Class Notes (834,951)
Canada (508,836)
BIOB50H3 (258)
Lecture 16

Lecture 16 – Energy Flow and Food Webs.docx

5 Pages
Unlock Document

Biological Sciences
Marc Cadotte

Lecture 16 – Energy Flow and Food Webs  What links organism together in the context of ecological functioning is their trophic interactions – what  they eat and what eats them.  The influence of an organism on the movement of energy and nutrients through an ecosystem is determined  by the type of food it consumes, and by what consumes it.  Feeding Relationships  ­ Trophic levels describe the feeding positions of  groups of  organisms in ecosystems  o Each feeding category, or trophic level,  is  based on the number of feeding steps by which it  is  separated from autotrophs.  o The first trophic level consists of  autotrophs (primary producers) o Figure 20.3 All organisms not consumed  by other organisms end up as detritus. In  trophic studies, detritus is considered  part of the first trophic level, and detritivores are  grouped with herbivores in the second  trophic level.  ­ Some organisms do not conveniently fit into  trophic levels.  Omnivores feed at multiple trophic levels. Ex: Coyotes are  opportunistic feeders, consuming vegetation, mice, other carnivores, and old leather boots.  ­ All organisms in an ecosystem are either consumed by other organisms or enter the pool of dead  organic matter (detritus)  ­ In terrestrial ecosystems, only a small portion of the biomass is consumed, and most of the energy  flow passes through the detritus.  o Detritus pool is very important.  o Figure 20.4 – (A) detritus is consumed by a multitude of organisms, including fungi and  arthropods. (B) Numerous trophic studies of both terrestrial and aquatic ecosystems  found that in most ecosystems, most of the NPP ends up as detritus. (more than 50%) (C)  Similarly, relatively little of the NNP in an ecosystem is consumed by herbivores. These  trends are stronger for terrestrial ecosystems than aquatic. In most studies, only a small  proportion of NPP is consumed by herbivores.  ­ Much of the input of detritus into streams, lakes and estuarine ecosystems is derived from  terrestrial organic matter.  o These external energy inputs are called allochthonous inputs  Tend to be more important in stream and river ecosystems  o Energy produced by autotrophs within the system is autochthonous energy.   Auto = self  o Example: Bear Brook, a head water stream revieves 99.8% of its energy as allochthonous  inputs; the rest is NPP derived from benthic algae and mosses in the stream.   In contrast autochthonous energy accounts fro 80% of the energy in nearby  Mirror Lakes.  (often lower quality)  Energy Flow among Trophic Lecels ­ The amount of energy transferred from one trophic level to the next depends on food quality and  consumer abundances and physiology ­ A trophic pyramid is a graphical representation of trophic relationships. Energy will decrease with  each trophic level.  ­ Figure 20.5 – in terrestrial ecosystems, energy and biomass pyramids are usually similar because  biomass is closely associated with energy production. In aquatic ecosystems, the biomass pyramid  may be inverted. The primary producers are phytoplankton with short life spans and high turnover.  ­ There is a positive relationship between NPP and the amount of biomass consumed by herbivores.  The amount of autotroph biomass consumed is higher in aquatic ecosystems than in terrestrial  ecosystems. ­ Why don’t terrestrial herbivores consume more of the available biomass? Several hypotheses  o Herbivore populations are constrained by predators, and never reach carrying capacity.  o Autotrophs have defenses against herbivory  o Terrestrial plants have nutrient­poor structural materials such as stems and wood, which  are typically absent in aquatic autotrophs ­ Trophic Efficiency – the amount of energy at one trophic level divided by the amount of energy at  the trophic level immediately below it.  o Incorporates the proportion of  available energy that is consumed,  (consumption efficiency) o The proportion of ingested  food  that is assimilated by the  consumer, (assimilation  efficiency)  o And the proportion of  assimilated food that goes  into producing new  consumer biomass.  (Production efficiency)  ­ Figure 20.7 – Proportion of  energy transferred between  trophic levels depends on  efficiens of consumption,  assimilation, and production  ­ Biomass to net primary production is secondary production. ­ Assimilation efficiency is determined by the quality of the food and the physiology of the  consumer.  ­ Food quality of plants and detritus is lower than animals because of complex compounds such as  cellulose, lignins, and humic acids, that are not easily digested, and low concentrations of nutrients  such as N and P.  ­ Animal bodies have carbon: nutrient ratios similar to that of the animal consuming them, and so  are assimilated ore readily.  ­ Assimilation efficiencies of herbivores and detrititvores vary between 20­50%, carnivores are  about 80%.  ­ Endotherms tend to digest food more completely than ectotherms and thus have higher  assimilation efficiencies.  ­ Some herbivores have mutualistic symbionts that help them digest cellulose. This gives ruminants  (cattle, deer, camels) higher assimilation efficiencies than nonruminant herbivores.  ­ Production efficiency is strongly related to the thermal physiology and size of the consumer –  ectotherms have a higher advantage.  o Endotherms allocate more energy to heat production, and have less for growth and  reproduction than ectotherms.  Table 20.1  ­ Changes in food quantity and quality, and the resulting changes in trophic efficiency, can  determine consumer population size.  o Steller sea lions pop. in Alaska declined by about 80% in the last 25 years. Smaller body  size and decreased birth rates suggested food quantity or quality might be a problem  (Figure 20.8 shows the decline in population size) o Various lines of evidence suggested that prey quantity was not declining. Pallock and cod  have half the fat and energy as herring. Sealions main diet is the herring.  o During the period of the population decline, the sea lion diet shifted away from the  herring toward a greater proportion of Pollock and cod. (table 20.2) Trophic Cascades  ­ Changes in the abundances of organisms at one trophic level can influence  energy flow through an ecosystem  ­ The “
More Less

Related notes for BIOB50H3

Log In


Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.