מערכת אקולוגית: הגדרה, סוגים, מבנה ודוגמאות

תוֹכֶן

• הגדרת המערכת האקולוגית בביולוגיה
• מקורות אקולוגיה
• סוגי מערכות אקולוגיות
• ביו-מערכות אקולוגיות מפתח
• מבנה המערכות האקולוגיות
• פונקציות מחזור התזונה
• יציבות בתפקוד המערכת האקולוגית
• שיבושים בתפקוד המערכת האקולוגית
• דוגמה למערכת האקולוגית הימית
• דוגמא למערכת אקולוגית מימית
• דוגמא למערכת אקולוגית יבשתית
• מערכת אקולוגית לעומת אקולוגיה קהילתית
• הגנה על מבנים מערכת אקולוגית
• הרס מערכת אקולוגית קטסטרופלית

העולם הטבעי מורכב מסוגים שונים מאוד של סביבות פיזיות ואורגניזמים המותאמים באופן ייחודי לחיות בו. מילה נוספת למושג זה בביולוגיה היא מערכת אקולוגית.

מאמר זה יספק לכם הסברים ברורים על מערכות אקולוגיות ויציע דוגמאות מעניינות.

הגדרת המערכת האקולוגית בביולוגיה

ביולוגים מגדירים מערכת אקולוגית כקהילה של יצורים חיים והסביבה הגופנית שלהם, הכוללת את שניהם ביוטי ו אביבי גורמים.

גורמים ביוטיים הם דברים חיים במערכת אקולוגית תלויה זה בזה כמו צמחים, בעלי חיים, חיידקים ופטריות.

גורמים אביוטיים הם דברים שאינם חיים כמו מים, אור שמש, מקלט, סלעים, מינרלים, אדמה ואקלים.

מקורות אקולוגיה

המחקר המדעי והסיווג של צמחים ובעלי חיים מתוארך לאריסטו ביוון העתיקה. בראשית שנות ה- 1800 תאר דארווין תחרות בין מינים להתפתחות באמצעות הברירה הטבעית. ארנסט הקל טבע את המילה אקולוגיה בערך באותה תקופה.

בשלהי המאה העשרים הציע אוגניוס התחממות כי גורמים abiotic, כמו בצורת, אש ומזג אוויר קר השפיעו גם על התנהגות המינים ואסטרטגיות הסתגלות. התחממות נסעה רבות בעבודתו ופיתח קורס אוניברסיטאי בנושא אקולוגיית צמחים. רעיונותיו נתפסו כאשר מדענים בריטים וצפון אמריקה קראו את ספרו הקלאסי, אוקולוגיה של צמחים.

התנאי מערכת אקולוגית נטבע על ידי ארתור טנסלי בשנת 1936.

סוגי מערכות אקולוגיות

ישנן שלוש קטגוריות רחבות של מערכות אקולוגיות ביולוגיות. לכל אחד מהם הרכב ומבנה מינים מובחנים. המערכת האקולוגית הגדולה ביותר היא המערכת האקולוגית הימית. כל המערכות האקולוגיות מושפעות מהאקלים העולמי והפעילות האנושית, כמו זיהום, השקיה, עיור, כרייה וייעור יערות.

מערכת אקולוגית ימית מכסה בערך 70 אחוז של פני כדור הארץ. יחד עם האוקיינוסים, המערכות האקולוגיות הימיות כוללות חופים חוליים, שפכים, דירות בוץ, מי אנטארקטיקה, ביצות מלח ושוניות אלמוגים תוססות, הכל שופע חיים. האקלים של מערכות אקולוגיות ימיות ברחבי העולם נע בין חום טרופי למערבולות קוטביות.

מערכות אקולוגיות מימיות כולל אגמים, נהרות, בריכות ושדות רטיבות. מינים של מים מתוקים נכחדים בקצב הרבה יותר מהיר מאשר מינים ימיים או יבשתיים נשיונל גאוגרפיק. שינויי אקלים וזיהום הם איומים גדולים על מערכות אקולוגיות מימיות.

מערכות אקולוגיות יבשתיות הם יישובים אקולוגיים יבשתיים במקומות כמו טונדרה ארקטית, מדבר, יערות ואדמות עשב. בעלי חיים באקלים קוטבי פיתחו יחד תכונות הסתגלות דומות כמו פרווה עבה ושכבת שומן מבודדת.

ביו-מערכות אקולוגיות מפתח

ביו הם מונח מעט רחב יותר ממערכות אקולוגיות, אם כי הם דומים למדי. ביומים הם קהילות אקולוגיות ייחודיות שבעצמם יכולות להכיל מערכות אקולוגיות רבות בתוכה. הם מועילים לקטלוג המאפיינים של אזורים מסוימים שיכולים להשפיע ישירות על סוג או סוגי המערכות האקולוגיות המתעוררות שם.

מאפייני הבחנה של ביו / מערכות אקולוגיות אלה כוללים את האקלים הספציפי שלהם, אזור, גובה, סוג קרקע, כמות המשקעים והרכב המינים.

ביו מימיות כוללים שוניות אלמוגים, שפכים, ימיים, שטויות מים ומים מתוקים.

ביואמות מדבריות כולל מדבר מוג'אבה, מדבריות החוף של צ'ילה, עמק המוות והמדבריות הקפואות של גרינלנד.

ביו יער כוללים יערות גשם טרופיים, יער ממוזג, תפילה (שיחים) וטייגה (יער בוריאלי).

ביו גראס כולל סוואנות, ערבות, ערבות ופמפות דרום אמריקאיות.

מבנה המערכות האקולוגיות

אורגניזמים חיים חייבים להיות בעלי אנרגיה וחומרים מזינים כדי לצמוח, להגיב ולהתרבות. אורגניזמים תלויים זה בזה ומחוברים זה לזה במעגל החיים. אנרגיה מועברת מרמה אחת של פירמידת המזון לשלב הבא. לדוגמה, דגים אוכלים אצות ודיונונים אוכלים דגים.

אצות, דגים, דיונונים וכרישים טורפים הם דוגמא ל שרשרת המזון. ה רשת מזון עשוי מרשתות מזון רבות חופפות. פירמידת האנרגיה מתחילה במפיקים בבסיס הפירמידה ואחריה צרכנים וטורפים במפלסים העליונים. אנרגיה הולכת לאיבוד עם כל העברה בין אורגניזמים, כך שהפירמידה זקופה ולא הפוכה.

צמחים ופיטופלנקטון הם יצרנים המכילים פיגמנטים פוטוסינתטיים המשתמשים באנרגיית שמש ופחמן דו חמצני להכנת סוכר. צרכנים ראשוניים אוכלים צמחים וצרכנים משניים אוכלים צרכנים ראשוניים. טורף איפקס ללא אויבים טבעיים הוא שייך למקום הראשון בפירמידה של המזון.

פונקציות מחזור התזונה

ביומסה נשמר ומוחזר במערכת אקולוגית. כאשר אורגניזמים מתים, מפקחים מפרקים את החומר האורגני לאנרגיה וחומרים מזינים הזורמים חזרה למערכת האקולוגית. בעלי חיים המתפרקים משחררים פחמימות, שומנים, חלבונים וגזים כאשר הם פועלים על ידי חיידקים, זבובים ותולעים.

חיידקים ומיקרובים מפרקים חומר צמחי נרקב לחומרים מזינים כמו סידן, חנקן, אשלגן וזרחן המעשירים את האדמה.

אנרגיה וחומרים מזינים גם זרימה בין מערכות אקולוגיות. לדוגמא, סלעים בנהר נשחקים ומכניסים מינרלים למים הזורמים במורד הזרם לאגמים ושדות. ההשפעה עלולה גם להיות מזיקה. חנקן ונגרר זרחן מארצות החווה עלולים לזהם את דרכי המים.

שלא כמו חומר שממוחזר, אנרגיה זורמת לכיוון אחד. צמחים מייצרים מולקולות עשירות באנרגיה של גלוקוז מאור שמש שנתפס, מים ופחמן דו חמצני. אנרגיה כימית מועברת לצרכנים לצורך חילוף חומרים של תאים, ואנרגיה נוספת מוחזרת כחום.

יציבות בתפקוד המערכת האקולוגית

מערכות אקולוגיות הן דינמיות עם שפיכה וזרימה קבועה של אנרגיה וחומר. רמות התזונה, אוכלוסיות המינים, דפוסי מזג האוויר, הטמפרטורה, עונות השנה משתנות ומשתנות. המגוון במערכת אקולוגית תורם ליציבות.

למרות השטף והטבע הדינמי של אקולוגיית המערכת האקולוגית, אוברול מצב שיווי משקל נשאר יציב. מערכות אקולוגיות שומרות על מצב יציב עם הרכב די עקבי. בדרך כלל, תכונות ביוטיות ואביוטיות משתנות אינן מאיימות על מערכת יציבה. במילים אחרות, יער גשם הוא עדיין יער גשם גם אם אוכלוסיית הקופים פוחתת.

שיבושים בתפקוד המערכת האקולוגית

הפרעות טבעיות עלולות לשבש את תפקוד המערכת האקולוגית. לדוגמה, סופות הוריקן, שריפות בר, שיטפונות והרי געש מציקים את שירותי המערכת האקולוגית. שיטפון עלול לזהם את מקורות המים. בית הגידול אבוד וייתכן שעקורים מינים. יתכן ואיזון טורף-טרף אינו גורם להשפעה של דומינו על מינים אחרים.

מינים פולשניים יכול לאיים על רווחתם ועל עצם קיומם של מינים אחרים. מינים פולשניים כוללים צמחים ובעלי חיים המוצגים לאזור במכוון או בטעות. לפעמים מביאים במכוון מינים פולשים לעצור טורף המשתלט. לדוגמה, אנשי שימור שיחררו סלמון לאגמים הגדולים כדי לשלוט במין פולשני פחות רצוי.

פעילות אנושית מהווה גורם חשוב נוסף לשינוי במערכת האקולוגית המסוכנת. ציד, דיג יתר, ניצול משאבים שאינם מתחדשים, פסולת רעילה וזיהום מאיימים על המערכות האקולוגיות והביומיות שלהם. במקרים קיצוניים, כמו דליפה מתחנת הכוח הגרעינית, המערכות האקולוגיות המושפעות עלולות להיות רדיואקטיביות ומסרטנות במשך שנים רבות.

דוגמה למערכת האקולוגית הימית

ה שונית מחסום גדולה מול חופי אוסטרליה הוא גדול ומגוון להפליא מערכת אקולוגית ימית זה קיים מיליוני שנים. אצות מספקות מזון לגידול אלמוגים המתחברים לאלמוגים מתים בשונית.

אלמוגים צעירים שצפים במים נאכלים על ידי דגים ובעלי חיים השוחים באוקיאנוס. אלמוגים שלדים עדיין יכולים לצרוך על ידי תולעים, חלזונות וכוכבי ים תוססים.

יש אלמוגים שקיימים יחסים מועילים הדדית עם שרימפס וסרטנים שחיים במושבות אלמוגים ונלחמים באויבים הדדיים באמצעות הצביטה שלהם. גורמים אביוטיים המשפיעים באופן משמעותי על האלמוגים הם עליית טמפרטורות המים, החמצת האוקיאנוס ורמות פחמן דו חמצני.

על פי המוזיאון לסמית'סוניאן להיסטוריה טבעית, מי ים חומציים כבר מתחילים להמיס את מבנה השלד של שוניות האלמוגים במקומות כמו הוואי.

דוגמא למערכת אקולוגית מימית

מערכת האקולוגית המיימת של אגם היער ממוקמת על גבול קנדה וארצות הברית. גוף המים המתוקים הזה הוא מה שנשאר מאגם אגסיז הקרחוני הגדול.

במערכת אקולוגית מימית מתוקה זו, פיטופלנקטון, זואופלנקטון, אצות וחיידקים מספקים רמות מיטביות של מזון, בית גידול וחמצן לדגים טעימים. אגם היער נקרא לעתים קרובות בירת וואלה של העולם _._

חסרי חוליות כמו זבובים ותחתונים גם הם ממלאים תפקיד חשוב באגמי מים מתוקים. הם אוכלים מיקרואורגניזמים הניזונים מחומר צמחי ובעלי חיים מתפוררים. חסרי חוליות מספקים מקור מזון מצוין לדגים קטנים שאוכלים על ידי דגים גדולים, אשר עלולים להיתפס על ידי שקנאים, אנפות, דוב ובני אדם.

גורמים אביוטיים המשפיעים על מצב מערכת אקולוגית מימית כמו אגם היער כוללים טמפרטורת אוויר ומים, רמות פחמן דו חמצני ונגר רעיל.

דוגמא למערכת אקולוגית יבשתית

מערכת האקולוגיה של יערות הגשם באמזון היא סביבה יבשתית עשירה במינים בדרום אמריקה. אור השמש נספג על ידי צמחים בעלי עלים רחבים ועצים גבוהים המספקים מזון ומחסה למספר מדהים של ציפורים, יונקים, חרקים, לטאות ונחשים באזורים הטרופיים. רבים מאותם יצורים נאכלים על ידי טורפים כמו היגואר.

כאשר אורגניזמים מתים ביערות הגשם, האנרגיה שלהם וחומרי הזנה שלהם מתפרקים במהירות על ידי מתפרקים כמו רימות ומיקרובים. חומרים מזינים חוזרים לאדמה ועוזרים לצמחים לצמוח. גורמים אביוטיים של יער הגשם כוללים כמויות גדולות של גשמים, חום ואקלים טרופי המזין את המגוון הביולוגי של המינים מרצפת היער אל החופות העבותות התלויות.

מערכת אקולוגית לעומת אקולוגיה קהילתית

בהתאם לתחומי המחקר שלהם, אקולוגים עשויים להתמקד בתחום האקולוגיה הקהילתית, אקולוגיית המערכת האקולוגית או שניהם. האקולוגיה הקהילתית בוחנת באופן ספציפי אינטראקציות בין מינים שונים ותוצאות אותה אינטראקציה. האקולוגיה של המערכת האקולוגית נוקטת בהרחבה הרבה יותר על גורמים חיים ואינם חיים המשפיעים על קהילה אקולוגית ומפעילים שינוי במערכת האקולוגית.

לדוגמא, אקולוג שרוצה לגלות מדוע קרפיון ענק משתלט על אגם שהיה פעם מלא פורל עשוי לבצע מחקר אקולוגי קהילתי של אוכלוסיית הדגים יחד עם מחקר מערכת אקולוגית על הפחתת איכות המים שמשפיעה על כל מיני חיי המים. . אקולוגים עורכים מחקרים שעוזרים חסוך משאבי טבע לדורות הבאים.

הגנה על מבנים מערכת אקולוגית

ניהול מערכות אקולוגיות משתמש בשיטות שימור לשמירה על שלמות התפקוד והמבנים של המערכת האקולוגית. מבנים של מערכת אקולוגית אומרים שיש להם יושר כאשר הם מאוזנים, יציבים ומאפיינים קהילות אקולוגיות באזור טבעי זה.

שני גורמים אביוטיים וגם ביוטיים ניתנים לחיזוי בדרך כלל. דינמיקת האוכלוסייה צריכה להיות גם עצמאית ללא צורך בהתערבות אנושית להחזיר את האיזון.

ניהול מערכות אקולוגיות טובות משחק תפקיד חשוב בשימור הפארקים הממלכתיים, הפארקים הלאומיים ואזורי חיות הבר האחרים. הבנת ההיסטוריה של המערכת האקולוגית ושיעורי השינוי או הירושה הרגילים מסייעת באיתור מוקדם של בעיות מבניות. המטרה היא לשמור על המגוון הביולוגי ולהבטיח את כדאיותם של מינים ילידים. מניו יורק לקליפורניה, אנשי איכות הסביבה עוקבים מקרוב אחר דפוסי האקלים.

הרס מערכת אקולוגית קטסטרופלית

אסונות טבע כמו סופת הוריקן אחריה יורשים מסודרים ושיקום טבעי של האזור למצבו הקודם. עם זאת, פעילות אנושית יכולה להרוס באופן אקראי או לצמיתות אקולוגיה של המערכת האקולוגית. אסונות מערכת אקולוגית התרחשו בארצות הברית ובעולם.

המערכת האקולוגית של מפרץ מקסיקו הופרעה קשה על ידי מזהמים שהועברו למפרץ מהנהר מיסיסיפי. חנקן וזרחן משדות, ממזון וביוב מנקזים לנהר ממדינות רבות.

רמות מוגזמות של חומרים מזינים מעוררים פריחות אצות רעילות, משנות את שינוי המזון ומידלדלות החמצן במים וכתוצאה מכך אזור מת והורג דגים אדירים. האזור מושפע גם מגורמים אביוטיים כמו הוריקנים והצפות.

בשנת 1986 אירעה תאונה בתחנת הכוח הגרעינית בצ'רנוביל באוקראינה חומר רדיואקטיבי קטלני לאטמוספרה. מיליוני אנשים נחשפו לקרינה. אלפי ילדים ששתו חלב מפרות שרעות באזור המזוהם פיתחו סרטן בלוטת התריס. כיום, האזור הרדיואקטיבי המקיף את צ'רנוביל הוא מחוץ לתחום של אנשים, אך זאבים, סוסי בר ובעלי חיים אחרים נמצאים במספרים משמעותיים.