سلسلة الغذاء

السلسلة الغذائية هي شبكة خطية من الروابط في شبكة غذائية ، تبدأ عادةً بكائن ذاتي التغذية (مثل الأعشاب أو الطحالب )، ويُسمى أيضًا منتجًا، وتنتهي عادةً بمفترس قمة (مثل الدببة الرمادية أو الحيتان القاتلة )، أو كائن متغذٍ على الفتات (مثل ديدان الأرض وقمل الخشب )، أو كائن محلل (مثل الفطريات أو البكتيريا ). وتختلف الشبكة الغذائية عن السلسلة الغذائية. فالسلسلة الغذائية توضح العلاقات بين الكائنات الحية وفقًا لمصادر الطاقة التي تستهلكها في المستويات الغذائية ، وأكثر الطرق شيوعًا لقياسها هي طولها: أي عدد الروابط بين المستهلك الغذائي وقاعدة السلسلة.

تُعد دراسات السلاسل الغذائية ضرورية للعديد من الدراسات البيولوجية.

يُعدّ استقرار السلسلة الغذائية أمرًا بالغ الأهمية لبقاء معظم الأنواع . فإزالة عنصر واحد فقط من السلسلة الغذائية قد يؤدي إلى انقراض نوع ما أو انخفاض كبير في احتمالية بقائه. تحتوي العديد من السلاسل والشبكات الغذائية على نوع أساسي ، وهو نوع يؤثر بشكل مباشر على السلسلة الغذائية وله تأثير كبير على البيئة. وقد يؤدي غياب هذا النوع الأساسي إلى الإخلال بتوازن السلسلة الغذائية بأكملها. ^{[ 1 ]}

تعتمد كفاءة السلسلة الغذائية على الطاقة التي تستهلكها الكائنات المنتجة الأولية في البداية. ^{[ 2 ]} ثم تنتقل هذه الطاقة عبر المستويات الغذائية.

ناقش الجاحظ ، الفيلسوف العربي من القرن العاشر الميلادي، مفهوم السلاسل الغذائية لأول مرة. ^{[ 3 ]} أما المفاهيم الحديثة للسلاسل الغذائية والشبكات الغذائية فقد قدمها تشارلز إلتون . ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

تختلف السلسلة الغذائية عن الشبكة الغذائية، إذ تتبع السلسلة الغذائية مسارًا خطيًا مباشرًا للاستهلاك ونقل الطاقة. أما الشبكة الغذائية، فتتكون من ترابطات طبيعية بين السلاسل الغذائية، وهي غير خطية وتمثل مسارات مترابطة للاستهلاك ونقل الطاقة.

تتوقع نماذج السلسلة الغذائية عادةً أن المجتمعات تخضع لسيطرة المفترسات في القمة والنباتات ( ذاتية التغذية أو المنتجة) في القاعدة. ^{[ 7 ]}

لذا، يتكون أساس السلسلة الغذائية عادةً من المنتجين الأوليين . يستخدم المنتجون الأوليون، أو الكائنات ذاتية التغذية ، الطاقة المستمدة إما من ضوء الشمس أو من المركبات الكيميائية غير العضوية لإنتاج مركبات عضوية معقدة، مثل النشا، كمصدر للطاقة. ولأن ضوء الشمس ضروري لعملية التمثيل الضوئي ، فإن معظم أشكال الحياة لا يمكنها البقاء إذا اختفت الشمس. ومع ذلك، فقد اكتُشف مؤخرًا وجود بعض أشكال الحياة، وهي الكائنات الكيميائية التغذية ، التي يبدو أنها تحصل على كل طاقتها الأيضية من التخليق الكيميائي الذي تُحفزه الفتحات الحرارية المائية ، مما يُشير إلى أن بعض أشكال الحياة قد لا تحتاج إلى الطاقة الشمسية للنمو. تستخدم البكتيريا والعتائق الكيميائية التخليقية كبريتيد الهيدروجين والميثان من الفتحات الحرارية المائية والينابيع الباردة كمصدر للطاقة (تمامًا كما تستخدم النباتات ضوء الشمس) لإنتاج الكربوهيدرات؛ وهي تُشكل قاعدة السلسلة الغذائية في المناطق التي يندر فيها ضوء الشمس أو ينعدم. ^{[ 8 ]} وبغض النظر عن مصدر الطاقة، فإن أي نوع يُنتج طاقته بنفسه يقع في قاعدة نموذج السلسلة الغذائية، ويُعد جزءًا بالغ الأهمية من النظام البيئي. ^{[ 9 ]}

لا تستطيع المستويات الغذائية العليا إنتاج طاقتها بنفسها، لذا فهي تستهلك الكائنات المنتجة أو الكائنات الحية الأخرى التي تستهلك بدورها الكائنات المنتجة. وتضم هذه المستويات الغذائية العليا المستهلكين ( المستهلكين الثانويين ، والمستهلكين الثالثيين ، إلخ). والمستهلكون هم الكائنات الحية التي تتغذى على كائنات حية أخرى. جميع الكائنات الحية في السلسلة الغذائية، باستثناء الكائن الحي الأول، هي مستهلكون. يتغذى المستهلكون الثانويون على المستهلكين الأوليين ويحصلون على الطاقة منهم، ويتغذى المستهلكون الثالثيون على المستهلكين الثانويين ويحصلون على الطاقة منهم، وهكذا.

عادةً ما يكون أعلى مستوى غذائي هو المفترس الرئيسي ، وهو مستهلك ليس له مفترسات طبيعية في نموذج السلسلة الغذائية.

عند موت أي مستوى غذائي، تستهلك الكائنات المحللة والآكلة للمواد العضوية بقاياها للحصول على الطاقة، وتطرح المغذيات في البيئة مع فضلاتها. تقوم هذه الكائنات بتفكيك المركبات العضوية إلى مغذيات بسيطة تعود إلى التربة، وهي المغذيات التي تحتاجها النباتات لتكوين المركبات العضوية. ويُقدّر عدد الكائنات المحللة الموجودة بأكثر من 100,000 نوع.

غالباً ما تُحاكي نماذج المستويات الغذائية انتقال الطاقة بين هذه المستويات. إذ يحصل المستهلكون الأوليون على الطاقة من المنتجين وينقلونها إلى المستهلكين الثانويين والثالثيين.

تُعدّ السلاسل الغذائية أساسية في دراسات علم السموم البيئية ، التي تتتبع مسارات الملوثات البيئية وتضخمها الحيوي . ^{[ 10 ]} ومن الضروري أيضًا مراعاة التفاعلات بين مختلف المستويات الغذائية للتنبؤ بديناميات المجتمعات الحيوية ؛ إذ غالبًا ما تُمثّل السلاسل الغذائية المستوى الأساسي لتطوير النظريات المتعلقة بالمستويات الغذائية ودراسات المجتمعات/ النظم البيئية . ^{[ 7 ]}

يُعد طول السلسلة الغذائية متغيرًا مستمرًا يوفر مقياسًا لانتقال الطاقة ومؤشرًا للبنية البيئية التي تزداد من خلال الروابط من أدنى مستويات التغذية إلى أعلى مستوياتها.

تُستخدم السلاسل الغذائية غالبًا في النمذجة البيئية (مثل سلسلة غذائية من ثلاثة أنواع). وهي عبارة عن تجريدات مبسطة لشبكات الغذاء الحقيقية، ولكنها معقدة في ديناميكياتها وآثارها الرياضية. ^{[ 12 ]}

في أبسط صورها، يُعرَّف طول السلسلة الغذائية بأنه عدد الحلقات بين المستهلك الغذائي وقاعدة الشبكة. ويُحسب متوسط ​​طول السلسلة الغذائية كمتوسط ​​حسابي لأطوال جميع السلاسل في الشبكة الغذائية. ^{[ 13 ]} تُعدّ السلسلة الغذائية مخططًا لمصادر الطاقة. تبدأ السلسلة الغذائية بكائن منتج، يُفترس من قِبَل مستهلك أولي. وقد يُفترس المستهلك الأولي من قِبَل مستهلك ثانوي، والذي بدوره قد يُفترس من قِبَل مستهلك ثالثي. وقد يصبح المستهلكون الثالثيون أحيانًا فريسةً للمفترسات العليا المعروفة بالمستهلكين الرباعيين. على سبيل المثال، قد تبدأ سلسلة غذائية بنبات أخضر كمنتج، يُفترس من قِبَل حلزون، وهو المستهلك الأولي. وقد يصبح الحلزون بعد ذلك فريسةً لمستهلك ثانوي مثل الضفدع، والذي بدوره قد يُفترس من قِبَل مستهلك ثالثي مثل الثعبان، والذي بدوره قد يُفترس من قِبَل نسر. غالبًا ما تُقارن هذه النظرة البسيطة للسلسلة الغذائية ذات المستويات الغذائية الثابتة داخل النوع الواحد : النوع أ يُفترس من قِبل النوع ب، والنوع ب يُفترس من قِبل النوع ج، ...، بالواقع الذي تنتمي فيه صغار النوع إلى مستوى غذائي أدنى من البالغين، وهو وضع يُلاحظ غالبًا في البيئات المائية والبرمائية، كما هو الحال في الحشرات والأسماك. وقد أطلق جي إي هاتشينسون على هذا التعقيد مصطلح " التحول الغذائي " (metafoetesis) عام 1959. ^{[ 14 ]}

قام علماء البيئة بصياغة واختبار فرضيات تتعلق بطبيعة الأنماط البيئية المرتبطة بطول السلسلة الغذائية، مثل زيادة الطول مع حجم النظام البيئي ، ^{[ 15 ]} أو محدودية الطول بانخفاض الطاقة في كل مستوى متتالي، ^{[ 16 ]} أو انعكاس نوع الموئل. ^{[ 17 ]}

يُعدّ طول السلسلة الغذائية عاملاً مهماً لأن كمية الطاقة المنتقلة تقلّ مع ازدياد المستوى الغذائي؛ فعموماً، لا ينتقل سوى عشرة بالمئة من إجمالي الطاقة في مستوى غذائي معين إلى المستوى الذي يليه، إذ يُستخدم الباقي في عمليات الأيض . وعادةً لا يتجاوز عدد المستويات الغذائية في السلسلة الغذائية خمسة مستويات. ^{[ 18 ]} يستطيع الإنسان الحصول على طاقة أكبر بالرجوع مستوىً واحداً في السلسلة الغذائية وتناول الطعام السابق، فعلى سبيل المثال، يحصل على طاقة أكبر لكل رطل من تناول السلطة مقارنةً بحيوان تناول الخس. ^{[ 19 ] [ 2 ]}

الأنواع الأساسية هي أنواع فريدة ضمن نظام بيئي تعتمد عليها الأنواع الأخرى في النظام نفسه، أو النظام البيئي بأكمله. وتُعدّ هذه الأنواع بالغة الأهمية للنظام البيئي، فبدون وجودها، قد يتحول النظام البيئي أو يتوقف عن الوجود تمامًا. ^{[ 20 ]} ومن طرق تأثير الأنواع الأساسية على النظام البيئي وجودها في الشبكة الغذائية للنظام، وبالتالي في السلسلة الغذائية داخله. ^{[ 21 ]} تتغذى ثعالب البحر، وهي نوع أساسي في المناطق الساحلية للمحيط الهادئ، على قنافذ البحر. ^{[ 22 ]} وبدون وجود ثعالب البحر، تمارس قنافذ البحر رعيًا مدمرًا على أعشاب البحر ، مما يُسهم في تدهور النظم البيئية الساحلية في شمال المحيط الهادئ. ^{[ 22 ]} يُساعد وجود ثعالب البحر في السيطرة على أعداد قنافذ البحر والحفاظ على غابات عشب البحر، التي تُعدّ حيوية لأنواع أخرى في النظام البيئي. ^{[ 20 ]}

• غيرية التغذية
• الليثوتروف
• الهرم البيئي
• التفاعل بين المفترس والفريسة