי משקל למרות הפרעות נקראת התנגדות. המהירות שבה מערכת אקולוגית משחזרת שיווי משקל לאחר הפרעה נקראת חוסן. עמידות וחוסן של המערכת האקולוגית חשובים במיוחד כאשר בוחנים את ההשפעה האנושית. טבעה של מערכת אקולוגית עשוי להשתנות במידה כזו שהיא עלולה לאבד את חוסנה לחלוטין. תהליך זה יכול להוביל להרס מוחלט או לשינוי בלתי הפיך של המערכת האקולוגית.

    רשתות מזון וקורי מזון

    שרשרת מזון היא רצף ליניארי של אורגניזמים שדרכם עוברים חומרים מזינים ואנרגיה כאשר אורגניזם אחד אוכל אחר; הרמות בשרשרת המזון הן יצרנים, צרכנים ראשוניים, צרכנים ברמה גבוהה יותר ולבסוף מפרקים. רמות אלו משמשות לתיאור מבנה ודינמיקה של המערכת האקולוגית. יש דרך אחת בשרשרת המזון. כל אורגניזם בשרשרת מזון תופס רמה טרופית ספציפית (רמת אנרגיה), מיקומו בשרשרת המזון או ברשת המזון.

    במערכות אקולוגיות רבות, הבסיס, או היסוד, של שרשרת המזון מורכב מאורגניזמים פוטוסינתטיים (צמחים או פיטופלנקטון), הנקראים יצרנים. האורגניזמים הצורכים את היצרנים הם אוכלי עשב: הצרכנים העיקריים. צרכנים משניים הם בדרך כלל טורפים שאוכלים את הצרכנים העיקריים. צרכנים שלישוניים הם טורפים שאוכלים טורפים אחרים. צרכנים ברמה גבוהה יותר ניזונים מהרמות הטרופיות הנמוכות הבאות, וכן הלאה, עד לאורגניזמים בראש שרשרת המזון: צרכני השיא. בשרשרת המזון של אגם אונטריו, המוצגת באיור\(\PageIndex{3}\), סלמון צ'ינוק הוא הצרכן העליון בראש שרשרת המזון הזו.

    באיור זה, הרמה הטרופית התחתונה היא אצות ירוקות, שהיא היצרנית העיקרית. הצרכנים העיקריים הם רכיכות, או חלזונות. הצרכנים המשניים הם דגים קטנים הנקראים סקולפין רזה. הצרכן השלישוני והקודקוד הוא סלמון צ'ינוק.
    איור\(\PageIndex{3}\): אלו הרמות הטרופיות של שרשרת מזון באגם אונטריו בגבול ארצות הברית-קנדה. אנרגיה וחומרים מזינים זורמים מאצות ירוקות פוטוסינתטיות בבסיס לראש שרשרת המזון: סלמון צ'ינוק. (אשראי: שינוי העבודה על ידי המינהל הלאומי לאוקיאנוס והאטמוספירה /NOAA)

    גורם מרכזי אחד המגביל את מספר הצעדים בשרשרת המזון הוא אנרגיה. אנרגיה הולכת לאיבוד בכל רמה טרופית ובין רמות טרופיות כחום ובהעברה למפרקים (איור\(\PageIndex{4}\)). לפיכך, לאחר מספר מוגבל של העברות אנרגיה טרופיות, ייתכן שכמות האנרגיה שנותרה בשרשרת המזון לא תהיה גדולה מספיק כדי לתמוך באוכלוסיות בנות קיימא ברמה טרופית גבוהה יותר.

    הגרף מציג תכולת אנרגיה ברמות טרופיות שונות. תכולת האנרגיה של היצרנים היא מעל 20,000 קילוקלוריות למטר בריבוע בשנה. תכולת האנרגיה של הצרכנים הראשוניים קטנה בהרבה, כ -4,000 קק"ל/מ"ר לשנה. תכולת האנרגיה של צרכנים משניים היא 100 קק"ל/מ"ר/שנה, ותכולת האנרגיה של צרכנים שלישוניים היא רק 1 קק"ל/מ"ר/שנה לשנה
    איור\(\PageIndex{4}\): האנרגיה היחסית ברמות הטרופיות במערכת אקולוגית של סילבר ספרינגס, פלורידה, מוצגת. לכל רמה טרופית יש פחות אנרגיה זמינה, ובדרך כלל, אך לא תמיד, תומכת במסה קטנה יותר של אורגניזמים ברמה הבאה.

    יש בעיה אחת בעת שימוש בשרשראות מזון לתיאור רוב המערכות האקולוגיות. גם כאשר כל האורגניזמים מקובצים לרמות טרופיות מתאימות, חלק מהאורגניזמים הללו יכולים להאכיל ביותר מרמה טרופית אחת; כמו כן, ניתן להאכיל חלק מהאורגניזמים הללו גם מרמות טרופיות מרובות. בנוסף, מינים ניזונים ונאכלים על ידי יותר ממין אחד. במילים אחרות, המודל הליניארי של מערכות אקולוגיות, שרשרת המזון, הוא ייצוג היפותטי ופשטני מדי של מבנה המערכת האקולוגית. מודל הוליסטי - הכולל את כל האינטראקציות בין מינים שונים והיחסים המורכבים ביניהם זה עם זה ועם הסביבה - הוא מודל מדויק ותיאורי יותר למערכות אקולוגיות. רשת מזון היא מושג המסביר את האינטראקציות הטרופיות (האכלה) המרובות בין כל מין לבין המינים הרבים שהוא עשוי להאכיל מהם, או הניזונים ממנו. ברשת מזון, מספר הקשרים הטרופיים בין כל מין לבין המינים האחרים המקיימים איתו אינטראקציה עשויים לחצות רמות טרופיות מרובות. תנועות החומר והאנרגיה של כמעט כל המערכות האקולוגיות מתוארות בצורה מדויקת יותר על ידי קורי מזון (איור\(\PageIndex{5}\)).

    המפלס התחתון של האיור מציג מפרקים, הכוללים פטריות, עובש, תולעי אדמה וחיידקים באדמה. הרמה הבאה מעל המפרקים מציגה את היצרנים: צמחים. הרמה מעל היצרנים מציגה את הצרכנים העיקריים שאוכלים את היצרנים. כמה דוגמאות הן סנאים, עכברים, ציפורים אוכלות זרעים וחיפושיות. צרכנים ראשוניים נאכלים בתורם על ידי צרכנים משניים, כמו רובינים, מרבה רגליים, עכבישים וקרפדות. הצרכנים השלישוניים כמו שועלים, ינשופים ונחשים אוכלים צרכנים משניים וראשוניים. כל הצרכנים והיצרנים הופכים בסופו של דבר להזנה עבור המפרקים.
    איור\(\PageIndex{5}\): רשת מזון זו מציגה את האינטראקציות בין אורגניזמים על פני רמות טרופיות. החצים מצביעים מאורגניזם הנצרך לאורגניזם הצורך אותו. כל היצרנים והצרכנים הופכים בסופו של דבר להזנה למפרקים (פטריות, עובש, תולעי אדמה וחיידקים באדמה). (אשראי "שועל": שינוי עבודה על ידי קווין בכר, NPS; אשראי "ינשוף": שינוי של עבודה על ידי ג 'ון וקארן Hollingsworth, USFWS; אשראי "נחש": שינוי של עבודה על ידי סטיב Jurvetson; אשראי "רובין": שינוי של עבודה על ידי "Sanba38" "/Wikimedia Commons; קרדיט "מרבה רגליים": שינוי עבודה על ידי "באוארף" /ויקימדיה; אשראי "סנאי": שינוי עבודה על ידי שחר Huczek; אשראי "עכבר": שינוי עבודה על ידי NIGMS, NIH; אשראי "דרור" ": שינוי עבודה על ידי דוד פריאל; אשראי "חיפושית": שינוי העבודה על ידי סקוט באואר, שירות המחקר החקלאי USDA; אשראי "פטריות": שינוי העבודה על ידי כריס ווי; אשראי "עובש": שינוי העבודה על ידי ד"ר לוסיל גיאורג, CDC; אשראי "תולעת אדמה": שינוי עבודה על ידי רוב היל; אשראי "חיידקים": שינוי עבודה על ידי דון סטאלונס, CDC)

    מושג בפעולה

    קוד QR המייצג כתובת אתר

    עבור לסימולטור אינטראקטיבי מקוון זה כדי לחקור את פונקציית רשת המזון. בתיבה מעבדות אינטראקטיביות, תחת רשת מזון, לחץ על שלב 1. קרא תחילה את ההוראות ולאחר מכן לחץ על שלב 2 לקבלת הוראות נוספות. כשתהיה מוכן ליצור סימולציה, בפינה השמאלית העליונה של התיבה Interactive Labs, לחץ על OPEN SIMULATOR.

    שני סוגים כלליים של קורי מזון מוצגים לעתים קרובות באינטראקציה בתוך מערכת אקולוגית אחת. ברשת מזון מרעה יש צמחים או אורגניזמים פוטוסינתטיים אחרים בבסיסו, ואחריהם אוכלי עשב וטורפים שונים. מארג מזון דטריטלי מורכב מבסיס של אורגניזמים הניזונים מחומרים אורגניים מתפוררים (אורגניזמים מתים), כולל מפרקים (המפרקים אורגניזמים מתים ומתפוררים) ודטריטיבורים (הצורכים דטריטוס אורגני). אורגניזמים אלה הם בדרך כלל חיידקים, פטריות ובעלי חיים חסרי חוליות הממחזרים חומר אורגני בחזרה לחלק הביוטי של המערכת האקולוגית כשהם עצמם נצרכים על ידי אורגניזמים אחרים. מכיוון שמערכות אקולוגיות דורשות שיטה למחזר חומר מאורגניזמים מתים, לקורי מזון מרעה יש רשת מזון דטריטלית קשורה. לדוגמה, במערכת אקולוגית של אחו, צמחים עשויים לתמוך ברשת מזון מרעה של אורגניזמים שונים, רמות ראשוניות ואחרות של צרכנים, ובמקביל לתמוך ברשת מזון מזיקה של חיידקים ופטריות הניזונים מצמחים ובעלי חיים מתים. במקביל, רשת מזון דטריטלית יכולה לתרום אנרגיה לרשת מזון מרעה, כמו כאשר רובין אוכל תולעת אדמה.

    כיצד אורגניזמים רוכשים אנרגיה ברשת מזון

    כל היצורים החיים דורשים אנרגיה בצורה כזו או אחרת. אנרגיה משמשת את רוב המסלולים המטבוליים המורכבים (בדרך כלל בצורה של ATP), במיוחד אלה האחראים לבניית מולקולות גדולות מתרכובות קטנות יותר. אורגניזמים חיים לא יוכלו להרכיב מקרומולקולות (חלבונים, שומנים, חומצות גרעין ופחמימות מורכבות) מהמונומרים שלהם ללא קלט אנרגיה קבוע.

    דיאגרמות רשת מזון ממחישות כיצד אנרגיה זורמת בכיוון דרך מערכות אקולוגיות. הם יכולים גם לציין באיזו יעילות אורגניזמים רוכשים אנרגיה, משתמשים בה וכמה נשאר לשימוש על ידי אורגניזמים אחרים של מארג המזון. אנרגיה נרכשת על ידי יצורים חיים בשתי דרכים: אוטוטרופים רותמים אור או אנרגיה כימית והטרוטרופים רוכשים אנרגיה באמצעות צריכה ועיכול של אורגניזמים חיים אחרים או חיים בעבר.

    אורגניזמים פוטוסינתטיים וכימוסינתטיים הם אוטוטרופים, שהם אורגניזמים המסוגלים לסנתז את המזון שלהם (ליתר דיוק, המסוגלים להשתמש בפחמן אנאורגני כמקור פחמן). אוטוטרופים פוטוסינתטיים (פוטואוטוטרופים) משתמשים באור השמש כמקור אנרגיה, ואוטוטרופים כימוסינתטיים (כימואוטוטרופים) משתמשים במולקולות אנאורגניות כמקור אנרגיה. אוטוטרופים הם קריטיים עבור רוב המערכות האקולוגיות: הם הרמה הטרופית היצרנית. ללא אורגניזמים אלה, אנרגיה לא תהיה זמינה לאורגניזמים חיים אחרים, והחיים עצמם לא היו אפשריים.

    פוטואוטוטרופים, כגון צמחים, אצות וחיידקים פוטוסינתטיים, הם מקור האנרגיה עבור רוב המערכות האקולוגיות בעולם. מערכות אקולוגיות אלה מתוארות לעתים קרובות על ידי מרעה וקורי מזון מזיקים. פוטואוטוטרופים רותמים את אנרגיית השמש של השמש על ידי המרתה לאנרגיה כימית בצורה של ATP (ו- NADP). האנרגיה המאוחסנת ב- ATP משמשת לסינתזה של מולקולות אורגניות מורכבות, כגון גלוקוז. הקצב שבו יצרנים פוטוסינתטיים משלבים אנרגיה מהשמש נקרא פרודוקטיביות ראשונית ברוטו. עם זאת, לא כל האנרגיה המשולבת על ידי היצרנים זמינה לאורגניזמים האחרים ברשת המזון מכיוון שגם היצרנים חייבים לגדול ולהתרבות, הצורכת אנרגיה. התפוקה העיקרית נטו היא האנרגיה שנותרה אצל היצרנים לאחר התחשבות בנשימה ובאיבוד החום של האורגניזמים הללו. התפוקה נטו זמינה לאחר מכן לצרכנים העיקריים ברמה הטרופית הבאה.

    כימואוטוטרופים הם בעיקר חיידקים וארכיאה הנמצאים במערכות אקולוגיות נדירות שבהן אור השמש אינו זמין, כגון אלה הקשורים למערות חשוכות או פתחי אוורור הידרותרמיים בתחתית האוקיינוס (איור). \(\PageIndex{6}\) כימואוטוטרופים רבים בפתחי אוורור הידרותרמיים משתמשים במימן גופרתי (H 2 S) המשתחרר מהפתחים כמקור לאנרגיה כימית; זה מאפשר להם לסנתז מולקולות אורגניות מורכבות, כמו גלוקוז, לאנרגיה שלהם, ובתורם, מספק אנרגיה לשאר המערכת האקולוגית.

    בתמונה נראים שרימפס, לובסטר וסרטנים זוחלים על קרקעית אוקיינוס סלעית זרועה מולים.
    איור\(\PageIndex{6}\): שרימפס שחייה, כמה לובסטרים סקוואט ומאות מולים פורקן נראים בפתח הידרותרמי בתחתית האוקיינוס. מכיוון שאף אור שמש לא חודר לעומק זה, המערכת האקולוגית נתמכת על ידי חיידקים כימואוטוטרופיים וחומר אורגני השוקע מעל פני האוקיינוס. תמונה זו צולמה בשנת 2006 בהר הגעש NW Eifuku השקוע מול חופי יפן על ידי המינהל הלאומי לאוקיינוסים ואטמוספירה (NOAA). פסגת הר הגעש הפעיל הזה נמצאת 1535 מ 'מתחת לפני השטח.

    השלכות של קורי מזון: הגדלה ביולוגית

    אחת ההשלכות החשובות ביותר של הדינמיקה של המערכת האקולוגית מבחינת ההשפעה האנושית היא ביומגניפיקציה. ביומגניפיקציה היא הריכוז הגובר של חומרים מתמשכים ורעילים באורגניזמים בכל רמה טרופית עוקבת. מדובר בחומרים המסיסים בשומן, אינם מסיסים במים, ומאוחסנים במאגרי השומן של כל אורגניזם. הוכח כי חומרים רבים מייצרים ביולוגית, כולל מחקרים קלאסיים עם חומר ההדברה דיכלורודיפנילטריכלורואתאן (DDT), שתוארו ברב המכר של שנות השישים, אביב שקט מאת רייצ'ל קרסון. DDT היה חומר הדברה נפוץ לפני שנודע הסכנות שלו לצרכני שיא, כמו הנשר הקירח. במערכות אקולוגיות מימיות, אורגניזמים מכל רמה טרופית צרכו אורגניזמים רבים במפלס התחתון, מה שגרם לעלייה של DDT בציפורים (צרכני קודקוד) שאכלו דגים. לפיכך, הציפורים צברו כמויות מספיקות של DDT כדי לגרום לשבריריות בקליפות הביצים שלהן. השפעה זו הגבירה את שבירת הביציות במהלך הקינון והוכחה כבעלת השפעות הרסניות על אוכלוסיות הציפורים הללו. השימוש ב- DDT נאסר בארצות הברית בשנות השבעים.

    חומרים אחרים המייצרים ביולוגית הם ביפנילים פוליכלוריים (PCB), ששימשו כנוזלי נוזל קירור בארצות הברית עד שנאסר השימוש בהם בשנת 1979, ומתכות כבדות, כגון כספית, עופרת וקדמיום. חומרים אלה נחקרים בצורה הטובה ביותר במערכות אקולוגיות מימיות, בהן מיני דגים טורפים צוברים ריכוזים גבוהים מאוד של חומרים רעילים הנמצאים בריכוזים נמוכים למדי בסביבה וביצרנים. כפי שמודגם במחקר שבוצע על ידי NOAA במפרץ Saginaw של אגם הורון של האגמים הגדולים בצפון אמריקה (איור\(\PageIndex{7}\)), ריכוזי PCB עלו מיצרני המערכת האקולוגית (פיטופלנקטון) דרך הרמות הטרופיות השונות של מיני דגים. לצרכן השיא, ה-walleye, יש יותר מפי ארבעה מכמות ה-PCB בהשוואה לפיטופלנקטון. כמו כן, בהתבסס על תוצאות ממחקרים אחרים, לציפורים שאוכלות דגים אלה עשויות להיות רמות PCB לפחות בסדר גודל אחד גבוה יותר מאלו שנמצאו בדגי האגם.

    האיור הוא גרף המתווה את סך PCB במיקרוגרם לגרם משקל יבש לעומת העשרת חנקן -15, מראה כי PCB מתרכזים יותר ויותר ברמות טרופיות גבוהות יותר. שיפוע הגרף הופך תלול יותר ויותר ככל שרמות הצרכנים עולות, מפיטופלנקטון ועד וואלי.
    איור\(\PageIndex{7}\): תרשים זה מציג את ריכוזי ה- PCB שנמצאו ברמות הטרופיות השונות במערכת האקולוגית של מפרץ Saginaw של אגם הורון. שימו לב שהדגים ברמות הטרופיות הגבוהות יותר צוברים יותר PCB מאלה ברמות טרופיות נמוכות יותר. (קרדיט: פטרישיה ואן הוף, NOAA)

    חששות אחרים הועלו על ידי ביומגניפיקציה של מתכות כבדות, כמו כספית וקדמיום, בסוגים מסוימים של פירות ים. הסוכנות להגנת הסביבה של ארצות הברית ממליצה לנשים בהריון וילדים צעירים לא לצרוך דג חרב, כריש, מקרל מלך או דג אריחים בגלל תכולת הכספית הגבוהה שלהם. לאנשים אלה מומלץ לאכול דגים דלים בכספית: סלמון, שרימפס, פולוק ושפמנון. ביומגניפיקציה היא דוגמה טובה לאופן שבו הדינמיקה של המערכת האקולוגית יכולה להשפיע על חיי היומיום שלנו, ואפילו להשפיע על המזון שאנו אוכלים.

    סיכום מדור

    מערכות אקולוגיות קיימות מתחת לאדמה, ביבשה, בים ובאוויר. אורגניזמים במערכת אקולוגית רוכשים אנרגיה במגוון דרכים, המועברת בין רמות טרופיות כאשר האנרגיה זורמת מהבסיס לחלק העליון של מארג המזון, כאשר אנרגיה הולכת לאיבוד בכל העברה. יש אנרגיה שאבדה בכל רמה טרופית, ולכן אורכי שרשראות המזון מוגבלים מכיוון שיש נקודה בה לא נותרה מספיק אנרגיה כדי לתמוך באוכלוסיית צרכנים. תרכובות מסיסות בשומן מייצרות ביולוגית שרשרת מזון וגורמות נזק לצרכנים העליונים. גם כאשר הריכוזים הסביבתיים של רעלן נמוכים.

    רשימת מילים

    אוטוטרוף
    אורגניזם המסוגל לסנתז מולקולות מזון משלו ממולקולות אנאורגניות קטנות יותר
    צרכן איפקס
    אורגניזם בראש שרשרת המזון
    ביומגניפיקציה
    ריכוז הולך וגובר של חומרים מתמשכים ורעילים באורגניזמים בכל רמה טרופית, מהיצרנים ועד צרכני השיא
    ביומה
    קהילה רחבת היקף של אורגניזמים, המוגדרת בעיקר ביבשה על ידי סוגי הצמחים הדומיננטיים הקיימים באזורים גיאוגרפיים של כדור הארץ עם תנאי אקלים דומים
    כימואוטוטרוף
    אורגניזם המסוגל לסנתז את המזון שלו באמצעות אנרגיה ממולקולות אנאורגניות
    רשת מזון דטריטלית
    סוג של מארג מזון הנתמך על ידי אורגניזמים מתים או מתפוררים ולא על ידי אוטוטרופים חיים; אלה קשורים לעתים קרובות לקורי מזון מרעה בתוך אותה מערכת אקולוגית
    מערכת אקולוגית
    קהילה של אורגניזמים חיים והאינטראקציות שלהם עם הסביבה האביוטית שלהם
    שיווי משקל
    המצב היציב של מערכת שבה היחסים בין אלמנטים של המערכת אינם משתנים
    שרשרת מזון
    רצף ליניארי של מערכות יחסים טרופיות (האכלה) של יצרנים, צרכנים ראשוניים וצרכנים ברמה גבוהה יותר
    רשת מזון
    רשת של יחסים טרופיים (האכלה) בין יצרנים, צרכנים ראשוניים וצרכנים ברמה גבוהה יותר במערכת אקולוגית
    רשת מזון מרעה
    סוג של מארג מזון שבו היצרנים הם צמחים ביבשה או פיטופלנקטון במים; קשור לעתים קרובות למארג מזון דטריטלי בתוך אותה מערכת אקולוגית
    פריון ראשוני גולמי
    הקצב שבו יצרנים פוטוסינתטיים משלבים אנרגיה מהשמש
    פרודוקטיביות ראשונית נטו
    האנרגיה שנותרה אצל היצרנים לאחר התחשבות בנשימה ואובדן החום של האורגניזמים
    פוטואוטוטרוף
    אורגניזם המשתמש באור השמש כמקור אנרגיה לסינתזה של מולקולות המזון שלו
    הצרכן העיקרי
    הרמה הטרופית שמשיגה את האנרגיה שלה מיצרני מערכת אקולוגית
    מפיק
    הרמה הטרופית שמשיגה את האנרגיה שלה מאור השמש, כימיקלים אנאורגניים או חומר אורגני מת או מתכלה
    חוסן (אקולוגי)
    המהירות שבה מערכת אקולוגית משחזרת את שיווי המשקל לאחר שהופרעה
    התנגדות (אקולוגית)
    היכולת של מערכת אקולוגית להישאר בשיווי משקל למרות הפרעות
    צרכן משני
    רמה טרופית במערכת אקולוגית, בדרך כלל טורף שאוכל צרכן ראשוני
    צרכן שלישוני
    רמה טרופית במערכת אקולוגית, בדרך כלל טורפים שאוכלים טורפים אחרים
    רמה טרופית
    המיקום של מין או קבוצת מינים בשרשרת מזון או ברשת מזון

    תורמים וייחוסים