Nahrungsnetze bauen – einfach oder komplex?
In meinem letzten Beitrag habe ich erklärt, warum Auflösung in Nahrungsnetzen wichtig ist. Ich habe jedoch nie richtig vorgestellt, was ein Nahrungsnetz ist und wie man es baut.
Ein Nahrungsnetz ist eine grafische Darstellung von Raubtier-Beute-Beziehungen, mit anderen Worten, wer isst wen. Es ist auch eine Verallgemeinerung des Konzepts der Nahrungskette. Wir repräsentieren nicht nur den Energiefluss von einem Primärproduzenten zu einem Spitzenproduzenten, sondern auch jede einzelne Nahrungskette in der Gemeinschaft. Zumindest theoretisch versuchen wir, das Nahrungsnetz so vollständig wie möglich aufzubauen. In der Praxis ist die Überwachung jeder Art und ihrer Interaktionen in einem Ökosystem eine Herausforderung, wenn nicht unmöglich. Nahrungsnetze haben grafisch eine lange Geschichte. Die erste derartige Darstellung in der Literatur stammt aus dem Jahr 1880. Camerano (1880) vertrat die Beziehungen zwischen Käfern; was er “ihre Feinde” (dh ihre Raubtiere) und die Feinde dieser Feinde nannte (Abb. 1). Die Darstellung war ziemlich einfach: Linien, die einen Käfer mit einem Raubtier verbinden, das mit einem zweiten Raubtier verbunden wäre, und so weiter; jede Linie repräsentiert eine Nahrungskette, an der dieser Käfer beteiligt war.
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Zu dieser Zeit war ein Nahrungsnetz eine einzige Darstellung der Beziehungen zwischen Arten. Wir mussten fast 50 Jahre bis zur Arbeit von Charles Elton (1927) warten, bis Nahrungsnetze zu einem praktischeren Werkzeug wurden. Er versuchte, jede Art und jede ihrer Beziehungen in dem darzustellen, was er “Nahrungszyklen” nannte. Fast 100 Jahre später mögen sich die Methoden zur Analyse von Nahrungsnetzen geändert haben, aber das alte Diagramm bleibt bestehen…mit seinem Anteil an Fragen: “Wie zeichnet man komplette Nahrungsnetze?” und wenn nicht möglich”, wie kann man sie modellieren, was sollten ihre erschöpfenden Gegenstücke sein?” Um vollständige Nahrungsnetze darzustellen, muss man jede einzelne Art in der Gemeinschaft (d. H. die Artenzusammensetzung) zusammen mit”Wer isst wen”(d. h. ihre trophischen Verbindungen) identifizieren. Obwohl die Aufgabe einfach erscheinen mag, je mehr Arten, desto mehr mögliche Interaktionen.
Lass uns ein paar einfache Mathematik machen. Zuerst werden wir die folgenden Bedingungen betrachten:
(1) art-zu-Art-Prädation (d. H. Art A ernährt sich von Art B, B ernährt sich von A; und A und B ernähren sich von sich selbst);
(2) keine gegenseitige Prädation (dh wir schließen B aus, das sich von A ernährt, von der ersten Bedingung aus)
(3) kein Kannibalismus (d. h. Ohne Arten, die sich selbst ernähren, A, die sich von A ernähren)
Unter diesen Bedingungen gibt es nur für 10 Arten 45 mögliche Wechselwirkungen. Wenn wir die obigen Ausschlüsse vergessen, gäbe es 100 mögliche Interaktionen. Lassen Sie uns nun rationaler sein: Es gibt viel mehr als 10 Arten in einem Ökosystem. Zum Beispiel enthielt das Nahrungsnetz der Barentssee, das ich zuvor vorgestellt hatte, etwa 233 Trophoarten (Olivier und Planque 2017). Ich lasse dich in einen schönen Sessel setzen und rechnen. Ja. Genau. Das sind viele mögliche Interaktionen!
NOTA BENE:
Um die Anzahl der Wechselwirkungen zu berechnen, betrachten Sie zuerst, dass es höchstens S2 mögliche Wechselwirkungen gibt (zB für zwei Arten A und B gibt es 4 mögliche Wechselwirkungen: A ernährt sich von B, B ernährt sich von A, A ernährt sich von A; und B ernährt sich von B). S steht für die Anzahl der Arten. Wenn wir Kannibalismus ausschließen, schließen wir soziale Interaktionen aus. Wenn wir die gegenseitige Prädation nicht berücksichtigen, wird nur die Hälfte der Interaktionen berücksichtigt (dh A ernährt sich von B und wir schließen aus, dass B sich von A ernährt). Wir haben die folgende Gleichung: (S2 – S) / 2. Ziemlich einfach.
Trophische Links können auf zwei Arten gesammelt werden: Entweder beobachten Sie diese Interaktionen selbst oder Sie finden jemanden, der dies getan hat. Mit anderen Worten, (1) Wir können trophische Interaktionen von Arten aus fütterungsökologischen Studien sammeln (z. B. Mageninhaltsanalyse in Abb. 2., Lebensmittelpräferenzexperimente); oder (2) aus der Literatur, die auf den hier genannten Kenntnissen in der Fütterungsökologie basiert. Ich persönlich habe beides gemacht. Ersteres erfordert ein starkes Fachwissen über in der Gemeinschaft vorkommende Organismen. Daher konzentrieren wir uns in der Regel auf eine bestimmte Art (z. B. Clupea harengus) oder eine Gruppe von Arten (z. B. Fische), sind jedoch in der Regel nicht Experten für jede Art in der Gemeinschaft.
Als Konsequenz verlassen sich Food Web Scientists auf die Expertise ihrer Kollegen. Ein großer Teil des Aufbaus eines Nahrungsnetzes besteht darin, eine umfangreiche Literaturrecherche durchzuführen, um bestehende und potenzielle Verbindungen zu identifizieren. Manchmal fehlen Links. Die Informationen wurden noch nicht gesammelt und erfordern möglicherweise die Schlussfolgerung der Artenernährung. oder schlimmer noch, Arten zusammenzufassen, ob sie genau die gleiche Ernährung haben oder nicht (Jordán 2003). Unvollständige Nahrungsnetze bleiben jedoch unerlässlich: Wenn sie richtig gebaut sind, geben sie den ersten Einblick in das Funktionieren der Gemeinschaft. Sie können zum Beispiel helfen, (1) Schlüsselarten zu identifizieren oder (2) giftige Chemikalien und Mikroplastik von einer Art zur anderen zu verfolgen. Einfach? Komplex? Der Aufbau von Nahrungsnetzen beruht auf der Multiplikation vieler eher einfacher Aufgaben. Je vollständiger, desto herausfordernder. Trotzdem ist das Ergebnis immer lohnend.
Camerano, L. 1880. Dell’equilibrio dei viventi mercé la reciproca distruzione. – Accademia delle Scienze di Torino 15: 393-414.
Elton, Um 1927. Tierökologie. – Sidwick und Jackson.
Jordán, F. 2003. Vergleichbarkeit: Der Schlüssel zur Anwendbarkeit der Nahrungsnetzforschung. – Appl. Ecol. Env. Offenbarung 1: 1-18.
Olivier, P. und Planque, B. 2017. Komplexität und strukturelle Eigenschaften von Nahrungsnetzen in der Barentssee. – Oikos 126: 1339-1346.
