מהי מערכת אקולוגית?
מערכת אקולוגית היא מערכת המשלבת אורגניזמים חיים ואת האינטראקציה ביניהם לבין הטבע. במערכת האקולוגית, כמעט כל דבר קשור, מנציגי חיות הבר, ומסתיים בדומם.
תמצית המערכת האקולוגית
כל אורגניזם חשוב בדרכו שלו: הוא תופס מקום מסוים. בדוגמה למערכת האקולוגית של אגמים קטנים ניתן לקחת בחשבון כל סוג של יצור חי, מחיידקים ועד צמחים ובעלי חיים רב-תאיים. כל אורגניזם אינו יכול לחיות ללא חפצים נפרדים בעלי טבע דומם: הכל זקוק לאוויר, השמש והמים. אפילו הרכב המינרלים של מים משפיע ישירות על התפתחותם של אורגניזמים באגמים.
תמיד, כאשר מערכת אקולוגית מושפעת מאורגניזמים שאינם חריגים לה, עלולות להיווצר השלכות בלתי ניתנות למחיקה. אורגניזמים חדשים בדרך כזו או אחרת מעוותים את הסדר הטבעי של הדברים, מערערים את האיזון הטבעי ופוגעים בסביבה. כך, למשל, ניתן להבין את אוסטרליה שאחרי התיישבותם של כלבים, חתולים ושועלים באי, הושמדו טיפולי חבלה שונים.
חברים ביוטיים בכל מערכת אקולוגית תלויים ישירות זה בזה. אנו יכולים לומר שאם אחד מחברי המערכת האקולוגית ייעלם, המערכת כולה תסבול משינויים משמעותיים. במקרה בו ישויות חיות חסרות אור, מים, אוויר, הם מתחילים לגווע בהדרגה, בעלי חיים אינם יכולים לחיות ללא צמחים, ואורגניזמים התלויים בהם ישירות מתחילים למות ללא בעלי חיים.
באופיה הטבעי של המערכת פועלים על פי מנגנון יחיד. כל חלק במערכת תלוי באחר, עובד בו זמנית. כדי לשמור על איזון טבעי, על האדם להגן על כל יצור חי. הרס מערכות אקולוגיות מתרחש באשמת האדם ואסונות טבע.
מערכת אקולוגית וביוגאוסנוזיס
אי אפשר להתייחס כמונח נרדף למושגים של מערכת אקולוגית וביוגאוסנוזיס. הם קרובים למשמעות. ביוגאוזנוזיס היא אותה מערכת אקולוגית המוגבלת על ידי פיטוצנוזיס. פיטוצנוזיס היא קהילה של צמחים, כמו גם קבוצה של אורגניזמים הקיימים יחד על חלקה אחת של פני כדור הארץ. מערכת אקולוגית יכולה להכליל את כל המושגים. כל ביוגאוזנוזיס היא מערכת אקולוגית, אך לא כל מערכת יכולה להיות ביוגיאוזנוזיס.
סוגי מערכות אקולוגיות
מערכות אקולוגיות יכולות להיות בגדלים שונים, קיימות בחללים שונים, גדולים וקטנים כאחד. המערכת האקולוגית שלך יכולה להיות תחת סלעים בגופי מים קטנים. מערכות אקולוגיות יכולות לכסות אזורים נרחבים - יערות, מדבריות, ערבות. מבחינה טכנית, כדור הארץ כולו הוא מערכת אקולוגית אחת גדולה המשותפת לכל היצורים החיים בה.
סוגי מערכות אקולוגיות לפי סולם
מערכות אקולוגיות הן:
- מערכות מיקרוסופט - מערכות אקולוגיות קטנות כמו בריכות קטנות, שלוליות, עצים בודדים וכן הלאה.
- מערכות מזו מייצגים מערכות אקולוגיות המכסות שטחים גדולים.
- ביומס (מערכות מאקרו-מערכות) - מערכת אקולוגית ענקית, כמו גם מערכת של מערכות אקולוגיות, שהגורמים שלהן דומים זה לזה. ישנם יערות טרופיים רחבים שבהם נמצאים מיליוני בעלי חיים, חפצים בעלי טבע דומם כמו אגמים.
לאף מערכת אקולוגית אין גבולות מוגדרים בבירור. לעתים קרובות, כל מערכת מופרדת על ידי מחסום ספציפי: מדבריות, ארכיפלגים, נהרות וכדומה. מכיוון שאין גבולות ברורים, מערכות אקולוגיות עוברות זו את זו אחת לשנייה. זו הסיבה שניתן לשלב כמה מערכות אקולוגיות קטנות באגמים בו זמנית. במקביל, לכל מערכת אקולוגית יהיו מאפיינים ייחודיים המבדילים אותה מאחרים. תערובות דומות של מערכות אקולוגיות נקראות אקוטונים.
סוגי מערכות אקולוגיות בהתאם לסוג המופע
ישנן מערכות אקולוגיות מסוימות, ניתן להבחין ביניהן בסוג המראה.הם לרוב ממוצא טבעי, אך ישנם גם כאלה שנוצרו באופן מלאכותי.
- מערכת אקולוגית טבעית - נוצר על ידי הטבע. זה יכול לכלול יערות, אגמים, ים וכן הלאה.
- מערכות אקולוגיות מלאכותיות האדם עצמו יוצר: גנים שונים, גנים וכו '.
סוגי מערכות אקולוגיות
ישנם שני סוגים: מים, אדמה. שאר תת הסוגים של מערכות אקולוגיות שייכים לאחת הקבוצות הללו.
מערכות אקולוגיות יבשתיות
המופצים ברחבי כדור הארץ, שנמצאים בכל פינות כדור הארץ, הם ייחודיים, כמו למשל באוסטרליה:
מערכות אקולוגיות של יער
מספר גדול של אורגניזמים חיים הממוקמים בחללים קטנים יחסית חיים כאן. צפיפות האוכלוסייה של יערות היא גבוהה ביותר, עם זאת, אפילו השינויים הקלים ביותר יכולים לשנות מאוד את האיזון הטבעי בשטח. במערכות אקולוגיות כאלה, המוני נציגי עולם החי והצומח. מערכות אקולוגיות של יער מחולקות ל:
- יערות גשםשם מתרחשת גשמים שנתיים. המאפיינים העיקריים של יערות טרופיים הם: צמחייה צפופה עם דומיננטיות של עצים גבוהים הנמצאים בגבהים שונים. בשטחים כאלה חיים אורגניזמים חיים רבים, בהם חיות רבות מפנות מקלט.
- יער גשם נשירבהם, בנוסף לסוגים שונים של עצים טרופיים, צומחים שיחים. ניתן למצוא טרופי טרופ נשירים בכל פינות כדור הארץ, הם חיים לא רק גוש צמחים, אלא גם מגוון בעלי חיים.
- יערות ממוזגים עד ירוקי עדבהם אין הרבה עצים. באזורים כאלה, ירוקי-עד שולטים, ומעדכנים בהדרגה את העלווה שלהם.
- יערות נשיריםגדל באזורים עם לחות בינונית, שם יש מספיק גשמים לחיים. בחורף, עצים משליכים עלים, מחדשים את הכיסוי בזמן האביב.
- טייגהגדל ישירות ליד הטונדרה. הוא מכיל מחטניים ירוקי עד, הטמפרטורה לרוב שלילית, והקרקעות חומציות ביותר. בקיץ עפים כאן מיני זרים נודדים רבים, נובעים חרקים, חייהם של שאר חיות הטייגה בעיצומם.
דוגמא: מערכת אקולוגית של יער מעורב
היצרנים מיוצגים על ידי מגוון עצים (אלונים, אשוחית, אורן, אספן, ליבנה וכו '), שיחים (14) ועשבי תיבול (משחה, שעירה, כוכבנית, אוכמניות וכו'). הצרכנים מיוצגים על ידי חרקים רבים (2). תוצרת יער ראשונית נצרכת על ידי גדות יער (9) ועכברים, סנאים, איילים (15), חזירי בר (12), צבאים ומעופות - גלגלי צומת, פינקים, ג'ייז (7). הרובד השני של הצרכנים, אלו הצורכים בעלי חיים, מיוצג על ידי עכבישים, חרקים טורפים - חיפושיות טחונות, צרעות, נמלים (10), יתושים מוצצי דם (11). מבין היונקים - ברגי חרקים, גירית, שועל, מרטן (4), דוב. מבין הציפורים - קוצצי עצים חסרי חרדה, קיכלי (8), חרמש (1), לוכדי זבובים (13), לוטם (6), וכן עופות דורסים - נצים (5) וינשופים.
מערכת אקולוגית במדבר
אין הרבה בעלי חיים, צמחים. המערכות עצמן ממוקמות בסמוך לאזורים מדבריים למחצה, ותופסות כ 17% מכלל שטח היבשה. הטמפרטורה מאוד גבוהה, יש מעט מים ויש יותר מדי אור.
מערכת אקולוגית של אחו
כרי דשא ניתן למצוא בכל רחבי העולם. בשטחים שלהם גדלים בעיקר עשבי תיבול, כמה עצים, שיחים. באחו בעלי חיים רועים גם חרקים וגם עשבוניים.
ניתן להבחין בשלוש מערכות אקולוגיות של כרי דשא
- סוואנותשהם כרי דשא טרופיים עם עונה יבשה, עצים ושיחים צומחים בנפרד בסוואנה. צמחים כאלה הם המקור העיקרי למזון של עשבוני עשב שצודו טורפים.
- ערבותהמייצגים כרי דשא מתונים, בהם אין כמעט שיחים ועצים גדולים. שם נמצאים פורבים. האקלים צחיח למדי.
- כרי דשא של סטפהשם ניתן למצוא צמחייה קצרה מסביב. שטחי סטפה נמצאים לרוב בסמוך למדבריות למחצה. ניתן למצוא עצים לעיתים רחוקות מאוד, בדרך כלל ליד נהרות, נחלים. בעיקר חיות קטנות חיות בערבות.
מערכות אקולוגיות של ההרים
בהרים ניתן לראות את מגוון בתי הגידול בהם חיות חיות רבות, צמחים צומחים. בפסגות ההרים יש בעיקר אקלים קשה בו שורדים רק צמחים אלפיניים. לבעלי הרים לרוב יש עור עבה המגן עליהם מפני הקור. עצים מחטניים גדלים במורדות ההרים התחתונים.
מערכות אקולוגיות מימיות
מערכות אקולוגיות מימיות ממוקמות רק בסביבה הימית. ניתן לייחס כל גוף מים לתקשורת מים, למרות גודלו. מערכת דומה משלבת פלורה, עולם החי, תכונות מים כמו מליחות מים. לפי סוג, מערכות אקולוגיות מימיות מחולקות למספר מינים.
מערכות אקולוגיות ימיות
מערכות אקולוגיות גדולות יכולות להיחשב ימיות. הם תופסים יותר מ- 70% מכוכב הלכת. הם מכילים יותר מ- 97% ממאגרי המים של כדור הארץ. מי ים מכילים מסה של מינרלים כמו גם מלחים. מערכות אקולוגיות של הים מחולקות ל:
- אוקיאנית - חלק קטן יחסית מהאוקיינוסים השוכנים על המדף היבשתי;
- פרופונדל חלק - לא רווי אור שמש, ממוקם בעומקים גדולים;
- בנטל החלק בו חיים אורגניזמים החיים התחתונה;
- אזור גאות ושפל;
- אזור שפך;
- אזורי אלמוגים;
- ביצות מלח;
- פתחי אוורור הידרותרמייםבו חיידקים כימוסינתטיים רבים יוצרים בסיס מזון ליצורים אחרים.
במערכות אקולוגיות ימיות ישנם המון אורגניזמים הטמונים רק בהם: אלמוגים, סוגים שונים של אצות, אורגניזמים ימיים.
מערכות אקולוגיות של מים מתוקים
מערכות אקולוגיות של מים מתוקים מייצגות חלק קטן משטח כדור הארץ - פחות מ -1%. הם מכילים 0.009% מכלל המים. ישנם שלושה סוגים של מערכות אקולוגיות של מים מתוקים:
- עומדתבו הקורס נעדר לחלוטין. אלה כוללים בריכות, בריכות ואגמים.
- זורםשמימיהם זזים במהירות. אלה כוללים נחלים, נהרות.
- מארששם האדמה מוצפת ללא הרף.
מערכות אקולוגיות של מים מתוקים הם בתי גידול לזוחלים, דו-חיים וכ -40% ממיני הדגים בעולם. מערכות אקולוגיות זורמות מכילות רמות חמצן גבוהות, התומכות במינים חיים רבים. ישנם הרבה יותר אורגניזמים מאשר במים עומדים.
מערכת אקולוגית סגורה
במערכת אקולוגית סגורה, אין מטבוליזם לחלוטין עם הסביבה החיצונית.
ניסיון עם גינה בבקבוק של דייוויד לטימר
בשנת 1960 החליט דייוויד לטימר הבריטי לערוך ניסוי יוצא דופן - הוא שתל גן קטן בבקבוק מבלי להשקות אותו. הגן הקים מערכת אקולוגית סגורה משלו, בה חמצן אינו נכנס.
דייוויד הכניס סוחרים סורדניים מאוד לבקבוק שמילא בהדרגה נפח של 40 ליטר. הם שרדו על גבי מחזור - אוויר, מוצרי פירוק ומים.
הבקבוק כל הזמן עמד כ -2 מטרים מהחלון. אז הצמח קיבל כמות מסוימת של אור שמש, כשהוא מבצבץ לכיוון השמש. מדי פעם, לצורך צמיחה אחידה, פנה דייוויד.
לטימר אמר שמעולם לא גזם צמח, אך נראה כאילו הוא צמח במיוחד לגבול המכולה.
איך עובדים גנים בבקבוקים?
גנים כאלה במרחבים סגורים פועלים כמערכת אקולוגית מכיוון שההידוק יוצר מערכת אקולוגית נפרדת בה אורגניזמים חיים חיים, מתפתחים ומתרבים. צמחים משתמשים בפוטוסינתזה ובכך משתמשים בחומרים מזינים.
הגורם היחיד שמשמש מערכות אקולוגיות כאלה מהסביבה הוא אור השמש שבלעדיו פוטוסינתזה בלתי אפשרית. האור הנופל על עלי הצמח נספג על ידי החלבונים הכלולים בעלים.חלק מאנרגיית השמש נשארת באגירה בצורה של מולקולות ATP.
שאר העולם משמש לעיבוד מים הנספגים מהאדמה על ידי שורשי הצמח. תהליך הפוטוסינתזה הוא ההפך מהנשימה התאית האופיינית לאורגניזמים אחרים.
המערכת האקולוגית משתמשת גם בהנשמה סלולרית בפעילותה והורסת חומרים ממוחזרים. בחלק זה של התהליכים מעורבים חיידקי אדמה, המעבדים פסולת עם שחרור פחמן דו חמצני לאטמוספרה. המפעל עושה שימוש חוזר בגז זה. המעגל נסגר.
בלילה הצמח עצמו משתמש בנשימה סלולרית בכדי לקיים חיים, בזמן שהוא מפרק חומרים מזינים המאוחסנים במהלך היום. מחזור המים בגינה מאחורי הזכוכית הוא גם אוטומטי לחלוטין. מים נספגים על ידי שורשי הצמח, במהלך ההעברה הם משתחררים לסביבה ונופלים לעלים ולאדמה כעיבוי. המחזור גם מתחיל מחדש.
ביוספרה 2
סביב סוף שנות ה -80 הושק פרויקט בשם "ביוספרה -2". הכוכב עצמו נחשב לביוספרה -1. מטרתה הייתה לברר את האפשרות להתרבות של המערכת האקולוגית היבשתית. לשם כך נבנתה סביבה סגורה של 12,000 מ"ר שנמצאת במדבר סונורה, אריזונה.
הרעיון של הפרויקט היה לבדוק אם אנשים יכולים לשרוד בחלל במשך זמן רב במערכת אקולוגית יבשתית שנוצרה באופן מלאכותי. 8 מתנדבים העזו לשטח ביוספרה -2 בשנת 1991. אנשים נאלצו להתגורר במקום הזה במשך שנתיים, גרושים לחלוטין מהציוויליזציה. הקשר עם העולם החיצוני יישמר באמצעות מחשב.
הניסוי לא הצליח כבר מההתחלה - אחד המתנדבים נפצע והלך הביתה. כשנה עברה, כמות החמצן החלה לרדת בהדרגה, ולכן היה צריך לשאוב אותה באופן מלאכותי. אי אפשר לדבר על טוהר הניסוי בתנאים כאלה.
הבעיה הבאה שעלתה בביוספרה -2 היא חוסר היכולת לגדל מוצרים. אנשים איבדו את הלכידות שלהם, התחלקו לשתי קבוצות. מדענים החלו לחשוש ברצינות מחייהם ובריאותם של הנבדקים, ולכן הניסוי הופסק.
ההשקה השנייה של הניסוי התרחשה בשנת 1994. כמה בעיות שעלו בקבוצה הראשונה נפתרו, עם זאת, לחברי הקבוצה היו חילוקי דעות רציניים, היה צורך להפסיק את הניסוי שוב, אך לאחר חצי שנה. כעת הפרויקט נמצא בבעלות מלאה של אוניברסיטת אריזונה, אשר חידשה את הניסויים בשנת 2011.
המבנה, הרכיבים, גורמי המערכת האקולוגית
כל רכיבי המערכת האקולוגית קשורים זה לזה. בהחלט כל מערכת מורכבת ממספר רכיבים.
רכיבים אביוטיים
רכיבים אביוטיים אינם גורמים אינטראקציה בין גורמים חיצוניים. הם משפיעים ישירות על מאפייני ההתנהגות, האינטראקציה, חיי היצורים במערכות האקולוגיות העצומות. הם מיוצגים על ידי שני סוגים:
- טמפרטורה;
- גורמים אדיפיים.
מרכיבים אביוטיים ממלאים תפקיד חשוב בחיים, בהתפתחותם של אורגניזמים חיים. צמחים זקוקים לאור שמש, ללא חמצן אין יצור חי ולא בלי מים.
רכיבים ביוטיים
אלה הם מרכיבי חיות בר הנכללים בשלושה סוגים:
- מפיקים (יוצרים חומר אורגני, עיבוד פחמן דו חמצני, אנרגיה);
- צרכנים (בעלי חיים);
- מקטינים (מיחזור פסולת).
בסיום המעגל, התהליכים מתחילים שוב.
רמות אקולוגיות
מערכות אקולוגיות מאופיינות ברמות הבאות:
- אינדיבידואל (כל יצור חי).
- אוכלוסייה (קבוצת יצורים מזן מסוים בשטח מסוים).
- קהילה (מכלול כל היצורים בשטח).
- מערכת אקולוגית (קבוצה של גורמים טבעיים).
- ביוספרה (מכלול כל המערכת האקולוגית של כדור הארץ).
שרשרת המזון והאנרגיה במערכת האקולוגית
כל אחד זקוק לאנרגיה לחיים ולהתפתחות. אורגניזמים חיים אוכלים אחרת.אז, צמחים מקבלים את החומרים המזינים הנחוצים מהאדמה ומהשמש. בעלי חיים יכולים לאכול צמחים או בעלי חיים אחרים. יחס זה מכונה בדרך כלל שרשרת המזון.
אל תבלבלו את השרשרת הגביעית עם שרשרת המזון - אלה שני מושגים שונים. השרשרת הגביעית היא מכלול כל רשתות המזון: יש לה מבנה מורכב ביותר. אנרגיה מועברת בהדרגה מרכיב אחד של השרשרת לאחר, חלק זה משמש לכל החיים, כך שהוא לא יכול להמשיך הלאה. במעגלים קצרים אנרגיה מאוחסנת יותר. בסופו של דבר, האנרגיה נספגת לחלוטין על ידי העולם החיצון.