Трофічний каскад

Наші редактори розглянуть подане вами повідомлення та вирішать, чи слід переглянути статтю.

Трофічний каскад, екологічне явище, спричинене додаванням або вилученням найвищих хижаків та залученням взаємних змін відносної популяції хижаків та здобичей через харчовий ланцюг, що часто призводить до різких змін у структурі екосистеми та кругообігу поживних речовин.

трофічний

У трирівневому харчовому ланцюзі збільшення (або зменшення) м’ясоїдних тварин викликає зменшення (або збільшення) рослиноїдних тварин та збільшення (або зменшення) первинних продуцентів, таких як рослини та фітопланктон. Наприклад, на сході Північної Америки виведення вовків (Canis lupus) було пов’язане зі збільшенням кількості білохвостих оленів (Odocoileus virginianus) та зменшенням кількості з’їдених оленями рослин. Американський зоолог Роберт Пейн ввів термін трофічний каскад у 1980 році, щоб описати взаємні зміни в харчових мережах, викликані експериментальними маніпуляціями з найвищими хижаками. У 1980-х інші використовували цей термін для опису змін у водних екосистемах, що виникають внаслідок таких факторів, як раптове збільшення чисельності хижих риб унаслідок запасів чи різке скорочення хижих риб, спричинене перелівом.

Вплив на водні та наземні екосистеми

Протягом 1980-х та 90-х років серія експериментів продемонструвала трофічні каскади шляхом додавання або видалення верхових хижих тварин, таких як окунь (Micropterus) та жовтий окунь (Perca flavescens), до або з прісноводних озер. Ці експерименти показали, що трофічні каскади контролювали біомасу та виробництво фітопланктону, швидкість переробки поживних речовин, співвідношення азоту до фосфору, доступного для фітопланктону, активність бактерій та швидкість осідання. Оскільки трофічні каскади впливали на швидкість первинного продукування та дихання озером в цілому, вони впливали на швидкість обміну вуглекислого газу та кисню між озером та атмосферою.

Дослідження в найрізноманітніших наземних та водних середовищах показали, що трофічні каскади контролюють видовий склад, біомасу та продукцію рослиноїдних та рослин. Наприклад, надмірний вилов тріски (Gadus morhua) та інших комерційно експлуатованих риб, таких як пікша (Melanogrammus) та хек (Urophycis, Raniceps та Phycis) у Північній Атлантичному океані призвів до збільшення кількості дрібних пелагічних (відкритих океанів) риб, споживаних тріска, сніговий краб (Chionoecetes opilio) та креветки. Як результат, популяції великотілих рослиноїдних зоопланктонів, які споживають дрібні пелагічні риби, зменшились, що, в свою чергу, призвело до збільшення фітопланктону. Відновлення вовків у долині Лук Альберти, Канада, зменшило популяцію лося (Cervus elaphus) та збільшило ріст осики (Populus) та верби (Salix). В іншому прикладі, промисловий збір морських видр (Enhydra lutris) для торгівлі хутром біля західного узбережжя Північної Америки спричинив збільшення кількості морських їжаків та зменшення кількості лісів ламінарії через споживання водоростями водоростей у прилеглих морських середовищах.

Традиційно вважалося, що виробництво рослин та кругообіг поживних речовин контролюється фізичними або хімічними факторами, такими як сонячна радіація, клімат та поживні речовини. Хоча фізичні та хімічні фактори є важливими, спільноти виробників та рівень їх метаболізму також впливають на трофічні каскади.

Екосистеми без головних хижаків

У багатьох випадках трофічні каскади були ініційовані переслідуванням людей та видобутком вищих хижаків, таких як вовки та великі коти в наземних екосистемах, а акули, тунці та риба з дичини у водних екосистемах. Видалення топових хижих тварин спричиняє значні наслідки для популяцій здобичі, первинних виробників та екосистемних процесів. Тому збереження топових хижих тварин допомагає зберегти структуру та процеси екосистем, в яких живуть ці хижаки. Нормальне функціонування екосистем забезпечує багато послуг, якими користуються люди, включаючи продовольство, клітковину та запаси прісної води, а також процеси, що підтримують якість повітря, води та ґрунту. Однак збереження або відновлення топових хижих тварин часом буває суперечливим через ризик, який такі хижаки становлять для людей, худоби чи домашніх тварин.

Вивільнення мезопредатора, явище, при якому популяції середніх хижаків швидко збільшуються і відіграють більшу роль в екосистемах, в яких вони мешкають, спричинене видаленням верхніх хижаків. Мезопредатори погано конкурують з головними хижими тваринами, тому їх, як правило, уникають. Систематичний занепад пум (Puma concolor) та вовків у суміжних Сполучених Штатах та інших частинах Північної Америки протягом 20 століття дозволив популяціям мезопредаторів, таких як койоти (Canis latrans), руді лисиці (Vulpes vulpes) та єноти (Procyon lotor) ) збільшуватись у міру того, як стали доступними джерела їжі, мисливські угіддя, ділянки лігва та інші ресурси, що колись контролювались найвищими хижаками. Занепад леопардів (Panthera pardus) в деяких районах Африки дозволив збільшити популяції бабуїнів (Papio). Втрата великих акул в океанах дозволила збільшити акул і променів меншого тіла. У кожному випадку вивільнення мезопредатора спричиняло зменшення кількості споживаних мезопредатором видів.

Крім того, деякі мезопредатори стали неприємними видами. Продовольчі єноти грабують сміттєві баки та сади у багатьох міських районах і є відомими носіями вірусу сказу. Бабуїни можуть вторгнутися в будинки, увірватися в машини, щоб викрасти продукти, а в деяких випадках становлять загрозу для дітей.

Біоманіпуляція в озерах