Первичные производители являются основной частью экосистемы. Их можно рассматривать как первый и самый важный шаг в пищевой цепи. Наряду с разложителями они составляют основу пищевой сети, и вместе их население насчитывает больше, чем любая другая часть сети. Первичные производители потребляются первичными потребителями (обычно травоядными), которые затем потребляются вторичными потребителями и так далее. Организмы наверху цепи в конечном счете умирают и затем потребляются декомпозерами, которые фиксируют уровни азота и обеспечивают органический материал, необходимый для следующего поколения первичных производителей.

Первичные производители жизненно важны для выживания экосистемы. Они живут как в водных, так и в наземных экосистемах и производят углеводы, необходимые для выживания тех, кто находится выше в пищевой цепи. Поскольку они имеют небольшие размеры и могут быть подвержены изменению условий окружающей среды, экосистемы с более разнообразным населением основных производителей, как правило, процветают больше, чем экосистемы с однородным населением. Первичные производители быстро размножаются. Это необходимо для поддержания жизни, так как популяции видов становятся меньше по мере продвижения по пищевой цепи. Например, может потребоваться до 100 000 фунтов фитопланктона для кормления эквивалента только одного фунта вида хищника на верхнем конце цепи.

В большинстве случаев первичные производители используют фотосинтез для создания продуктов питания, поэтому солнечный свет является необходимым фактором для их окружающей среды. Однако солнечный свет не может достичь областей глубоко в пещерах и на глубине океана, поэтому некоторые первичные производители адаптировались, чтобы выжить. Первичные производители в этих средах используют вместо этого хемосинтез.

Водная Пищевая Сеть

Водные первичные производители включают растения, водоросли и бактерии. В районах с мелкой водой, где солнечный свет может достигать дна, растения, такие как морские водоросли и травы, являются основными производителями. Там, где вода слишком глубока, чтобы солнечный свет достиг дна, микроскопические клетки растений, известные как фитопланктон, обеспечивают большую часть жизнеобеспечения для водной жизни. На фитопланктон влияют такие факторы окружающей среды, как температура и солнечный свет, а также наличие питательных веществ и наличие травоядных хищников.

Около половины всего фотосинтеза происходит в океанах. Там фитопланктон забирает углекислый газ и воду из окружающей среды, и они могут использовать энергию солнца для создания углеводов посредством процесса, известного как фотосинтез. Являясь основным источником пищи для зоопланктона, эти организмы составляют основу пищевой цепи для всего населения океана. В свою очередь, зоопланктон, в состав которого входят веслоногие ракообразные, медузы и рыба на личиночной стадии, служит пищей для организмов, питающихся фильтрами, таких как двустворчатые моллюски и губки, а также амфипод, личинок других рыб и мелких рыб. Те, кто не употребляется в пищу сразу же, в конечном итоге умирают и переходят на более низкие уровни в качестве детрита, где они могут быть поглощены глубоководными организмами, которые фильтруют их пищу, такими как кораллы.

В пресноводных районах и на мелководных участках с соленой водой производители включают не только фитопланктон, такой как зеленые водоросли, но также и водные растения, такие как морские травы и водоросли или более крупные корневые растения, которые растут на поверхности воды, такие как хвощ, и обеспечивают не только пищу, но и укрытие для большей водной жизни. Эти растения дают пищу насекомым, рыбе и амфибиям.

Солнечный свет не может проникать глубоко на дно океана, но первичные производители все еще процветают там. В этих местах микроорганизмы накапливаются в таких областях, как гидротермальные жерла и холодные потоки, где они получают энергию от метаболизма окружающих неорганических материалов, таких как химические вещества, которые просачиваются с морского дна, а не с солнечного света. Они также могут оседать на тушах китов и даже на кораблекрушениях, которые служат источником органического материала. Они используют процесс, называемый хемосинтезом, чтобы превратить углерод в органическое вещество, используя водород, сероводород или метан в качестве источника энергии.

Гидротермальные микроорганизмы процветают в водах вокруг дымоходов или «черных курильщиков», которые образуются из отложений сульфида железа, оставленных гидротермальными жерлами на дне океана. Эти "микробы сброса" являются основными производителями на дне океана и поддерживают целые экосистемы. Они используют химическую энергию, найденную в минералах горячего источника, чтобы создать сероводород. Хотя сероводород токсичен для большинства животных, организмы, живущие в этих гидротермальных жерлах, приспособились и вместо этого процветают.

Другие микроорганизмы, обычно встречающиеся у курильщиков, включают архей, которые собирают газообразный водород и выделяют метан и зеленые серные бактерии. Для этого требуется как химическая, так и световая энергия, последняя, ​​которую они получают от слабого радиоактивного свечения, испускаемого геотермально нагретыми породами. Многие из этих литотропных бактерий создают вокруг вентиляционного мата маты толщиной до 3 сантиметров и привлекают основных потребителей (таких, как улитки и чешуйчатые черви), которые, в свою очередь, привлекают более крупных хищников.

Наземная пищевая цепь

Наземная или почвенная пищевая цепь состоит из большого количества разнообразных организмов, от микроскопических одноклеточных продуцентов до видимых червей, насекомых и растений. Основные производители включают растения, лишайники, мох, бактерии и водоросли. Первичные производители в наземной экосистеме живут в органическом веществе и вокруг него. Поскольку они не мобильны, они живут и растут там, где есть питательные вещества для их поддержания. Они берут питательные вещества из органических веществ, оставленных в почве разложителями, и превращают их в пищу для себя и других организмов. Как и их водные аналоги, они используют фотосинтез для преобразования питательных веществ и органических веществ из почвы в источники пищи для питания других растений и животных. Поскольку этим организмам требуется солнечный свет для обработки питательных веществ, они живут на поверхности или вблизи поверхности почвы.

Как и дно океана, солнечный свет не проникает глубоко в пещеры. По этой причине бактериальные колонии в некоторых известняковых пещерах являются хемоавтотрофными, также известными как «поедание горных пород». Эти бактерии, как и бактерии в глубинах океана, получают необходимое питание от соединений азота, серы или железа, находящихся в или на поверхности скалы, которые были перенесены туда водой, просачивающейся через пористую поверхность.

Где вода встречает землю

Хотя водные и наземные экосистемы в значительной степени независимы друг от друга, есть места, где они пересекаются. В этих точках экосистемы являются взаимозависимыми. Например, берега ручьев и рек предоставляют некоторые источники пищи для поддержки пищевой цепи ручья; наземные организмы также потребляют водные организмы. Существует тенденция к большему разнообразию организмов, где они встречаются. Более высокие уровни фитопланктона, вероятно, из-за большей доступности питательных веществ и более длительного времени «пребывания» были обнаружены в болотных системах, чем в близлежащих прибрежных устьях. Было обнаружено, что измерения продукции фитопланктона выше у береговых линий в районах, где питательные вещества с суши по существу "оплодотворяют" океан азотом и фосфором. Другие факторы, влияющие на выработку фитопланктона на береговой линии, включают количество солнечного света, температуру воды и физические процессы, такие как ветровые и приливные течения. Как и следовало ожидать, учитывая эти факторы, цветение фитопланктона может быть сезонным явлением, причем более высокие уровни регистрируются, когда условия окружающей среды более благоприятны.

Первичные производители в экстремальных условиях

В засушливой пустынной экосистеме нет постоянного водоснабжения, поэтому ее основные производители, такие как водоросли и лишайники, проводят некоторое время в неактивном состоянии. Редкие дожди вызывают короткие периоды активности, когда организмы действуют быстро, производя питательные вещества. В некоторых случаях эти питательные вещества затем сохраняются и медленно высвобождаются в ожидании следующего дождя. Именно эта адаптация позволяет пустынным организмам выживать в течение длительного времени. Найденные на почве и камнях, а также на некоторых папоротниках и других растениях, эти пойкилогидрические растения могут переходить между активной фазой и фазой покоя в зависимости от того, влажные они или сухие. Хотя, когда они сухие, они кажутся мертвыми, на самом деле они находятся в состоянии покоя и трансформируются со следующим дождем. После дождя водоросли и лишайники становятся фотосинтетически активными и (благодаря своей способности быстро размножаться) служат источником пищи для организмов более высокого уровня, прежде чем жара в пустыне заставит воду испаряться.

В отличие от потребителей более высокого уровня, таких как птицы и пустынные животные, первичные производители не являются мобильными и не могут переехать в более благоприятные условия. Шансы экосистемы на выживание увеличиваются при большем разнообразии производителей по мере изменения температуры и количества осадков в зависимости от сезона. Условия, подходящие для одного организма, могут не подходить для другого, поэтому это приносит пользу экосистеме, когда один может быть в состоянии покоя, а другой процветает. Другие факторы, такие как количество песка или глины в почве, уровень засоленности и наличие камней или камней, влияют на удержание воды, а также влияют на способность первичных производителей к размножению.

С другой стороны, холодные районы, такие как Арктика, в большинстве случаев не в состоянии поддерживать жизнь растений. Жизнь в тундре почти такая же, как в засушливой пустыне. Различные условия означают, что организмы могут процветать только в определенные сезоны, и многие, включая первичных производителей, существуют в состоянии покоя в течение части года. Лишайники и мхи являются наиболее распространенными основными производителями тундры.

В то время как некоторые арктические мхи живут под снегом, чуть выше вечной мерзлоты, другие арктические растения живут под водой. Весной таяние морского льда наряду с увеличением доступности солнечного света вызывает производство водорослей в арктическом регионе. Районы с более высокими концентрациями нитратов демонстрируют более высокую продуктивность. Этот фитопланктон цветет подо льдом, и когда уровень льда истончается и достигает своего годового минимума, производство ледяных водорослей замедляется. Это имеет тенденцию совпадать с движением водорослей в океан, поскольку нижний уровень льда тает. Увеличение производства соответствует периодам увеличения утолщения льда осенью, в то время как все еще существует значительное количество солнечного света. Когда морской лед тает, ледяные водоросли попадают в воду и усиливают цветение фитопланктона, воздействуя на полярную морскую пищевую сеть.

Эта изменяющаяся картина роста и таяния морского льда наряду с достаточным запасом питательных веществ, по-видимому, необходима для производства ледяных водорослей. Изменение условий, таких как более раннее или более быстрое таяние льда, может привести к снижению уровня ледяных водорослей, а изменение сроков высвобождения водорослей может повлиять на выживание потребителей.

Вредные водорослевые цветы

Цветение водорослей может произойти практически в любом водоеме. Некоторые могут обесцвечивать воду, иметь неприятный запах или ухудшать вкус воды или рыбы, но не быть токсичными. Тем не менее, невозможно определить безопасность цветения водорослей при взгляде на него. Вредные цветения водорослей были зарегистрированы во всех прибрежных штатах США, а также в пресной воде более чем в половине штатов. Они также встречаются в солоноватых водах. Эти видимые колонии цианобактерий или микроводорослей могут присутствовать в различных цветах, таких как красный, синий, зеленый, коричневый, желтый или оранжевый. Вредное цветение водорослей быстро растет и влияет на здоровье животных, человека и окружающую среду. Он может производить токсины, которые могут отравить любое живое существо, которое вступает в контакт с ним, или это может загрязнить водную жизнь и вызвать заболевание, когда человек или животное съедают зараженный организм. Эти цветы могут быть вызваны увеличением питательных веществ в воде или изменениями морских течений или температуры.

Хотя немногие виды фитопланктона продуцируют эти токсины, даже полезный фитопланктон может быть вредным. Когда эти микроорганизмы размножаются слишком быстро, создавая плотный мат на поверхности воды, результирующее перенаселение может вызвать гипоксию или низкий уровень кислорода в воде, что нарушает экосистему. Так называемые «коричневые приливы», хотя и не токсичны, могут покрывать большие площади поверхности воды, не давая солнечному свету опуститься ниже и впоследствии убивая те растения и организмы, которые зависят от них в течение всей жизни.