Pyt. 13 Ekosystem i jego charakterystyka
Ekosystem jest układem ekologicznym, który składa się z biocenozy oraz biotopu. Biocenozę stanowią organizmy żywe, biotopem jest środowisko abiotyczne. W ekosystemie biocenoza jest ściśle powiązana z biotopem i tworzy z nim funkcjonalną całość. Ekosystemy posiadają określoną strukturę, a ich funkcjonowanie uwarunkowane jest dopływem energii z zewnątrz i jej przepływem przez ekosystem oraz obiegiem materii. Ekosystemy podlegają rozwojowi, którego przejawem jest sukcesja ekologiczna. Uszkodzenie nawet jednego elementu w ekosystemie powoduje zaburzenie w jego funkcjonowaniu. Charakterystycznymi cechami ekosystemu jest:
• struktura przestrzenna,
• struktura troficzna,
• przepływ energii i obieg materii,
• rozwój ekosystemu,
• zdolność do samoregulacji i względna stabilność.
Struktura przestrzenna ekosystemu
Każdy ekosystem zajmuje określony obszar i jest wydzielony przestrzennie. Wielkość tego obszaru uwarunkowana jest jednolitością i rozkładem warunków biotopowych w przestrzeni, stąd ekosystemem jest zarówno las lub morze, jak i źródło czy zagajnik. Granicę między ekosystemami stanowi przejściowy pas o rożnej szerokości zwany ekotonem charakteryzujący się dużą różnorodnością gatunkową. Ekosystemy, będąc układami otwartymi, są ze sobą powiązane. Wyróżnia się ekosystemy lądowe i wodne. Ich struktura przestrzenna wynika ze zróżnicowania warunków środowiska abiotycznego powiązanego z biocenozą. Zróżnicowanie przestrzenne ekosystemów dotyczy zarówno zróżnicowania w płaszczyźnie poziomej, jak i pionowej. Zróżnicowanie w płaszczyźnie poziomej wynika ze zróżnicowania podłoża i przejawia się mozaikowatością siedlisk. Zróżnicowanie pionowe związane jest zwłaszcza z oświetleniem, do którego przystosowują się organizmy tworzące biocenozę w danym ekosystemie. Efektem jest warstwowość ekosystemu. W ekosystemach lądowych mówi się o warstwach (piętrach), w ekosystemach wodnych o strefach.
Struktura troficzna ekosystemu
Struktura troficzna dotyczy powiązań pokarmowych w obrębie ekosystemu. Ze względu na podobną rolę w procesach energetycznych zachodzących w obrębie ekosystemu wyróżnia się dwie grupy organizmów: producentów i konsumentów, przy czym spośród konsumentów wyodrębnia się grupę destruentow. Producenci stanowią pierwszy poziom troficzny. Są to organizmy autotroficzne, wśród których wyróżnia się fotoautotrofy (glony, rośliny zielone i bakterie fotosyntetyzujące) oraz chemoautotrofy (bakterie chemosyntetyzujące). Organizmy te w procesie fotosyntezy lub chemosyntezy wytwarzają ze związków nieorganicznych substancje organiczne wykorzystywane jako budulec własnego ciała lub źródło energii. Konsumenci tworzą kolejne poziomy troficzne. Są to organizmy heterotroficzne, które pobierają gotową materię organiczną uzyskiwaną bezpośrednio lub pośrednio od producentów. Stąd wyróżnia się konsumentów I rzędu odżywiających się roślinami oraz konsumentów kolejnych rzędów, którzy odżywiają się innymi zwierzętami. Destruenci są wydzieloną grupą konsumentów, która w łańcuchach pokarmowych stanowi ogniwo łączące konsumentów z producentami, dzięki czemu możliwy jest obieg materii w przyrodzie. Jako organizmy saprofityczne rozkładają szczątki roślinne i zwierzęce do prostych związków nieorganicznych.
Organizmy w ekosystemie powiązane są ze sobą rożnymi zależnościami pokarmowymi, które obrazują łańcuchy troficzne. Wyróżnia się dwa rodzaje łańcuchów pokarmowych:
- łańcuchy biofagow (spasania) prowadzące od roślin przez roślinożerców do drapieżników;
- łańcuchy detrytusowe biegnące od martwej materii organicznej przez mikroorganizmy i saprofagi do drapieżników. Łańcuchy pokarmowe danego ekosystemu tworzą sieć pokarmową, w której jeden gatunek może wchodzić w skład rożnych łańcuchów pokarmowych.
Sukcesja ekologiczna
Sukcesja jest uporządkowanym procesem przekształcania się ekosystemu, podczas którego zachodzą stopniowe zmiany jego składu gatunkowego i warunków środowiska abiotycznego pod wpływem biocenozy. W przemianach sukcesyjnych kolejne zespoły organizmów zastępowane są przez inne o coraz większym stopniu złożoności. Sukcesję rozpoczyna stadium pionierskie, po którym następują stadia pośrednie, zwane seralnymi, prowadzące do stadium trwałego i w pełni ustabilizowanego, zwanego klimaksem. Wyróżnia się sukcesję pierwotną i wtórną. Sukcesja pierwotna rozpoczyna się na terenie uprzednio niezasiedlonym przez żadną inną biocenozę, np. na piaskach odsłoniętych przez cofające się morze, nagiej skale. Sukcesja wtórna odbywa się na terenie zajętym wcześniej przez inną biocenozę, np. podczas zarastania jeziora, na terenach zniszczonych przez pożar.
Równowaga ekologiczna
Ustabilizowany ekosystem ma zdolność do wyrównania rożnych zakłóceń uwarunkowanych jego otwartym charakterem, zmianami czynników środowiskowych lub działalnością człowieka. Stan równowagi wewnętrznej ekosystemu nosi nazwę homeostazy. Cechuje ją równowaga w stosunkach między populacjami (ilościowych i jakościowych) oraz niezakłócony przepływ energii i obieg materii.