onderzoek heeft aangetoond dat primaire producenten koolstof in dezelfde mate vastleggen in ecosystemen. Zodra koolstof in een systeem is geïntroduceerd als een levensvatbare energiebron, variëren de mechanismen die de stroom van energie naar hogere trofische niveaus regelen tussen ecosystemen. Tussen aquatische en terrestrische ecosystemen zijn patronen geïdentificeerd die deze variatie kunnen verklaren en zijn verdeeld in twee hoofdwegen van controle: top-down en bottom-up., De acterende mechanismen binnen elke route regelen uiteindelijk de structuur van de Gemeenschap en trofische niveaus binnen een ecosysteem in verschillende mate. Bottom-up controles omvatten mechanismen die zijn gebaseerd op de kwaliteit en beschikbaarheid van hulpbronnen, die de primaire productiviteit en de daaropvolgende stroom van energie en biomassa naar hogere trofische niveaus controleren. Top-down controles omvatten mechanismen die zijn gebaseerd op consumptie door consumenten. Deze mechanismen controleren de snelheid van energieoverdracht van het ene trofische niveau naar het andere als herbivoren of predatoren zich voeden op lagere trofische niveaus.,
aquatisch Versus terrestrisch ecosystemsEdit
veel variatie in de stroom van energie wordt gevonden binnen elk type ecosysteem, waardoor een uitdaging ontstaat bij het identificeren van variatie tussen ecosysteemtypes. In algemene zin is de stroom van energie een functie van primaire productiviteit met temperatuur, beschikbaarheid van water en licht beschikbaarheid. In aquatische ecosystemen wordt bijvoorbeeld in grote rivieren en ondiepe meren een hogere productie gevonden dan in diepe meren en heldere bovenwaterstromen., Onder terrestrische ecosystemen hebben moerassen, moerassen en tropische regenwouden de hoogste primaire productie, terwijl toendra-en alpiene ecosystemen de laagste primaire productie hebben. De relaties tussen de primaire productie en de omgevingsomstandigheden hebben bijgedragen aan de variatie binnen ecosysteemtypes, waardoor ecologen konden aantonen dat energie efficiënter door aquatische ecosystemen stroomt dan door terrestrische ecosystemen als gevolg van de verschillende bottom-up-en top-down-controles die in het spel zijn.,
Bottom-upEdit
de sterkte van bottom-up controles op de energiestroom worden bepaald door de voedingskwaliteit, omvang en groeisnelheid van primaire producenten in een ecosysteem. Fotosynthetisch materiaal is typisch rijk aan stikstof (N) en fosfor (P) en vult de hoge vraag van planteneters naar N en P in alle ecosystemen aan. De primaire aquatische productie wordt gedomineerd door klein, eencellig fytoplankton dat meestal bestaat uit fotosynthetisch materiaal en dat een efficiënte bron van deze voedingsstoffen vormt voor herbivoren., In tegenstelling, meercellige terrestrische planten bevatten veel grote ondersteunende cellulosestructuren van hoge koolstof, lage voedingswaarde. Vanwege dit structurele verschil hebben primaire aquatische producenten minder biomassa per fotosynthetisch Weefsel opgeslagen in het aquatische ecosysteem dan in de bossen en graslanden van terrestrische ecosystemen. Deze lage biomassa ten opzichte van fotosynthetisch materiaal in aquatische ecosystemen zorgt voor een efficiëntere omloopsnelheid in vergelijking met terrestrische ecosystemen., Aangezien fytoplankton door herbivoren wordt geconsumeerd, vervangen de verhoogde groei-en voortplantingssnelheden van fytoplankton de verloren biomassa in voldoende mate en ondersteunen zij, in combinatie met de hoge kwaliteit van de nutriënten, een grotere secundaire productie.
andere factoren die van invloed zijn op de primaire productie omvatten inputs van N en P, die in grotere mate voorkomen in aquatische ecosystemen. Deze voedingsstoffen zijn belangrijk voor het stimuleren van plantengroei en, wanneer doorgegeven aan hogere trofische niveaus, stimuleren consumentenbiomassa en groeisnelheid. Als een van deze voedingsstoffen schaars is, kunnen ze de totale primaire productie beperken., Binnen meren is P meestal de meest beperkende voedingsstof, terwijl zowel N als P de primaire productie in rivieren beperken. Door deze beperkende effecten kan de inbreng van nutriënten de beperkingen op de netto primaire productie van een aquatisch ecosysteem mogelijk verlichten. Allochtoon materiaal dat in een aquatisch ecosysteem wordt gewassen, introduceert zowel N en P als energie in de vorm van koolstofmoleculen die gemakkelijk worden opgenomen door primaire producenten. Grotere input en verhoogde nutriëntenconcentratie ondersteunen hogere netto primaire productiesnelheden, wat op zijn beurt een grotere secundaire productie ondersteunt.,
Top-downEdit
Top-down mechanismen oefenen meer controle uit op aquatische primaire producenten als gevolg van de rol van consumenten binnen een aquatisch voedselweb. Bij consumenten kunnen herbivoren de effecten van trofische cascades bemiddelen door de stroom van energie van primaire producenten te overbruggen naar roofdieren in hogere trofische niveaus. In alle ecosystemen is er een consistent verband tussen de groei van herbivoren en de voedingskwaliteit van de producent. In aquatische ecosystemen worden primaire producenten echter vier keer zo veel gegeten door herbivoren als in terrestrische ecosystemen., Hoewel dit onderwerp zeer omstreden is, hebben onderzoekers het onderscheid in herbivore controle toegeschreven aan verschillende theorieën, waaronder producent tot consument grootteverhoudingen en herbivore selectiviteit.
een zoetwatervoedingsketen die de grootteverschillen tussen elk trofisch niveau aantoont. Primaire producenten zijn meestal kleine algencellen. Herbivoren zijn meestal kleine macro-ongewervelde dieren. Roofdieren zijn meestal grotere vissen.,
modellering van top-down controles op primaire producenten suggereert dat de grootste controle op de stroom van energie plaatsvindt wanneer de grootteverhouding tussen consument en primaire producent de hoogste is. De grootteverdeling van organismen die binnen een enkel trofisch niveau in aquatische systemen worden aangetroffen, is veel smaller dan die van terrestrische systemen., Op het land varieert de grootte van de consument van kleiner dan de plant die hij verbruikt, zoals een insect, tot aanzienlijk groter, zoals een hoefdier, terwijl in aquatische systemen de grootte van het lichaam van de consument binnen een trofisch niveau veel minder varieert en sterk gecorreleerd is met de trofische positie. Hierdoor is het verschil in grootte tussen producenten en consumenten in aquatische milieus steeds groter dan op het land, wat resulteert in een sterkere controle van planteneters over primaire aquatische producenten.
herbivoren kunnen mogelijk het lot van organisch materiaal controleren als het door het voedselweb wordt gefietst.,ref name = “Schmitz_2008″/> herbivoren hebben de neiging om voedzame planten te selecteren terwijl planten met structurele afweermechanismen worden vermeden. Net als ondersteuningsstructuren, zijn verdedigingsstructuren samengesteld uit voedselarme, koolstofrijke cellulose. Toegang tot voedzame voedselbronnen verhoogt het metabolisme van herbivoren en de energiebehoefte, wat leidt tot een grotere verwijdering van primaire producenten. In aquatische ecosystemen is fytoplankton zeer voedzaam en ontbreekt het over het algemeen aan afweermechanismen., Dit resulteert in een grotere top-down controle omdat geconsumeerd plantaardig materiaal snel als labiel organisch afval weer in het systeem wordt afgegeven. In terrestrische ecosystemen zijn primaire producenten minder voedzaam en hebben ze meer kans om verdedigingsstructuren te bevatten. Omdat herbivoren de voorkeur geven aan dichte planten en planten of plantendelen met verdedigingsstructuren vermijden, blijft een grotere hoeveelheid plantmateriaal buiten beschouwing binnen het ecosysteem. Het vermijden van plantaardig materiaal van lage kwaliteit kan de reden zijn waarom terrestrische systemen een zwakkere top-down controle hebben op de stroom van energie.