Główna zawartość
Co to jest ekosystem?
Dowiedz się, czym jest ekosystem, w jaki sposób energia i materia migrują przez ekosystemy i co sprawia, że ekosystem jest stabilny. Tłumaczenie na język polski: Fundacja Edukacja Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji HASCO-LEK.
Kluczowe informacje
- Ekosystem składa się ze zespołu organizmów wraz z ich fizycznym środowiskiem.
- Ekosystemy mogą być różnej wielkości. Mogą być morskie, słodkowodne lub lądowe. Rozległe obszary ekosystemów lądowych nazywane są biomami.
- W ekosystemach zarówno masa, jak i energia podlegają zasadzie zachowania. Energia przepływa przez system - zwykle bierze początek ze światła słonecznego a kończy jako ciepło - podczas gdy materia podlega recyklingowi.
- Ekosystemy o większej różnorodności biologicznej są zwykle bardziej stabilne i mają większą odporność i wytrzymałość w obliczu anomalii lub zdarzeń zakłócających równowagę.
Wprowadzenie
Co wspólnego ma basen pływowy na wybrzeżu Kalifornii i amazoński las deszczowy w Ameryce Południowej? Pomimo wielu rzędów wielkości różnicy rozmiarów, oba są przykładami ekosystemów - zespołu organizmów żyjących razem w połączeniu ze swoim fizycznym środowiskiem.
Przypominamy, że zespół organizmów składa się ze wszystkich populacji wszystkich gatunków, które żyją razem na określonym obszarze. Pojęcia ekosystemu i zespołu organizmów są ze sobą ściśle powiązane - różnica polega na tym, że ekosystem obejmuje środowisko fizyczne, a zespół organizmów nie. Innymi słowy, zespół organizmów jest biotycznym czyli żywym składnikiem ekosystemu. Oprócz tego, ekosystem zawiera również składnik abiotyczny - środowisko fizyczne.
Ekosystemy mogą być małe, takie jak baseny pływowe występujące w pobliżu skalistych brzegów wielu oceanów, lub bardzo duże, takie jak amazoński las deszczowy w Ameryce Południowej. Zasadniczo zadaniem ekologa badającego ekosystem jest określenie jego granic w sposób, który ma sens w kwestii jego zainteresowania.
Jakie są ekosystemy?
Krótka odpowiedź: niesamowicie różnorodne! Ekosystemy mogą nie tylko różnić się wielkością, ale mogą również różnić się niemal każdym możliwym czynnikiem biotycznym lub abiotycznym.
Niektóre ekosystemy są morskie, inne słodkowodne, a jeszcze inne lądowe. Ekosystemy oceaniczne są na Ziemi najczęściej występującymi, ponieważ oceany i żyjące w nich organizmy pokrywają 75% powierzchni Ziemi. Najrzadziej występują ekosystemy słodkowodne, które obejmują zaledwie 1,8% powierzchni Ziemi. Lądowe ekosystemy pokrywają pozostałą część Ziemi.
Ekosystemy lądowe można dalej podzielić na szerokie kategorie zwane biomami, w dużej mierze oparte na klimacie. Przykłady biomów lądowych obejmują tropikalne lasy deszczowe, sawanny, pustynie, lasy iglaste, lasy liściaste i tundrę. Poniższa mapa przedstawia rozmieszczenie biomów na Ziemi.
Nawet w biomie może występować wielka różnorodność. Na przykład zarówno pustynia Sonora, na zdjęciu po lewej stronie, jak i środek wyspy Boa Vista, na zdjęciu po prawej stronie, można sklasyfikować jako pustynie, ale mają one bardzo różną biocenozę. Na pustyni Sonora żyje o wiele więcej gatunków roślin i zwierząt.
Energia i materia w ekosystemach
Ekologom zajmującym się ekosystemami najbardziej zależy na śledzeniu przepływu energii i obiegu materii w ekosystemach.
Przyjrzymy się bliżej przepływowi energii i materii, analizując sieci pokarmowe, czyli powiązania organizmów, które się sobą nawzajem żywią, oraz analizując cykle biogeochemiczne, czyli szlaki, którymi krążą pierwiastki chemiczne w biosferze. Organizmy występujące w ekosystemie zwykle posiadają adaptacje, czyli korzystne cechy wynikające z doboru naturalnego, które pomagają im pozyskać energię i materię w kontekście tego konkretnego ekosystemu.
Zanim jednak przejdziemy do szczegółów, przyjrzyjmy się kluczowym aspektom tego, jak energia i materia przepływają się przez ekosystemy. Zarówno energia, jak i materia podlegają zasadzie zachowania, nie są tworzone ani niszczone, ale przepływają różnymi ścieżkami przez ekosystemy:
- Materia podlega obiegowi w ekosystemie; te same atomy są wielokrotnie wykorzystywane.
- Energia przepływa przez ekosystem, zwykle biorąc początek jako światło słoneczne i kończąc jako ciepło.
Materia jest wielokrotnie wykorzystywana.
Materia jest wielokrotnie wykorzystywana w ekosystemach na Ziemi - chociaż może przemieszczać się z jednego ekosystemu do drugiego, tak jak ma to miejsce, gdy składniki odżywcze są wymywane do rzeki
Jako przykład zobaczmy, jak składniki odżywcze przemieszczają się w ekosystemie lądowym. Roślina lądowa pobiera dwutlenek węgla z atmosfery, a inne składniki odżywcze, takie jak azot i fosfor, z gleby. Związki te są jej potrzebne, aby budować cząsteczki tworzące jej komórki. Kiedy zwierzę zjada roślinę, wykorzystuje jej cząsteczki jako źródło energii oraz materiał budulcowy dla własnych komórek, często przekształcając cząsteczki w nowe formy.
Kiedy rośliny i zwierzęta przeprowadzają oddychanie komórkowe - rozkład cząsteczek jako paliwa - dwutlenek węgla jest uwalniany do atmosfery. Podobnie, gdy rośliny i zwierzęta wydalają odpady lub umierają, pochodzące z nich związki chemiczne są wykorzystywane przez bakterie i grzyby jako źródło energii i materiału budulcowego. Destruenci uwalniają proste cząsteczki z powrotem do gleby i atmosfery, gdzie mogą zostać ponownie wykorzystane w następnej serii cyklu.
Dzięki temu, że materia podlega obiegowi w ekosystemie atomy, które tworzą teraz twoje ciało, mają długą, unikalną historię. Najprawdopodobniej były częścią roślin, zwierząt, innych ludzi, a nawet dinozaurów
Przepływ energii jest jednokierunkowy.
Energia, w przeciwieństwie do materii, nie może zostać poddana recyklingowi w ekosystemach. Przepływ energii przez ekosystem jest ulicą jednokierunkową - na ogół zaczyna się od światła słonecznego, a kończy na cieple.
Energia zwykle dostaje się do ekosystemów w postaci światła słonecznego i jest wychwytywana i przekształcana do postaci chemicznej przez fotosyntezatory, takie jak rośliny i algi. Energia następnie przepływa przez ekosystem, zmieniając formy, gdy organizmy metabolizują, wytwarzają odpady, zjadają się nawzajem i ostatecznie umierają i ulegają rozkładowi.
Za każdym razem, gdy energia zmienia formę, część z niej przekształcana jest w ciepło. Ciepło nadal liczy się jako energia - a zatem żadna część energii nie została zniszczona - ale generalnie nie może być wykorzystywane jako źródło energii przez żywe organizmy. Koniec końców energia, która weszła do ekosystemu jako światło słoneczne, jest rozpraszana jako ciepło i wypromieniowana z powrotem w przestrzeń.
Ten jednokierunkowy przepływ energii przez ekosystemy oznacza, że każdy ekosystem potrzebuje do funkcjonowania stałego dopływu energii, zwykle ze słońca. Energia może być przenoszona między organizmami, ale nie można jej ponownie wykorzystać, ponieważ część jej jest tracona w postaci ciepła podczas każdego transferu.
Stabilność i dynamika ekosystemów
Ekosystemy są systemami dynamicznymi, a ekosystem statyczny byłby ekosystemem martwym - tak jak statyczna komórka byłaby martwą komórką. Jak omówiliśmy powyżej, energia nieustannie przepływa przez ekosystem, a materia jest stale poddawana recyklingowi. Na wyższych poziomach organizacji, organizmy umierają i rodzą się, liczebności populacji podlegają fluktuacjom, a klimat zmienia się sezonowo i w mniej przewidywalny sposób.
Równowaga i jej zaburzenie
Równowaga to stan ustalony ekosystemu, w którym jego składowe i tożsamość pozostają generalnie niezmienne pomimo wahań warunków fizycznych i składu społeczności biotycznej. Ekosystemy mogą zostać wybite z równowagi przez zakłócenia, czyli destrukcyjne zdarzenia.
Niektóre zakłócenia są wynikiem naturalnych procesów. Na przykład pożar jest zakłóceniem, które może być spowodowane wyładowaniem atmosferycznym w ekosystemie prerii lub lasu. Inne zakłócenia są wynikiem działalności człowieka. Przykłady to kwaśne deszcze, wylesianie, zakwity glonów i wprowadzanie gatunków inwazyjnych.
Różne ekosystemy mogą różnie reagować na to samo zakłócenie; jeden może wrócić do równowagi szybko, a inny wolniej - lub wcale.
Odporność i stabilność
Ekolodzy czasami używają dwóch parametrów, aby opisać, w jaki sposób ekosystem reaguje na zakłócenia. Te parametry to odporność i stabilność. Zdolność ekosystemu do pozostania w równowadze pomimo zakłóceń nazywana jest odpornością. To, jak łatwo ekosystem powraca do równowagi po zakłóceniu, nazywa się stabilnością. Niektórzy ekolodzy uważają odporność za element stabilności - taki, który działa w krótkim okresie czasowym
Wielu ekologów uważa, że bioróżnorodność ekosystemu odgrywa kluczową rolę w jego stabilności. Na przykład, w sytuacji gdyby był tylko jeden gatunek rośliny odgrywający szczególną rolę w ekosystemie, zakłócenie, które szkodzi temu jednemu gatunkowi - powiedzmy, susza w przypadku gatunku wrażliwego na suszę - mogłoby mieć poważny wpływ na ekosystem jako całość. W przeciwieństwie do tego, gdyby było kilka gatunków roślin o podobnych funkcjach, istniałaby większa szansa, że jeden z nich będzie odporny na suszę i pomoże ekosystemowi jako całości przetrwać okres suszy
Odporność i stabilność ekosystemów są ważne, gdy analizujemy skutki zakłóceń spowodowanych działalnością człowieka. Jeśli zakłócenie jest wystarczająco poważne, może zmienić ekosystem nieodwracalnie - wypchnąć go do strefy, w której nie jest już stabilny. Tego rodzaju zakłócenie mogłoby doprowadzić do trwałej zmiany lub utraty ekosystemu.
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji