Περιεχόμενο
- Ορισμός του οικοσυστήματος στη βιολογία
- Προέλευση της Οικολογίας
- Είδη οικολογικών συστημάτων
- Κύρια οικοσυστήματα Biomes
- Δομή των οικοσυστημάτων
- Λειτουργίες του κύκλου θρεπτικών ουσιών
- Σταθερότητα στη λειτουργία του οικοσυστήματος
- Διαταραχές στην λειτουργία του οικοσυστήματος
- Παράδειγμα θαλάσσιου οικοσυστήματος
- Παράδειγμα υδατικού οικοσυστήματος
- Παράδειγμα οικοσυστήματος εδάφους
- Οικοσύστημα έναντι κοινοτικής οικολογίας
- Προστασία των δομών του οικοσυστήματος
- Καταστροφική καταστροφή οικοσυστημάτων
Ο φυσικός κόσμος αποτελείται από πολύ διαφορετικούς τύπους φυσικών περιβαλλόντων και οργανισμούς που προσαρμόζονται μοναδικά για να ζουν εκεί. Μια άλλη λέξη για αυτή την έννοια στη βιολογία είναι μια οικοσυστήματος.
Αυτό το άρθρο θα σας δώσει σαφείς εξηγήσεις για τα οικοσυστήματα και θα σας δείξει ενδιαφέροντα παραδείγματα.
Ορισμός του οικοσυστήματος στη βιολογία
Οι βιολόγοι ορίζουν ένα οικοσύστημα ως μια κοινότητα ζωντανών οργανισμών και το φυσικό τους περιβάλλον, το οποίο περιλαμβάνει και τα δύο βιοτικό και αβιοτικός παραγόντων.
Βιοτικοί παράγοντες είναι ζωντανά πράγματα σε ένα αλληλεξαρτώμενο οικολογικό σύστημα όπως τα φυτά, τα ζώα, τα μικρόβια και οι μύκητες.
Αβιοτικοί παράγοντες είναι μη ζωντανά πράγματα όπως το νερό, το φως του ήλιου, το καταφύγιο, τα πετρώματα, τα ορυκτά, το έδαφος και το κλίμα.
Προέλευση της Οικολογίας
Η επιστημονική μελέτη και ταξινόμηση φυτών και ζώων χρονολογείται από τον Αριστοτέλη στην αρχαία Ελλάδα. Στις αρχές του 1800, ο Δαρβίνος περιέγραψε τον ανταγωνισμό μεταξύ των ειδών και την εξέλιξη μέσω της φυσικής επιλογής. Ο Ernst Haeckel εφάρμοσε τη λέξη οικολογία περίπου την ίδια ώρα.
Στα τέλη του 18ου αιώνα, η θέρμανση του Ευγενίου έδειξε ότι οι αβιοτικοί παράγοντες, όπως η ξηρασία, η φωτιά και το κρύο, επηρέασαν επίσης τη συμπεριφορά των ειδών και τις στρατηγικές προσαρμογής. Η θερμότητα ταξίδεψε εκτενώς στο έργο του και ανέπτυξε ένα Πανεπιστημιακό μάθημα για την οικολογία των φυτών. Οι ιδέες του πιάστηκαν όταν οι Βρετανοί και οι Βορειοαμερικανοί επιστήμονες διαβάστηκαν το κλασικό βιβλίο του Οικολογία φυτών.
Ο όρος οικοσυστήματος δημιουργήθηκε από τον Arthur Tansley το 1936.
Είδη οικολογικών συστημάτων
Υπάρχουν τρεις ευρείες κατηγορίες βιολογικών οικοσυστημάτων. Κάθε μία έχει ξεχωριστή σύνθεση και δομή ειδών. Το μεγαλύτερο οικοσύστημα είναι το θαλάσσιο οικοσύστημα. Όλα τα οικοσυστήματα επηρεάζονται από το κλίμα και την ανθρώπινη δραστηριότητα σε παγκόσμιο επίπεδο, όπως η ρύπανση, η άρδευση, η αστικοποίηση, η εξόρυξη και η αποψίλωση των δασών.
Θαλάσσιο οικοσύστημα καλύπτει περίπου 70 τοις εκατό της επιφάνειας της Γης. Μαζί με τους ωκεανούς, τα θαλάσσια οικοσυστήματα περιλαμβάνουν τις αμμώδεις ακτές, τις εκβολές ποταμών, τα λασπώδη νερά, τα νερά της Ανταρκτικής, τα αλμυρά έλη και τους ζωντανούς κοραλλιογενείς υφάλους, που γεμίζουν με τη ζωή. Το κλίμα των θαλάσσιων οικοσυστημάτων ανά τον κόσμο κυμαίνεται από την τροπική θερμότητα έως τις πολικές στροβίλους.
Υδάτινα οικοσυστήματα περιλαμβάνουν λίμνες, ποτάμια, λίμνες και υγρότοπους. Τα είδη γλυκών υδάτων εξαφανίζονται με πολύ ταχύτερο ρυθμό από ό, τι τα θαλάσσια ή χερσαία είδη, σύμφωνα με National Geographic. Οι κλιματικές αλλαγές και η ρύπανση αποτελούν μείζονες απειλές για τα υδάτινα οικοσυστήματα.
Χερσαία οικοσυστήματα είναι χερσαίες οικολογικές κοινότητες σε μέρη όπως η τόξου της Αρκτικής, η έρημος, τα δάση και τα λιβάδια. Τα ζώα σε πολικά κλίματα έχουν συν-εξελίξει παρόμοια προσαρμοστικά χαρακτηριστικά όπως παχιά γούνα και μονωτικό λίπος.
Κύρια οικοσυστήματα Biomes
Οι βιομάζοι είναι ελαφρώς ευρύτεροι από τα οικοσυστήματα, αν και είναι παρόμοιοι. Οι βιομάζες είναι ξεχωριστές οικολογικές κοινότητες που μπορούν να περιέχουν πολλά οικοσυστήματα μέσα σε αυτό. Είναι χρήσιμα για την κατηγοριοποίηση των χαρακτηριστικών ορισμένων περιοχών που μπορούν να επηρεάσουν άμεσα τον τύπο ή τους τύπους οικοσυστημάτων που προκύπτουν εκεί.
Τα διακριτικά χαρακτηριστικά αυτών των βιολογικών / οικολογικών συστημάτων περιλαμβάνουν το ιδιαίτερο κλίμα τους, τη ζώνη, την ανύψωση, τον τύπο του εδάφους, την ποσότητα των βροχοπτώσεων και τη σύνθεση των ειδών.
Υδρόβια βιοσώματα περιλαμβάνουν κοραλλιογενείς υφάλους, εκβολές ποταμών, θαλάσσιους, υγρότοπους και γλυκά νερά.
Έρημο βιομάζας περιλαμβάνουν την έρημο Mojave, τις παράκτιες ερήμους της Χιλής, την κοιλάδα του Θανάτου και τις δροσερές ερήμους της Γροιλανδίας.
Βιοποικιλίες των δασών περιλαμβάνουν τροπικό τροπικό δάσος, εύκρατο δάσος, chaparral (θάμνοι) και taiga (βόρειο δάσος).
Λιμνοσυλλογές βοσκοτόπων περιλαμβάνουν σαβάνα, στέπες, πρασιές και νότια αμερικανικά πμπαμ.
Δομή των οικοσυστημάτων
Οι ζωντανοί οργανισμοί πρέπει να έχουν ενέργεια και θρεπτικά συστατικά για να αναπτυχθούν, να αντιδράσουν και να αναπαραχθούν. Οι οργανισμοί αλληλοεξαρτώνται και συνδέονται μεταξύ τους στον κύκλο της ζωής. Η ενέργεια μεταφέρεται από το ένα επίπεδο της πυραμίδας τροφίμων στο επόμενο. Για παράδειγμα, τα ψάρια τρώνε άλγη και καλαμάρια τρώνε ψάρια.
Τα φύκια, τα ψάρια, τα καλαμάρια και οι αρπακτικοί καρχαρίες είναι ένα παράδειγμα α τροφική αλυσίδα. ο δίκτυο τροφίμων αποτελείται από πολλές επικαλυπτόμενες αλυσίδες τροφίμων. Η ενεργειακή πυραμίδα αρχίζει με τους παραγωγούς στη βάση της πυραμίδας που ακολουθούν οι καταναλωτές και τα αρπακτικά σε ανώτερα επίπεδα. Η ενέργεια χάνεται με κάθε μεταφορά μεταξύ οργανισμών, οπότε η πυραμίδα είναι όρθια και όχι ανεστραμμένη.
Τα φυτά και το φυτοπλαγκτόν είναι παραγωγοί που περιέχουν φωτοσυνθετικές χρωστικές ουσίες που χρησιμοποιούν ηλιακή ενέργεια και διοξείδιο του άνθρακα για να παράγουν ζάχαρη. Οι πρώτοι καταναλωτές τρώνε φυτά και οι δευτερογενείς καταναλωτές τρώνε τους πρώτους καταναλωτές Ένας κορυφαίος θηρευτής χωρίς φυσικούς εχθρούς κατέχει την πρώτη θέση στην πυραμίδα των τροφίμων.
Λειτουργίες του κύκλου θρεπτικών ουσιών
Βιομάζα διατηρείται και ανακυκλώνεται σε ένα οικοσύστημα. Όταν οι οργανισμοί πεθαίνουν, αποσυνθέτες διασπά την οργανική ύλη σε ενέργεια και θρεπτικά συστατικά που εισρέουν στο οικοσύστημα. Τα αποσυνθέσιμα ζώα απελευθερώνουν υδατάνθρακες, λίπη, πρωτεΐνες και αέρια όταν ενεργούν με μικρόβια, μύγες και σκουλήκια.
Τα βακτήρια και τα μικρόβια διασπούν την αποσυντιθέμενη φυτική ουσία σε θρεπτικά συστατικά όπως το ασβέστιο, το άζωτο, το κάλιο και ο φώσφορος που εμπλουτίζουν το έδαφος.
Ενέργεια και θρεπτικά συστατικά επίσης ροής μεταξύ των οικοσυστημάτων. Για παράδειγμα, οι βράχοι σε ένα ποτάμι διαβρώνουν και βάζουν τα μέταλλα στο νερό που ρέει προς τα κάτω σε λίμνες και πεδία. Το αποτέλεσμα μπορεί επίσης να είναι επιβλαβές. Η απορροή αζώτου και φωσφόρου από γεωργικές εκτάσεις μπορεί να μολύνει τις οδούς.
Σε αντίθεση με την ύλη που ανακυκλώνεται, η ενέργεια ρέει προς μία κατεύθυνση. Τα φυτά παράγουν πλούσια σε ενέργεια μόρια γλυκόζης από το συλλαμβανόμενο φως του ήλιου, το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. Η χημική ενέργεια μεταφέρεται στους καταναλωτές για τον μεταβολισμό των κυττάρων και η επιπλέον ενέργεια εκπέμπεται ως θερμότητα.
Σταθερότητα στη λειτουργία του οικοσυστήματος
Τα οικοσυστήματα είναι δυναμικά με μια σταθερή απόκλιση και ροή ενέργειας και ύλης. Τα επίπεδα θρεπτικών συστατικών, οι πληθυσμοί των ειδών, οι καιρικές συνθήκες, η θερμοκρασία, οι εποχές του έτους κυμαίνονται και αλλάζουν. Η ποικιλομορφία σε ένα οικοσύστημα συμβάλλει στη σταθερότητα.
Παρά τη ροή και τη δυναμική φύση της οικολογίας των οικοσυστημάτων, μια συνολική κατάσταση ισορροπίας παραμένει σταθερή. Τα οικοσυστήματα διατηρούν μια σταθερή κατάσταση με αρκετά συνεπή σύνθεση. Κανονικά, οι διακυμάνσεις των βιοτικών και αβιοτικών χαρακτηριστικών δεν απειλούν ένα σταθερό σύστημα. Με άλλα λόγια, ένα τροπικό δάσος εξακολουθεί να είναι τροπικό δάσος, ακόμη και αν ο πληθυσμός των πιθήκων μειωθεί.
Διαταραχές στην λειτουργία του οικοσυστήματος
Οι φυσικές διαταραχές μπορούν να διαταράξουν τη λειτουργία του οικοσυστήματος. Για παράδειγμα, οι τυφώνες, οι άγριες πυρκαγιές, οι πλημμύρες και τα ηφαίστεια διαταράσσουν τις υπηρεσίες οικοσυστήματος. Οι πλημμύρες μπορούν να μολύνουν τις πηγές νερού. Ο οικοτόπος χάνεται και τα είδη μπορεί να εκτοπιστούν. Η ισορροπία του θηρευτή-θηράματος μπορεί να είναι απενεργοποιημένη προκαλώντας φαινόμενα ντόμινο σε άλλα είδη.
Εισαγωγικά είδη μπορεί να απειλήσει την ευημερία και την ύπαρξη άλλων ειδών. Τα χωροκατακτητικά είδη περιλαμβάνουν φυτά και ζώα που εισάγονται σε περιοχή εκ προθέσεως ή κατά λάθος. Μερικές φορές εισβάλλοντα είδη εισάγονται σκόπιμα για να σταματήσουν ένα θηρευτή που αναλαμβάνει. Για παράδειγμα, οι συντηρητές απελευθέρωσαν σολομό στις Μεγάλες Λίμνες για να ελέγξουν ένα λιγότερο επιθυμητό χωροκατακτητικό είδος.
Η ανθρώπινη δραστηριότητα είναι μια άλλη σημαντική αιτία της επικίνδυνης αλλαγής οικοσυστήματος. Το κυνήγι, η υπεραλίευση, η εκμετάλλευση μη ανανεώσιμων πόρων, τα τοξικά απόβλητα και η ρύπανση απειλούν τα οικοσυστήματα και τους βιομούς τους. Σε ακραίες περιπτώσεις, όπως μια διαρροή από τον πυρηνικό σταθμό, τα επηρεαζόμενα οικοσυστήματα θα μπορούσαν να είναι ραδιενεργά και καρκινογόνα για τα επόμενα χρόνια.
Παράδειγμα θαλάσσιου οικοσυστήματος
ο Great Barrier Reef από την ακτή της Αυστραλίας είναι απίστευτα μεγάλη και ποικίλη θαλάσσιο οικοσύστημα που υπάρχει εδώ και εκατομμύρια χρόνια. Τα άλγη παρέχουν τροφή για την καλλιέργεια κοραλλιών που προσκολλώνται στα νεκρά κοράλλια στον ύφαλο.
Νεαρά κοράλλια που επιπλέουν στο νερό τρώγονται από ψάρια και ζώα που κολυμπούν στον ωκεανό. Σκελετοποιημένα κοράλλια μπορούν ακόμα να καταναλωθούν από σκουλήκια, σαλιγκάρια και άγρια αστερίες.
Ορισμένα κοράλλια έχουν αμοιβαία επωφελείς σχέσεις με γαρίδες και καβούρια που ζουν σε κοραλλιογενείς αποικίες και καταπολεμούν τους αμοιβαίους εχθρούς χρησιμοποιώντας τους ψιλοκομμένους. Οι αβιοτικοί παράγοντες που επηρεάζουν σημαντικά τα κοράλλια είναι οι αυξανόμενες θερμοκρασίες νερού, η οξίνιση των ωκεανών και τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα.
Σύμφωνα με το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Smithsonian, το όξινο θαλασσινό νερό αρχίζει ήδη να διαλύει τη δομή του σκελετού των κοραλλιογενών υφάλων σε μέρη όπως η Χαβάη.
Παράδειγμα υδατικού οικοσυστήματος
Το υδάτινο οικοσύστημα της Λίμνης του Woods βρίσκεται στα σύνορα του Καναδά και των Ηνωμένων Πολιτειών. Αυτό το σώμα γλυκού νερού είναι αυτό που απομένει από τη μαζική παγετώδη λίμνη Agassiz.
Σε αυτό το υδάτινο οικοσύστημα γλυκού νερού, το φυτοπλαγκτόν, το ζωοπλαγκτόν, τα άλγη και τα βακτήρια παρέχουν βέλτιστα επίπεδα τροφής, οικοτόπου και οξυγόνου για νόστιμα ψάρια. Η λίμνη του δάσους ονομάζεται συχνά η πρωτεύουσα Walleye του κόσμου _._
Τα ασπόνδυλα, όπως οι μαικρές και οι μύγες, παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στις λίμνες των γλυκών υδάτων. Τρώγουν μικροοργανισμούς που τροφοδοτούν τη φθορά φυτικών και ζωικών ουσιών. Τα ασπόνδυλα αποτελούν εξαιρετική πηγή τροφής για μικρά ψάρια που μπορούν να καταναλωθούν από μεγάλα ψάρια, τα οποία μπορεί να αλιεύονται από πελεκάνους, ερωδιούς, αρκούδες και ανθρώπους.
Οι αβιοτικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κατάσταση ενός υδάτινου οικοσυστήματος όπως η λίμνη του δάσους περιλαμβάνουν τη θερμοκρασία του αέρα και του νερού, τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα και την τοξική απορροή.
Παράδειγμα οικοσυστήματος εδάφους
Το οικοσύστημα του τροπικού δάσους του Αμαζονίου είναι ένα πλούσιο σε είδη χερσαίο περιβάλλον στη Νότια Αμερική. Το ηλιακό φως απορροφάται από πλούσια φυτά ευρείας φύσης και ψηλά δέντρα που παρέχουν τροφή και καταφύγιο για έναν εκπληκτικό αριθμό πτηνών, θηλαστικών, εντόμων, σαύτων και φιδιών στις τροπικές περιοχές. Πολλά από αυτά τα πλάσματα τρώγονται από θηρευτές όπως ο jaguar.
Όταν οι οργανισμοί πεθαίνουν στο τροπικό δάσος, η ενέργεια και τα θρεπτικά συστατικά τους διασπώνται γρήγορα από αποσυνθέτες όπως τα βακαλάκια και τα μικρόβια. Τα θρεπτικά συστατικά επιστρέφουν στο έδαφος και βοηθούν τα φυτά να αναπτυχθούν. Οι αβιοτικοί παράγοντες του τροπικού δάσους περιλαμβάνουν μεγάλες ποσότητες βροχοπτώσεων, θερμότητας και τροπικού κλίματος που τροφοδοτεί τη βιοποικιλότητα των ειδών από το δάσος έως τα παχιά κρεμάστρες.
Οικοσύστημα έναντι κοινοτικής οικολογίας
Ανάλογα με τα ερευνητικά τους ενδιαφέροντα, οι οικολόγοι μπορούν να επικεντρωθούν στον τομέα της οικολογίας της κοινότητας, της οικολογίας οικοσυστημάτων ή και των δύο. Η κοινοτική οικολογία εξετάζει ειδικά τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ διαφορετικών ειδών και το αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης. Η οικολογία του οικοσυστήματος λαμβάνει μια πολύ ευρύτερη εικόνα των ζωντανών και μη ζωντανών παραγόντων που επηρεάζουν μια οικολογική κοινότητα και προκαλούν την αλλαγή του οικοσυστήματος.
Για παράδειγμα, ένας οικολόγος που θέλει να ανακαλύψει γιατί ο γιγαντιαίος κυπρίνος αναλαμβάνει μια λίμνη που κάποτε ήταν γεμάτη πέστροφα θα μπορούσε να αναλάβει μια οικολογική μελέτη του πληθυσμού των ψαριών μαζί με μια οικοσυστημική μελέτη της μειωμένης ποιότητας των υδάτων που επηρεάζει όλα τα είδη της υδρόβιας ζωής . Οι οικολόγοι διεξάγουν μελέτες που βοηθούν εξοικονομείτε φυσικούς πόρους για τις μελλοντικές γενιές.
Προστασία των δομών του οικοσυστήματος
Η διαχείριση των οικοσυστημάτων χρησιμοποιεί πρακτικές συντήρησης για τη διατήρηση της ακεραιότητας της λειτουργίας και των δομών του οικοσυστήματος. Οι δομές του οικοσυστήματος λέγεται ότι έχουν ακεραιότητα όταν είναι ισορροπημένες, σταθερές και χαρακτηριστικές των οικολογικών κοινοτήτων σε αυτή τη φυσική περιοχή.
Τόσο οι αβιοτικοί όσο και οι βιοτικοί παράγοντες είναι γενικά προβλέψιμοι. Η δυναμική του πληθυσμού πρέπει επίσης να είναι αυτοσυντηρούμενη χωρίς να χρειάζεται ανθρώπινη παρέμβαση επαναφέρετε την ισορροπία
Η καλή διαχείριση των οικοσυστημάτων διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση κρατικών πάρκων, εθνικών πάρκων και άλλων περιοχών άγριων ζώων. Η κατανόηση του ιστορικού του οικοσυστήματος και των φυσιολογικών ρυθμών μεταβολής ή διαδοχής βοηθά στην ενίσχυση της έγκαιρης ανίχνευσης των διαρθρωτικών προβλημάτων. Ο στόχος είναι η διατήρηση της βιοποικιλότητας και η διασφάλιση της βιωσιμότητας των ιθαγενών ειδών. Από τη Νέα Υόρκη στην Καλιφόρνια, οι περιβαλλοντολόγοι παρακολουθούν στενά τα κλιματικά πρότυπα.
Καταστροφική καταστροφή οικοσυστημάτων
Οι φυσικές καταστροφές όπως ο τυφώνας ακολουθούνται από την ομαλή διαδοχή και την φυσική ανοικοδόμηση της περιοχής στην προηγούμενη κατάστασή της. Ωστόσο, η ανθρώπινη δραστηριότητα μπορεί να καταστρέψει προσωρινά ή μόνιμα μια οικολογία οικοσυστημάτων. Οι καταστροφές σε οικοσυστήματα έχουν συμβεί στις Ηνωμένες Πολιτείες και σε όλο τον κόσμο.
Το οικοσύστημα του Κόλπου του Μεξικού έχει διαταραχθεί σοβαρά από ρύπους που μεταφέρονται στον Κόλπο από τον ποταμό Μισισιπή. Το άζωτο και ο φώσφορος από τα χωράφια, τα τροφοδοτικά και η αποστράγγιση των λυμάτων στο ποτάμι προέρχονται από πολλές πολιτείες.
Τα υπερβολικά επίπεδα θρεπτικών ουσιών διεγείρουν την τοξικότητα των φυκιών των αλγών, μεταβάλλουν την αλλαγή τροφής και καταστρέφουν το οξυγόνο στο νερό με αποτέλεσμα τη νεκρή ζώνη και τη μαζική θανάτωση ψαριών. Η περιοχή επηρεάζεται επίσης από αβιοτικούς παράγοντες όπως οι τυφώνες και οι πλημμύρες.
Το 1986, ένα ατύχημα στον πυρηνικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής του Τσερνομπίλ στην Ουκρανία απαλλάσσεται από το θανατηφόρο ραδιενεργό υλικό στην ατμόσφαιρα. Εκατομμύρια άνθρωποι εκτέθηκαν σε ακτινοβολία. Χιλιάδες παιδιά που έπιναν γάλα από αγελάδες που βόσκουν στη μολυσμένη περιοχή ανέπτυξαν καρκίνο του θυρεοειδούς. Σήμερα, η ραδιενεργός περιοχή που περιβάλλει το Τσερνομπίλ είναι εκτός των ορίων για τους ανθρώπους, αλλά οι λύκοι, τα άγρια άλογα και τα άλλα ζώα είναι παρόντα σε σημαντικό αριθμό.