Zawartość
- Definicja ekosystemu w biologii
- Początki ekologii
- Rodzaje systemów ekologicznych
- Kluczowe biomy ekosystemu
- Struktura ekosystemów
- Funkcje cyklu składników odżywczych
- Stabilność w funkcjonowaniu ekosystemu
- Zakłócenia w funkcjonowaniu ekosystemu
- Przykład ekosystemu morskiego
- Przykład ekosystemu wodnego
- Przykład ekosystemu lądowego
- Ekosystem kontra ekologia społeczności
- Ochrona struktur ekosystemu
- Katastrofalne zniszczenie ekosystemu
Świat przyrody składa się z bardzo różnych rodzajów środowisk fizycznych i organizmów wyjątkowo przystosowanych do życia w nich. Innym określeniem tego pojęcia w biologii jest ekosystem.
W tym artykule wyjaśnimy ekosystemy i podamy ciekawe przykłady.
Definicja ekosystemu w biologii
Biolodzy definiują ekosystem jako wspólnotę żywych organizmów i ich środowisko fizyczne, które obejmuje oba te elementy biotyczny i abiotyczny czynniki.
Czynniki biotyczne są żywymi organizmami we współzależnym systemie ekologicznym, takim jak rośliny, zwierzęta, drobnoustroje i grzyby.
Czynniki abiotyczne to nieożywione rzeczy, takie jak woda, światło słoneczne, schronienie, skały, minerały, gleba i klimat.
Początki ekologii
Badania naukowe i klasyfikacja roślin i zwierząt sięga Arystotelesa w starożytnej Grecji. Na początku XIX wieku Darwin opisał konkurencję między gatunkami i ewolucję poprzez dobór naturalny. Ernst Haeckel ukuł to słowo ekologia mniej więcej w tym samym czasie.
Pod koniec XIX wieku Eugenius Warming zasugerował, że czynniki abiotyczne, takie jak susza, pożar i zimno, wpłynęły również na zachowanie gatunków i strategie adaptacyjne. W swojej pracy dużo podróżował, opracowując uniwersytecki kurs ekologii roślin. Jego pomysły zostały przyłapane, gdy brytyjscy i północnoamerykańscy naukowcy czytali jego klasyczną książkę, Oekologia roślin.
Termin ekosystem został wymyślony przez Arthura Tansleya w 1936 roku.
Rodzaje systemów ekologicznych
Istnieją trzy szerokie kategorie ekosystemów biologicznych. Każdy ma inny skład gatunkowy i strukturę. Największym ekosystemem jest ekosystem morski. Globalny klimat i działalność człowieka mają wpływ na wszystkie ekosystemy, takie jak zanieczyszczenie, nawadnianie, urbanizacja, wydobycie i wylesianie.
Ekosystem morski obejmuje około 70 procent powierzchni Ziemi. Wraz z oceanami ekosystemy morskie obejmują piaszczyste wybrzeża, ujścia rzek, osady błotne, wody Antarktydy, słone bagna i żywe rafy koralowe, które tętnią życiem. Klimat ekosystemów morskich na całym świecie waha się od tropikalnego upału po wiry polarne.
Ekosystemy wodne obejmują jeziora, rzeki, stawy i mokradła. Według gatunków, gatunki słodkowodne wymierają znacznie szybciej niż gatunki morskie lub lądowe National Geographic. Zmiana klimatu i zanieczyszczenie są głównymi zagrożeniami dla ekosystemów wodnych.
Ekosystemy lądowe to lądowe społeczności ekologiczne w miejscach takich jak tundra arktyczna, pustynia, lasy i łąki. Zwierzęta w klimacie polarnym ewoluowały razem z podobnymi cechami adaptacyjnymi, takimi jak grube futro i izolująca warstwa tłuszczu.
Kluczowe biomy ekosystemu
Biomy są nieco szerszym terminem niż ekosystemy, chociaż są dość podobne. Biomy to charakterystyczne społeczności ekologiczne, które same mogą zawierać w sobie wiele ekosystemów. Przydają się do kategoryzacji cech niektórych obszarów, które mogą bezpośrednio wpływać na typ lub typy ekosystemów, które się tam pojawiają.
Charakterystyczne cechy tych biomów / systemów ekologicznych obejmują ich szczególny klimat, strefę, wysokość, rodzaj gleby, ilość opadów i skład gatunkowy.
Biomy wodne obejmują rafy koralowe, ujścia rzek, morskie, mokradła i wody słodkie.
Biomy pustynne obejmują pustynię Mojave, przybrzeżne pustynie Chile, Dolinę Śmierci i oziębłe pustynie Grenlandii.
Biomy leśne obejmują tropikalne lasy deszczowe, umiarkowany las, chaparral (krzewy) i tajga (las borealny).
Biomy użytków zielonych obejmują sawanny, stepy, prerie i południowoamerykańskie pampasy.
Struktura ekosystemów
Organizmy żywe muszą mieć energię i składniki odżywcze, aby rosły, reagowały i rozmnażały się. Organizmy są współzależne i połączone ze sobą w kręgu życia. Energia jest przenoszona z jednego poziomu piramidy żywieniowej na następny. Na przykład ryby jedzą glony, a kalmary jedzą ryby.
Glony, ryby, kalmary i drapieżne rekiny są przykładem łańcuch pokarmowy. The sieć żywności składa się z wielu nakładających się łańcuchów pokarmowych. Piramida energetyczna zaczyna się od producentów u podstawy piramidy, a następnie od konsumentów i drapieżników na wyższych poziomach. Energia jest tracona przy każdym transferze między organizmami, więc piramida jest pionowa i nie jest odwrócona.
Rośliny i fitoplankton to producenci, którzy zawierają pigmenty fotosyntetyczne, które wykorzystują energię słoneczną i dwutlenek węgla do produkcji cukru. Pierwotni konsumenci jedzą rośliny, a wtórni konsumenci pierwotni. Szczytowy drapieżnik bez naturalnych wrogów zajmuje pierwsze miejsce w piramidzie żywieniowej.
Funkcje cyklu składników odżywczych
Biomasa jest zachowany i poddany recyklingowi w ekosystemie. Kiedy organizmy umierają, rozkładające rozkładają materię organiczną na energię i składniki odżywcze, które przepływają z powrotem do ekosystemu. Rozkładające się zwierzęta uwalniają węglowodany, tłuszcze, białka i gazy, gdy działają na nie drobnoustroje, muchy i robaki.
Bakterie i drobnoustroje rozkładają rozkładającą się materię roślinną na składniki odżywcze, takie jak wapń, azot, potas i fosfor, które wzbogacają glebę.
Energia i składniki odżywcze również przepływ między ekosystemami. Na przykład skały w rzece erodują i wprowadzają minerały do wody, która płynie w dół rzeki do jezior i pól. Efekt może być również szkodliwy. Spływ azotu i fosforu z pól uprawnych może zanieczyszczać drogi wodne.
W przeciwieństwie do materii, która podlega recyklingowi, energia płynie w jednym kierunku. Rośliny wytwarzają bogate w energię cząsteczki glukozy z przechwyconego światła słonecznego, wody i dwutlenku węgla. Energia chemiczna jest przekazywana konsumentom w celu metabolizmu komórkowego, a dodatkowa energia jest wydzielana w postaci ciepła.
Stabilność w funkcjonowaniu ekosystemu
Ekosystemy są dynamiczne ze stałym odpływem i przepływem energii i materii. Poziomy składników pokarmowych, populacje gatunków, wzorce pogodowe, temperatura, pory roku zmieniają się i zmieniają. Różnorodność w ekosystemie przyczynia się do stabilności.
Pomimo zmian i dynamiki ekologii ekosystemu, ogólnie rzecz biorąc stan równowagi pozostaje stabilny. Ekosystemy utrzymują stały stan z dość spójnym składem. Zwykle zmienne cechy biotyczne i abiotyczne nie zagrażają stabilnemu systemowi. Innymi słowy, lasy deszczowe są nadal lasami deszczowymi, nawet jeśli zmniejsza się populacja małp.
Zakłócenia w funkcjonowaniu ekosystemu
Zakłócenia naturalne mogą zakłócać funkcjonowanie ekosystemu. Na przykład huragany, pożary, powodzie i wulkany zaburzają usługi ekosystemów. Powódź może zanieczyścić źródła wody. Siedlisko zostało utracone, a gatunki mogą zostać przesiedlone. Równowaga drapieżnik-ofiara może być zaburzona, powodując efekt domina u innych gatunków.
Gatunki inwazyjne może potencjalnie zagrozić dobrobytowi i samemu istnieniu innych gatunków. Gatunki inwazyjne obejmują rośliny i zwierzęta wprowadzone na obszar celowo lub przypadkowo. Czasami celowo wprowadza się gatunki inwazyjne, aby zatrzymać przejmującego drapieżnika. Na przykład konserwatorzy przyrody wypuszczali łososia do Wielkich Jezior, aby kontrolować mniej pożądane gatunki inwazyjne.
Działalność człowieka jest kolejną główną przyczyną niebezpiecznych zmian w ekosystemie. Polowanie, przełowienie, eksploatacja nieodnawialnych zasobów, toksyczne odpady i zanieczyszczenia zagrażają ekosystemom i ich biomom. W skrajnych przypadkach, takich jak wyciek z elektrowni jądrowej, dotknięte ekosystemy mogą być radioaktywne i rakotwórcze przez wiele lat.
Przykład ekosystemu morskiego
The Wielka Rafa Koralowa u wybrzeży Australii jest niezwykle duży i różnorodny ekosystem morski który istnieje od milionów lat. Glony dostarczają pożywienia rosnącym koralowcom, które przyczepiają się do martwych koralowców na rafie.
Młode korale unoszące się w wodzie są zjadane przez ryby i zwierzęta pływające w oceanie. Szkieletowe koralowce mogą być nadal spożywane przez robaki, ślimaki i żarłoczne rozgwiazdy.
Niektóre koralowce mają wzajemnie korzystne relacje z krewetkami i krabami, które żyją w koloniach koralowców i zwalczają wzajemnych wrogów za pomocą szczypców. Czynnikami abiotycznymi, które znacząco wpływają na koralowce, są rosnące temperatury wody, zakwaszenie oceanów i poziomy dwutlenku węgla.
Według Smithsonian Museum of Natural History, kwaśna woda morska już zaczyna rozpuszczać szkieletową strukturę raf koralowych w miejscach takich jak Hawaje.
Przykład ekosystemu wodnego
Ekosystem wodny Lake of the Woods znajduje się na granicy Kanady i Stanów Zjednoczonych. To ciało słodkowodne jest pozostałością po niegdyś masywnym lodowcowym jeziorze Agassiz.
W tym słodkowodnym ekosystemie wodnym fitoplankton, zooplankton, glony i bakterie zapewniają optymalny poziom pożywienia, siedlisk i tlenu dla smacznych ryb. Lake of the Woods jest często nazywane Walleye Capital of the World _._
Bezkręgowce, takie jak motylki i muszki, również odgrywają ważną rolę w jeziorach słodkowodnych. Jedzą mikroorganizmy, które żywią się rozkładającymi się roślinami i zwierzętami. Bezkręgowce stanowią doskonałe źródło pożywienia dla małych ryb, które mogą być spożywane przez duże ryby, które mogą być złapane przez pelikany, czaple, niedźwiedzie i ludzi.
Czynniki abiotyczne wpływające na stan ekosystemu wodnego, takie jak Lake of the Woods, obejmują temperaturę powietrza i wody, poziomy dwutlenku węgla i toksyczny odpływ.
Przykład ekosystemu lądowego
Ekosystem lasów deszczowych Amazonii to bogate gatunkowo środowisko lądowe w Ameryce Południowej. Światło słoneczne pochłaniają bujne rośliny szerokolistne i wysokie drzewa, które zapewniają pożywienie i schronienie zdumiewającej liczbie ptaków, ssaków, owadów, jaszczurek i węży w tropikach. Wiele z tych stworzeń jest zjadanych przez drapieżniki, takie jak jaguar.
Kiedy organizmy giną w lesie deszczowym, ich energia i składniki odżywcze są szybko rozkładane przez rozkładające się, takie jak robaki i mikroby. Składniki odżywcze wracają do gleby i pomagają rosnąć roślinom. Abiotyczne czynniki lasu deszczowego obejmują duże opady deszczu, upał i tropikalny klimat, który odżywia różnorodność biologiczną gatunków od dna lasu po grube wiszące zadaszenia.
Ekosystem kontra ekologia społeczności
W zależności od ich zainteresowań badawczych, ekolodzy mogą skoncentrować się na ekologii społeczności, ekologii ekosystemów lub obu tych obszarach. Ekologia społeczności w szczególności bada interakcje między różnymi gatunkami i ich skutki. Ekologia ekosystemów zajmuje znacznie szersze spojrzenie na żywe i nieożywione czynniki, które wpływają na społeczność ekologiczną i powodują zmianę ekosystemu.
Na przykład ekolog, który chce dowiedzieć się, dlaczego gigantyczny karp przejmuje jezioro, które kiedyś było pełne pstrąga, może podjąć badania ekologii społeczności populacji ryb wraz z badaniem ekosystemu pogarszającej się jakości wody, która wpływa na wszystkie gatunki organizmów wodnych . Ekolodzy prowadzą badania, które pomagają oszczędzaj zasoby naturalne dla przyszłych pokoleń.
Ochrona struktur ekosystemu
Zarządzanie ekosystemem wykorzystuje praktyki ochrony w celu zachowania integralności funkcjonowania i struktur ekosystemu. Mówi się, że struktury ekosystemów są integralne, gdy są zrównoważone, stabilne i charakterystyczne dla społeczności ekologicznych w tym regionie naturalnym.
Zarówno czynniki abiotyczne, jak i biotyczne są ogólnie przewidywalne. Dynamika populacji powinna być również samowystarczalna bez potrzeby interwencji człowieka przywrócić równowagę.
Dobre zarządzanie ekosystemem odgrywa ważną rolę w ochronie parków państwowych, parków narodowych i innych obszarów dzikiej przyrody. Zrozumienie historii ekosystemu i normalnych szybkości zmian lub sukcesji pomaga we wczesnym wykrywaniu problemów strukturalnych. Celem jest utrzymanie różnorodności biologicznej i zapewnienie żywotności rodzimych gatunków. Od Nowego Jorku do Kalifornii ekolodzy ściśle monitorują wzorce klimatyczne.
Katastrofalne zniszczenie ekosystemu
Po klęskach żywiołowych, takich jak huragan, następuje uporządkowana sukcesja i naturalna odbudowa obszaru do stanu poprzedniego. Jednak działalność człowieka może tymczasowo lub na stałe zniszczyć ekosystem ekosystemu. Katastrofy ekosystemów miały miejsce w Stanach Zjednoczonych i na całym świecie.
Ekosystem Zatoki Meksykańskiej został poważnie zakłócony przez zanieczyszczenia przeniesione do Zatoki z rzeki Missisipi. Azot i fosfor z pól, zbiorników i ścieków odprowadzane są do rzeki z wielu stanów.
Nadmierny poziom składników odżywczych stymuluje toksyczne zakwity glonów, zmienia zmianę pokarmu i wyczerpuje tlen w wodzie, powodując martwą strefę i masowe zabijanie ryb. Na obszar wpływają również czynniki abiotyczne, takie jak huragany i powodzie.
W 1986 r. Wypadek w elektrowni jądrowej w Czarnobylu na Ukrainie wyrzucił śmiertelny materiał radioaktywny do atmosfery. Miliony ludzi były narażone na promieniowanie. Tysiące dzieci, które piły mleko od krów pasących się na skażonym obszarze, rozwinęło raka tarczycy. Dziś obszar radioaktywny otaczający Czarnobyl jest niedostępny dla ludzi, ale wilki, dzikie konie i inne zwierzęta są obecne w znacznej liczbie.