النظام البيئي: التعريف والأنواع والبنية والأمثلة

يتكون العالم الطبيعي من أنواع مختلفة إلى حد كبير من البيئات المادية والكائنات الحية التي تتكيف بشكل فريد مع العيش هناك. كلمة أخرى لهذا المفهوم في علم الأحياء هي النظام البيئي.

ستوفر لك هذه المقالة تفسيرات واضحة للأنظمة البيئية وتقدم أمثلة مثيرة للاهتمام.

يعرّف علماء الأحياء النظام البيئي بأنه مجتمع من الكائنات الحية وبيئتها المادية ، والتي تشمل كليهما حيوي و لا حيوي عوامل.

العوامل الحيوية هي كائنات حية في نظام بيئي مترابط مثل النباتات والحيوانات والميكروبات والفطريات.

العوامل غير الحيوية هي أشياء غير حية مثل الماء وضوء الشمس والمأوى والصخور والمعادن والتربة والمناخ.

تعود الدراسة العلمية وتصنيف النباتات والحيوانات إلى أرسطو في اليونان القديمة. في أوائل القرن التاسع عشر ، وصف داروين التنافس بين الأنواع والتطور من خلال الانتقاء الطبيعي. ابتكر إرنست هيكل الكلمة علم البيئة في نفس الوقت تقريبًا.

في أواخر القرن التاسع عشر ، اقترح Eugenius Warming أن العوامل غير الحيوية ، مثل الجفاف والحرائق والطقس البارد ، أثرت أيضًا على سلوك الأنواع واستراتيجيات التكيف. سافر الاحترار على نطاق واسع في عمله وطور دورة جامعية في علم البيئة النباتية. اشتعلت أفكاره عندما قرأ العلماء البريطانيون وأمريكا الشمالية كتابه الكلاسيكي ،

على المدى النظام البيئي صاغه آرثر تانسلي في عام 1936.

هناك ثلاث فئات واسعة من النظم البيئية البيولوجية. لكل منها تركيبة وهيكل نوع مميز. أكبر نظام بيئي هو النظام البيئي البحري. تتأثر جميع النظم البيئية بالمناخ العالمي والنشاط البشري ، مثل التلوث والري والتحضر والتعدين وإزالة الغابات.

النظام البيئي البحري يغطي عن 70 في المئة من سطح الأرض. إلى جانب المحيطات ، تشمل النظم البيئية البحرية الشواطئ الرملية ، ومصبات الأنهار ، ومسطحات الطين ، ومياه القارة القطبية الجنوبية ، والمستنقعات المالحة ، والشعاب المرجانية النابضة بالحياة ، وكلها تعج بالحياة. يتراوح مناخ النظم البيئية البحرية حول العالم من الحرارة الاستوائية إلى الدوامات القطبية.

النظم البيئية المائية تشمل البحيرات والأنهار والبرك والأراضي الرطبة. تنقرض أنواع المياه العذبة بمعدل أسرع بكثير من الأنواع البحرية أو البرية ، وفقًا لـ ناشيونال جيوغرافيك. يعد تغير المناخ والتلوث من التهديدات الرئيسية للنظم الإيكولوجية المائية.

النظم البيئية الأرضية هي مجتمعات بيئية قائمة على الأرض في أماكن مثل التندرا في القطب الشمالي والصحراء والغابات والمراعي. طورت الحيوانات في المناخات القطبية سمات تكيفية مماثلة مثل الفراء السميك وطبقة الدهون العازلة.

تعد المناطق الأحيائية مصطلحًا أوسع قليلاً من النظم البيئية ، على الرغم من أنها متشابهة تمامًا. المناطق الأحيائية مجتمعات بيئية مميزة يمكن أن تحتوي نفسها على العديد من النظم البيئية داخلها. إنها مفيدة لتصنيف خصائص مناطق معينة يمكن أن تؤثر بشكل مباشر على نوع أو أنواع النظم البيئية التي تنشأ هناك.

تشمل الخصائص المميزة لهذه المناطق الأحيائية / الأنظمة البيئية مناخها الخاص ، والمنطقة ، والارتفاع ، ونوع التربة ، وكمية هطول الأمطار ، وتكوين الأنواع.

المناطق الأحيائية المائية تشمل الشعاب المرجانية ومصبات الأنهار والأراضي الرطبة والبحرية والمياه العذبة.

المناطق الأحيائية الصحراوية تشمل صحراء موهافي وصحاري تشيلي الساحلية ووادي الموت وصحاري جرينلاند المتجمدة.

المناطق الأحيائية للغابات تشمل الغابات المطيرة الاستوائية ، والغابات المعتدلة ، والشجيرات (الشجيرات) والتايغا (الغابات الشمالية).

المناطق الأحيائية للأراضي العشبية تشمل السافانا والسهوب والبراري وبامبا أمريكا الجنوبية.

يجب أن تمتلك الكائنات الحية الطاقة والمغذيات لتنمو وتتفاعل وتتكاثر. الكائنات الحية مترابطة ومتصلة ببعضها البعض في دائرة الحياة. يتم نقل الطاقة من مستوى واحد من الهرم الغذائي إلى المستوى التالي. على سبيل المثال ، تأكل الأسماك الطحالب والحبار يأكل الأسماك.

الطحالب والأسماك والحبار وأسماك القرش المفترسة هي مثال على أ سلسلة غذائية. ال الشبكة الغذائية يتكون من العديد من سلاسل الغذاء المتداخلة. يبدأ هرم الطاقة بالمنتجين عند قاعدة الهرم يليهم المستهلكون والحيوانات المفترسة في المستويات العليا. تُفقد الطاقة مع كل انتقال بين الكائنات الحية ، لذلك يكون الهرم قائمًا وغير مقلوب.

النباتات والعوالق النباتية المنتجين التي تحتوي على أصباغ ضوئية تستخدم طاقة الشمس وثاني أكسيد الكربون لصنع السكر. المستهلكون الأساسيون يأكلون النباتات والمستهلكون الثانويون يأكلون المستهلكين الأساسيين. يحتل حيوان مفترس لا يوجد لديه أعداء طبيعيون الصدارة في الهرم الغذائي.

الكتلة الحيوية يتم حفظها وإعادة تدويرها في نظام بيئي. عندما تموت الكائنات الحية ، المحللات يحطم المواد العضوية إلى طاقة وعناصر مغذية تتدفق عائدة إلى النظام البيئي. تطلق الحيوانات المتحللة الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والغازات عندما تتفاعل معها الميكروبات والذباب والديدان.

تحلل البكتيريا والميكروبات المواد النباتية المتحللة إلى مغذيات مثل الكالسيوم والنيتروجين والبوتاسيوم والفوسفور التي تثري التربة.

الطاقة والمغذيات أيضا تتدفق بين النظم البيئية. على سبيل المثال ، تتآكل الصخور في النهر وتضع المعادن في المياه التي تتدفق في اتجاه مجرى النهر إلى البحيرات والحقول. يمكن أن يكون التأثير ضارًا أيضًا. يمكن أن يؤدي جريان النيتروجين والفوسفور من الأراضي الزراعية إلى تلويث المجاري المائية.

على عكس المادة التي يتم إعادة تدويرها ، تتدفق الطاقة في اتجاه واحد. تنتج النباتات جزيئات غنية بالطاقة من الجلوكوز من أشعة الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون. يتم نقل الطاقة الكيميائية إلى المستهلكين من أجل التمثيل الغذائي للخلايا ، ويتم إطلاق الطاقة الإضافية كحرارة.

النظم الإيكولوجية ديناميكية مع مد وجزر ثابت تدفق الطاقة ومادة. تتقلب وتتغير مستويات المغذيات ، ومجموعات الأنواع ، وأنماط الطقس ، ودرجة الحرارة ، وفصول السنة. التنوع في النظام البيئي يساهم في الاستقرار.

على الرغم من التدفق والطبيعة الديناميكية لبيئة النظام الإيكولوجي ، بشكل عام حالة التوازن لا يزال ثابتا. تحافظ النظم البيئية على حالة مستقرة مع تركيبة متسقة إلى حد ما. عادة ، لا تهدد الخصائص الحيوية وغير الحيوية المتقلبة النظام المستقر. بمعنى آخر ، لا تزال الغابة المطيرة عبارة عن غابة مطيرة حتى لو انخفض عدد القردة.

يمكن أن تؤدي الاضطرابات الطبيعية إلى تعطيل عمل النظام البيئي. على سبيل المثال ، تعطل الأعاصير والحرائق البرية والفيضانات والبراكين خدمات النظام البيئي. يمكن أن تلوث الفيضانات مصادر المياه. فقد الموائل وقد يتم تهجير الأنواع. قد يكون التوازن بين المفترس والفريسة متوقفًا عن إحداث تأثير الدومينو على الأنواع الأخرى.

الأنواع الغازية يمكن أن يهدد رفاهية الأنواع الأخرى ووجودها. تشمل الأنواع الغازية النباتات والحيوانات التي يتم إدخالها إلى منطقة عن قصد أو عن غير قصد. في بعض الأحيان يتم إحضار الأنواع الغازية عن عمد لإيقاف المفترس الذي يستولي. على سبيل المثال ، أطلق دعاة الحفاظ على البيئة سمك السلمون في منطقة البحيرات العظمى للسيطرة على الأنواع الغازية غير المرغوب فيها.

النشاط البشري هو سبب رئيسي آخر للتغير الخطير في النظام البيئي. يهدد الصيد والصيد الجائر واستغلال الموارد غير المتجددة والنفايات السامة والتلوث النظم البيئية ومناطقها الأحيائية. في الحالات القصوى ، مثل التسرب من محطة الطاقة النووية ، يمكن أن تكون النظم البيئية المتأثرة مشعة ومسببة للسرطان لسنوات قادمة.

ال الحاجز المرجاني العظيم قبالة سواحل أستراليا هي منطقة كبيرة ومتنوعة بشكل لا يصدق النظام البيئي البحري التي كانت موجودة منذ ملايين السنين. الطحالب توفير الغذاء لنمو الشعاب المرجانية التي تلتصق بالشعاب المرجانية الميتة في الشعاب المرجانية.

الشعاب المرجانية الصغيرة التي تطفو في الماء تأكلها الأسماك والحيوانات التي تسبح في المحيط. لا يزال من الممكن أن تلتهم الديدان والقواقع ونجم البحر الشره الشعاب المرجانية الهيكلية.

تتمتع بعض الشعاب المرجانية بعلاقات متبادلة المنفعة مع الجمبري وسرطان البحر التي تعيش في مستعمرات مرجانية وتقاتل الأعداء المشتركين باستخدام قاذفاتهم. العوامل اللاأحيائية التي تؤثر بشكل كبير على الشعاب المرجانية هي ارتفاع درجات حرارة المياه وتحمض المحيطات ومستويات ثاني أكسيد الكربون.

وفقًا لمتحف سميثسونيان للتاريخ الطبيعي ، بدأت مياه البحر الحمضية بالفعل في إذابة الهيكل العظمي للشعاب المرجانية في أماكن مثل هاواي.

تقع بحيرة وودز الإيكولوجية المائية على حدود كندا والولايات المتحدة. هذا الجسم المائي العذب هو ما تبقى من بحيرة أغاسيز الجليدية الضخمة ذات يوم.

في هذه المياه العذبة النظام البيئي المائيوالعوالق النباتية والعوالق الحيوانية والطحالب والبكتيريا توفر المستويات المثلى من الغذاء والموئل والأكسجين للأسماك اللذيذة. غالبًا ما يُطلق على بحيرة الغابة اسم عاصمة الوالي في العالم _._

تلعب اللافقاريات مثل الذباب والبراغيش أيضًا دورًا مهمًا في بحيرات المياه العذبة. يأكلون الكائنات الحية الدقيقة التي تتغذى على المواد النباتية والحيوانية المتحللة. توفر اللافقاريات مصدرًا ممتازًا للغذاء للأسماك الصغيرة التي يمكن أن تأكلها الأسماك الكبيرة ، والتي قد يصطادها البجع ، مالك الحزين ، الدب والبشر.

العوامل اللاأحيائية التي تؤثر على حالة النظام البيئي المائي مثل بحيرة الغابة تشمل درجة حرارة الهواء والماء ومستويات ثاني أكسيد الكربون والجريان السطحي السام.

الأمازون النظام البيئي للغابات المطيرة هي بيئة أرضية غنية بالأنواع في أمريكا الجنوبية. تمتص أشعة الشمس من خلال النباتات المورقة عريضة الأوراق والأشجار الطويلة التي توفر الغذاء والمأوى لعدد مذهل من الطيور والثدييات والحشرات والسحالي والثعابين في المناطق الاستوائية. العديد من هذه المخلوقات تأكلها الحيوانات المفترسة مثل جاكوار.

عندما تموت الكائنات الحية في الغابات المطيرة ، فإن طاقتها ومغذياتها تتحلل بسرعة بواسطة المُحلِّلات مثل اليرقات والميكروبات. تعود المغذيات إلى التربة وتساعد النباتات على النمو. تشمل العوامل اللاأحيائية للغابات المطيرة كميات كبيرة من الأمطار والحرارة والمناخ الاستوائي الذي يغذي التنوع البيولوجي للأنواع من قاع الغابة إلى الستائر المعلقة السميكة.

اعتمادًا على اهتماماتهم البحثية ، قد يركز علماء البيئة على مجال بيئة المجتمع أو بيئة النظام البيئي أو كليهما. بيئة المجتمع يفحص على وجه التحديد التفاعلات بين الأنواع المختلفة ونتائج هذا التفاعل. تأخذ بيئة النظام البيئي نظرة أوسع بكثير على العوامل الحية وغير الحية التي تؤثر على المجتمع البيئي وتؤدي إلى تغيير النظام البيئي.

على سبيل المثال ، قد يقوم عالم البيئة الذي يريد معرفة سبب استيلاء المبروك العملاق على بحيرة كانت مليئة بالسلمون المرقط في السابق دراسة البيئة المجتمعية لمجموعات الأسماك جنبًا إلى جنب مع دراسة النظام الإيكولوجي لتناقص جودة المياه التي تؤثر على جميع أنواع الحياة المائية. يجري علماء البيئة دراسات تساعد حفظ الموارد الطبيعية للأجيال القادمة.

تستخدم إدارة النظام الإيكولوجي ممارسات الحفظ للحفاظ على سلامة أداء النظام البيئي وهياكله. يقال إن هياكل النظم البيئية تتمتع بالسلامة عندما تكون متوازنة ومستقرة ومميزة للمجتمعات البيئية في تلك المنطقة الطبيعية.

كل من العوامل اللاأحيائية والحيوية يمكن التنبؤ بها بشكل عام. ديناميات السكان يجب أيضًا أن تكون مكتفية ذاتيًا دون الحاجة إلى تدخل بشري استعادة التوازن.

تلعب الإدارة الجيدة للنظام البيئي دورًا مهمًا في الحفاظ على حدائق الدولة والمتنزهات الوطنية ومناطق الحياة البرية الأخرى. يساعد فهم تاريخ النظام البيئي والمعدلات الطبيعية للتغيير أو التعاقب في المساعدة في الكشف المبكر عن المشكلات الهيكلية. الهدف هو الحفاظ على التنوع البيولوجي وضمان بقاء الأنواع المحلية. من نيويورك إلى كاليفورنيا ، يراقب علماء البيئة أنماط المناخ عن كثب.

الكوارث الطبيعية مثل الإعصار يتبعها تعاقب منظم وإعادة بناء طبيعية للمنطقة إلى حالتها السابقة. ومع ذلك ، يمكن للنشاط البشري أن يدمر نظامًا بيئيًا بشكل مؤقت أو دائم. حدثت كوارث النظام البيئي في الولايات المتحدة وحول العالم.

تعرض النظام البيئي لخليج المكسيك لاضطراب شديد بسبب الملوثات المنقولة إلى الخليج من نهر المسيسيبي. النيتروجين والفوسفور من الحقول وحقول التسمين وتصريف مياه الصرف الصحي في النهر من العديد من الولايات.

تحفز المستويات المفرطة من العناصر الغذائية السامة تزهر الطحالب، وتغيير تغيير الغذاء واستنزاف الأكسجين في الماء مما يؤدي إلى منطقة ميتة وقتل الأسماك على نطاق واسع. تتأثر المنطقة أيضًا بعوامل غير حيوية مثل الأعاصير والفيضانات.

في عام 1986 ، أدى حادث في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية في أوكرانيا إلى إطلاق مادة مشعة مميتة في الغلاف الجوي. تعرض الملايين من الناس للإشعاع. أصيب آلاف الأطفال الذين شربوا لبن أبقار ترعى في المنطقة الملوثة بسرطان الغدة الدرقية. اليوم ، المنطقة المشعة المحيطة بتشرنوبيل محظورة على الناس ، لكن الذئاب والخيول البرية والحيوانات الأخرى موجودة بأعداد كبيرة.