Voedselketens en voedselwebben.

Producenten, consumenten, reducenten

De basis van elk voedselweb zijn de producenten: organismen die zelf hun voedsel maken via fotosynthese. Zij leggen zonlicht vast in suikers en bouwen daaruit hun lichaam op. In het ecosysteem heten ze ook wel autotrofen.

Consumenten halen hun energie en bouwstoffen door andere organismen te eten. Eerste-ordeconsumenten zijn herbivoren — koeien, konijnen, rupsen, zoöplankton. Tweede-ordeconsumenten eten herbivoren — vossen, zangvogels, vissen. Derde-ordeconsumenten eten andere consumenten — roofvogels, zeezoogdieren. De grenzen zijn niet altijd scherp; veel dieren eten op meerdere niveaus.

Reducenten — schimmels en bacteriën — breken dood organisch materiaal en uitwerpselen af. Ze geven mineralen terug aan de bodem, zodat planten ze opnieuw kunnen opnemen. Zonder reducenten zou het ecosysteem volstromen met dood materiaal en zou de aanvoer van voedingsstoffen stilvallen. Zie decompositie en bodemleven.

Van keten naar web

Een keten als "gras → konijn → vos → roofvogel" is een didactische vereenvoudiging. In de praktijk eet een vos ook muizen, vogels en aas. Een konijn deelt zijn voedsel met andere herbivoren. Het resultaat is een vertakt netwerk — een voedselweb — waarin tientallen of honderden soorten via vele pijlen verbonden zijn.

Het verschil is meer dan terminologisch. In een rechte keten valt het systeem stil als één schakel verdwijnt. In een web kan een uitval vaak via andere routes worden opgevangen — al heeft het verlies van een sleutelsoort wel duidelijke gevolgen. Robuustheid van ecosystemen hangt voor een belangrijk deel af van de complexiteit van het web.

Energieverlies per niveau

Bij elke stap omhoog in de keten gaat veel energie verloren. Een konijn eet gras; ongeveer 90% van die energie gaat naar bewegen, warmte en uitwerpselen. Slechts circa 10% blijft als nieuw konijnenweefsel — beschikbaar voor de vos die het eet. Die vos verliest opnieuw 90%. Daardoor is er aan de top van een keten relatief weinig biomassa: er passen maar weinig roofvogels op een hectare gras. Dit getal van 10% is een vuistregel, geen exacte waarde — in echte ecosystemen ligt het rendement meestal tussen circa 5% en 15%.

Dit verklaart ook waarom voedselketens kort zijn: drie tot vijf trofische niveaus is gangbaar. Boven de top is meestal niet genoeg energie om nog een laag te onderhouden.

Stof tegenover energie

Belangrijk onderscheid: energie stroomt lineair door het systeem. Ze komt binnen als zonlicht en gaat eruit als warmte. Ze keert niet terug. Stof — koolstof, stikstof, fosfor, water — circuleert. Een koolstofatoom dat nu in een grasspriet zit, kan via konijn, vos en bodembacterie weer terug in de atmosfeer en uiteindelijk in een nieuwe grasspriet komen. Zie energiestroom in ecosystemen en verschil kringloop, keten en web.

Trofische piramiden

Vaak wordt een ecosysteem getekend als een piramide met producenten onderaan en toproofdieren bovenaan. De piramide kan staan voor aantallen, biomassa of energie. In de meeste landecosystemen passen alle drie: weinig vossen, meer konijnen, veel meer grassprietjes. In sommige aquatische systemen is de biomassapyramide juist omgekeerd: weinig fytoplankton met snelle omzet voedt meer zoöplankton dat trager groeit.

Verstoring

Wanneer toproofdieren verdwijnen, kunnen herbivorenpopulaties exploderen, met overbegrazing als gevolg. Bij te veel voedingsstoffen — eutrofiering — kunnen producenten exploderen, waarna afbraak het zuurstof in water opslokt. Plastic en chemicaliën kunnen via voedselwebben opgeslagen worden in toppredatoren (bioaccumulatie). De stabiliteit van een ecosysteem leunt op de aanwezigheid en interacties van veel soorten.