מערכת אקולוגית היא מערכת ביולוגית המורכבת מקבוצה של אורגניזמים חיים, בית הגידול שלהם, וכן מערכת של קשרים המחליפים ביניהם אנרגיה. נכון לעכשיו, מונח זה הוא המושג העיקרי של אקולוגיה.
בניין
מאפייני המערכת האקולוגית נחקרו לאחרונה יחסית. מדענים מבחינים בו בשני מרכיבים עיקריים - ביוטי ואביוטי. הראשון מתחלק להטרוטרופי (כולל אורגניזמים המקבלים אנרגיה כתוצאה מחמצון חומר אורגני - צרכנים ומפרקים) ואוטוטרופי (אורגניזמים מקבלים אנרגיה ראשונית לפוטוסינתזה וכמוסינתזה, כלומר יצרנים).
מקור האנרגיה היחיד והחשוב ביותר הדרוש לקיומה של המערכת האקולוגית כולה הם יצרנים שסופגים את אנרגיית השמש, החום והקשרים הכימיים. לכן, אוטוטרופים הם נציגים של הרמה הטרופית הראשונה של המערכת האקולוגית כולה. הרמה השנייה, השלישית והרביעית נוצרות על ידי הצרכנים. הם נסגרים עם מפרקים המסוגלים להמיר חומר אורגני דומם למרכיב אביוטי.
מאפייני מערכת אקולוגית, בקצרה עלשאתה יכול לקרוא במאמר זה, מרמז על אפשרות של התפתחות טבעית והתחדשות.
מרכיבים עיקריים של מערכת אקולוגית
המבנה והמאפיינים של מערכת אקולוגית הם המושגים העיקריים שבהם עוסקת האקולוגיה. נהוג להדגיש אינדיקטורים כאלה:
- משטר האקלים, טמפרטורת הסביבה, כמו גם תנאי לחות ותנאי תאורה;
- חומרים אורגניים הקושרים את הרכיבים האביוטיים והביוטיים במחזור החומרים;
- תרכובות אנאורגניות הכלולות במחזור האנרגיה;
- יצרנים הם אורגניזמים שיוצרים מוצרים ראשוניים;
- phagotrophs - הטרוטרופים הניזונים מאורגניזמים אחרים או מחלקיקים גדולים של חומר אורגני;
- saprotrophs - הטרוטרופים המסוגלים להרוס חומר אורגני מת, למינרל אותו ולהחזיר אותו למחזור.
השילוב של שלושת המרכיבים האחרונים יוצר את הביומסה של המערכת האקולוגית.
המערכת האקולוגית, שתכונותיה ועקרונות הארגון שלה נחקרים באקולוגיה, מתפקדת הודות לגושי האורגניזמים:
- Saprophages - ניזון מחומר אורגני מת.
- ביופגים - אוכלים אורגניזמים חיים אחרים.
קיימות מערכת אקולוגית ומגוון ביולוגי
מאפייני המערכת האקולוגית קשורים למגוון המינים שחיים בה. ככל שהמגוון הביולוגי גדול יותר וככל ששרשרת המזון מורכבת יותר, כך גדל החוסן של המערכת האקולוגית.
המגוון הביולוגי חשוב מאוד מכיוון שהוא מאפשרליצור מספר רב של קהילות השונות בצורתן, במבנה ובתפקודים, ומספקת הזדמנות אמיתית להיווצרותן. לכן, ככל שהמגוון הביולוגי גבוה יותר, כך יכולות לחיות יותר קהילות, ויכולות להתרחש יותר תגובות ביו-גיאוכימיות, תוך הבטחת הקיום המורכב של הביוספרה.
האם השיפוטים הבאים לגבי המאפיינים של מערכת אקולוגית נכונים? מושג זה מאופיין ביושרה, יציבות, ויסות עצמי ושחזור עצמי. ניסויים ותצפיות מדעיים רבים נותנים תשובה חיובית לשאלה זו.
פרודוקטיביות המערכת האקולוגית
במהלך מחקר הפרודוקטיביות, הועלו מושגים כמו ביומסה וגידולים עומדים. המונח השני מגדיר את המסה של כל האורגניזמים החיים על יחידת שטח של מים או אדמה. אבל ביומסה היא גם המשקל של הגופים האלה, אבל במונחים של אנרגיה או חומר אורגני יבש.
ביומסה כוללת גופים שלמים (כולל רקמות מתות בבעלי חיים וצמחים.) ביומסה הופכת לנמק רק כאשר האורגניזם כולו מת.
הייצור העיקרי של קהילה הוא היווצרות ביומסה על ידי יצרנים, ללא יוצא מן הכלל, של אנרגיה שניתן לבזבז על נשימה ליחידת שטח ליחידת זמן.
הבחנה בין ייצור ראשוני גולמי לייצור ראשוני נטו. ההבדל ביניהם הוא עלות הנשימה.
הפרודוקטיביות נטו של קהילה היא קצב הצטברות החומר האורגנילא צורכים הטרוטרופים, וכתוצאה מכך, מפרקים. נהוג לחשב לשנה או לעונת גידול.
הפרודוקטיביות המשנית של קהילה היא קצב צבירת האנרגיה על ידי הצרכנים. ככל שיותר צרכנים במערכת האקולוגית, כך מעובדת יותר אנרגיה.
רגולציה עצמית
מאפייני המערכת האקולוגית כוללים גם ויסות עצמי, שיעילותו מווסתת על ידי מגוון התושבים ויחסי המזון ביניהם. כאשר מספרו של אחד הצרכנים העיקריים יורד, הטורפים עוברים למינים אחרים שבעבר היו בעלי חשיבות משנית עבורם.
שלשלאות ארוכות יכולות להצטלב, ובכך ליצור אפשרות למגוון קשרי מזון בהתאם למספר הקורבנות או לתשואות היבול. בזמנים הנוחים ביותר, ניתן לשחזר את מספר המינים - ובכך, היחסים בביוגנוקנוזה מנורמלים.
להתערבות אנושית לא נבונה במערכת האקולוגית עלולה להיות השלכות שליליות. שנים עשר זוגות של ארנבות שהובאו לאוסטרליה בארבעים שנה התרבו לכמה מאות מיליוני פרטים. זה קרה בגלל מספר לא מספיק של טורפים שניזונים מהם. כתוצאה מכך, בעלי חיים פרוותיים הורסים את כל הצמחייה ביבשת.
ביוספירה
הביוספירה היא מערכת אקולוגית בדרגה הגבוהה ביותר, המאחדת את כל המערכות האקולוגיות למכלול אחד ומספקת אפשרות לחיים על פני כדור הארץ.
מחקרים על מאפייני הביוספרה כמערכת אקולוגית גלובליתמדע אקולוגיה. חשוב לדעת כיצד מסודרים התהליכים המשפיעים על החיים של כל האורגניזמים כמכלול.
הרכב הביוספירה כולל את הרכיבים הבאים:
- ההידרוספירה היא מעטפת המים של כדור הארץ. הוא נייד וחודר לכל מקום. מים הם תרכובת ייחודית המהווה את אחד מיסודות החיים של כל אורגניזם.
- האטמוספירה היא מעטפת האוויר הקלה ביותר של כדור הארץ, הגובלת בחלל החיצון. הודות לה, יש חילופי אנרגיה עם החלל החיצון;
- הליתוספירה היא הקונכייה המוצקה של כדור הארץ, המורכבת מסלעי בטן ומשקעים.
- Pedosphere - השכבה העליונה של הליתוספירה, כולל הקרקע ותהליך היווצרות הקרקע. הוא גובל בכל הקליפות הקודמות, וסוגר את כל מחזורי האנרגיה והחומר בביוספרה.
הביוספרה אינה מערכת סגורה, מכיוון שהיא מסופקת כמעט כולה על ידי אנרגיה סולארית.
מערכות אקולוגיות מלאכותיות
מערכות אקולוגיות מלאכותיות הן מערכות שנוצרו כתוצאה מפעילות אנושית. זה כולל חקלאות ומערכות כלכליות טבעיות.
ההרכב והתכונות הבסיסיות של מערכת אקולוגית שנוצרה על ידי האדם שונים מעט מהמציאות. יש לה גם יצרנים, צרכנים ומפרקים. אבל יש הבדלים בחלוקה מחדש של החומר וזרימות האנרגיה.
מערכות אקולוגיות מלאכותיות שונות מאלו הטבעיות על ידי הפרמטרים הבאים:
- הרבה פחות מינים ודומיננטיות ברורה של אחד או יותר מהם.
- יחסית יציבות קטנה ותלות חזקה בכל סוגי האנרגיה (כוללאדם).
- שרשרות מזון קצרות עקב מגוון מינים נמוך.
- מחזור לא סגור של חומרים עקב נסיגה של מוצרים קהילתיים או יבולים על ידי אדם. יחד עם זאת, מערכות אקולוגיות טבעיות, להיפך, כוללות כמה שיותר ממנה במחזור.
התכונות של מערכת אקולוגית שנוצרה בסביבה מלאכותית נחותות מאלה של סביבה טבעית. אם אינך תומך בזרימת אנרגיה, לאחר זמן מסוים ישוחזרו תהליכים טבעיים.
מערכת אקולוגית של יער
ההרכב והמאפיינים של מערכת אקולוגית של יער שונים ממערכות אקולוגיות אחרות. בסביבה זו יורדים הרבה יותר משקעים מאשר מעל השדה, אך רובם אינם מגיעים אל פני כדור הארץ ומתאדים ישירות מהעלים.
המערכת האקולוגית של היער הנשיר מיוצגת על ידי כמה מאות מיני צמחים וכמה אלפי מיני בעלי חיים.
צמחים הגדלים ביער הם מתחרים אמיתיים ונלחמים על אור השמש. ככל שהשכבה נמוכה יותר, כך התיישבו שם מינים עמידים יותר לצל.
צרכנים ראשוניים הם ארנבות, מכרסמים וציפורים ואוכלי עשב גדולים. כל חומרי ההזנה הכלולים בעלים של צמחים בקיץ עוברים לענפים ולשורשים בסתיו.
גם הצרכנים העיקריים כוללים זחלים וחיפושיות קליפה. כל רמת מזון מיוצגת על ידי מספר רב של מינים. תפקידם של חרקים אוכלי עשב חשוב מאוד. הם מאביקים ומשמשים כמקור מזון לשלב הבא בשרשרת המזון.
מערכת אקולוגית של מים מתוקים
התנאים הנוחים ביותר לחיים של אורגניזמים חיים נוצרים באזור החוף של המאגר. כאן המים מתחממים בצורה הטובה ביותר ומכילים הכי הרבה חמצן. וכאן חיים מספר רב של צמחים, חרקים ובעלי חיים קטנים.
מערכת יחסי המזון במים מתוקים מורכבת מאוד. צמחים גבוהים יותר צורכים דגים אוכלי עשב, רכיכות וזחלי חרקים. האחרונים, בתורם, מהווים מקור מזון לסרטנים, דגים ודו-חיים. דגים טורפים ניזונים ממינים קטנים יותר. גם יונקים מוצאים כאן אוכל.
אבל שרידי החומר האורגני נופלים לתחתית המאגר. הם מפתחים חיידקים הנצרכים על ידי פרוטוזואה ומסננים צדפות.
