چرخه های حیات در طبیعت
از
محمد فتاحی
اسفند ماه 1403
مقدمه :
در اکوسیستم‌های طبیعی، هرم‌های غذایی و انرژی، جریان انرژی یا زنجیره های غذایی، از انها به عنوان چارچوب‌های کلیدی برای درک روابط تغذیه‌ای و انرژیایی میان موجودات زنده یا چرخه های حیات در طبیعت نام می برند. هرم غذایی، نمایانگر سطح‌های مختلف تغذیه‌ای از تولیدکنندگان (معمولاً گیاهان) تا مصرف‌کنندگان (حیوانات تا انسانها) است. هر سطح از این هرم به نوعی با سطح‌های دیگر وابسته است؛ به‌طوری‌که تغییر یا کاهش در یکی از این سطوح می‌تواند عواقب جدی و دور از انتظاری برای کل اکوسیستم به همراه داشته باشد.
به‌طور خاص، هرم انرژی نشان‌دهنده مقدار انرژی موجود در هر سطح هرم و انتقال آن به سایر سطوح بالاتر است و این یعنی شکل گیری زنجیره های غذایی در ابعاد کلان است. در حالی که هرم غذایی به تعداد موجودات در هر سطح اشاره دارند، هرم انرژی تأکید می‌کند که این انرژیها چگونه از یک سطح به سطح دیگر منتقل می‌شوند ؟ ایا کل انرژی های تولیدی هر سطح به سطح بالاتر انتقال می یابند یا صرفا بخشی از انها انتقال می یابند.
اهمیت هرم‌های غذایی و انرژی برای انسانها و سایر گونه های کلیدی که در راس هرم غذایی قرار دارند، بسیار با اهمیت است . طبیعی است با افزایش جمعیت انسانی در طی هزارها و به ویژه از اوایل قرن بیستم که جمعیت های انسانی و دامی فراوان تر شده اند ، محیط زیست ، شرایط اب و هوایی و امنیت غذایی به دلایل متعدد دخل و تصرفهای انسانها دچار مخاطرات جدی شده است. درک شرایط موجود و تأثیرات احتمالی تغییراتی که انسانها در طبیعت و به ویژه در پایه هرم که کلیه تولیدکنندگان یا گیاهان قرار دارند و به تبع ان در سطوح مصرف کنندگان ، برای حفظ امنیت غذایی، تنوع زیستی و پایداری محیط زیست حائز اهمیت است.
کاهش جمعیت تولیدکنندگان( گیاهان)به شدت می‌تواند بر جمعیت گیاه‌خواران و در نهایت بر جمعیت‌های گوشتخوار ان و نهایتا سایر گونه های کلیدی و انسانها که برقله رفیع این هرم قرار دارند ، باعث بروزمشکلاتی مانند بحرانهای غذایی، تغییرات اقلیمی ، مشکلات بهداشتی ، مشکلات محیط زیستی ، کاهش تنوع زیستی ، افزایش سیل ها ،مهاجرتها از مناطق محروم به مناطق توسعه یافته تر، پیامدهای ناهنجاری را شکل خواهند داد.
تعاریف :
هرم غذایی :
هرم غذایی، نمایی تصویری و گرافیکی از زنجیره غذایی( 1و2و3) در یک اکوسیستم است که نمایانگر ارتباطات تغذیه‌ای میان تولیدکنندگان (گیاهان) و مصرف‌کنندگان (گیاه‌خواران و گوشتخواران) می‌باشند. در هرم غذایی، هر سطح نشان‌دهنده یک گروه غذایی خاص است، که به صورت عمودی بر اساس قاعده (تولیدکنندگان)تا راس هرم (مصرف‌کنندگان نهایی) ترتیب‌یافته است.
در واقع هرم غذایی تأکید بیشتری بر توزیع انرژی در اکوسیستم ها را دارند. این هرم نشان می‌دهد که انرژی چگونه از تولیدکنندگان به سطوح بالاتر یا مصرف کنندگان منتقل می‌شوند.
شکل شماره 1 هرم انرژی و نحوه انتقال انرژی از قاعده به بالا
هرم انرژی :
هرم انرژی، نمایشی از میزان انرژی موجود در سطوح مختلف زنجیره غذایی(4و5 ) است. این هرم نشان‌دهنده مقدار انرژی است که توسط تولیدکنندگان از طریق فتوسنتز تولید می‌شوند ونهایتا به سطوح مختلف مصرف‌کنندگان انتقال می یابند.
شکل شماره 2 (در ابتدای مقاله )نمایش هرم انرژی برای تجسم نحوه حرکت انرژی در سطوح یک اکوسیستم ( این یک نوع هرم اکولوژیکی عکس از Valeri Natole) است.
زنجیره های غذایی :
زنجیره غذایی به مجموعه‌ای از ارگانیسم‌ها گفته می‌شوند که از طریق فرآیندهای غذایی به یکدیگر متصل می‌شوند. در واقع،زنجیره غذایی نمایانگر مسیرانتقال انرژی و مواد غذایی از تولیدکنندگان (معمولاً گیاهان) به مصرف‌کنندگان (حیوانات) و مازاد انها در طول این فرایند ها به تجزیه‌کنندگان ( 5) منتهی میگردند. هر یک از اجزای این زنجیره نقش خاصی در اکوسیستم ایفا می‌نمایند و کل این فرآیندها به هم مرتبط و وابسته هستند.
در واقع زنجیره غذایی بیانگر یک سلسله ارتباط خطی است و نشان می‌دهند چگونه انرژی و مواد غذایی از تولیدکنندگان به مصرف‌کنندگان منتقل می‌شوند. هر مرحله در زنجیره غذایی نمایانگر یک سطح خاصی از تغذیه است.به عنوان نمونه : یک زنجیره غذایی ساده ممکن است شامل تولیدکنندگان (مثلاً گیاهان)، مصرف‌کنندگان اولیه (مثلاً خرگوش‌ها) و مصرف‌کنندگان ثانویه (مثلاً مارها) باشند.
تفاوت‌ها و ارتباطات بین تعاریف بالا:
اگرچه زنجیره‌های غذایی، هرم غذایی و هرم تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان با هم مرتبط هستند و اطلاعات مشابهی را ارائه می‌دهند، اما هرکدام به شیوه‌ای خاص و با جزئیات متفاوت اطلاعات مربوط به روابط غذایی و انرژی در اکوسیستم را توصیف می‌نمایند. هر یک از تعاریف بالا می کوشند، درک بهتر ما را از دینامیک طبیعت و چرخه‌های حیات را روشن تر نمایند.
1- زنجیره های غذایی معمولاً به صورت خطی و ساده نمایش داده می‌شوند، در حالی که هرم غذایی و هرم تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان به صورت گرافیکی و نمایشی به تصویر کشیده می‌شوند تا روابط و مقادیر را به وضوح نشان دهند.
2- زنجیره غذایی معمولاً به رابطه بین ارگانیسم‌ها و چگونگی انتقال انرژی و مواد غذایی متمرکز میگردد، در حالی که هرم غذایی و هرم تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان بر روی مقادیر نسبی و توزیع تعداد موجودات و انرژی تمرکز دارند.
3- هرم‌های غذایی معمولاً در آموزش و آگاهی‌بخشی به درک روابط زیستی و رعایت تغذیه مناسب کابرد دارند ، در حالی که زنجیره غذایی بیشتر در مطالعات اکولوژیکی و تحقیقاتی بررسی می‌شوند.
حرکت انرژی در اکوسیستم :
حال سوال این است که انرژی چگونه در یک اکوسیستم حرکت می کند؟ چگونه عبور می کند؟ پاسخ به سئوالات بالا در مفاهیم سطوح تروفیک یا سطح (4 ) انرژی یا مقدار انرژی در سطوح غذایی موجودات یا رده‌های تغذیه‌ای آن نهفته است. این اصطلاحات به موقعیت‌ها و نقش‌های مختلف ارگانیسم‌ها در زنجیره غذایی و اکوسیستم اشاره دارند .
همه موجودات روی کره زمین برای غذا به تولیدکنندگان یا گیاهان متکی هستند، چه به طور مستقیم یا غیر مستقیم.در نتیجه انرژی به صورت یک طرفه از خورشید به تولیدکنندگان و در نهایت به مصرف کنندگان جریان می یابند.
شکل شماره 3 یک نمای کلی از هرم غذایی و انرژی
توضیحات بیشتر شکل بالا: در قاعده شکل بالا گیاهان یا تولید کنندگان یا ستون اصلی ادامه حیات در کره زمین هستند ، با وجود این ستون اصلی است که امکان زندگی حیواناتی که زنجیره های غذایی قرار دارند ، ادامه خواهد یافت . در ستون عمودی سمت چپ تولیدکنندگان و مصرف کنندگان را می بینید و در ستون عمودی سمت سمت راست این تجزیه کنندگان هستند که در همه رده های تولیدکنندگان تا مصرف کنندگان دو وظیفه اصلی را بر عهده دارند ، اول تمامی مازاد حاصل از مصرف کنندگان( نقش رفتگرهای جوامع انسانی ) را تجریه ثانیا انرا درباره به محیط بر میگردانند تا کلیه مواد معدنی و غذایی مورد نیاز گیاهان در طبیعت را انجام( گیاهان طبیعی بر عکس گیاهان دست کاشت نیاز به کود دهی ندارند ) دهند .
تولید کنندگان ،گیاهان سبز موجود در محیط هستند. با شروع از گیاهان (تولیدکنندگان)، زنجیره‌های غذایی یا شبکه‌های غذایی تکامل می‌یابند که در آن بعضی حیوانات از گیاهان تغذیه و این حیوانات در مرحله بعد غذایی حیوانات گوشتخوار تا نهایتا به همه چیز خواران که بر بالای هرم ایستاده اند میرسند.
به دلیل این وابستگی ها ی متقابل، زنجیره های غذایی یا وب شکل می گیرند. هیچ انرژی محبوس در یک موجود زنده برای همیشه باقی نمی ماند. در نتیجه، انرژی به دام افتاده، توسط تولیدکننده به مصرف کننده منتقل می شوند یا ارگانیسم می میرد. پس از آن، زنجیره شبکه غذایی ریزه‌ای با مرگ یک موجود زنده آغاز می‌شود.
زنجیره های غذایی:
یک زنجیره غذایی شامل تولید کنندگان ، مصرف کنندگان و تجزیه کنندگان (5و4 )است.
1- تولید کنندگان:
گیاهان سبز موجود در محیط(مانند گیاهان علفی و درختان یک اکوسیستم زمینی) ، و در اکوسیستم های آبی تولید کنندگان عبارتند از موجودات مختلفی مانند فیتوپلانکتون ها، جلبک ها و گیاهان عالی هستند. تولید کنندگان انرژی خورشید را از طریق فتوسنتز به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند. آنها پایه و اساس زنجیره غذایی هستند و منبع انرژی برای تمام موجودات دیگر به شمار می‌آیند. مانند گیاهان درختان ، درختچه ها ،بوته ها در روی زمین وجلبک‌ها، الگها …. در منابع ابی.
2 – مصرف کنندگان :
مصرف‌کنندگان به چند دسته زیر تقسیم می‌شوند:
• علف‌خوران: موجوداتی که از گیاهان و مواد گیاهی تغذیه می‌کنند مانند گاو، گوسفند ،بز، ، خرگوش، گوزنها، اسب ها ، فیل ها و خرس قهوه ای و در اکوسیستم های ابی نرم تنان هستند.
• گوشتخوران: موجوداتی که از گوشت موجودات علفخوار تغذیه می‌کنند. مهمترین گوشتخواران در طبیعت شامل انواع مختلفی از جانوران هستند که به عنوان شکارچیان عمل می‌کنند و عمدتاً از گوشت دیگر حیوانات تغذیه می‌کنند. مانند شیر، تمساح ها، گرگها ، شغالها ، کفتارها ، عقابها و سایر پرندگان شکاری …هر یک از این گوشتخواران نقش مهمی در کنترل جمعیت‌های گیاه‌خواران و حفظ تعادل اکوسیستم دارند.
• همه چیز خواران : موجوداتی که از هر دو نوع مواد غذایی گیاهی و حیوانی تغذیه می‌کنند، مانند انسانها ، موش‌ها، خوک‌ها، و برخی پرندگان مثل کبوترها و گنجشک‌ها اشاره کرد.
3 – تجزیه‌کنندگان :تجزیه‌کنندگان شامل قارچ‌ها، باکتری‌ها ،کرم ها ، حشرات تجزیه کننده مانند خرخاکی ها ، سوسکها ، مگس ها و پشه های خاکی وسایر میکروارگانیزمهایی که به تجزیه مواد مرده و پسماندها پرداخته و مواد مغذی را به خاک بازمی‌گردانند. این موجودات اغلب در چرخه مواد مغذی در اکوسیستم اهمیت بالایی دارند و می‌توانند در برخی متون به عنوان بخشی از فرآیند تخریب و تجزیه به حساب آیند، اما معمولاً به عنوان مصرف‌کننده در زنجیره غذایی دیده نمی‌شوند. آنها بیشتر مکملی برای تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان محسوب می‌شوند.
قانون ده درصد انر ژی :
هرم انرژی معمولاً به صورت عمودی از تولیدکنندگان در پایین به مصرف‌کنندگان در بالا و بصورت 10 درصد از هر سطح پایینی به بالایی انتقال می یابند و به ان قانون 10% گفته می شود. بدان معنی که از هر طبقه زیرین فقط 10 درصد انرژی به طبقه بالا انتقال و 90 درصد بقیه از بین میروند .
قانون ده درصد لیندمن:
قانون ده درصد: قانون ده درصد برای انتقال انرژی از یک سطح تغذیه ای به سطح بعدی توسط لیندمن (1942) معرفی شد. بر اساس این قانون، در حین انتقال انرژی از مواد غذایی ارگانیک از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر، تنها حدود ده درصد
از انرژی مواد آلی به صورت گوشت ذخیره می شود. باقیمانده در حین انتقال از بین می روند، در تنفس تجزیه می شود یا به دلیل هضم ناقص توسط سطوح تروفیک بالاتر از بین می روند. قانون ده درصد بیان می کند که دقیقاً 90٪ از انرژی در انتقال در هر سطح تغذیه ای از بین می روند و تنها 10٪ به عنوان انرژی بیولوژیکی قابل استفاده منتقل می شوند.
شکل شماره 4 سطوح انرژی و چگونگی انتقال انرژی
زنجیره های غذایی :
زنجیره‌های غذایی می‌توانند در اشکال و ساختارهای مختلفی وجود داشته باشند، از جمله زنجیره‌های عمودی، افقی، چندوجهی و حلقه‌ای. درک این تنوع در زنجیره‌های غذایی ( 5) می‌تواند به ما کمک نمایند تا ارتباطات پیچیده موجود در اکوسیستم‌ها را بهتر درک شوند و تأثیرات آنها بر تنوع زیستی و پایداری محیط زیست را مورد بررسی قرار گیرند.
زنجیره‌های غذایی معمولاً از چهار سطح تشکیل شده اند:
1.-تولیدکنندگان: ارگانیسم‌هایی هستند که قادر به تولید انرژی از طریق فتوسنتز یا شیمی‌سنتز هستند، مانند گیاهان و جلبک‌ها…..
2-مصرف‌کنندگان اولیه : اغلب آنها گیاه‌خوارانی هستند که تولیدکنندگان را مصرف می‌کنند، مانند خرگوش‌ها و کرم‌ها……
3-مصرف‌کنندگان ثانویه : این دسته از حیوانات گوشتخوار یا همه‌چیزخوارانی هستند که مصرف‌کنندگان اولیه را می‌خورند، مانند پرندگان یا برخی از پستانداران….
4- تجزیه‌کنندگان: موجوداتی مانند باکتری‌ها و قارچ‌ها هستند که مواد آلی مرده را تجزیه کرده و به چرخه مواد مغذی به طبیعت بازمی‌گردانند.
زنجیره‌های غذایی می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند و به اشکال مختلف (از جمله افقی، عمودی، چندوجهی و غیره) سازمان‌دهی شوند. هر نوع زنجیره غذایی نمایانگر یک نوع خاص از روابط میان ارگانیسم‌ها در اکوسیستم‌های مختلف است. در زیر به توضیح ساده این انواع پرداخته خواهد شد.
انواع زنجیره‌های غذایی:
زنجیره های غذایی به توصیف ارتباط بین انواع مختلف موجودات زنده در یک اکوسیستم اشاره دارند، به طوری که در آن انرژی و مواد مغذی از یک سطح به سطح دیگر منتقل می‌شوند. هر زنجیره غذایی معمولاً شامل تولیدکنندگان (مانند گیاهان) و مصرف‌کنندگان (مانند حیوانات و انسانها) می باشند.
تولیدکنندگان انرژی خورشیدی را از طریق فرآیند فتوسنتز جذب کرده و تبدیل به مواد غذایی می‌کنند. مصرف‌کنندگان، گیاهان را یا مصرف‌کنندگان دیگر را برای تأمین انرژی خود می‌خورند. زنجیره غذایی می‌تواند به‌صورت ساده یا پیچیده باشد و شامل بسیاری از گونه‌ها و حلقه‌های ارتباطی باشند.
به‌طور کلی، زنجیره‌های غذایی به عنوان مسیرهای انتقال انرژی در اکوسیستم‌ها عمل کرده و نقش مهمی در حفظ تعادل زیستی دارند.
زنجیره غذایی به دو نوع عمودی و افقی و زنجیره غذایی و وب غذایی تقسیم می‌شوند. در ادامه، هر یک را با یک مثال کامل توضیح مداده خواهد شد.
1- زنجیره غذایی عمودی:
زنجیره غذایی عمودی به نوع خاصی از زنجیره غذایی اشاره دارند که در آن رابطه‌های تام و ارتباطات غذایی به صورت سلسله‌مراتبی و از پایین به بالا نشان داده می‌شوند. در این نوع زنجیره، تولیدکنندگان (معمولاً گیاهان) در پایه آن قرار دارند و به ترتیب، مصرف‌کنندگان اولیه، ثانویه و در نهایت مصرف‌کنندگان عالی (گوشتخواران بالا) در سطوح بالاتر قرار می‌گیرند.
در این زنجیره غذایی ، هر سطح به طور مستقیم به سطح بالاتر خود وابسته است و انرژی و مواد مغذی از سطح پایین‌تر به سطح بالاتر منتقل می‌شوند. این مدل کمک می‌کند تا به وضوح ببینیم که چگونه موجودات زنده به یکدیگر وابسته‌اند و چه تأثیری بر یکدیگر دارند.
به‌عنوان مثال، در یک زنجیره غذایی عمودی، یک گیاه (تولیدکننده) توسط یک خرگوش (مصرف‌کننده اولیه) خورده می‌شود، و سپس خرگوش توسط یک گرگ (مصرف‌کننده ثانویه) شکار می‌شود. این الگو نشان می‌دهد که چگونه انرژی از تولیدکنندگان به مصرف‌کنندگان منتقل می‌شوند.
2. زنجیره غذایی افقی
در اکوسیستم‌های زمینی، چندین مثال از زنجیره غذایی افقی وجود دارند که نشان‌دهنده رقابت و تعاملات میان موجودات زنده در سطحی یکسان هستند. این نوع زنجیره‌ها معمولاً شامل گروهی از مصرف‌کنندگان هستند که از منابع غذایی مشترک بهره‌برداری می‌کنند
• درچمن‌زارها:گیاهانی مانند چمن ها و گل‌های وحشی به عنوان تولیدکنندگان وجود دارند. چندین گونه از حیوانات علفخوار مانند گاو، گوسفند، و خرگوش وجود دارند که می‌توانند از این گیاهان تغذیه کنند. این حیوانات در تعامل افقی هستند، زیرا همگی از منابع غذایی یکسان (چمن و گیاهان علفی) استفاده می‌کنند.
• در جنگل‌های آمازون:گیاهانی مانند درختان، بوته‌ها و گیاهان پوششی به عنوان تولیدکنندگان وجود دارند. چندین نوع پرنده، پستاندار و حشره، مانند میمون‌ها، طوطی‌ها و موریانه‌ها، با یکدیگر رقابت می‌کنند تا از میوه‌ها و برگ‌های این گیاهان تغذیه کنند. تمامی این گونه‌ها به طور افقی با یکدیگر در تعامل هستند.
*مراتع: در مراتع، گیاهانی مانند علف‌ها و گیاهان گل‌دار وجود دارند که توسط چندین نوع حیوان مانند اسب‌ها، گاوها و بوزینه‌ها مصرف می‌شوند. این موجودات در سطحی یکسان با یکدیگر رقابت می‌کنند تا از یک منبع غذایی مشترک بهره‌برداری کنند.
این مثال‌ها نشان‌دهنده تعاملات پیچیده و روابط رقابتی بین گونه‌های مختلف در اکوسیستم‌های زمینی هستند و نمایانگر زنجیره‌های غذایی افقی در این زیست‌محیط‌ها هستند.
زنجیره های غذایی و وب غذایی :
در زنجیره غذایی کاملا مشخص است چه جانوری جانور بعدی را میخورد. موش توسط مار و مار بوسیله جغد
در وب غذایی یک کرکس غذاهای متنوعی مانند غزال و گورخر… را برای خوردن دارا هستند .
شکل شماره 5 مقایسهزنجیره غذایی و و ب غذایی
3- زنجیره‌های غذایی چندوجهی:
این نوع زنجیره‌ها شامل تعاملات پیچیده‌تر میان گروه‌های مختلف تغذیه‌ای هستند، به طوری که یک مصرف‌کننده می‌تواند به عنوان خوراک چندین نوع موجود دیگر عمل کند و در عین حال خود نیز می‌تواند غذا برای مصرف‌کنندگان دیگر باشد. این زنجیره‌ها معمولاً در اکوسیستم‌های پیچیده مانند جنگلها دیده می‌شوند.
4- زنجیره غذایی حلقه‌ای:
در این نوع زنجیره، ارگانیسم‌ها به صورت حلقه‌ای به یکدیگر متصل می‌شوند. این نوع از زنجیره معمولاً در اکوسیستم‌های آبزی دیده می‌شوند، جایی که گونه‌ها در یک چرخه طبیعی متقابل عمل می‌کنند.
تفاوت های بین زنجیره های غذایی :
زنجیره‌های غذایی عمودی، افقی، چندوجهی و حلقه‌ای هر یک ویژگی‌ها و پیچیدگی‌های خاص خود را دارند. این تفاوت‌ها به ما کمک می‌کنند تا روابط میان موجودات، نحوه انتقال انرژی و مواد غذایی و تنوع زیستی را
در اکوسیستم‌ها بهتر درک گردند. درک این تنوع نه تنها در پژوهش‌های علمی اهمیت دارند، بلکه در شناسایی و مدیریت تنوع زیستی و اکوسیستم‌ها نیز مؤثر می باشند.
شکل شکل شماره 6 زنجیره های غذایی در اکوسیستم های مختلف
برخی تفاوتهای زنجیره های غذایی عبارتند از :
1- زنجیره غذایی عمودی:
• ساختار: زنجیره غذایی عمودی به صورت خطی است و به وضوح ساختار هر سطح تغذیه‌ای را نشان می‌دهند. از تولیدکنندگان (پایین‌ترین سطح) آغاز می‌شوند و به مصرف‌کنندگان نهایی (در بالاترین سطح) میرسند.
• ساده‌گی: این نوع زنجیره معمولاً ساده‌تر است و روابط مستقیم میان موجودات را نمایان می‌کند.
مانند:گیاهان → خرگوش‌ها → مارها.
2-زنجیره غذایی افقی:
• ساختار: زنجیره‌های غذایی افقی معمولاً نشان‌دهنده چندین زنجیره غذایی در یک اکوسیستم خاص هستند که امکان حضور چندین موجود در یک سطح تغذیه‌ای را دارند.
• تنوع: این زنجیره‌ها تنوع بیشتری را در رابطه با مصرف‌کنندگان و روش‌های تغذیه‌ای را نشان می‌دهند و نشان‌دهنده تعاملات پیچیده در اکوسیستم‌ها هستند.
به عنوان مثال :تعدادی از گیاهان می‌توانند به عنوان منبع غذایی برای انواع مختلفی از گیاه‌خواران عمل کنند که خود ممکن است به گوشتخواران مختلفی تبدیل شوند.
3 – زنجیره‌های غذایی چندوجهی:
• پیچیدگی: زنجیره‌های غذایی چندوجهی شامل تعاملات پیچیده‌تری هستند که در آن یک موجود می‌تواند در سطوح مختلف به عنوان مصرف‌کننده یا تولیدکننده عمل نمایند. این زنجیره‌ها نشان‌دهنده روایط پیچیده تر در یک اکوسیستم هستند.
• نقش‌های چندگانه: در این زنجیره‌ها، یک ارگانیسم می‌تواند هم به عنوان خوراک برای یک موجود و هم به عنوان تولیدکننده عمل نمایند.
به عنوان نمونه : در یک جنگل، یک قارچ می‌تواند با تجزیه مواد مرده به عنوان تجزیه‌کننده عمل و هم غذایی برای حیوانات دیگر گردند.
4– زنجیره غذایی حلقه‌ای:
• چرخه: زنجیره‌های غذایی حلقه‌ای شامل تعاملاتی هستند که در آن موجودات به صورت دایره‌ای و حلقه‌ای به یکدیگر متصل می‌شوند.
• پایداری: این نوع زنجیره‌ها معمولاً در اکوسیستم‌های پایدارتری وجود دارند، زیرا به حفظ چرخه‌های طبیعی و بازگشت مواد مغذی کمک می‌کنند.
به عنوان مثال : در یک اکوسیستم آبی، جلبک‌ها می‌توانند به عنوان تولیدکننده عمل کنند و پس از مرگ، به تجزیه‌کنندگان تبدیل می‌شوند و این چرخه همچنان ادامه یابند.
مهمترین صفات هرم غذایی:
1- تعداد موجودات و مقدار انرژی از قاعده ( گیاهان ) به سمت نوک هرم در هر سطح کاهش می‌یابند.
2- هر سطح در هرم معمولاً حدود 10% از انرژی خود را به سطح بالاتر منتقل می‌کند، که به قانون 10% معروف است. این باعث می‌شود که هر چه به سطح بالاتر برویم، تعداد موجودات و انرژی کمتر می شوند.
شکل شماره 7 قانون انتقال انرژی و کاهش تعداد موجودات از سطوح پایین به بالا تر
اهمیت هرم غذایی در اکوسیستم ها:
الف – هرم غذایی کمک می‌نمایند تا تعادل اکوسیستم ها حفظ شوند. تخریب هر کدام از سطوح هرم اثرات زیان باری بر سطوح بعدی بر جای می گذارند.
ب – این هرم غذایی در شرایط مطلوب بالا به ما نشان می‌دهند، مدیریت اصلح و پایدار، مدیریتی است که بتواند در طول زمان شکل و ماهیت هرم حفاظت نمایند، تا ما شاهد محیط زیستی پایدار و منابع طبیعی تجدید شونده مناسب برای نسل های مختلف در طی هزاره ها باشیم . ضمننا بدون رعایت این اصول توسعه پایداری شکل نخوهد گرفت .
متاسفانه در کشور ما به خاطر عدم توجه حکومت ها به ارزش منابع طبیعی تجدید شونده ( جنگلها ، مراتع …) در هر دهه ما شاهد افت کمی و کیفی این منابع هستیم و پیامدهای انرا در قالب بحرانهای زیست محیطی مختلف مانند تغییر اقلیم از سرد به گرم ، افزایش دما ( یک ا یک و نیم درجه سانتیگراد ) ، کاهش بارندگی ها ، گسترش الودگیها و ریزگردها ،افزایش سیلابها چندین برابر گذشته ،فرسایش شدید ابی و بادی ، گسترش بیابانها ، بهره برداری نادرست از 80 درصد ذخایر ابی چند هزار ساله ، گسترش خشکسالی ها ، از بین رفتن زیستگاهها وحیات و حش ، فرونشست خاکها ….. مشاهده می نمایید.
ادامه این روند ناموزون همه قوانین طبیعی درون اکوسیستم ها را از هم پاشیده و نسل های چند دهه اینده با کمبود شدید منابع زیستی و محیط زیستی نامناسب و غیر قابل زیست مواجه خواهند شد.
مهمترین عوامل محدود کننده جریان انرژی در اکوسیستم ها:
جریان انرژی در اکوسیستم‌ها تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار دارند. از جمله این عوامل می‌توان به بازدهی انرژی، تجزیه‌پذیری مواد، تنوع زیستی و شرایط محیطی اشاره کرد. آب به عنوان یک عامل کلیدی نقش مهمی در تولید اولیه و تنوع گونه‌ها ایفا می‌کند و عدم دسترسی به آن می‌تواند جریان انرژی را محدود کند. از طرفی تعامل بین گونه ها به فهم دقیق‌تری از زنجیره غذایی و کارکردهای آنها کمک می‌نمایند.
1-فاکتورهای محیطی: اب یکی از مهمترین عوامل کلیدی و حدود کننده جریان انرژی در اکوسیستم ها است. در مناطقی که بارندگی کم است یا با مشکل کم‌آبی مواجهند، اکوسیستم‌ها می‌توانند به شدت تحت تأثیر قرار گیرند و این مسئله منجر به کاهش جریان انرژی و تغییرات در ساختار اکوسیستم می‌شوند
2-تنوع زیستی: آب تأثیر مستقیمی بر تنوع زیستی دارند. اکوسیستم‌هایی که آب کافی دارند، معمولاً تنوع گونه‌ها را بهبود می‌بخشند و این تنوع می‌تواند به جریان بهینه‌تر انرژی کمک نمایند.
3-نقش اب در زیستگاه‌های ابی اکوسیستم‌هایی مانند تالاب‌ها و دریاچه‌ها به‌حدی وابسته به آب هستند که تغییرات در سطح آب می‌تواند تأثیرات عمده‌ای بر روی موجودات زنده و انتقال انرژی در این سیستم‌ها داشته باشند. بنابراین اب یک عامل محدود کننده اولیه در زیستگاهها است.
4-بازدهی انرژی: در هر سطح از زنجیره غذایی، تنها بخشی از انرژی موجود به سطح بعدی منتقل می‌شوند. به طور معمول، حدود ۱۰ درصد از انرژی جذب‌شده توسط یک سطح غذایی به سطح بعدی انتقال می‌یابند. این ضریب بازدهی، جریان انرژی را محدود می‌نمایند.
5-تجزیه‌پذیری مواد: مواد آلی در اکوسیستم‌ها باید تجزیه شوند تا انرژی و مواد مغذی آنها مجدداً در چرخه قرار گیرند. کارایی تجزیه با توجه به شرایط محیطی (مانند دما و رطوبت) و نوع مواد آلی متفاوت است.
6-مصرف انرژی توسط موجودات زنده: موجودات زنده برای بقا، رشد، و تولید مثل نیاز به انرژی دارند. مصرف انرژی توسط این موجودات می‌تواند بر میزان انرژی در سطح اکوسیستم تأثیر بگذارند
References:
1. Urry,Canis , wassearMan , Campbell Biology
2. Molles, 2019, Ecology: Concepts and Applications
3. Smith, 2016, The Essentials of Ecology
4. Aaron Lauer, BiologyEnergy Flow in Ecosystems
5. Odum, E. P, 1971,Fundamentals of Ecology. 3rd ed. Saunders
6. Tansley, A. G. 1935, The use and abuse of vegetational concepts and terms. Ecology
7. Paine, R. T. 1980, Food webs: linkage, interaction strength and community infrastructure
8. Fretwell, S. D. 1977, The regulation of plant communities by food chains.
9. Smith, T. M., & Smith, R. L. 2009), Elements of Ecology
10. Begon, M., Townsend, C. R., & Harper, J. L. 2006, “Ecology: From Individuals to Ecosystems
11. Odum, E. P. 1983, Basic Ecology
12. Krebs, C. J.,2013, “Ecology: The Experimental Analysis of Distribution and Abundance
13. Polis, G. A., & Strong, D. R,1996, Food web complexity and community dynamics.
14. McNaughton, S. J. 1985, Ecology of a grazing ecosystem: the Serengeti