רמת הזנה

רמת הזנה או רמה טרופית (בפ"א רפה) של אורגניזם מסוים מייצגת את מקומו בשרשרת המזון. המילה טרופי נגזרת מיוונית, trophē) τροφή), ומשמעה אוכל או אכילה. שרשרת המזון מייצגת רצף אורגניזמים אשר אחד ניזון מהאחר ונאכל בתורו על ידי יצורים אחרים. מספר השלבים של אורגניזם מבסיס שרשרת המזון מייצג את רמת ההזנה שלו. שרשרת המזון מתחילה ברמת הזנה 1 עם יצרנים ראשוניים כגון צמחים, ממשיכה לאוכלי-צמחים ברמה 2, טורפים ברמה 3 הכוללת מגוון אורניזמים הצדים יצורים אחרים כגון צמחים טורפים, חרקים וכדומה, בדרך כלל מסתיימת ברמה 4 או 5 בטורפי בשר או טורפי על. הדרך במעלה שרשרת המזון עשויה להיות זרימה חד כיוונית, או כמארג מזון. סביבה אקולוגית בעלת מגוון ביולוגי גבוה יותר מהווה מעבר הזנתי מורכב יותר.

סקירה

שלוש הדרכים הבסיסיות שאורגניזמים משיגים את מזונם הם כיצרנים, כצרכנים או כמפרקים.

יצרנים: הם באופן טיפוסי צמחים או אצות. צמחים ואצות אינם אוכלים בדרך כלל אורגניזמים אחרים, אולם נוטלים נוטריאנטים מהאדמה או מהמים ויוצרים את מזונם בעצמם באמצעות פוטוסינתזה. מסיבה זו הם נקראים יצרנים ראשוניים. מסיבה זו, אנרגיית השמש היא המניע הבסיסי לשרשרת המזון. יוצא דופן לכלל זה מתרחש באפלת מעמקי הים סביב נביעות הידרתרמיות לשם קרני השמש אינן מגיעות. כאן יצרנים ראשוניים מייצרים את מזונם בתהליך הנקרא כימוסינתזה (כמואוטוטרופים).
 צרכנים: הם בעלי חיים אשר אינם מסוגלים לייצר לעצמם מזון וצריכים לצרוך אורגניזמים אחרים. בעלי חיים אשר אוכלים בעיקר יצרנים ראשוניים (כגון צמחים) נקראים אוכלי-צמחים (הרביוור). בעלי חיים אשר אוכלים בעלי חיים אחרים נקראים טורפים או קרניבור, ובעלי חיים הניזונים גם מצמחים וגם מבעלי חיים אחרים נקראים אוכלי כול או אומניבור.
אוכלי שיירים: ניזונים מצמחים מתים, חומרי בעלי חיים ופסולת באמצעות פירוק, ומשחררים אותם שוב למערכת האקולוגית כאנרגיה ונוטריאנטים. מפרקים כגון בקטריות ופטריות ניזונים מפסולת ואורגניזמים מתים, ממירים אותם לתרכובות אנאורגניות בצורת נוטריאנטים מינרלים שצמחים מסוגלים למחזר אותם שוב כמזון.

רמת הזנה יכולה להיות מיוצגת באמצעות מספרים כאשר מתחילים ברמה 1 – בצמחים. רמות הזנה נוספות ימוספרו כתוצאה ממיקום האורגניזם לאורך שרשרת המזון.

 רמה 1: צמחים ואצות יוצרים את מזונם בעצמם ונקראים יצרנים ראשוניים.
 רמה 2: אוכלי-צמחים ניזונים מצמחים ולכן נקראים צרכנים ראשוניים.
 רמה 3: טורפים הניזונים מאוכלי-צמחים נקראים צרכנים שניוניים.
 רמה 4: טורפים הניזונים מטורפים אחרים נקראים צרכנים שלישוניים.
 רמה 5: טורפי-על אשר להם אין טורפים נמצאים בראש שרשרת המזון. עם זאת לעיתים הם נטרפים בידי טורפי-על אחרים או בעודם צעירים או חלשים מאוד.

במציאות, במערכת אקולוגית יש יותר משרשרת מזון אחת לרוב היצורים, מאחר שרוב היצורים ניזונים מיותר מסוג אחד של מזון או נאכלים על ידי יותר מסוג אחד של טורף. דיאגרמה שתתאר את המארג הסבוך של צמתים וחפיפות שרשראות המזון במערכת אקולוגית נקראת מארג מזון. מפרקים נותרים לעיתים תכופות מחוץ לדיאגרמת מארג המזון, אולם אם מכלילים אותם הם יהיו בסוף שרשרת המזון. כלומר שרשרת המזון תתחיל ביצרנים ראשוניים ותסתיים במפרקים. מאחר שמפרקים ממחזרים חומרי מזון, ומותירים נוטריאנטים כך שיצרנים ראשוניים יוכלו להשתמש בהם שוב, לעיתים מתייחסים אליהם כרמת הזנה נפרדת בעצמם.

יעילות המרת הביומסה

באופן כללי, כל רמת הזנה משויכת לזו שמתחתיה בכך שהיא סופגת חלק מהאנרגיה שלה באמצעות תזונה, ובדרך זו ניתן להתייחס לרמה זו כנחה או נתמכת על ידי רמת הזנה הקרובה אליה מלמטה. ניתן לתאר בהמחשה את שרשרת המזון ככמות האנרגיה שעוברת מרמת תזונה אחת לבאה בתור. זו פירמידת האנרגיה. ניתן לדמות את זרימת האנרגיה העוברת בין הרמות כהמרת הביומסה, כך שפירמידת האנרגיה יכולה להראות גם כפירמידת הביומסה, הממחישה את כמות הביומסה שנוצרת ברמות הגבוהות כתוצאה מצריכה של הרמות הנמוכות יותר. 

היעילות שבה אנרגיה או ביומסה מועברת מרמת הזנה אחת לבאה בתור נקראת יעילות אקולוגית. צרכנים בכל רמה צורכים בערך 10 אחוז מהאנרגיה הכימית במזון שלהם אל תוך הרקמות האורגניות שלהם. מסיבה זו, שרשרת מזון מתארכת לעיתים נדירות ליותר מ-5 או 6 רמות. ברמת הזנה הנמוכה ביותר (תחתית שרשרת המזון), צמחים ממירים בערך אחוז אחד מאור השמש שהם מקבלים לאנרגיה כימית. מכאן ועד הצרכן השלישוני במעלה הפירמידה סך כל האנרגיה המקורית שנותרת מהשמש ומוטמעת בצרכן השלישוני עומדת על כ-0.001%.

שברי רמות הזנה

מארגי מזון מגדירים לרוב מערכות אקולוגיות, ורמות הזנה מגדירות את המיקום של האורגניזמים בתוך מארגי המזון. אולם רמות הזנה אלו לא תמיד משולבות בפשטות, מאחר שלעיתים תכופות אורגניזמים ניזונים מכמה רמות הזנה. לדוגמה, ישנם טורפים (קרניבורים) שאוכלים גם צמחים (כגון דובים), וישנם צמחים קרניבורים (צמחים טורפים). טורף גדול עשוי לאכול טורפים קטנים ממנו וגם אוכלי-צמחים (הרביוורים); שונר מצוי טורף ארנבים, אולם הפומה טורף גם את השונר המצוי וגם את הארנב. בעלי חיים עשויים לטרוף אחד את השני; צפרדע השור טורפת את סרטן הנהרות וסרטן הנהרות טורף צפרדע שור צעירות. הרגלי האכילה של בעלי חיים צעירים וכתוצאה מכך רמת ההזנה שלהם עשויה להשתנות כשהם יגיעו לבגרות.
הביולוג הימי דניאל פאולי מדרג את רמות ההזנה מ-1 לצמחים, 2 לאוכלי צמחים ואוכלי שיירים (צרכנים ראשוניים), 3 לצרכנים שניוניים, וכך הלאה. ההגדרה של רמת הזנה, TL, לכל סוגי הצרכנים i היא:

 

כש- הוא השבר של רמת הזנה של טורף j, ו- מייצג את החלק היחסי של j בדיאטה של i.
במקרה של אקולוגיה ימית, רמת ההזנה של רוב הדגים וצרכנים ימיים אחרים היא בין הערכים 2.0 ו-5.0. הערך הגבוה, 5.0, הוא בלתי רגיל, אפילו לגבי הדגים הגדולים, אף על פי שהוא מתרחש בטורפי-על של יונקים ימיים כגון דוב קוטב וקטלן.

בנוסף למחקרי תצפית על התנהגות בעלי-חיים וקביעת כמויות בתכולת קיבתם, ניתן לכמת רמת ההזנה של בעלי חיים באמצעות אנליזה של איזוטופים יציבים מרקמות כגון רקמות שריר, עור, שיער, וקולגן עצם. זה מתאפשר בשל גידול עקבי בהרכב האיזוטופי של החנקן בכל רמת הזנה, הנגרמת מחלוקות המתרחשות מסינתזה של ביומולקולות; שיעור הגידול העקבי הזה בהרכב האיזוטופי של החנקן הוא כ-3%–4%.

רמת הזנה ממוצעת

קישורים חיצוניים
 מעגל התזונה על הזנה ואנרגיה, באתר מטח

הערות שוליים

אקולוגיה