ระบบนิเวศ: ความหมาย ประเภท โครงสร้างและตัวอย่าง

โลกธรรมชาติประกอบด้วยสภาพแวดล้อมทางกายภาพและสิ่งมีชีวิตประเภทต่างๆ มากมายที่ปรับให้เข้ากับการใช้ชีวิตที่นั่นโดยเฉพาะ อีกคำหนึ่งสำหรับแนวคิดนี้ในทางชีววิทยาคือ an ระบบนิเวศ.

บทความนี้จะให้คำอธิบายที่ชัดเจนเกี่ยวกับระบบนิเวศและนำเสนอตัวอย่างที่น่าสนใจ

นักชีววิทยาให้นิยามระบบนิเวศว่าเป็นชุมชนของสิ่งมีชีวิตและสภาพแวดล้อมทางกายภาพของพวกมัน ซึ่งรวมถึง ไบโอติก และ abiotic ปัจจัย.

ปัจจัยทางชีวภาพ เป็นสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศที่พึ่งพาอาศัยกัน เช่น พืช สัตว์ จุลินทรีย์ และเชื้อรา

ปัจจัยที่ไม่มีชีวิต คือสิ่งไม่มีชีวิต เช่น น้ำ แสงแดด ที่พักพิง หิน แร่ธาตุ ดิน และภูมิอากาศ

การศึกษาทางวิทยาศาสตร์และการจำแนกประเภทพืชและสัตว์มีขึ้นตั้งแต่สมัยอริสโตเติลในสมัยกรีกโบราณ ในช่วงต้นทศวรรษ 1800 ดาร์วินบรรยายการแข่งขันระหว่างสปีชีส์และวิวัฒนาการผ่านการคัดเลือกโดยธรรมชาติ Ernst Haeckel สร้างคำว่า นิเวศวิทยา ในช่วงเวลาเดียวกันนี้

ในช่วงปลายทศวรรษ 1800 Eugenius Warming เสนอว่าปัจจัยที่ไม่มีชีวิต เช่น ความแห้งแล้ง ไฟ และสภาพอากาศหนาวเย็นก็มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของสายพันธุ์และกลยุทธ์ในการปรับตัว ภาวะโลกร้อนได้เดินทางไปทำงานอย่างกว้างขวางและพัฒนาหลักสูตรของมหาวิทยาลัยเกี่ยวกับนิเวศวิทยาพืช ความคิดของเขาติดอยู่ในตอนที่นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษและอเมริกาเหนืออ่านหนังสือคลาสสิกของเขา

คำว่า ระบบนิเวศ ก่อตั้งโดยอาเธอร์ แทนสลีย์ในปี 2479

มีสามประเภทกว้าง ๆ ของ ระบบนิเวศทางชีวภาพ. แต่ละชนิดมีองค์ประกอบและโครงสร้างของสปีชีส์ที่แตกต่างกัน ระบบนิเวศที่ใหญ่ที่สุดคือระบบนิเวศทางทะเล ระบบนิเวศทั้งหมดได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศทั่วโลกและกิจกรรมของมนุษย์ เช่น มลพิษ การชลประทาน การขยายตัวของเมือง การขุด และการตัดไม้ทำลายป่า

ระบบนิเวศทางทะเล ครอบคลุมเกี่ยวกับ 70 เปอร์เซ็นต์ ของพื้นผิวโลก ระบบนิเวศทางทะเลรวมถึงชายฝั่งทราย ปากน้ำ ที่ราบโคลน ผืนน้ำในทวีปแอนตาร์กติกา บึงเกลือ และแนวปะการังที่มีชีวิตชีวาควบคู่ไปกับมหาสมุทร สภาพภูมิอากาศของระบบนิเวศทางทะเลทั่วโลกมีตั้งแต่ความร้อนจากเขตร้อนไปจนถึงกระแสน้ำวนขั้วโลก

ระบบนิเวศทางน้ำ ได้แก่ ทะเลสาบ แม่น้ำ สระน้ำ และพื้นที่ชุ่มน้ำ สายพันธุ์น้ำจืดกำลังจะสูญพันธุ์ในอัตราเร็วกว่าสัตว์น้ำหรือบนบก เนชั่นแนลจีโอกราฟฟิก. การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและมลภาวะเป็นภัยคุกคามที่สำคัญต่อระบบนิเวศทางน้ำ

ระบบนิเวศบนบก เป็นชุมชนทางนิเวศวิทยาบนบกในสถานที่ต่างๆ เช่น ทุนดราอาร์กติก ทะเลทราย ป่าไม้ และทุ่งหญ้า สัตว์ในภูมิอากาศแบบขั้วโลกมีวิวัฒนาการร่วมกันในลักษณะการปรับตัวที่คล้ายคลึงกัน เช่น ขนหนาและชั้นไขมันที่เป็นฉนวน

Biomes เป็นคำที่กว้างกว่าระบบนิเวศเล็กน้อย แม้ว่าจะค่อนข้างคล้ายกัน ไบโอมส์ เป็นชุมชนทางนิเวศวิทยาที่โดดเด่นซึ่งตัวเองสามารถมีระบบนิเวศมากมายอยู่ภายใน มีประโยชน์ในการจัดหมวดหมู่ลักษณะของบางพื้นที่ที่อาจส่งผลโดยตรงต่อประเภทหรือประเภทของระบบนิเวศที่เกิดขึ้นที่นั่น

ลักษณะเด่นของชีวนิเวศ/ระบบนิเวศเหล่านี้ ได้แก่ ภูมิอากาศ โซน ระดับความสูง ชนิดของดิน ปริมาณน้ำฝน และองค์ประกอบของชนิดพันธุ์

ชีวนิเวศทางน้ำ ได้แก่ แนวปะการัง ปากน้ำ ทะเล พื้นที่ชุ่มน้ำ และน้ำจืด

ไบโอมทะเลทราย รวมถึงทะเลทรายโมฮาวี ทะเลทรายชายฝั่งของชิลี หุบเขามรณะ และทะเลทรายที่หนาวเย็นของกรีนแลนด์

ไบโอมป่าไม้ รวมถึงป่าฝนเขตร้อน ป่าดิบชื้น ป่าชายเลน (ไม้พุ่ม) และไทกา (ป่าเหนือ)

ไบโอมทุ่งหญ้า รวมถึงทุ่งหญ้าสะวันนา สเตปป์ ทุ่งหญ้าแพรรี และทุ่งหญ้าในอเมริกาใต้

สิ่งมีชีวิตต้องมีพลังงานและสารอาหารในการเจริญเติบโต ตอบสนอง และขยายพันธุ์ สิ่งมีชีวิตต่างพึ่งพาอาศัยกันและเชื่อมโยงถึงกันในวงจรชีวิต พลังงานถูกถ่ายโอนจากระดับหนึ่งของปิรามิดอาหารไปยังระดับถัดไป เช่น ปลากินสาหร่ายและปลาหมึกกินปลา

สาหร่าย ปลา ปลาหมึก และฉลามนักล่า เป็นตัวอย่างหนึ่งของ ห่วงโซ่อาหาร. ใยอาหาร เกิดจากห่วงโซ่อาหารซ้อนกันหลายสาย ปิรามิดพลังงานเริ่มต้นด้วยผู้ผลิตที่ฐานของปิรามิดตามด้วยผู้บริโภคและผู้ล่าในระดับบน พลังงานสูญเสียไปกับการถ่ายโอนระหว่างสิ่งมีชีวิต ดังนั้นปิรามิดจึงตั้งตรงและไม่กลับด้าน

พืชและแพลงก์ตอนพืชคือ ผู้ผลิต ที่มีสารสีสังเคราะห์แสงที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์และคาร์บอนไดออกไซด์มาทำน้ำตาล ผู้บริโภคหลักกินพืชและผู้บริโภครองกินผู้บริโภคหลัก นักล่ายอดที่ไม่มีศัตรูตามธรรมชาติถือเป็นจุดสูงสุดบนปิรามิดอาหาร

ชีวมวล ได้รับการอนุรักษ์และรีไซเคิลในระบบนิเวศ เมื่อสิ่งมีชีวิตตาย ย่อยสลาย ย่อยสลายอินทรียวัตถุให้เป็นพลังงานและสารอาหารที่ไหลกลับเข้าสู่ระบบนิเวศ สัตว์ที่ย่อยสลายจะปล่อยคาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน และก๊าซ เมื่อถูกจุลินทรีย์ แมลงวัน และหนอนทำงาน

แบคทีเรียและจุลินทรีย์ย่อยสลายสสารของพืชที่เน่าเปื่อยให้เป็นสารอาหาร เช่น แคลเซียม ไนโตรเจน โพแทสเซียม และฟอสฟอรัส ที่เสริมสร้างดิน

พลังงานและสารอาหารด้วย ไหลระหว่างระบบนิเวศ. ตัวอย่างเช่น หินในแม่น้ำกัดเซาะและใส่แร่ธาตุลงไปในน้ำที่ไหลลงสู่ทะเลสาบและทุ่งนา ผลกระทบยังสามารถเป็นอันตราย การไหลบ่าของไนโตรเจนและฟอสฟอรัสจากพื้นที่เพาะปลูกอาจทำให้เกิดมลพิษทางน้ำได้

พลังงานไหลไปในทิศทางเดียวไม่เหมือนกับสสารที่ได้รับการรีไซเคิล พืชผลิตโมเลกุลกลูโคสที่อุดมด้วยพลังงานจากแสงแดด น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้ พลังงานเคมีจะถูกถ่ายโอนไปยังผู้บริโภคเพื่อการเผาผลาญของเซลล์ และพลังงานพิเศษจะถูกปล่อยออกเป็นความร้อน

ระบบนิเวศเป็นไดนามิกที่มีการลดลงอย่างต่อเนื่องและ การไหลของพลังงาน และเรื่อง ระดับสารอาหาร ประชากรของสายพันธุ์ รูปแบบสภาพอากาศ อุณหภูมิ ฤดูกาลของปีผันผวนและเปลี่ยนแปลง ความหลากหลายในระบบนิเวศมีส่วนทำให้เกิดเสถียรภาพ

แม้จะมีกระแสและธรรมชาติแบบไดนามิกของระบบนิเวศน์วิทยาโดยรวม สภาวะสมดุล ยังคงทรงตัว ระบบนิเวศรักษาสภาวะคงตัวด้วยองค์ประกอบที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ โดยปกติ ลักษณะทางชีวภาพและลักษณะไม่มีชีวิตที่ผันผวนจะไม่คุกคามระบบที่เสถียร กล่าวอีกนัยหนึ่ง ป่าฝนยังคงเป็นป่าฝน แม้ว่าจำนวนลิงจะลดลงก็ตาม

การรบกวนทางธรรมชาติสามารถขัดขวางการทำงานของระบบนิเวศ ตัวอย่างเช่น พายุเฮอริเคน ไฟป่า น้ำท่วม และภูเขาไฟ ทำให้ระบบนิเวศเสียหาย น้ำท่วมสามารถปนเปื้อนแหล่งน้ำ ถิ่นที่อยู่สูญหายและเผ่าพันธุ์อาจพลัดถิ่น ความสมดุลระหว่างเหยื่อและเหยื่ออาจลดลงทำให้เกิดผลกระทบต่อสายพันธุ์อื่น

แพร่กระจายพันธุ์ สามารถคุกคามความเป็นอยู่ที่ดีและการดำรงอยู่ของสายพันธุ์อื่นได้ ชนิดพันธุ์ที่รุกราน ได้แก่ พืชและสัตว์ที่นำเข้าสู่พื้นที่โดยเจตนาหรือโดยบังเอิญ บางครั้งสิ่งมีชีวิตที่รุกรานก็จงใจนำเข้ามาเพื่อหยุดยั้งผู้ล่าที่กำลังเข้ายึดครอง ตัวอย่างเช่น นักอนุรักษ์ปล่อยปลาแซลมอนลงใน Great Lakes เพื่อควบคุมสายพันธุ์ที่รุกรานน้อยกว่า

กิจกรรมของมนุษย์เป็นสาเหตุสำคัญอีกประการหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงระบบนิเวศที่เป็นอันตราย การล่าสัตว์ การจับปลามากเกินไป การใช้ประโยชน์จากทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ ของเสียที่เป็นพิษและมลภาวะคุกคามระบบนิเวศและชีวนิเวศของพวกมัน ในกรณีที่รุนแรง เช่น การรั่วไหลของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ระบบนิเวศที่ได้รับผลกระทบอาจมีกัมมันตภาพรังสีและเป็นสารก่อมะเร็งในอีกหลายปีข้างหน้า

แนวปะการังเกรทแบริเออร์รีฟ นอกชายฝั่งออสเตรเลียนั้นกว้างใหญ่และหลากหลายอย่างไม่น่าเชื่อ ระบบนิเวศทางทะเล ที่มีมานานนับล้านปี สาหร่าย ให้อาหารแก่ปะการังที่กำลังเติบโตซึ่งเกาะติดกับปะการังที่ตายแล้วในแนวปะการัง

ปะการังอ่อนที่ลอยอยู่ในน้ำจะถูกกินโดยปลาและสัตว์ที่แหวกว่ายอยู่ในมหาสมุทร ปะการังโครงกระดูกยังสามารถกินได้โดยหนอน หอยทาก และปลาดาวที่หิวโหย

ปะการังบางชนิดมีความสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์ร่วมกันกับกุ้งและปูที่อาศัยอยู่ในอาณานิคมปะการังและต่อสู้กับศัตรูร่วมกันโดยใช้คีมหนีบ ปัจจัยทางชีวภาพที่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อปะการังคืออุณหภูมิของน้ำที่สูงขึ้น ความเป็นกรดของมหาสมุทร และระดับคาร์บอนไดออกไซด์

จากข้อมูลของพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติสมิธโซเนียน น้ำทะเลที่เป็นกรดได้เริ่มละลายโครงสร้างโครงกระดูกของแนวปะการังในสถานที่ต่างๆ เช่น ฮาวาย

ระบบนิเวศทางน้ำของ Lake of the Woods ตั้งอยู่ที่ชายแดนแคนาดาและสหรัฐอเมริกา แหล่งน้ำจืดแห่งนี้คือสิ่งที่หลงเหลืออยู่ในทะเลสาบ Agassiz ซึ่งเป็นธารน้ำแข็งขนาดมหึมา

ในน้ำจืดแห่งนี้ ระบบนิเวศทางน้ำแพลงก์ตอนพืช แพลงก์ตอนสัตว์ สาหร่าย และแบคทีเรีย ให้อาหาร ที่อยู่อาศัย และออกซิเจนในระดับที่เหมาะสมแก่ปลาที่อร่อย Lake of the Woods มักถูกเรียกว่า Walleye Capital of the World_._

สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังเช่นแมลงเม่าและคนแคระก็มีบทบาทสำคัญในทะเลสาบน้ำจืด พวกเขากินจุลินทรีย์ที่กินพืชและสัตว์ที่เน่าเปื่อย สัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลังเป็นแหล่งอาหารที่ดีเยี่ยมสำหรับปลาตัวเล็กที่อาจกินโดยปลาใหญ่ ซึ่งอาจถูกจับโดยนกกระทุง นกกระสา หมี และมนุษย์

ปัจจัยที่ไม่มีชีวิตซึ่งส่งผลต่อสถานะของระบบนิเวศทางน้ำ เช่น Lake of the Woods ได้แก่ อุณหภูมิของอากาศและน้ำ ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ และการไหลบ่าของสารพิษ

อเมซอน ระบบนิเวศของป่าฝน เป็นสภาพแวดล้อมบนบกที่อุดมด้วยสปีชีส์ในอเมริกาใต้ แสงแดดถูกดูดซับโดยพืชใบกว้างที่เขียวชอุ่มและต้นไม้สูงที่ให้อาหารและที่พักพิงสำหรับนก สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แมลง กิ้งก่า และงูจำนวนมากในเขตร้อน สัตว์เหล่านี้จำนวนมากถูกกินโดยผู้ล่าอย่างเสือจากัวร์

เมื่อสิ่งมีชีวิตตายในป่าฝน พลังงานและสารอาหารของพวกมันจะถูกย่อยสลายอย่างรวดเร็วโดยตัวย่อยสลาย เช่น ตัวหนอนและจุลินทรีย์ สารอาหารกลับคืนสู่ดินและช่วยให้พืชเจริญเติบโต ปัจจัยที่ไม่เป็นธรรมชาติของป่าฝน ได้แก่ ปริมาณน้ำฝนจำนวนมาก ความร้อน และภูมิอากาศแบบเขตร้อนที่หล่อเลี้ยงความหลากหลายทางชีวภาพของชนิดพันธุ์ตั้งแต่พื้นป่าไปจนถึงไม้พุ่มหนาทึบ

นักนิเวศวิทยาอาจมุ่งเน้นไปที่ด้านนิเวศวิทยาชุมชน ระบบนิเวศในระบบนิเวศ หรือทั้งสองอย่าง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความสนใจในการวิจัย นิเวศวิทยาของชุมชน ตรวจสอบปฏิสัมพันธ์ระหว่างสปีชีส์ที่แตกต่างกันและผลลัพธ์ของการมีปฏิสัมพันธ์นั้นโดยเฉพาะ ระบบนิเวศน์ของระบบนิเวศจะพิจารณาปัจจัยที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตซึ่งส่งผลกระทบต่อชุมชนระบบนิเวศและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศในวงกว้างมากขึ้น

ตัวอย่างเช่น นักนิเวศวิทยาที่ต้องการค้นหาว่าเหตุใดปลาคาร์พยักษ์จึงเข้ายึดทะเลสาบที่เคยเต็มไปด้วยปลาเทราต์อาจทำ การศึกษานิเวศวิทยาชุมชนของประชากรปลา ควบคู่ไปกับการศึกษาระบบนิเวศน์เรื่องคุณภาพน้ำที่ลดลงที่ส่งผลกระทบต่อทุกสายพันธุ์ สิ่งมีชีวิตในน้ำ นักนิเวศวิทยาดำเนินการศึกษาที่ช่วย อนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติไว้ให้คนรุ่นหลัง

การจัดการระบบนิเวศใช้แนวทางการอนุรักษ์เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของการทำงานและโครงสร้างของระบบนิเวศ กล่าวกันว่าโครงสร้างของระบบนิเวศมีความสมบูรณ์เมื่อมีความสมดุล มีเสถียรภาพ และมีลักษณะเฉพาะของชุมชนระบบนิเวศในพื้นที่ธรรมชาตินั้น

โดยทั่วไปแล้วทั้งปัจจัย abiotic และ biotic สามารถคาดเดาได้ พลวัตของประชากร ควรพึ่งตนเองได้โดยไม่จำเป็นต้องมีการแทรกแซงของมนุษย์เพื่อ คืนความสมดุล

การจัดการระบบนิเวศที่ดีมีบทบาทสำคัญในการอนุรักษ์อุทยานของรัฐ อุทยานแห่งชาติ และพื้นที่สัตว์ป่าอื่นๆ การทำความเข้าใจเกี่ยวกับประวัติของระบบนิเวศและอัตราการเปลี่ยนแปลงหรือการสืบทอดตามปกติจะช่วยในการตรวจหาปัญหาเชิงโครงสร้างตั้งแต่เนิ่นๆ เป้าหมายคือการรักษาความหลากหลายทางชีวภาพและรับรองความอยู่รอดของสายพันธุ์พื้นเมือง นักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมต่างติดตามรูปแบบสภาพอากาศอย่างใกล้ชิดตั้งแต่นิวยอร์กถึงแคลิฟอร์เนีย

ภัยพิบัติทางธรรมชาติเช่นพายุเฮอริเคนตามมาด้วยการสืบทอดอย่างเป็นระเบียบและการสร้างพื้นที่ขึ้นใหม่ตามธรรมชาติให้เป็นสถานะก่อนหน้า อย่างไรก็ตาม กิจกรรมของมนุษย์สามารถทำลายระบบนิเวศน์ของระบบนิเวศได้ชั่วคราวหรือถาวร ภัยพิบัติทางระบบนิเวศได้เกิดขึ้นในสหรัฐอเมริกาและทั่วโลก

ระบบนิเวศของอ่าวเม็กซิโกได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงจากมลพิษที่ส่งมาจากแม่น้ำมิสซิสซิปปี้ไปยังอ่าวไทย ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสจากทุ่งนา อาหารสัตว์ และสิ่งปฏิกูลที่ระบายลงสู่แม่น้ำจากหลายรัฐ

ระดับสารอาหารที่มากเกินไปกระตุ้นความเป็นพิษ บุปผาสาหร่าย, ปรับเปลี่ยนอาหารการกินและทำให้ออกซิเจนในน้ำหมดลง ส่งผลให้เกิดโซนตายและปลาจำนวนมากฆ่า พื้นที่นี้ยังได้รับผลกระทบจากปัจจัยที่ไม่มีชีวิต เช่น พายุเฮอริเคนและน้ำท่วม

ในปี 1986 อุบัติเหตุที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลในยูเครนได้ปล่อยสารกัมมันตภาพรังสีที่อันตรายถึงชีวิตสู่ชั้นบรรยากาศ ผู้คนนับล้านได้รับรังสี เด็กหลายพันคนที่ดื่มนมจากวัวที่เล็มหญ้าในบริเวณที่ปนเปื้อนได้พัฒนาเป็นมะเร็งต่อมไทรอยด์ ทุกวันนี้ พื้นที่กัมมันตภาพรังสีรอบๆ เชอร์โนบิลถูกจำกัดไว้สำหรับมนุษย์ แต่มีหมาป่า ม้าป่า และสัตว์อื่นๆ เป็นจำนวนมาก