Природний світ складається з дуже різних типів фізичного середовища та організмів, унікально пристосованих для проживання там. Інше слово для цього поняття в біології - екосистема.
Ця стаття дасть вам чіткі пояснення екосистем та запропонує цікаві приклади.
Визначення екосистеми в біології
Біологи визначають екосистему як спільність живих організмів та їх фізичного середовища, що включає обидва біотичний і абіотичний фактори.
Біотичні фактори це живі істоти у взаємозалежній екологічній системі, такі як рослини, тварини, мікроби та гриби.
Абіотичні фактори це неживі істоти, такі як вода, сонячне світло, укриття, скелі, мінерали, грунт та клімат.
Витоки екології
Наукове вивчення і класифікація рослин і тварин бере свій початок з Аристотеля в Давній Греції. На початку 1800-х років Дарвін описав конкуренцію між видами та еволюцією шляхом природного відбору. Ернст Геккель придумав це слово екологія приблизно в цей же час.
Наприкінці 1800-х років Євгеній Уормінг припустив, що абіотичні фактори, такі як посуха, пожежа та холодна погода, також впливають на поведінку видів та стратегії адаптації. Потепління багато подорожував у своїй роботі і розробив університетський курс з екології рослин. Його ідеї прижилися, коли британські та північноамериканські вчені читали його класичну книгу,
Термін екосистема був придуманий Артуром Танслі в 1936 році.
Типи екологічних систем
Існує три широкі категорії біологічні екосистеми. Кожен має чіткий видовий склад і структуру. Найбільша екосистема - морська. На всі екосистеми впливає глобальний клімат та діяльність людини, такі як забруднення, зрошення, урбанізація, видобуток корисних копалин та вирубка лісів.
Морська екосистема охоплює про 70 відсотків поверхні Землі. Поряд із океанами, морські екосистеми включають піщані береги, лимани, грязьові басейни, води Антарктиди, солончаки та яскраві коралові рифи, все кишить життям. Клімат морських екосистем у всьому світі коливається від тропічної спеки до полярних вихорів.
Водні екосистеми включають озера, річки, ставки та заболочені землі. Прісноводні види вимирають набагато швидше, ніж морські або наземні види National Geographic. Зміна клімату та забруднення є основною загрозою для водних екосистем.
Наземні екосистеми є наземними екологічними спільнотами в таких місцях, як арктична тундра, пустеля, ліси та луки. Тварини в полярному кліматі спільно розвинули подібні адаптивні риси, такі як густе хутро та ізолюючий жировий прошарок.
Ключові екосистемні біоми
Біоми - це дещо ширший термін, ніж екосистеми, хоча вони досить схожі. Біоми є характерними екологічними спільнотами, які самі можуть містити в собі багато екосистем. Вони корисні для класифікації характеристик певних територій, які можуть безпосередньо впливати на тип або типи екосистем, що там виникають.
Відмінними характеристиками цих біомів / екологічних систем є їхній клімат, зона, висота, тип ґрунту, кількість опадів та видовий склад.
Водні біоми включають коралові рифи, лимани, морські, болотні та прісні води.
Біоми пустелі включають пустелю Мохаве, прибережні пустелі Чилі, Долину смерті та холодні пустелі Гренландії.
Лісові біоми включають тропічні ліси, помірний ліс, чапарраль (чагарники) і тайгу (бореальний ліс).
Пасовищні біоми включають савани, степи, прерії та південноамериканські пампи.
Структура екосистем
Живі організми повинні мати енергію та поживні речовини, щоб рости, реагувати та розмножуватися. Організми взаємозалежні і пов’язані між собою в життєвому колі. Енергія передається від одного рівня харчової піраміди до іншого. Наприклад, риба їсть водорості, а кальмари - рибу.
Прикладом цього є водорості, риба, кальмари та хижі акули харчовий ланцюг. харчова павутина складається з безлічі харчових ланцюгів, що перекриваються. Енергетична піраміда починається з виробників біля основи піраміди, за якими йдуть споживачі та хижаки на верхніх рівнях. Енергія втрачається при кожному перенесенні між організмами, тому піраміда стоїть вертикально і не перевернута.
Рослини та фітопланктон є виробники які містять фотосинтетичні пігменти, які використовують сонячну енергію та вуглекислий газ для отримання цукру. Первинні споживачі їдять рослини, а вторинні споживачі їдять первинних споживачів. Вершина хижака без природних ворогів займає перше місце в харчовій піраміді.
Функції циклу поживних речовин
Біомаса зберігається та переробляється в екосистемі. Коли організми гинуть, розкладачі розщеплюють органічну речовину на енергію та поживні речовини, які повертаються назад в екосистему. Тварини, що розкладаються, виділяють вуглеводи, жири, білки та гази під впливом мікробів, мух та глистів.
Бактерії та мікроби розщеплюють розкладаються рослинні речовини на такі поживні речовини, як кальцій, азот, калій та фосфор, які збагачують ґрунт.
Енергія та поживні речовини також потік між екосистемами. Наприклад, гірські породи в річці роз’їдаються і вводять мінерали у воду, яка тече вниз за течією в озера та поля. Ефект також може бути шкідливим. Азот і фосфорний стік із сільськогосподарських угідь може забруднювати водні шляхи.
На відміну від речовини, яка переробляється, енергія тече в одному напрямку. Рослини виробляють багаті енергією молекули глюкози із захопленого сонячного світла, води та вуглекислого газу. Хімічна енергія передається споживачам для клітинного метаболізму, а додаткова енергія віддається як тепло.
Стійкість у функціонуванні екосистеми
Екосистеми динамічні з постійними відпливами і потік енергії і матерія. Рівні поживних речовин, популяції видів, характер погоди, температура, пори року коливаються і змінюються. Різноманітність в екосистемі сприяє стабільності.
Незважаючи на потік і динамічний характер екології екосистем, загалом стан рівноваги залишається стійким. Екосистеми підтримують стійкий стан з досить стабільним складом. Зазвичай коливальні біотичні та абіотичні особливості не загрожують стабільній системі. Іншими словами, тропічний ліс все ще є тропічним лісом, навіть якщо популяція мавп зменшується.
Порушення функціонування екосистеми
Природні порушення можуть порушити функціонування екосистеми. Наприклад, урагани, пожежі, повені та вулкани порушують екосистемні послуги. Повені можуть забруднити джерела води. Середовище проживання втрачається, а види можуть бути витіснені. Баланс хижака та здобичі може бути відключений, що спричинить ефект доміно для інших видів.
Інвазивні види може потенційно загрожувати добробуту та самому існуванню інших видів. До інвазивних видів належать рослини і тварини, інтродуковані на територію навмисно або випадково. Іноді інвазивних видів навмисно заносять, щоб зупинити хижака, який бере на себе силу. Наприклад, природоохоронці випустили лосося у Великі озера, щоб контролювати менш бажані інвазивні види.
Діяльність людини є ще однією з основних причин небезпечних змін в екосистемі. Полювання, перелов риби, експлуатація невідновлюваних ресурсів, токсичні відходи та забруднення загрожують екосистемам та їх біомам. В крайніх випадках, таких як витік з атомної електростанції, уражені екосистеми можуть бути радіоактивними та канцерогенними на довгі роки.
Приклад морської екосистеми
Великий Бар'єрний риф біля узбережжя Австралії неймовірно великий і різноманітний морська екосистема що існує мільйони років. Водорості забезпечують їжею зростаючі корали, які прикріплюються до мертвих коралів на рифі.
Молоді корали, що плавають у воді, їдять риби та тварини, що плавають в океані. Скелетовані корали все ще можуть споживати черви, равлики та ненажерливі морські зірки.
Деякі корали мають взаємовигідні стосунки з креветками та крабами, які живуть у колоніях коралів та відбиваються від взаємних ворогів за допомогою своїх щипців. Абіотичними факторами, що суттєво впливають на корали, є підвищення температури води, закислення океану та рівень вуглекислого газу.
За даними Смітсонівського природничого музею, кисла морська вода вже починає розчиняти структуру скелета коралових рифів у таких місцях, як Гаваї.
Приклад водної екосистеми
Водна екосистема озера Ліси розташована на кордоні Канади та США. Цей прісноводний об’єкт - це те, що залишилось від колись масивного льодовикового озера Агасіс.
У цій прісній воді водна екосистема, фітопланктон, зоопланктон, водорості та бактерії забезпечують оптимальний рівень їжі, середовища існування та кисню для смачної риби. Лісове озеро часто називають столицею світу Валлі _._
Такі безхребетні, як метелики та мошки, також грають важливу роль у прісноводних озерах. Вони харчуються мікроорганізмами, які живляться речовинами рослинного та тваринного гниття. Безхребетні забезпечують чудове джерело їжі для маленької риби, яку можуть їсти великі риби, яких можуть ловити пелікани, чаплі, ведмеді та люди.
Абіотичні фактори, що впливають на стан такої водної екосистеми, як Лісове озеро, включають температуру повітря і води, рівень вуглекислого газу та токсичний стік.
Приклад наземної екосистеми
Амазонка екосистема дощових лісів є багатим на види наземним середовищем у Південній Америці. Сонячне світло поглинається пишними широколистяними рослинами та високими деревами, які забезпечують їжу та притулок для вражаючої кількості птахів, ссавців, комах, ящірок та змій у тропіках. Багато з цих істот з'їдаються такими хижаками, як ягуар.
Коли організми гинуть у тропічному лісі, їх енергія та поживні речовини швидко розщеплюються такими розкладачами, як опариші та мікроби. Поживні речовини повертаються в грунт і допомагають рослинам рости. Абіотичні фактори тропічних лісів включають велику кількість опадів, спеку та тропічний клімат, що живить біорізноманіття видів від лісового покриву до густих звисаючих навісів.
Екосистема vs. Екологія громади
Залежно від своїх дослідницьких інтересів, екологи можуть зосередитись на галузі екології громади, екології екосистем або обох. Екологія громади конкретно вивчає взаємодію між різними видами та результат цієї взаємодії. Екосистема екології набагато ширше розглядає живі та неживі фактори, які впливають на екологічну спільноту та викликають зміни в екосистемі.
Наприклад, еколог, який хоче з'ясувати, чому гігантські коропи заволодівають озером, колись повним форелі, може взятися за екологічне дослідження спільноти популяції риб разом з екосистемним дослідженням зменшення якості води, яке впливає на всі види водне життя. Екологи проводять дослідження, які допомагають економити природні ресурси для майбутніх поколінь.
Захист структур екосистем
Для управління екосистемами застосовуються практики збереження, щоб підтримувати цілісність функціонування та структур екосистеми. Кажуть, що екосистемні структури мають цілісність, коли вони збалансовані, стабільні та характерні для екологічних спільнот у цьому природному регіоні.
Як абіотичні, так і біотичні фактори, як правило, передбачувані. Динаміка чисельності населення також має бути самоокупним без потреби людського втручання відновити рівновагу.
Належне управління екосистемами відіграє важливу роль у збереженні державних парків, національних парків та інших територій дикої природи. Розуміння історії екосистеми та нормальних темпів змін або сукцесії допомагає допомогти у ранньому виявленні структурних проблем. Мета - зберегти біорізноманіття та забезпечити життєздатність місцевих видів. Від Нью-Йорка до Каліфорнії екологи пильно стежать за кліматичними моделями.
Катастрофічне руйнування екосистеми
Такі стихійні лиха, як ураган, супроводжуються впорядкованою спадкоємністю та природним відновленням району до попереднього стану. Однак діяльність людини може тимчасово або назавжди знищити екологію екосистеми. Екосистемні катастрофи трапились у США та в усьому світі.
Екосистема Мексиканської затоки була сильно порушена забруднюючими речовинами, що потрапляють до затоки з річки Міссісіпі. Азот і фосфор з полів, полів та стічних вод стікають у річку з багатьох штатів.
Надмірний рівень поживних речовин стимулює токсичність цвітіння водоростей, змінюють зміну їжі та виснажують кисень у воді, що призводить до мертвої зони та масових загибелей риби. На територію також впливають абіотичні фактори, такі як урагани та повені.
У 1986 році внаслідок аварії на Чорнобильській атомній електростанції в Україні скинувся в атмосферу смертельний радіоактивний матеріал. Мільйони людей зазнали радіаційного впливу. Тисячі дітей, котрі пили молоко від корів, що паслися на забрудненій території, захворіли на рак щитовидної залози. Сьогодні радіоактивна зона навколо Чорнобиля заборонена для людей, проте вовки, дикі коні та інші тварини присутні у значній кількості.