forskning har visat att primärproducenterna fastställer kol till liknande nivåer i ekosystemen. När kol har införts i ett system som en livskraftig energikälla varierar de mekanismer som styr energiflödet till högre trofiska nivåer mellan ekosystemen. Bland akvatiska och terrestra ekosystem har mönster identifierats som kan redogöra för denna variation och delats upp i två huvudsakliga kontrollvägar: uppifrån och ned och nedifrån och upp., De verkande mekanismerna inom varje väg reglerar slutligen strukturen på samhälls-och trofinivå inom ett ekosystem i varierande grad. Bottom-up-kontroller innefattar mekanismer som bygger på resurskvalitet och tillgänglighet, som styr primärproduktivitet och det efterföljande flödet av energi och biomassa till högre trofiska nivåer. Top-down kontroller innebär mekanismer som bygger på konsumtion av konsumenterna. Dessa mekanismer kontrollerar graden av energiöverföring från en trofisk nivå till en annan som växtätare eller rovdjur matar på lägre trofiska nivåer.,
Aquatic vs terrestrial ecosystemsEdit
mycket variation i energiflödet finns inom varje typ av ekosystem, vilket skapar en utmaning att identifiera variation mellan ekosystemtyper. I allmänhet är flödet av energi en funktion av primär produktivitet med temperatur, vatten tillgänglighet och lätt tillgänglighet. Bland akvatiska ekosystem finns till exempel högre produktionstakt i stora floder och grunda sjöar än i djupa sjöar och klara vattendrag., Bland terrestra ekosystem har våtmarker, träsk och tropiska regnskogar de högsta primära produktionshastigheterna, medan tundra-och alpekosystemen har de lägsta primära produktionshastigheterna. Sambanden mellan primärproduktion och miljöförhållanden har bidragit till att ta hänsyn till variationer inom ekosystemtyper, vilket gör det möjligt för ekologer att visa att energi strömmar mer effektivt genom akvatiska ekosystem än terrestra ekosystem på grund av de olika bottom-up-och top-down-kontrollerna.,
Bottom-upEdit
styrkan i bottom-up-kontroller på energiflödet bestäms av primärproducenternas näringskvalitet, storlek och tillväxt i ett ekosystem. Fotosyntetiskt material är typiskt rikt på kväve (N) och fosfor (P) och kompletterar den höga växtätande efterfrågan på N och P i alla ekosystem. Akvatisk primärproduktion domineras av små, encelliga fytoplankton som mestadels består av fotosyntetiskt material, vilket ger en effektiv källa till dessa näringsämnen för växtätare., Däremot innehåller flercelliga markplantor många stora stödjande cellulosastrukturer med högt kol, lågt näringsvärde. På grund av denna strukturella skillnad har primärproducenterna mindre biomassa per fotosyntetisk vävnad som lagras i akvatiska ekosystem än i skogar och gräsmarker i terrestra ekosystem. Denna låga biomassa i förhållande till fotosyntetiskt material i akvatiska ekosystem möjliggör en effektivare omsättningshastighet jämfört med terrestra ekosystem., Eftersom växtplankton konsumeras av växtätare ersätter deras ökade tillväxt-och reproduktionstakt tillräckligt förlorad biomassa och, i samband med deras näringsrika täta kvalitet, stöder större sekundär produktion.
ytterligare faktorer som påverkar primärproduktionen innefattar insatsvaror av N och P, vilka förekommer i större omfattning i akvatiska ekosystem. Dessa näringsämnen är viktiga för att stimulera växttillväxt och, när de överförs till högre trofiska nivåer, stimulera konsumentbiomassa och tillväxthastighet. Om någon av dessa näringsämnen är bristfälliga kan de begränsa den totala primärproduktionen., Inom sjöar tenderar P att vara det större begränsande näringsämnet medan både n och P begränsar primärproduktionen i floder. På grund av dessa begränsande effekter kan tillförsel av näringsämnen potentiellt minska begränsningarna för primärproduktion av ett vattenlevande ekosystem. Alloktont material som tvättas i ett vattenlevande ekosystem introducerar N och P samt energi i form av kolmolekyler som lätt tas upp av primärproducenter. Större insatsvaror och ökad näringskoncentration stöder större primära produktionsnivåer netto, vilket i sin tur stöder större sekundär produktion.,
top-downEdit
top-down-mekanismer utövar större kontroll över akvatiska primärproducenter på grund av konsumentens rulle inom en vattenlevande livsmedelsbana. Bland konsumenterna kan växtätare förmedla effekterna av trofiska kaskader genom att överbrygga flödet av energi från primära producenter till rovdjur i högre trofiska nivåer. Över ekosystemen finns det en konsekvent koppling mellan växtätande tillväxt och producentnäringskvalitet. I akvatiska ekosystem förbrukas dock primärproducenterna av växtätare i en takt som är fyra gånger större än i terrestra ekosystem., Även om detta ämne är mycket debatterat har forskare tillskrivit skillnaden i växtätare kontroll till flera teorier, inklusive producent till konsumentstorlekskvoter och växtätare selektivitet.
en färskvattenmatbana som visar storleksskillnaderna mellan varje trofisk nivå. Primärproducenter tenderar att vara små algceller. Växtätare tenderar att vara små Makro-ryggradslösa djur. Rovdjur tenderar att vara större fiskar.,
modellering av top-down-kontroller på primärproducenter tyder på att den största kontrollen över flödet av energi uppstår när storleksförhållandet mellan konsument och primärproducent är det högsta. Storleksfördelningen av organismer som finns inom en enda trofisk nivå i akvatiska system är mycket smalare än för markbundna system., På land varierar konsumentens storlek från mindre än den växt den förbrukar, såsom en insekt, till betydligt större, såsom en hovdjur, medan i vattensystem varierar konsumentkroppens storlek inom en trofisk nivå mycket mindre och är starkt korrelerad med trofisk position. Till följd av detta är storleksskillnaden mellan producenter och konsumenter genomgående större i vattenmiljöer än på land, vilket leder till en starkare växtätande kontroll över primärproducenter i vatten.
växtätare kan potentiellt kontrollera ödet för organiskt material eftersom det cyklas via matbanan.,ref name=” Schmitz_2008″/> växtätare tenderar att välja näringsrika växter samtidigt som växter med strukturella försvarsmekanismer undviks. Liksom stödstrukturer består försvarsstrukturer av näringsfattig, hög kolcellulosa. Tillgång till näringsrika livsmedelskällor ökar växtätare metabolism och energibehov, vilket leder till större avlägsnande av primärproducenter. I akvatiska ekosystem är fytoplankton mycket näringsrika och saknar generellt försvarsmekanismer., Detta resulterar i större top-down kontroll eftersom förbrukad växtmaterial snabbt släpps tillbaka i systemet som labilt organiskt avfall. I terrestra ekosystem är primärproducenterna mindre näringsmässigt täta och är mer benägna att innehålla försvarsstrukturer. Eftersom växtätare föredrar näringsmässigt täta växter och undviker växter eller växtdelar med försvars strukturer, lämnas en större mängd växtmaterial unconsumed inom ekosystemet. Herbivore undvikande av växtmaterial av låg kvalitet kan vara varför markbundna system uppvisar svagare uppifrån och ner-kontroll över energiflödet.