A természeti világ nagyon különböző típusú fizikai környezetekből és szervezetekből áll, amelyek egyedülállóan alkalmazkodtak az ott éléshez. A fogalom másik szója a biológiában az ökoszisztéma.
Ez a cikk világos magyarázatokat ad az ökoszisztémákról és érdekes példákat kínál.
Az ökoszisztéma meghatározása a biológiában
A biológusok az ökoszisztémát az élő szervezetek és fizikai környezetük közösségeként definiálják, amely mindkettőt magában foglalja biotikus és abiotikus tényezők.
Biotikus tényezők olyan élőlények egy egymástól függő ökológiai rendszerben, mint a növények, állatok, mikrobák és gombák.
Abiotikus tényezők olyan nem élőlények, mint a víz, a napfény, a menedékhely, a sziklák, az ásványi anyagok, a talaj és az éghajlat.
Az ökológia eredete
A növények és állatok tudományos vizsgálata és osztályozása Arisztotelészre nyúlik vissza az ókori Görögországban. Az 1800-as évek elején Darwin a fajok és az evolúció közötti versenyt a természetes szelekció révén írta le. Ernst Haeckel találta ki a szót ökológia körülbelül ugyanebben az időben.
Az 1800-as évek végén Eugenius Warming felvetette, hogy az abiotikus tényezők, mint például az aszály, a tűz és a hideg időjárás, szintén befolyásolják a fajok viselkedését és alkalmazkodási stratégiáit. Warming munkája során sokat utazott, és egyetemi tanfolyamot dolgozott ki a növényökológiáról. Ötletei akkor ragadtak meg, amikor brit és észak-amerikai tudósok elolvasták klasszikus könyvét, Növények ökológiája.
A kifejezés ökoszisztéma Arthur Tansley alkotta meg 1936-ban.
Az ökológiai rendszerek típusai
Három tág kategóriája van biológiai ökoszisztémák. Mindegyiknek külön fajösszetétele és szerkezete van. A legnagyobb ökoszisztéma a tengeri ökoszisztéma. Minden ökoszisztémát érint a globális éghajlat és az emberi tevékenység, például a szennyezés, az öntözés, az urbanizáció, a bányászat és az erdőirtás.
Tengeri ökoszisztéma kb 70 százalék a Föld felszínének. Az óceánokkal együtt a tengeri ökoszisztémák közé tartoznak a homokos partok, a torkolatok, az iszapos lapok, az Antarktisz vize, a sós mocsarak és az élénk korallzátonyok. A tengeri ökoszisztémák éghajlata az egész világon a trópusi hőtől a sarki örvényig terjed.
Vízi ökoszisztémák tavak, folyók, tavak és vizes élőhelyek. Az édesvízi fajok sokkal gyorsabban pusztulnak ki, mint a tengeri vagy szárazföldi fajok National Geographic. Az éghajlatváltozás és a szennyezés komoly veszélyt jelent a vízi ökoszisztémákra.
Földi ökoszisztémák szárazföldi ökológiai közösségek olyan helyeken, mint a sarkvidéki tundra, sivatag, erdők és gyepek. A sarki éghajlatú állatok hasonló adaptív tulajdonságokkal, például vastag szőrmével és szigetelő zsírréteggel együtt fejlődtek ki.
Kulcs ökoszisztéma biomák
A biomák valamivel tágabb kifejezés, mint az ökoszisztémák, bár meglehetősen hasonlóak. Biomák jellegzetes ökológiai közösségek, amelyek magukban sok ökoszisztémát tartalmazhatnak. Hasznosak bizonyos területek jellemzőinek kategorizálásához, amelyek közvetlenül befolyásolhatják az ott felmerülő ökoszisztémák típusát vagy típusait.
Ezen biomok / ökológiai rendszerek megkülönböztető jellemzői magukban foglalják az éghajlatot, a zónát, a magasságot, a talajtípust, a csapadék mennyiségét és a fajok összetételét.
Vízi biomák korallzátonyok, torkolatok, tengeri, vizes élőhelyek és édesvíz.
Sivatagi életközösségek a Mojave-sivatag, Chile tengerparti sivataga, a Death Valley és Grönland rideg sivataga.
Erdei életközösségek ide tartozik a trópusi esőerdő, a mérsékelt égövi erdő, a chaparral (cserjék) és a tajga (boreális erdő).
A legelő biomái szavanna, puszták, prérik és dél-amerikai pampák.
Az ökoszisztémák szerkezete
Az élő szervezeteknek energiával és tápanyagokkal kell rendelkezniük a növekedéshez, a reakcióhoz és a szaporodáshoz. A szervezetek egymással függenek és kapcsolódnak egymáshoz az élet körében. Az energia az étkezési piramis egyik szintjéről a másikra kerül. Például a hal algát, a tintahal pedig halat eszik.
Az algák, a halak, a tintahal és a ragadozó cápák az a tápláléklánc. A ételháló sok átfedő élelmiszerláncból áll. Az energiapiramis a piramis alján termelőkkel kezdődik, majd a fogyasztók és a ragadozók következnek a felső szinteken. Az organizmusok közötti minden egyes transzfer esetén elvész az energia, ezért a piramis függőleges és nem fordított.
A növények és a fitoplankton termelők amelyek fotoszintetikus pigmenteket tartalmaznak, amelyek napenergiát és szén-dioxidot használnak a cukor előállításához. Az elsődleges fogyasztók növényeket, a másodlagos fogyasztók pedig elsődleges fogyasztókat fogyasztanak. A csúcsragadozó, amelynek nincsenek természetes ellenségei, tartja az élelmi piramis első helyét.
A tápanyagciklus funkciói
Biomassza konzerválódik és újrahasznosítja egy ökoszisztémában. Amikor az élőlények elpusztulnak, lebontók bontsa le a szerves anyagokat energiára és tápanyagokra, amelyek visszaáramlanak az ökoszisztémába. A bomló állatok szénhidrátokat, zsírokat, fehérjéket és gázokat szabadítanak fel, ha mikrobák, legyek és férgek hatnak rájuk.
A baktériumok és a mikrobák a bomló növényi anyagokat tápanyagokra bontják, mint kalcium, nitrogén, kálium és foszfor, amelyek gazdagítják a talajt.
Energia és tápanyagok is áramlás az ökoszisztémák között. Például a folyó sziklái erodálódnak, és ásványi anyagokat juttatnak a vízbe, amelyek lefelé áramlanak a tavakba és a mezőkbe. A hatás káros is lehet. A termőföldekből származó nitrogén és foszfor lefolyás szennyezheti a vízi utakat.
Az újrafeldolgozott anyagokkal ellentétben az energia egy irányban áramlik. A növények energiában gazdag glükózmolekulákat állítanak elő befogott napfényből, vízből és szén-dioxidból. A kémiai energiát a sejtek anyagcseréjéhez továbbítják a fogyasztókhoz, és extra energiát adnak le hőként.
Stabilitás az ökoszisztéma működésében
Az ökoszisztémák dinamikusak, állandó apadással és energia áramlása és az anyag. A tápanyagszint, a fajok populációja, az időjárási szokások, a hőmérséklet, az évszakok ingadoznak és változnak. Az ökoszisztéma sokfélesége hozzájárul a stabilitáshoz.
Az ökoszisztéma-ökológia áramlása és dinamikus jellege ellenére összességében egyensúlyi állapot stabil marad. Az ökoszisztémák stabil állapotot tartanak fenn, meglehetősen következetes összetételűek. Normális esetben az ingadozó biotikus és abiotikus tulajdonságok nem veszélyeztetik a stabil rendszert. Más szóval, az esőerdő akkor is esőerdő, ha a majmok populációja csökken.
Zavarok az ökoszisztéma működésében
A természetes zavarok megzavarhatják az ökoszisztéma működését. Például a hurrikánok, a vad tűz, az áradás és a vulkánok felborítják az ökoszisztéma szolgáltatásait. Az áradás elfertőzheti a vízforrásokat. Az élőhely elveszett, és a fajok kiszorulhatnak. Előfordulhat, hogy a ragadozó-zsákmány egyensúly nem okoz dominóhatást más fajokra.
Invazív fajok veszélyeztetheti más fajok jólétét és létét. Az invazív fajok közé tartoznak a területre szándékosan vagy véletlenül bevitt növények és állatok. Néha szándékosan hoznak be invazív fajokat, hogy megállítsák az átvevő ragadozót. Például a természetvédők lazacot engedtek a Nagy-tavakba egy kevésbé kívánatos invazív faj ellen.
Az emberi tevékenység a veszélyes ökoszisztéma változásának másik fő oka. A vadászat, a túlhalászás, a nem megújuló erőforrások kiaknázása, a mérgező hulladék és a szennyezés veszélyezteti az ökoszisztémákat és azok biomjait. Szélsőséges esetekben, például az atomerőmű szivárgása esetén, az érintett ökoszisztémák radioaktívak és rákkeltők lehetnek az elkövetkező években.
Tengeri ökoszisztéma példa
A Nagy-korallzátony Ausztrália partjainál hihetetlenül nagy és sokszínű tengeri ökoszisztéma ami évmilliók óta létezik. Algák táplálékot biztosít a korallok növekvő számára, amelyek a zátonyon lévő elhalt korallokhoz kapcsolódnak.
A vízben úszó fiatal korallokat az óceánban úszó halak és állatok megeszik. A csontvázas korallokat továbbra is férgek, csigák és falatozó tengeri csillagok fogyaszthatják.
Egyes korallok kölcsönösen előnyös kapcsolatban állnak a garnélákkal és a rákokkal, amelyek koralltelepeken élnek, és a csipeszeik segítségével harcolnak ki a kölcsönös ellenségek ellen. A korallokat jelentősen befolyásoló abbiotikus tényezők az emelkedő vízhőmérséklet, az óceán savanyulása és a szén-dioxid szintje.
A Smithsonian Természettudományi Múzeum szerint a savas tengervíz már kezdi oldani a korallzátonyok vázszerkezetét olyan helyeken, mint Hawaii.
Vízi ökoszisztéma példa
A Woods-tó vízi ökoszisztémája Kanada és az Egyesült Államok határán található. Ez az édesvíztest maradt meg az egykor hatalmas jégkori Agassiz-tóból.
Ebben az édesvízben vízi ökoszisztéma, fitoplankton, zooplankton, algák és baktériumok biztosítják az optimális táplálék-, élőhely- és oxigénszintet az ízletes halak számára. Az Erdőtavat gyakran nevezik a világ Walleye fővárosának _._
A gerinctelenek, mint például a pillangók és a közepes állatok, szintén fontos szerepet játszanak az édesvízi tavakban. Olyan mikroorganizmusokat esznek, amelyek bomló növényi és állati anyagokkal táplálkoznak. A gerinctelenek kiváló táplálékforrást jelentenek a nagy halak által elfogyasztható kis halak számára, amelyeket pelikánok, gémek, medvék és emberek is megfoghatnak.
A vízi ökoszisztéma, például az Erdei-tó állapotát befolyásoló abbiotikus tényezők közé tartozik a levegő és a víz hőmérséklete, a szén-dioxid szint és a mérgező lefolyás.
Földi ökoszisztéma példa
Az Amazon esőerdő ökoszisztéma fajokban gazdag szárazföldi környezet Dél-Amerikában. A napfényt buja, széles levelű növények és magas fák szívják el, amelyek táplálékot és menedéket nyújtanak a trópusokon elképesztően sok madárnak, emlősnek, rovarnak, gyíknak és kígyónak. Sok ilyen lényt olyan ragadozók esznek meg, mint a jaguár.
Amikor az élőlények elpusztulnak az esőerdőkben, energiájukat és tápanyagukat a bontók gyorsan lebontják, mint a kukacok és a mikrobák. A tápanyagok visszamennek a talajba, és segítik a növények növekedését. Az esőerdők abbiotikus tényezői közé tartozik a nagy mennyiségű csapadék, a hő és a trópusi éghajlat, amely táplálja a fajok biodiverzitását az erdő talajától a vastag függő előtetőkig.
Ökoszisztéma vs. Közösségi ökológia
Kutatási érdeklődésüktől függően az ökológusok a közösségi ökológia, az ökoszisztéma-ökológia vagy mindkettő területére összpontosíthatnak. Közösségi ökológia kifejezetten megvizsgálja a különböző fajok közötti kölcsönhatásokat és az interakció eredményét. Az ökoszisztéma-ökológia sokkal szélesebb körben vizsgálja azokat az élő és nem élő tényezőket, amelyek hatással vannak egy ökológiai közösségre és kiváltják az ökoszisztéma változását.
Például egy ökológus, aki meg akarja tudni, hogy az óriásponty miért veszi át a valaha pisztrángokkal teli tavat, - a halállomány közösségi ökológiai vizsgálata, valamint a vízminőség csökkenését okozó ökoszisztéma-tanulmány, amely minden fajra hatással van vízi élővilág. Az ökológusok tanulmányokat végeznek, amelyek segítenek a természeti erőforrások megtakarítása a jövő generációi számára.
Az ökoszisztéma-struktúrák védelme
Az ökoszisztéma-menedzsment megőrzési gyakorlatokat alkalmaz az ökoszisztéma működésének és struktúráinak integritásának fenntartása érdekében. Azt mondják, hogy az ökoszisztéma-szerkezetek akkor integritottak, ha kiegyensúlyozottak, stabilak és jellemzőek az adott természeti régió ökológiai közösségeire.
Az abiotikus és a biotikus tényezők általában kiszámíthatóak. Népességdinamika önfenntartónak is kell lennie, anélkül, hogy emberi beavatkozásra lenne szükség helyreállítani az egyensúlyt.
Az ökoszisztéma jó kezelése fontos szerepet játszik az állami parkok, nemzeti parkok és egyéb vadon élő területek megőrzésében. Az ökoszisztéma történetének és a változás vagy az utódlás normális sebességének megértése segít a strukturális problémák korai felismerésében. A cél a biodiverzitás fenntartása és az őshonos fajok életképességének biztosítása. New York-tól Kaliforniáig a környezetvédők szorosan figyelik az éghajlati mintákat.
Katasztrofális ökoszisztéma pusztulás
A természeti katasztrófákat, például a hurrikánt, rendezett egymásutániság követi, és a terület természetes állapotában újjáépítik korábbi állapotát. Az emberi tevékenység azonban átmenetileg vagy véglegesen tönkreteheti az ökoszisztéma ökológiáját. Ökoszisztéma-katasztrófák történtek az Egyesült Államokban és az egész világon.
A Mexikói-öböl ökoszisztémáját súlyosan megzavarták a Mississippi folyó felől az öbölbe szállított szennyező anyagok. A mezőkből, táplálékból és szennyvízből származó nitrogén és foszfor sok államból a folyóba vezet.
A túlzott tápanyagszint stimulálja a mérgező anyagokat algavirágzás, megváltoztatja az ételcserét és kimeríti az oxigént a vízben, ami holt zónát és hatalmas halakat öl. A területet olyan abiotikus tényezők is befolyásolják, mint a hurrikánok és az áradás.
1986-ban az ukrajnai csernobili atomerőműben bekövetkezett baleset halálos radioaktív anyagokat juttatott a légkörbe. Emberek milliói voltak kitéve sugárzásnak. A szennyezett területen legelésző tehenek tejéből több ezer gyermeknél pajzsmirigyrák alakult ki. Manapság a Csernobilot körülvevő radioaktív terület nincs korlátozva az emberek számára, de farkasok, vadlovak és más állatok jelentős számban vannak jelen.