BIOCENOZA I EKOSYSTEM JAKO PODSTAWOWE POJĘCIE PRZYRODY I BYTOWANIA POPULACJI.

Biocenoza jest to naturalny zespół populacji organizmów żywych danego środowiska (biotopu), należących do różnych gatunków, ale powiązanych ze sobą różnorodnymi czynnikami ekologicznymi i zależnościami pokarmowymi, tworząc całość, która pozostaje w przyrodzie w stanie homeostazy (czyli dynamicznej równowagi). Biocenoza wraz ze środowiskiem fizycznym to ekosystem.

Biocenozy można podzielić na naturalne (sawanna, las, jezioro) i sztuczne (park, ogród).

Biocenozę tworzą:

• fitocenoza - organizmy roślinne

• zoocenoza - organizmy zwierzęce

• drobnoustroje

Ekosystem jest podstawową jednostką funkcjonowania przyrody , utworzoną z biocenozy oraz biotopu. Organizmy tworzące biocenozę żyją w określonym środowisku fizycznym ( klimat , ukształtowanie terenu , wody , gleby i skały ) , czyli - biotopie. Ekosystem stanowi więc całość przyrody dużego lasu , łąki , jeziora czy morza. W ekosystemach można zaobserwować wzajemne związki między organizmami a ich środowiskiem abiotycznym.

Skład gatunkowy i liczebność populacji w konkretnej biocenozie zależy przede wszystkim od takich czynników klimatycznych jak : roczna ilość opadów i ich rozkład , średnie temperatury i nasłonecznienie , czy też ilość tlenu. Dlatego ekosystemy zupełnie inaczej kształtują się w rejonach gorących i wilgotnych niż w zimnych oraz suchych. Wiadomo również, że ukształtowanie terenu n.p.m , nachylenie zboczy oraz struktura i żyzność gleb , w istotny sposób warunkują rozwój ekosystemu. Na glebach lekkich , piaszczystych , które szybko wysychają , rosną inne rośliny niż na glebach gliniastych. Natomiast skład roślin wpływa na rodzaje gatunków kolejnych ogniw łańcuchów pokarmowych czyli na skład jakościowy populacji zwierząt roślinożernych i mięsożernych. Organizmy tworzące biocenozę nie tylko korzystają ze środowiska w którym występują , lecz same je modyfikują. Przykładowo ekosystem lasu spowalnia topnienie śniegu przez co zmniejsza wiosenny spływ powierzchniowy , maleje więc zagrożenie powodziowe i erozja gleb.

Związki biocenozy i jej biotopu można również prześledzić na przykładach związanych z zanieczyszczeniem środowiska. Na powierzchni wód stojących obserwujemy często zjawisko masowego rozwoju glonów - tzw. „zakwitu wód”. Jego przyczyną jest nadmierny napływ soli , azotu i fosforu stanowiących składniki nawozów syntetycznych.

Taka zmiana prowadzi do przenawożenia czyli eutrofizacji zbiorników wodnych. Jej skutkiem jest nadmierny rozwój glonów , które odcinają dostęp światła do wód głębszych. W wyniku tego giną rośliny wodne , szybko opada ilość tlenu , co w biotopie zniszczyła równowagę biocenotyczną i doprowadziła do poważnego zubożenia całego ekosystemu.

KLASYFIKACJA EKOSYSTEMÓW

Najbardziej generalnym podziałem ekosystemów jest podział na ekosystemy wodne i lądowe. Ekosystemy wodne dzielimy z kolei na słodkowodne ( ekosystemy wód lądowych ) i słonowodne (morskie). Wygląd ekosystemów lądowych jest determinowany głównie przez klimat . I tak , jeśli posuwamy się z północy na południe wraz z klimatem , zmieniają się ekosystemy. W Arktyce , gdzie lato jest bardzo krótkie wieją zimne i silne wiatry , a ziemia rozmarza tylko na powierzchni , las nie może wyrosnąć. Powstaje tam tundra, ekosystem przypominający łąkę górską lub tam gdzie jest więcej wody - torfowisko. Posuwając się dalej na południe spotykamy las szpilkowy , zwany tajgą. Klimat jest tu również surowy , jednak warunki glebowe pozwalają na rozwój drzew szpilkowych , które potrafią przetrwać bardzo niskie temperatury. Dalej na południe pojawia się coraz więcej drzew liściastych ( lasy liściaste ) , których wzrost umożliwia coraz łagodniejszy klimat. Na dużych obszarach wewnątrz kontynentów , gdzie opadów jest niewiele , wegetacja drzew nie jest możliwa. Powstają stepy - ekosystemy trawiaste. W okolicach podzwrotnikowych i równikowych intensywny wzrost roślin jest możliwy przez cały rok .Powstają tam lasy zielone przez cały rok. Tam gdzie klimat jest gorący i suchy , powstają pustynie i półpustynie. Różnorodność ekosystemów nie ogranicza się tylko do typów wyżej wymienionych. Na przykład las liściasty strefy umiarkowanej może wyglądać bardzo różnie w zależności od tego czy jest to las wyżynny , czy występuje na glebach lessowych czy też bielicowych. To samo można powiedzieć o wszystkich innych typach ekosystemów. Charakteryzuje je wielka różnorodność a wszelkie klasyfikacje tylko pomagają się w tej różnorodności orientować.

OBIEG MATERII I PRZPŁYW ENERGII W EKOSYSTEMIE

Kluczowym zagadnieniem funkcjonowania ekosystemów jest dopływ energii napędzającej ekosystem oraz przemiany jednych związków chemicznych w drugie , jakie towarzyszą przepływowi energii. Organizmy żyjące w ekosystemie można podzielić na autotrofy , które mają zdolność wytwarzania związków organicznych z nieorganicznych. Synteza związków organicznych jest procesem wymagającym energii. W przypadku większości autotrofów źródłem tej energii jest słońce. Do organizmów mających tę zdolność - nazywamy je fotoautotrofami - należy większość roślin , sinice i niektóre fotosyntetyzujące bakterie. Inną grupą która ma podobne zdolności są chemoautotrofy. Różnią się one od fotoautotrofów źródłem energii , której używają do napędzania procesu syntezy związków organicznych. Pochodzi ona z utleniania związków nieorganicznych , na przykład związków siarki.

Należą do nich niektóre bakterie. Organizmy, które nie posiadają zdolności produkcji związków nieorganicznych z organicznych , a zdobywają je zjadając inne organizmy lub ich obumarłe szczątki, nazywamy cheterotrofami. Energia, która umożliwia producentom wytwarzanie związków organicznych„ napędza cały ekosystem. Większa część tej energii docierającej do ekosystemu jest w czasie kolejnych procesów biochemicznych zamieniona na ciepło i rozpraszana w otoczeniu. Do funkcjonowania ekosystemu potrzebny jest więc stały dopływ energii słonecznej i stały wysiłek producentów zamieniających tę energie w energie wiązań chemicznych. Z części nieożywionej ekosystemu stale dopływa materia do ożywionej. Proces ten nie jest jednokierunkowy. Materia organiczna jest rozkładana w procesie oddychania komórkowego na związki nieorganiczne. Istnieje więc stała dwukierunkowa wymiana materii między biotyczną a abiotyczna częścią ekosystemu. Można ją przedstawić w formie zamkniętego cyklu.

POZIOMY TROFICZNE

Organizmy autotroficzne są pierwotnym źródłem materii organicznej w przyrodzie. Oznacza to , że cała biomasa organizmów w każdym ekosystemie jest wynikiem aktywności syntetycznej autotrofów zwanych producentami. Biomasa wyprodukowana przez producentów ekosystemu , określana jest jako produkcja pierwotna ekosystemu. Heterotrofy ze względu na to , że żywią się innymi organizmami nazywamy konsumentami. Pewna część pokarmu zjadanego przez konsumentów nie jest przyswajana , lecz wydalana ,w przypadku zwierząt w postaci kału. Reszta jest albo zużywana jako budulec, albo rozkładana w procesie utleniania. Określamy ją jako materię przyswojoną albo zasymilowaną. Ilość materii zasymilowanej przez konsumentów ekosystemu nazywamy produkcja wtórną. Konsumentów , którzy żywią się wyłącznie producentami nazywamy konsumentami pierwszego rzędu. Są nimi roślinożercy tacy jak krowa czy jeleń. Oczywiście konsumenci pierwszego rzędu sami są zjadani przez inne organizmy. Organizmy te określane są jako konsumenci drugiego rzędu. Można też znaleźć organizmy , które zjadają konsumentów pierwszego rzędu i tak dalej.

KONSUMENCI II

Drapieżniki

Destruenci

KONSUMENCI I

Roślinożercy

Destruenci

PRODUCENCI

Pierwszym poziomem są producenci ,wyżej umieszczeni są konsumenci pierwszego i wyższych rzędów. Aby jednak dokładnie zobrazować przepływ materii, a w konsekwencji energii w ekosystemie, należy uwzględnić sprawność, z jaką asymilowana jest materia przez konsumentów kolejnych poziomów troficznych. Część biomasy spożywanej przez organizmy jest rozkładana na związki nieorganiczne. Z tego powodu zwykle biomasa konsumentów stanowi tylko 10 % biomasy niższego poziomu troficznego. Z tej zależności wynikają ograniczenia ilości biomasy organizmów każdego poziomu troficznego konsumentów. Jeżeli biomasę producentów jakiegoś ekosystemu oznaczymy jako 100 % , to biomasa konsumentów pierwszego rzędu wyniesie w przybliżeniu jedna dziesiątą część biomasy producentów. Podobnie, biomasa każdego z jeszcze wyższych poziomów troficznych będzie wynosić dziesiątą część poprzedniego poziomu.

ŁAŃCUCHY I SIECI POKARMOWE

Piramida troficzna określa ogólne reguły przepływu materii w ekosystemach. Jeśli chcemy dokładnie określić przepływ materii dla konkretnych ekosystemów , musimy ustalić jakie gatunki są producentami, a jakie konsumentami pierwszego i wyższych rzędów. Upraszczając - kto kogo zjada.

rys. Sieć troficzna

SUKCESJA EKOSYSTEMÓW

Każdy ekosystem zmienia swój biotop i tworzy nowe nisze ekologiczne, co sprzyja wkraczaniu innych gatunków. Długotrwały proces przekształcania ekosystemu nosi nazwę - sukcesji ekologicznej. Jeżeli sukcesja zachodzi na terenach, które wcześniej nie były zamieszkałe przez organizmy , nazywamy ją sukcesją pierwotną , na przykład zarastanie wydm nadmorskich. Sukcesja wtórna ma miejsce na obszarach już wcześniej zajmowanych przez pewne ekosystemy, na przykład na porębie albo opuszczonym polu uprawnym.

Obecnie ludzie masowo niszczą ekosystemy naturalne. Zapominają , że niektóre z nich będą się odtwarzać przez setki lat, tak jak wycięte lasy mieszane i liściaste w Europie. Wiele też wskazuje, że sukcesja wtórna może nie odtwarzać pierwotnej struktury przestrzennej i składu gatunkowego biocenoz.

4

---