Содержание
- Определение экосистем в биологии
- Истоки экологии
- Типы Экологических Систем
- Ключевые экосистемы биомы
- Структура экосистем
- Функции питательного цикла
- Стабильность в функционировании экосистемы
- Нарушения в функционировании экосистемы
- Пример морской экосистемы
- Пример водной экосистемы
- Пример наземной экосистемы
- Экосистема против Экологии Сообщества
- Защита экосистемных структур
- Катастрофическое разрушение экосистемы
Мир природы состоит из совершенно разных типов физической среды и организмов, уникально приспособленных для жизни там. Другое слово для этой концепции в биологии экосистема.
Эта статья предоставит вам четкие объяснения экосистем и предложит интересные примеры.
Определение экосистем в биологии
Биологи определяют экосистему как сообщество живых организмов и их физическую среду, которая включает в себя как биотический а также абиотический факторы.
Биотические факторы это живые существа во взаимозависимой экологической системе, такие как растения, животные, микробы и грибы.
Абиотические факторы это неживые вещи, такие как вода, солнечный свет, укрытие, камни, минералы, почва и климат.
Истоки экологии
Научные исследования и классификация растений и животных восходит к Аристотелю в древней Греции. В начале 1800-х Дарвин описал конкуренцию между видами и эволюцией посредством естественного отбора. Эрнст Геккель придумал слово экология Примерно в это же время.
В конце 1800-х годов Евгений Потепление предположил, что абиотические факторы, такие как засуха, пожар и холодная погода, также влияют на поведение видов и стратегии адаптации. Уорминг много путешествовал по своей работе и разработал университетский курс по экологии растений. Его идеи завоевали популярность, когда британские и североамериканские ученые прочитали его классическую книгу: Экология растений.
Термин экосистема был придуман Артуром Тэнсли в 1936 году.
Типы Экологических Систем
Существует три широких категории биологических экосистем. Каждый имеет свой видовой состав и структуру. Самая большая экосистема - морская экосистема. Все экосистемы страдают от глобального климата и деятельности человека, таких как загрязнение, ирригация, урбанизация, добыча полезных ископаемых и вырубка лесов.
Морская экосистема охватывает 70 процентов поверхности Земли. Наряду с океанами морские экосистемы включают песчаные берега, лиманы, грязевые равнины, воды Антарктиды, солончаки и яркие коралловые рифы, все изобилующие жизнью. Климат морских экосистем по всему миру варьируется от тропической жары до полярных вихрей.
Водные экосистемы включают озера, реки, пруды и водно-болотные угодья. Пресноводные виды вымирают гораздо быстрее, чем морские или наземные виды. Национальная география, Изменение климата и загрязнение окружающей среды являются основными угрозами для водных экосистем.
Наземные экосистемы являются наземными экологическими сообществами в таких местах, как арктическая тундра, пустыня, леса и луга. Животные в полярном климате совместно развивали сходные адаптивные признаки, такие как густой мех и изолирующий жировой слой.
Ключевые экосистемы биомы
Биомы являются несколько более широким термином, чем экосистемы, хотя они довольно похожи. Биомы представляют собой особые экологические сообщества, которые сами могут содержать в себе множество экосистем. Они полезны для классификации характеристик определенных районов, которые могут напрямую влиять на тип или типы экосистем, которые там возникают.
Отличительные характеристики этих биомов / экологических систем включают их конкретный климат, зону, высоту, тип почвы, количество осадков и видовой состав.
Водные биомы включают коралловые рифы, лиманы, морские, водно-болотные угодья и пресной воды.
Пустынные биомы включают пустыню Мохаве, прибрежные пустыни Чили, Долину Смерти и холодные пустыни Гренландии.
Лесные биомы включают тропический тропический лес, умеренный лес, чапараль (кустарники) и тайгу (бореальный лес).
Пастбищные биомы включают саванны, степи, прерии и южноамериканские пампы.
Структура экосистем
Живые организмы должны иметь энергию и питательные вещества, чтобы расти, реагировать и размножаться. Организмы взаимозависимы и связаны друг с другом в круге жизни. Энергия переносится с одного уровня пищевой пирамиды на следующий. Например, рыба питается водорослями, а кальмар - рыбой.
Водоросли, рыба, кальмары и хищные акулы являются примером пищевая цепочка, пищевая сеть состоит из множества пересекающихся пищевых цепей. Энергетическая пирамида начинается с производителей у основания пирамиды, за которыми следуют потребители и хищники на верхних уровнях. Энергия теряется с каждым переносом между организмами, поэтому пирамида расположена вертикально и не перевернута.
Растения и фитопланктон являются производителями, которые содержат фотосинтетические пигменты, которые используют солнечную энергию и углекислый газ для производства сахара. Первичные потребители едят растения, а вторичные потребители едят первичных потребителей. Хищник, не имеющий естественных врагов, занимает первое место на пищевой пирамиде.
Функции питательного цикла
биомасса сохраняется и перерабатывается в экосистеме. Когда организмы умирают, редуценты расщепляют органическое вещество на энергию и питательные вещества, которые возвращаются в экосистему. Разлагающиеся животные выделяют углеводы, жиры, белки и газы под воздействием микробов, мух и червей.
Бактерии и микробы расщепляют разлагающееся растительное вещество на питательные вещества, такие как кальций, азот, калий и фосфор, которые обогащают почву.
Энергия и питательные вещества также поток между экосистемами, Например, камни в реке разрушают и помещают минералы в воду, которая течет вниз по течению в озера и поля. Эффект также может быть вредным. Сток азота и фосфора с сельскохозяйственных угодий может загрязнять водные пути.
В отличие от материи, которая перерабатывается, энергия движется в одном направлении. Растения производят богатые энергией молекулы глюкозы из захваченного солнечного света, воды и углекислого газа. Химическая энергия передается потребителям для метаболизма клеток, а дополнительная энергия выделяется в виде тепла.
Стабильность в функционировании экосистемы
Экосистемы являются динамическими с постоянным приливом и отливом энергии и материи. Уровни питательных веществ, популяции видов, погодные условия, температура, времена года колеблются и изменяются. Разнообразие в экосистеме способствует стабильности.
Несмотря на изменчивость и динамичность экологии экосистем, в целом состояние равновесия остается устойчивым. Экосистемы поддерживают устойчивое состояние с довольно последовательным составом. Как правило, колеблющиеся биотические и абиотические особенности не угрожают стабильной системе. Другими словами, тропический лес все еще остается тропическим лесом, даже если популяция обезьян уменьшается.
Нарушения в функционировании экосистемы
Естественные нарушения могут нарушить функционирование экосистемы. Например, ураганы, лесные пожары, наводнения и вулканы нарушают работу экосистем. Наводнение может загрязнить источники воды. Среда обитания потеряна, и разновидности могут быть перемещены. Баланс между хищником и жертвой может быть нарушен, вызывая эффект домино на других видах.
Инвазивные виды потенциально может угрожать благополучию и самому существованию других видов. Инвазивные виды включают растения и животных, интродуцированных в область преднамеренно или случайно. Иногда инвазивные виды преднамеренно вводятся, чтобы остановить хищника. Например, защитники природных ресурсов выпустили лосося в Великие озера, чтобы контролировать менее желательный инвазивный вид.
Человеческая деятельность является еще одной основной причиной опасных экосистемных изменений. Охота, чрезмерный вылов рыбы, эксплуатация невозобновляемых ресурсов, токсичные отходы и загрязнение угрожают экосистемам и их биомам. В крайних случаях, таких как утечка из атомной электростанции, затронутые экосистемы могут быть радиоактивными и канцерогенными на долгие годы.
Пример морской экосистемы
Большой Барьерный Риф у берегов Австралии невероятно большой и разнообразный морская экосистема это существовало в течение миллионов лет. Водоросли обеспечивают пищу для растущих кораллов, которые прикрепляются к мертвым кораллам на рифе.
Молодые кораллы, плавающие в воде, поедаются рыбой и животными, плавающими в океане. Скелетонизированные кораллы все еще могут быть поглощены червями, улитками и ненасытными морскими звездами.
Некоторые кораллы имеют взаимовыгодные отношения с креветками и крабами, которые живут в коралловых колониях и отбивают общих врагов, используя свои клещи. Абиотическими факторами, которые значительно влияют на кораллы, являются повышение температуры воды, подкисление океана и уровень углекислого газа.
По данным Смитсоновского музея естественной истории, кислотная морская вода уже начинает растворять каркасную структуру коралловых рифов в таких местах, как Гавайи.
Пример водной экосистемы
Водная экосистема озера Вудс расположена на границе Канады и США. Этот пресноводный водоем - это то, что осталось от некогда массивного ледникового озера Агассиз.
В этой пресноводной водной экосистеме фитопланктон, зоопланктон, водоросли и бактерии обеспечивают оптимальный уровень пищи, среды обитания и кислорода для вкусной рыбы. Озеро Вудс часто называют столицей мира - судьбой.
Беспозвоночные, такие как подёнки и мошки, также играют важную роль в пресноводных озерах. Они едят микроорганизмы, которые питаются разлагающимися веществами растений и животных. Беспозвоночные являются отличным источником пищи для маленькой рыбы, которую может съесть большая рыба, которую могут поймать пеликаны, цапли, медведи и люди.
Абиотические факторы, влияющие на состояние водной экосистемы, такой как Озеро Вудс, включают температуру воздуха и воды, уровень углекислого газа и токсический сток.
Пример наземной экосистемы
Экосистема тропических лесов Амазонки является богатой видами наземной средой в Южной Америке. Солнечный свет поглощается пышными широколиственными растениями и высокими деревьями, которые обеспечивают пищу и укрытие для поразительного числа птиц, млекопитающих, насекомых, ящериц и змей в тропиках. Многие из этих существ съедены такими хищниками, как ягуар.
Когда организмы умирают в тропических лесах, их энергия и питательные вещества быстро разрушаются такими разложителями, как личинки и микробы. Питательные вещества возвращаются в почву и помогают растениям расти. Абиотические факторы тропического леса включают большое количество осадков, жару и тропический климат, который питает биологическое разнообразие видов от лесной подстилки до толстых висячих навесов.
Экосистема против Экологии Сообщества
В зависимости от своих научных интересов, экологи могут сосредоточиться на области экологии сообщества, экологии экосистемы или на том и другом. Экология сообщества специально исследует взаимодействия между различными видами и результат этого взаимодействия. Экологическая экосистема гораздо шире рассматривает живые и неживые факторы, которые влияют на экологическое сообщество и вызывают изменения в экосистеме.
Например, эколог, который хочет выяснить, почему гигантский карп захватывает озеро, которое когда-то было наполнено форелью, может провести экологическое исследование популяций рыб, проводимое сообществом, а также исследование экосистемы по снижению качества воды, которое затрагивает все виды водной жизни. , Экологи проводят исследования, которые помогают сохранить природные ресурсы для будущих поколений.
Защита экосистемных структур
Управление экосистемами использует методы сохранения для поддержания целостности функционирования и структур экосистем. Считается, что структуры экосистем имеют целостность, когда они сбалансированы, устойчивы и характерны для экологических сообществ в этом природном регионе.
Как абиотические, так и биотические факторы обычно предсказуемы. Динамика численности населения также должна быть самоокупаемой без необходимости вмешательства человека в восстановить баланс.
Хорошее управление экосистемами играет важную роль в сохранении государственных парков, национальных парков и других областей дикой природы. Понимание истории экосистемы и нормальных темпов изменений или преемственности помогает в раннем выявлении структурных проблем. Цель состоит в том, чтобы сохранить биоразнообразие и обеспечить жизнеспособность местных видов. Экологи от Нью-Йорка до Калифорнии внимательно следят за климатом.
Катастрофическое разрушение экосистемы
Стихийные бедствия, такие как ураган, сопровождаются упорядоченной преемственностью и естественным восстановлением района до его прежнего состояния. Однако человеческая деятельность может временно или навсегда разрушить экологию экосистемы. Экосистемные катастрофы произошли в Соединенных Штатах и во всем мире.
Экосистема Мексиканского залива была серьезно нарушена загрязнителями, попавшими в залив из реки Миссисипи. Азот и фосфор из полей, откормочных площадок и сточных вод стекают в реку из многих штатов.
Чрезмерный уровень питательных веществ стимулирует токсичное цветение водорослей, изменяет пищевые изменения и истощает кислород в воде, что приводит к мертвой зоне и массовым убийствам рыб. На район также влияют абиотические факторы, такие как ураганы и наводнения.
В 1986 году в результате аварии на Чернобыльской АЭС в Украине смертельные радиоактивные материалы были выброшены в атмосферу. Миллионы людей подвергались воздействию радиации. У тысяч детей, которые пили молоко от коров, пасущихся на загрязненной территории, развился рак щитовидной железы. Сегодня радиоактивная зона вокруг Чернобыля закрыта для людей, но в значительном количестве присутствуют волки, дикие лошади и другие животные.