Ecosysteemdiensten 4: Ecosystemen en voedselketens

Het is een oeroude wet in de natuur: het ene organisme eet het andere op om zelf in leven te blijven. Planten groeien dankzij het licht van de zon en het koolzuurgas in de atmosfeer, rupsen vreten de bladeren van de planten op, roodborstjes doen zich te goed aan rupsen, en een sperwer lust occasioneel wel eens een roodborstje. En aan het einde van hun leven breken opruimers, zoals wormen, schimmels en bacteriën, het dode materiaal van al deze dieren en planten af tot eenvoudige moleculen, die nieuwe organismen recycleren om te groeien. Dit eenvoudige systeem wordt wel eens aangeduid als een voedselketen.

 

Voorbeeld van een eenvoudige voedselketen
Bronnen figuren: Eikenbladeren: PPD, PIXNIO, publiek domein
Rupsen: Patrick Oscar Boykin, Flickr, CC BY-SA 2.0
Roodborstjes: Ben Kerckx, Pixabay, publiek domein
Sperwer: Phisk, Pixabay, publiek domein.

Zo een voedselketen bestaat uit verschillende schakels, de trofische niveaus.

Onderaan, op het eerste trofische niveau, vinden we de organismen die energie van de zon oogsten in een proces dat fotosynthese wordt genoemd. Met die energie kunnen ze koolstofdioxide (CO2) uit de atmosfeer omzetten naar biologisch materiaal om hun cellen en weefsels mee op te bouwen. Het gaat dan in eerste instantie om suikers, maar van daaruit maken deze organismen dan ook vetten, eiwitten en allerlei andere moleculen aan. Omdat ze hun eigen voedingsstoffen volledig zelf aanmaken, worden ze autotroof genoemd (uit de Griekse woorden α?τος, zelf, en τροφ?, voedsel). Op enkele uitzonderingen na, zijn alle planten en wieren autotroof. Ook de blauwalgen (die bij de bacteriën thuishoren), zijn autotrofe levensvormen, net als een aantal bacteriesoorten die geen zonlicht, maar anorganische stoffen zoals zwavel gebruiken als energiebron.

 

Een verscheidenheid aan autotrofe organismen!
Links: Bladeren van
Ginkgo biloba [Bron: Chris Palmer, Flickr, CC BY-SA 2.0]
Rechtsboven: Reuzenkelp, een van de grootste wieren (
Macrocystis pyrifera). Bron: sanc0063, NOAA Photo library, Flickr, CC BY 2.0
Rechtsonder: De blauwalgensoort
Anabaena, een microscopische autotrofe soort. 
Bron: Berkshire Community College Bioscience Image Library, Flickr, publiek domein

 

Op het tweede niveau vinden we de organismen terug die de organismen van op dat eerste trofische niveau opeten. Vermits ze andere organismen opeten om aan hun voedsel te komen (het Griekse ?τερος betekent andere), noemen we ze heterotrofen, of ook wel consumenten. Bovendien zijn deze organismen herbivoren. De soorten die we terugvinden op het derde niveau (en hoger) zijn carnivore consumenten (in het geval van de voedselketen uit bovenstaande figuur, de roodborstjes en de sperwer).

En eigenlijk ontbreekt er nog een heel belangrijke groep in die klassieke voedselketen: de detritivoren of reducenten, de opruimers van een ecosysteem. Deze organismen breken alle dode materiaal af dat zich in de bosbodem of op de bodem van de oceaan verzamelt, en maken er weer mineralen of koolstofdioxide van. Houtrotschimmels breken dood hout af, bacteriën verteren allerlei organische moleculen, mosselen en oesters filteren het zeewater, en allerlei wormen ploegen zich door het zand op zoek naar een lekker hapje. De klassieke voedselketen is dus eigenlijk een onvolledige voorstelling: dieren eten andere dieren, maar komen ook zelf op het menu terecht – als ze niet opgejaagd worden, dan eindigen ze wel als voer voor de wormen en de schimmels. De circle of life sluit zich weer, en de natuur maakt zichzelf schoon.

Voedselketens in de oceaan

Dergelijke voedselketens bestaan ook in de mariene wereld. Het eerste trofische niveau bestaat daar uit mariene planten en wieren. Meestal gaat het dan over microscopisch kleine wieren, het fytoplankton. Deze eencellige levensvormen drijven in de bovenste lagen van het zeewater. Meer naar de kust vinden we groenwieren, bruinwieren en roodwieren. Dit fytoplankton is verantwoordelijk voor 40% van alle fotosynthese die op aarde plaatsvindt. In de diepe oceaan komt er geen plankton voor: omdat er zo diep geen licht mee doordringt, kunnen de organismen die daar voorkomen niet aan fotosynthese doen. Dat wil niet zeggen dat er geen leven kan voorkomen: er is redelijk wat biologisch materiaal dat boven in de oceaan gevormd wordt en dient als voedsel voor wat er beneden leeft.

Op het tweede niveau vinden we het zogenaamde zoöplankton (roeipootkreeftjes en krill, maar ook vissenlarven). Ook grotere dieren behoren tot dit tweede niveau: zeewier wordt bijvoorbeeld begraasd door heel wat zeeslakkensoorten.  Daarnaast zijn er de filtervoeders (zoals zeepokken, mosselen, oesters en een aantal wormsoorten); zij filteren het fytoplankton en het zoöplankton uit het zeewater dat langs hun kieuwen stroomt. Op het derde trofische niveau vinden we de carnivoren die zich voeden met grazers en filtervoeders, zoals de haring en de schol. Carnivoren die herbivoren en andere carnivoren consumeren, zoals de kabeljauw en de doornhaai, zitten op het vierde trofische niveau. Dit zijn de echte jagers of toppredatoren.

Ten slotte zijn er ook op de bodem van de zee en oceaan detritivoren te vinden. Op de zeebodem accumuleert zich immers een aanzienlijke hoeveelheid detritus: de resten van de dieren en planten die boven in het water (in de pelagische zone) zijn gestorven, slijmvlokken, uitwerpselen… We noemden dit eerder al “zeesneeuw”, en het is een belangrijk middel waarmee er biologisch materiaal (en dus ook voedsel en energie) uit de fotische zone naar de diepere en donkere lagen van de zee verkast. Dit mechanisme heet ook wel de biologische pomp. Stekelhuidigen zoals zee-egels, zeesterren en zeekomkommers jagen niet alleen op andere, nog levende organismen, maar consumeren ook zeesneeuw. Zeewormen zoals de kerstboomworm (Spirobranchus giganteus, een kokerworm die zich vasthecht op koralen) hebben veervormige aanhangsels die ze uitspreiden om vlokken zeesneeuw op te vangen. Oesters en mosselen filteren dan weer het organisch materiaal uit het water.

 

Spirobranchus giganteus, de kerstboomworm.
Bron: Nick Hobgood, Wikimedia, CC BY-SA 3.0,

 

Voedselweb en trofische niveaus in een marien ecosysteem.
Figuren alle publiek domein.

 

Op die manier hangen de verschillende organismen binnen een ecosysteem aan mekaar: het ene organisme eet het andere, of maakt gebruik van de mineralen die door een derde uit dood materiaal zijn vrijgesteld. In de meeste systemen zien we echter dat organismen zowel op een secundair, op een tertiair of een hoger niveau kunnen staan. Het uitwerken van de verschillende voedselrelaties tussen organismen leidt daar dan tot complexe situaties, die worden aangeduid als voedselwebben.

Om wat orde te scheppen in dergelijke webben, zijn ecologen voor de dag gekomen met het begrip ‘gemiddeld trofisch niveau’. Dit niveau wordt berekend door elk organisme uit het voedselweb een cijfer toe te kennen op basis van hun positie in het web. De producenten zitten daarbij enkel op niveau 1, de organismen die enkel leven van dit plankton op niveau 2. Dieren die enkel organismen eten van niveau 2 krijgen een 3 als cijfer. Dieren die zich zowel voeden met wieren (van niveau 1) als met dieren van niveau 2, krijgen een cijfer tussen de 2 en de 3 (waarbij de juiste waarde afhangt van de mate waarin ze voor hun voeding van elk van beide niveaus gebruik maken). In mariene ecosystemen kunnen de waarden oplopen tot 5 voor de toppredatoren. De witte haai, die leeft van carnivore vissen en zeezoogdieren, heeft bijvoorbeeld een score van 4,5; de kreeft, een aaseter op de bodem van de zee, heeft er een van 2,6 en de omnivore kabeljauw, die alles eet van plankton tot carnivore vissen, eindigt met 4,0.

 

Voedselweb in een Antarctisch ecosysteem
Bron schema: https://www.climate-policy-watcher.org/antarctic-sector/marine-mammals.html
Figuren alle publiek domein.

 

Deze blogpost is een aanvulling op Elementair, onze podcast over wetenschap, hier te vinden op Spotify.

Deze podcast wordt gesteund door het Fonds Ernest Solvay via de Koning Boudewijnstichting

 

Geplaatst door Geert op 11/12/2019 om 18:29