מערכת אקולוגית: הגדרה, סוגים, מבנה ודוגמאות

עולם הטבע מורכב מסוגים שונים בתכלית של סביבות פיזיקליות ואורגניזמים המותאמים באופן ייחודי למגורים שם. מילה נוספת למושג זה בביולוגיה היא מערכת אקולוגית.

מאמר זה יספק לכם הסברים ברורים על מערכות אקולוגיות ויציע דוגמאות מעניינות.

ביולוגים מגדירים מערכת אקולוגית כקהילה של אורגניזמים חיים וסביבתם הפיזית, הכוללת את שניהם ביוטי ו אביוטי גורמים.

גורמים ביוטיים הם יצורים חיים במערכת אקולוגית תלויה זה בזה כמו צמחים, בעלי חיים, חיידקים ופטריות.

גורמים אביוטיים הם דברים שאינם חיים כמו מים, אור שמש, מחסה, סלעים, מינרלים, אדמה ואקלים.

המחקר והסיווג המדעי של צמחים ובעלי חיים מקורם באריסטו ביוון העתיקה. בראשית המאה העשרים תאר דרווין תחרות בין מינים לאבולוציה באמצעות הברירה הטבעית. ארנסט האקל טבע את המילה אֵקוֹלוֹגִיָה בערך באותו זמן.

בסוף המאה העשרים הציע אוגניוס החימום כי גורמים אביוטיים, כמו בצורת, שריפה ומזג אוויר קר, השפיעו גם על התנהגות המינים ועל אסטרטגיות הסתגלות. התחממות נסע רבות בעבודתו ופיתח קורס באוניברסיטה בנושא אקולוגיה של צמחים. רעיונותיו תפסו כאשר מדענים בריטים וצפון אמריקאים קראו את ספרו הקלאסי, אקולוגיה של צמחים.

התנאי מערכת אקולוגית נטבע על ידי ארתור טנסלי בשנת 1936.

ישנן שלוש קטגוריות רחבות של מערכות אקולוגיות ביולוגיות. לכל אחד מהם הרכב ומבנה מינים מובהקים. המערכת האקולוגית הגדולה ביותר היא המערכת האקולוגית הימית. כל המערכות האקולוגיות מושפעות מהאקלים העולמי ומפעילות אנושית, כגון זיהום, השקיה, עיור, כרייה וכריתת יערות.

מערכת אקולוגית ימית מכסה בערך 70 אחוז של פני האדמה. לצד האוקיאנוסים, מערכות אקולוגיות ימיות כוללות חופי חול, שפכים, דירות בוץ, מי אנטארקטיקה, ביצות מלח ושוניות אלמוגים תוססות, הכולות חיים. האקלים של מערכות אקולוגיות ימיות ברחבי העולם נע בין חום טרופי למערבולות קוטביות.

מערכות אקולוגיות במים כוללים אגמים, נהרות, בריכות וביצות. מינים של מים מתוקים נכחדים בקצב מהיר הרבה יותר ממינים ימיים או יבשתיים נשיונל גאוגרפיק. שינויי אקלים וזיהום הם איומים גדולים על מערכות אקולוגיות במים.

מערכות אקולוגיות ארציות הן קהילות אקולוגיות יבשות במקומות כמו הטונדרה הארקטית, המדבר, היערות ואדמות הדשא. בעלי חיים באקלים קוטבי התפתחו יחד עם תכונות הסתגלות דומות כמו פרווה עבה ושכבת שומן מבודדת.

ביומס הם מונח מעט רחב יותר מאשר מערכות אקולוגיות, אם כי הם די דומים. ביומס הן קהילות אקולוגיות מובהקות שבעצמן יכולות להכיל מערכות אקולוגיות רבות בתוכה. הם שימושיים לסיווג המאפיינים של אזורים מסוימים שיכולים להשפיע ישירות על סוג או סוגי מערכות אקולוגיות המתעוררות שם.

מאפייני הבחנה של מערכות ביולוגיות / אקולוגיות אלה כוללים את האקלים המסוים שלהם, אזורם, גובהם, סוג הקרקע, כמות המשקעים והרכב המינים.

ביומיות מימיות כוללים שוניות אלמוגים, שפכים, ים, שטחי מים ומים מתוקים.

ביומס מדברי כוללים מדבר מוג'אבה, מדבריות החוף של צ'ילה, עמק המוות והמדבריות הקפואות של גרינלנד.

ביומיות יער כוללים יערות גשם טרופיים, יער ממוזג, צ'אפראל (שיחים) וטייגה (יער בוריאלי).

ביומיות דשא כוללים סוואנות, ערבות, ערבות ופמפות דרום אמריקאיות.

אורגניזמים חיים חייבים להיות בעלי אנרגיה וחומרים מזינים כדי לגדול, להגיב ולהתרבות. אורגניזמים תלויים זה בזה ומחוברים זה לזה במעגל החיים. אנרגיה מועברת מרמה אחת של פירמידת המזון לשנייה. לדוגמא, דגים אוכלים אצות ודיונונים אוכלים דגים.

אצות, דגים, דיונונים וכרישים טורפים הם דוגמה לא שרשרת המזון. ה רשת מזון עשוי מרשתות מזון חופפות רבות. פירמידת האנרגיה מתחילה עם מפיקים בבסיס הפירמידה ואחריהם צרכנים וטורפים ברמות העליונות. אנרגיה הולכת לאיבוד בכל מעבר בין אורגניזמים, כך שהפירמידה זקופה ואינה הפוכה.

צמחים ופיטופלנקטון הם מפיקים המכילים פיגמנטים פוטוסינתטיים המשתמשים באנרגיית שמש ובפחמן דו חמצני ליצירת סוכר. צרכנים ראשוניים אוכלים צמחים וצרכנים משניים אוכלים צרכנים ראשוניים. טורף איפקס ללא אויבים טבעיים מחזיק במקום הראשון בפירמידת המזון.

ביומסה נשמר וממוחזר במערכת אקולוגית. כאשר אורגניזמים מתים, פורקים לפרק את החומר האורגני לאנרגיה וחומרים מזינים שזורמים חזרה למערכת האקולוגית. בעלי חיים מתפרקים משחררים פחמימות, שומנים, חלבונים וגזים כאשר הם פועלים על ידי חיידקים, זבובים ותולעים.

חיידקים וחיידקים מפרקים חומר צמחי מתפורר לחומרים מזינים כמו סידן, חנקן, אשלגן וזרחן המעשירים את האדמה.

גם אנרגיה וחומרים מזינים זרימה בין מערכות אקולוגיות. למשל, סלעים בנהר נשחקים ומכניסים מינרלים למים שזורמים במורד הזרמים לאגמים ושדות. ההשפעה יכולה להיות גם מזיקה. נגר חנקן וזרחן משטחים חקלאיים עלול לזהם את נתיבי המים.

בניגוד לחומר שממוחזר, אנרגיה זורמת לכיוון אחד. צמחים מייצרים מולקולות עשירות באנרגיה של גלוקוז מאור השמש שנלכד, מים ופחמן דו חמצני. אנרגיה כימית מועברת לצרכנים לצורך חילוף חומרים בתאים, ואנרגיה נוספת מועברת כחום.

מערכות אקולוגיות הן דינמיות עם שפל ו זרימת אנרגיה וחומר. רמות התזונה, אוכלוסיות המינים, דפוסי מזג האוויר, הטמפרטורה, עונות השנה משתנות ומשתנות. גיוון במערכת אקולוגית תורם ליציבות.

למרות השטף והאופי הדינמי של אקולוגיה של מערכות אקולוגיות, אוברול מצב שיווי משקל נשאר יציב. מערכות אקולוגיות שומרות על מצב יציב עם הרכב עקבי למדי. בדרך כלל, מאפיינים ביוטיים ואביוטיים משתנים אינם מאיימים על מערכת יציבה. במילים אחרות, יער גשם הוא עדיין יער גשם גם אם אוכלוסיית הקופים הולכת ופוחתת.

הפרעות טבעיות עלולות לשבש את תפקוד המערכת האקולוגית. למשל, הוריקנים, שריפות בר, שיטפונות והרי געש מרגיזים את שירותי המערכת האקולוגית. שיטפונות עלולים לזהם את מקורות המים. בית הגידול אבוד ומינים עלולים להיות עקורים. איזון טורף-טרף עלול להיפגע וגורם להשפעת דומינו על מינים אחרים.

מינים פולשניים עלול לאיים על רווחתם ועל קיומם של מינים אחרים. מינים פולשים כוללים צמחים ובעלי חיים המובאים לאזור בכוונה או בטעות. לפעמים מביאים בכוונה מינים פולשניים בכדי לעצור טורף שמשתלט עליו. לדוגמא, אנשי שימור שיחררו סלמון לאגמים הגדולים כדי לשלוט במין פולש פחות רצוי.

פעילות אנושית היא גורם עיקרי נוסף לשינוי המערכת האקולוגית המסוכנת. ציד, דיג יתר, ניצול משאבים שאינם מתחדשים, פסולת רעילה וזיהום מאיימים על המערכות האקולוגיות ועל הביומיות שלהן. במקרים קיצוניים, כמו נזילה מתחנת כוח גרעינית, המערכות האקולוגיות שנפגעו עלולות להיות רדיואקטיביות ומסרטנות במשך שנים רבות.

ה שונית מחסום גדולה מול חופי אוסטרליה הוא גדול ומגוון להפליא מערכת אקולוגית ימית שקיים כבר מיליוני שנים. אַצוֹת לספק מזון לגידול אלמוגים המתחברים לאלמוגים מתים בשונית.

אלמוגים צעירים הצפים במים נאכלים על ידי דגים ובעלי חיים השוחים באוקיאנוס. אלמוגים שלדים עדיין יכולים לצרוך על ידי תולעים, חלזונות וכוכבי ים רעבים.

לחלק האלמוגים יש יחסים מועילים הדדית עם שרימפס וסרטנים החיים במושבות אלמוגים ונלחמים באויבים הדדיים באמצעות הצביטה שלהם. גורמים אביוטיים המשפיעים משמעותית על האלמוגים הם עליית טמפרטורות המים, החמצת האוקיאנוס ורמות הפחמן הדו-חמצני.

על פי מוזיאון סמיתסוניאן להיסטוריה של הטבע, מי ים חומציים כבר מתחילים להמיס את מבנה השלד של שוניות האלמוגים במקומות כמו הוואי.

המערכת האקולוגית הימית של אגם היער נמצאת על גבול קנדה וארצות הברית. גוף מים מתוקים זה הוא מה שנשאר מאגם אגסיז הקרחוני שהיה פעם מסיבי.

במים המתוקים האלה מערכת אקולוגית מימית, פיטופלנקטון, זואופלנקטון, אצות וחיידקים מספקים רמות אופטימליות של מזון, בית גידול וחמצן לדגים טעימים. אגם היער נקרא לעיתים קרובות בירת ווליאה של העולם _._

חסרי חוליות כמו שופכיים ואמצעים ממלאים תפקיד חשוב גם באגמי מים מתוקים. הם אוכלים מיקרואורגניזמים הניזונים מחומר צמחי ובעלי חיים שמתפוררים. חסרי חוליות מספקים מקור מצוין של מזון לדגים קטנים שעלולים לאכול על ידי דגים גדולים, העלולים להיתפס על ידי שקנאים, אנפות, דובים ובני אדם.

גורמים אביוטיים המשפיעים על מצבה של מערכת אקולוגית מימית כמו אגם היער כוללים טמפרטורת אוויר ומים, רמות פחמן דו חמצני ונגר רעיל.

האמזונס מערכת אקולוגית של יערות הגשם היא סביבה יבשתית עשירה במינים בדרום אמריקה. אור השמש נקלט בצמחים רחבי עלים ועצים גבוהים המספקים מזון ומחסה למספר מדהים של ציפורים, יונקים, חרקים, לטאות ונחשים באזורים הטרופיים. רבים מאותם יצורים נאכלים על ידי טורפים כמו יגואר.

כאשר אורגניזמים מתים ביערות הגשם, האנרגיה והחומרים המזינים שלהם מתפרקים במהירות על ידי מתפרקים כמו רימות וחיידקים. חומרים מזינים חוזרים לקרקע ועוזרים לצמחים לגדול. הגורמים האביוטיים של יער הגשם כוללים כמויות גדולות של גשמים, חום ואקלים טרופי המזין את המגוון הביולוגי של המינים מקרקעית היער ועד לחופות התלויות העבותות.

בהתאם לאינטרסים המחקריים שלהם, אקולוגים עשויים להתמקד בתחום האקולוגיה הקהילתית, האקולוגיה של המערכת האקולוגית או שניהם. אקולוגיה קהילתית בוחן באופן ספציפי את האינטראקציות בין מינים שונים ותוצאות האינטראקציה. אקולוגיה של המערכת האקולוגית בוחנת הרבה יותר גורמים חיים וגורמים שאינם חיים המשפיעים על קהילה אקולוגית ומפעילים שינוי במערכת האקולוגית.

לדוגמה, אקולוג שרוצה לברר מדוע קרפיונים ענקיים משתלטים על אגם שהיה פעם מלא פורל עלול לבצע מחקר אקולוגי קהילתי על אוכלוסיית הדגים יחד עם מחקר של מערכת אקולוגית על ירידת איכות המים המשפיעה על כל מיני הדגים חיים ימיים. אקולוגים עורכים מחקרים המסייעים לחסוך משאבי טבע לדורות הבאים.

ניהול מערכות אקולוגיות נוקט בשיטות שימור כדי לשמור על שלמות תפקוד מערכות האקולוגיות והמבנים שלה. מבקרים של מערכות אקולוגיות אומרים שיש שלמות כאשר הם מאוזנים, יציבים ואופייניים לקהילות אקולוגיות באזור טבעי זה.

בדרך כלל ניתן לחזות גורמים אביוטיים וגם ביוטיים. דינמיקת אוכלוסייה צריך להיות גם מקיים את עצמו ללא צורך בהתערבות אנושית להחזיר את האיזון.

ניהול טוב של מערכות אקולוגיות ממלא תפקיד חשוב בשימור פארקים ממלכתיים, פארקים לאומיים ואזורי חיות בר אחרות. הבנת ההיסטוריה של המערכת האקולוגית ושיעורי השינוי או הירושה הרגילים מסייעת לגילוי מוקדם של בעיות מבניות. המטרה היא לשמור על המגוון הביולוגי ולהבטיח את כדאיותם של מינים מקומיים. מניו יורק ועד קליפורניה, אנשי איכות הסביבה עוקבים מקרוב אחר דפוסי האקלים.

אחרי אסונות טבע כמו הוריקן, מגיעים רצף מסודר ובנייה טבעית מחדש של האזור למצבו הקודם. עם זאת, פעילות אנושית יכולה להרוס באופן זמני או לצמיתות אקולוגיה של המערכת האקולוגית. אסונות של מערכות אקולוגיות אירעו בארצות הברית ובעולם כולו.

המערכת האקולוגית במפרץ מקסיקו הופרעה קשות על ידי מזהמים המובלים למפרץ מנהר המיסיסיפי. חנקן וזרחן משדות, מזונות וביוב מתנקזים לנהר ממדינות רבות.

רמות מוגזמות של חומרים מזינים מעוררות רעילות פריחת אצותלשנות את שינוי המזון ולדלדל חמצן במים וכתוצאה מכך אזור מת והריגת דגים אדירה. האזור מושפע גם מגורמים אביוטיים כמו הוריקנים ושיטפונות.

בשנת 1986, תאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל באוקראינה הוציאה חומר רדיואקטיבי קטלני לאטמוספירה. מיליוני אנשים נחשפו לקרינה. אלפי ילדים ששתו חלב מפרות הרועות באזור המזוהם פיתחו סרטן בלוטת התריס. כיום, האזור הרדיואקטיבי שמסביב לצ'רנוביל אינו מוגבל לאנשים, אך זאבים, סוסי בר ובעלי חיים אחרים נמצאים במספרים משמעותיים.