Основно съдържание
Курс: Биологична библиотека > Раздел 28
Урок 6: Въведение в екосистемиКакво е екосистема?
Научи какво е екосистема, как енергията и материята се движат през екосистемите и какво прави една екосистема стабилна.
Основни идеи
- Една екосистема се състои от общност от организми (биоценоза) заедно с тяхната физическа среда (биотоп).
- Екосистемите може да бъдат с различни размери и може да бъдат морски, водни или сухоземни. Сухоземните екосистеми в по-обширни природни зони се наричат биоми.
- В екосистемите се запазва и материята, и енергията. Енергията тече през системата – обикновено от светлина към топлина — докато материята се рециклира.
- Екосистемите с по-голямо биоразнообразие по принцип са по-стабилни, с по-голяма резистентност и устойчивост спрямо нарушения или разрушителни събития.
Въведение
Какво общо имат приливният басейн по крайбрежието на Калифорния и тропическите гори на Амазония в Южна Америка? Въпреки че като мащаб те са много различни по размер, и двете са примери за екосистеми — общности от организми, живеещи заедно, в комбинация с тяхната физическа среда.
Като напомняне, едно съобщество (биоценоза) се състои от всички популации на всички видове, които живеят заедно в определена област. Понятията екосистема и биоценоза са тясно свързани — разликата е, че една екосистема включва и физическата среда (биотопа), докато една биоценоза - не. С други думи, едно съобщество е биотичният, или жив компонент на една екосистема. Освен този биотичен компонент екосистемата също включва и абиотичен компонент - физическата среда.
Екосистемите може да бъдат малки, като приливните басейни, открити в близост до скалистите брегове на много океани, или много големи, като тропическите гори на Амазонка в Южна Америка. По същество екологът, изучаващ екосистемата, определя нейните граници по начин, който дава възможност да се търсят отговорите на въпросите, от които той се интересува.
Какви са екосистемите?
Краткият отговор: невероятно разнообразни! Екосистемите може не само да варират по размер, но могат също да се различават по почти всяка въображаема биотична или абиотична характеристика.
Някои екосистеми са морски, други сладководни, а други пък сухоземни – разположени върху сушата. Океанските екосистеми са най-често срещани на Земята, тъй като океаните и живите организми, които те съдържат, обхващат 75 % от земната повърхност. Сладководните екосистеми са най-редките, обхващащи само 1,8 % от земната повърхност. Сухоземните екосистеми обхващат остатъка от Земята.
Сухоземните екосистеми може допълнително да се групират в основни категории наречени биоми, базирани до голяма степен на климата. Примери за сухоземни биоми включват тропически дъждовни гори, савани, пустини, иглолистни гори, широколистни гори и тундра. Картата по-долу показва основното разпределение на биоми на Земята.
Дори в рамките на един биом може да има голямо разнообразие. Например както пустинята Соноран, отляво, така и вътрешността на остров Боа Виста, отдясно, може да бъдат класифицирани като пустини, но те имат много различни природни съобщества. Много повече видове растения и животни живеят в пустинята Соноран.
Енергия и материя в екосистемите
Еколозите, които изучават екосистемите, често се интересуват най-много от проследяването на движението на енергията и материята в тях.
Ще разгледаме по-отблизо движението на енергия и материя, когато обсъждаме хранителните мрежи, мрежи от организми, които се хранят един с друг, и биогеохимичните цикли, пътищата, които изминават химичните елементи, докато се движат през биосферата. Организмите, намиращи се в една екосистема, обикновено притежават адаптации, полезни качества, възникващи от естествения отбор, които им помагат да получават енергия и материя в контекста на тази конкретна екосистема.
Преди да навлезем в подробности, обаче, нека разгледаме ключовите свойства на това как енергията и материята пътуват през екосистемите. И енергията, и материята се запазват, нито се създават, нито се унищожават, а се движат по различни маршрути през екосистемите:
- Материята се рециклира; едни и същи атоми се използват повторно отново и отново.
- Енергията тече през екосистемата, обикновено влизайки като светлина и излизайки като топлина.
Материята се рециклира.
Материята се рециклира в екосистемите на Земята - въпреки че може да се премести от една екосистема в друга, както когато хранителни вещества се отмиват в река
Като пример да видим как химически хранителните вещества се движат в една сухоземна екосистема. Сухоземно растение поема въглероден диоксид от атмосферата и други хранителни вещества като азот и фосфор от почвата, за да изгради молекулите, които съставят неговите клетки. Когато животно изяде това растение, то използва молекулите на растението за енергия и като градивен материал за своите собствени клетки, често пренареждайки атомите и молекулите в нови форми.
Когато растения и животни извършват клетъчно дишане — разлагане на молекули като гориво — въглероден диоксид се отделя в атмосферата. По същия начин когато изхвърлят отпадъци или умират, техните химични съединения се използват за енергия и градивен материал от бактерии и гъбички. Тези микроорганизми, предизвикващи гниене, отделят прости молекули обратно в почвата и атмосферата, откъдето те може да бъдат взети отново в следващия кръг на цикъла.
Благодарение на това рециклиране атомите, които съставят точно сега твоето тяло, имат дълги, уникални истории. Те най-вероятно са били част от растения, животни, други хора и дори динозаври
Потокът на енергията е еднопосочен.
Енергията, за разлика от материята, не може да бъде рециклирана в екосистемите. Вместо това енергийният поток през една екосистема е еднопосочна улица - обикновено от светлина към топлина.
Енергията обикновено влиза в екосистемите като слънчева светлина и се улавя в химическа форма от фотосинтезиращи организми като растения и водорасли. Енергията след това преминава през екосистемата, променяйки своите форми, докато организмите метаболизират, произвеждат отпадъци, изяждат се един друг и най-накрая умират и се разлагат.
Всеки път когато енергията променя своите форми, част от нея се преобразува в топлина. Топлината също се брои за енергия — и по този начин не се губи никаква енергия - но по принцип не може да се използва като енергиен източник от живите организми. В крайна сметка енергия, която влиза в екосистемата като слънчева светлина, се разсейва като топлина и се излъчва обратно в пространството.
Този еднопосочен поток от енергия през екосистемите означава, че всяка екосистема се нуждае от постоянно снабдяване с енергия, обикновено от слънцето, за да функционира. Енергията може да бъде предавана между организми, но не може да бъде рециклирана, защото част от нея се изгубва като топлина при всеки трансфер.
Стабилност и динамика на екосистемите
Екосистемите са динамични системи и една статична екосистема би била мъртва екосистема — точно както една статична клетка би била мъртва клетка. Както обсъдихме по-горе, енергията постоянно тече през екосистемата и химически хранителни вещества непрекъснато се рециклират. При по-високите нива на организация, организми умират и се раждат, популации се променят по тяхната численост, и модели на климата се видоизменят според сезона и по по-малко предвидими начини.
Равновесие и смущения
Равновесие е стабилното състояние на една екосистема, при което нейният състав и идентичност обикновено остават постоянни въпреки промените в физическите условия и в състава на биотичната общност. Екосистемите може да бъдат извадени от равновесие от смущения, разрушителни събития, които засягат техния състав.
Някои смущения са в резултат от природни процеси. Например пожарът е смущение, което може да бъде причинено от светкавица в прерията или в горска екосистема. Други смущения са резултат от човешки дейности. Примерите включват киселинни валежи, обезлесяване, цъфтежи на водорасли и въвеждането на инвазивни видове.
Различните екосистеми може да реагират различно на едно и също смущение; една може да се възстанови бързо, а друга може да се възстанови по-бавно — или изобщо не.
Издържливост и устойчивост
Еколозите понякога използват два параметъра, за да опишат как една екосистема реагира на смущение. Тези параметри са издържливост и устойчивост. Способността на една екосистема да остане в равновесие въпреки смущенията се нарича издръжливост. Колко лесно една екосистема се връща към равновесие след като е била разстроена се нарича устойчивост. Някои еколози считат, че издръжливостта е елемент на устойчивостта – такъв, който действа за кратък период
Много еколози мислят, че биоразнообразието на една екосистема играе ключова роля в стабилността. Например, ако има само един растителен вид със специфична роля в една екосистема, смущение, което вреди на този единствен вид — да кажем, суша за чувствителен към сушата вид — може да има сурово въздействие върху екосистемата като цяло. За разлика, ако има няколко растителни вида с подобни функционални роли, ще има по-голям шанс един от тях да издържа на суша и да помогне на екосистемата като цяло да оцелее през периода на суша
Устойчивостта и издръжливостта на екосистемата са важни, когато обсъждаме ефектите на смущения, предизвикани от човешка дейност. Ако едно смущение е достатъчно сурово, то може да промени една екосистема отвъд точката на възстановяване — да избута екосистемата в зона, където тя вече не е устойчива. Смущение от този вид би могло да доведе до постоянна трансформация или загуба на екосистемата.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.