EKOSYSTEM - fragment przyrody stanowiący funkcjonalną całość, w której zachodzi wymiana między jej częścią żywą: biocenozą, a nieożywioną - biotopem.

 Każdy w pełni rozwinięty ekosystem składa się z elementów:

  abiotycznych ( nieożywionych ),

  biotycznych ( żywych ).

  Elementami abiotycznymi są:

 - woda

  - gleba

  - gazy atmosferyczne ( tlen, azot, dwutlenek węgla )

  - rzeźba terenu

- klimat

- temperatu                                    

Tworzą one biotop czyli nieożywioną część ekosystemu.  

Elementy biotyczne to wszystkie żywe organizmy ( rośliny i zwierzęta ) pozostające między sobą w różnego rodzaju zależnościach. Tworzą one biocenozę czyli ożywioną część ekosystemu.

Każdy ekosystem naturalny stanowi układ otwarty i funkcjonuje dzięki przepływowi energii i krążeniu materii. Wszystko to jest możliwe wtedy, gdy dociera do niego energia słoneczna. Nie cała docierająca energia zostaje skumulowana w organizmach: część z niej wykorzystywana jest do podstawowych procesów metabolicznych i budowy własnych struktur organizmów, pozostała część tracona jest bezpowrotnie w postaci ciepła.

Energia przepływa jednokierunkowym strumieniem w układzie otwartym. Natomiast materia krąży w ekosystemie w obiegu zamkniętym.

Krążenie materii w ekosystemie jest uwarunkowane istnieniem poziomów troficznych.

 

STRUKTURA TROFICZNA każdego ekosystemu jest zazwyczaj taka sama.

Wyróżnia się w niej:

- producentów, czyli organizmy autotroficzne, które są zdolne do wytwarzania materii organicznej w procesie fotosyntezy ( rośliny zielone i bakterie fotosyntetyzujące ) oraz chemosyntezy ( bakterie chemosyntetyzujące ),

 - konsumentów, czyli organizmy heterotroficzne, niezdolne do wytwarzania związków organicznych z nieorganicznych, a przystosowane do pobierania gotowej materii organicznej; należą tu wszystkie zwierzęta,

- reducentów (destruentów ), czyli grupę organizmów heterotroficznych, które odżywiają się martwą materią organiczną i rozkładając ją na proste związki nieorganiczne dostarczają je roślinom zielonym; należą tu głównie bakterie i niektóre grzyby.

CZYNNIKI ABIOTYCZNE WÓD PŁYNĄCYCH I ZBIORNIKÓW WODNYCH TEMPERATURA- Temperatura jest czynnikiem, od którego zależy występowanie w danym miejscu odpowiedniego gatunku organizmów.

W wodach płynących występuje charakterystyczna zmienność temperatury wzdłuż biegu rzeki. Wraz z rosnącą odległością od źródeł, temperatura płynącej wody zbliża się wyraźnie do średniej temperatury powietrza. W zbiornikach wodnych występuje pionowy układ strefowy temperatur . Wyróżniamy warstwę wody ciepłej i zimnej oraz leżącą pomiędzy nimi warstwę skoku termicznego. Jest to strefa największych zmian temperatury wraz z głębokością . Duża pojemność cieplna wody tłumi wahania temperatury .

NASŁONECZNIENIE- Światło jest czynnikiem , który ma podstawowe znaczenie przede wszystkim dla roślin samożywnych żyjących w wodzie , ale także dla zwierząt , zwłaszcza posługujących się wzrokiem. Promienie świetlne padające na powierzchnię wody częściowo się od niej odbijają, a częściowo przenikają w głąb . Ilość wpadających promieni zależy od ich kąta padania . Czyli więcej światła wnika do wody w porze południowej niż rano i wieczorem , więcej latem niż w innych sezonach.W wodzie promienie światła ulegają pochłanianiu przez cząsteczki wody , a szczególnie przez cząsteczki sestonu , a także substancji rozpuszczonych , zwłaszcza barwnych .Głównym czynnikiem decydującym o ilości światła przenikającego w wodzie jest ilość sestonu , czyli zawiesiny utrzymującej się w toni wodnej , który najsilniej pochłania światlo. W jeziorach , stawach i zbiornikach zaporowych o długim czasie retencji, jest to głównie seston autochtoniczny ( fito- i zooplankton , detrytus ). W rzekach i w zbiornikach o krótkim czasie retencji wody , okresowo także zawiesina allochtoniczna , zwłaszcza po ulewnych opadach powodujących spływ zawiesin z lądu .

TLEN- Tlen jest czynnikiem ograniczającym możliwość bytowania organizmów w wodzie . Tlen pochodzi z wymiany z atmosferą lub z fotosyntezy roślin zielonych i sinic .

W wodach płynących najwięcej tlenu jest w wodach górnego biegu rzeki, a najmniej dolnym biegu .

W zbiornikach wodnych, jak jezioro można wyróżnić 2 strefy :

    - strefę prześwietloną , w której przeważa synteza substancji organicznej i produkcja tlenu

   -  strefę, w której materia organiczna ulega rozkładowi , a tlen jest zużywany .

Rozmieszczenie tlenu w zbiorniku wodnym jest jednym z najważniejszych czynników abiotycznych określających występowanie i rozmieszczenie organizmów.

  KWASOWOŚĆ WODY

Organizmy wodne mają w stosunku do pH określony zakres tolerancji i zakres optimum. Zmiana pH wpływa na transport jonów przez błony komórkowe.

Do najważniejszych pośrednich oddziaływań pH należy jego wpływ na równowagę w układzie wapń-kwas węglowy, na dysocjację amoniaku i na rozpuszczalność jonów metali, a szczególnie jonów glinu.
Główne działanie uboczne pH na zwierzęta w zakresie alkaicznym wiąże się z przesunięciem równowagi w układzie jony amonowe - nie zdysocjowany amoniak . Jony amonowe nie są szkodliwe, natomiast amoniak jest trujący.

Przy niskim pH wzrasta rozpuszczalność jonów metali, spośród których wiele może być toksycznych. W procesie zakwaszania zbiorników wodnych ważną rolę odgrywa glin. Glin, powszechnie występujący w minerałach i skałach krzemianowych, jest jednym z podstawowych składników skorupy ziemskiej, który w zlewni wielu zbiorników występuje w znacznych ilościach. Rozmaite gatunki wycofują się z zakwaszonych zbiorników na skutek łącznego działania stresu kwasowego i toksyczności glinu.

GOSPODARKA JONOWA

Regulacja jonowa wymaga nakładów energii, która nie może już zostać wykorzystana do innych celów. Organizmy mogą żyć również poza optymalnym zakresem stężenia jonów w środowisku, ale dostosowanie ich maleje.
Wapń jest pierwiastkiem biogennym, wykorzystywanym przez glony w minimalnych stężeniach; stężenie rozpuszczonego wapnia w większości zbiorników wodnych jest tymczasem o wiele wyższe.

Bezpośredni wpływ wapnia może mieć decydujące znaczenie dla organizmów o silnie zwapniałych skorupach lub szkieletach zewnętrznych. Ulegają one całkowitemu stwardnieniu tylko w wodzie bogatej w wapń. W ubogiej w wapń wodzie np. pancerz raka pozostaje zbyt miękki i kleszcze nie w pełni twardnieją.

W obecności substancji humusowych zmienia się reżim świetlny w zbiorniku: wzrasta pochłanianie światła.

Rozpuszczone substancje humusowe budują kompleksy nie tylko z wapniem, ale również z innymi metalami. Mają na skutek tego silny wpływ na „dyspozycyjność „ , a więc łatwość mobilizowania pierwiastków śladowych i toksyczność niektórych jonów.

 

PRĄD WODNY

Prąd jest czynnikiem powodującym mieszanie się wody . W zbiornikach jest on wywołany różnicą gęstości wody i działaniem wiatru . Przy czym wiatr powoduje mieszanie się powierzchniowych mas wód .

W wodach płynących prąd jest jednokierunkowy . Jest bardzo silnie działającym czynnikiem selekcyjnym . Jego prędkość decyduje o jakości podłoża i możliwości jego zasiedlania .

W dużych strumieniach i rzekach szybkość prądu może być tak mała , że powstają warunki zupełnie takie same jak w stojącej wodzie.  

Prąd jest czynnikiem , który sprawia , że istnieje znaczna różnica między życiem w strumieniach i w stawie . Szybkość prądu zależy od wielkości spadku , szorstkości podłoża oraz głębokości i szorstkości łożyska.

 Klasyfikacja organizmów wód śródlądowych.

Organizmy występujące w wodach śródlądowych, można podzielić w zależności od miejsca występowania w ekosystemie, na kilka grup ekologicznych:  

plankton           nekton,           neuston,         pleuston,           bentos,          peryfiton       makrofity.

Plankton jest to zespół zamieszkujący toń wodną. Składa się z organizmów nie mogących się skutecznie przeciwstawiać silnym ruchom wody. Jest więc przemieszczany przez prądy i fale. W wodach słodkich są to organizmy drobne, o wymiarach najczęściej nie przekraczających kilku milimetrów. Plankton przystosowany jest ewolucyjnie do życia w toni wodnej. Niektóre z przystosowań to: maksymalna redukcja szkieletu, obecność w komórkach lub koloniach, między komórkami kuleczek tłuszczu lub pęcherzyków gazu, małe wymiary ciała (i wynikający z tego większy stosunek powierzchni do objętości, spowalniający opadanie), komplikacja kształtu (różne wyrostki, wypustki, otoczki śluzowe). Główne grupy fitoplanktonu w wodach powierzchniowych to - zielenice, sinice, okrzemki, złotowiciowce, eugleniny, kryptofity. Podstawowe grupy zooplanktonu to: pierwotniaki, wrotki, skorupiaki (wioślarki i widłonogi). Z reguły zooplankton rzek jest mniej różnorodny i uboższy niż w zbiornikach (tworzą go te same grupy, ale mniejsza liczba gatunków). Rola planktonu w ekosystemie: fitoplankton jest jednym z głównych źródeł substancji organicznej w ekosystemie. Substancja organiczna wyprodukowana przez fitoplankton służy za pokarm konsumentom (głównie wrotkom i skorupiakom) oraz destruentom (bakteriom i grzybom). Zwierzęta planktonowe niedrapieżne służą jako pokarm drapieżnym wrotkom i skorupiakom. Zooplankton niedrapieżny i drapieżny jest wyżerany przez ryby planktonożerne (stynka, sieja, sielawa, tołpyga, peluga, ukleja) oraz stadia młodociane wszystkich gatunków ryb. Część zooplanktonu odżywia się filtracyjnie.

  Nekton to zbiorowisko organizmów poruszających się w wodzie w sposób czynny. W naszych wodach nekton tworzą głównie ryby, ale również gady, płazy, ptaki, ssaki wodne. Najpospolitsze i najczęściej dominujące w naszych wodach są naturalnych są ryby z rodziny karpiowatych: leszcz i płoć. Gatunki typowo hodowlane, w wyspecjalizowanych gospodarstwach - to karp i pstrąg i karp tęczowy. Ryby, odżywiając się, powodują nieraz w znacznym stopniu, redukcję liczebności i biomasy konsumowanego pokarmu. Przy tym odżywiając się selektywnie decydują nie tylko o ilości, ale także o stosunkach ilościowych między gatunkami, a nawet o występowaniu niektórych z nich w ekosystemie. Np. ryby odżywiające się filtracyjnie (sielawa, tołpygi, peluga), wyjadają seston powyżej określonej wielkości cząsteczek, tym samym eliminują większe organizmy, pozostawiając mniejsze, a przy tym stwarzają im korzystniejsze warunki przez usunięcie drapieżców bezkręgowych (zwykle są to organizmy stosunkowo większe) oraz ewentualnych konkurentów. Ryby bentożerne, a takich mamy większość, intensywnie penetrują dno w poszukiwaniu pokarmu. Powodują przez to mieszanie powierzchniowej warstwy dna i jego lepsze natlenienie. Zmieniają również sytuację gatunków bentosowych - zmieniają ich warunki pokarmowe, ich kryjówki, wytworzone mikrosiedliska; przez to zwiększają dostępność tych organizmów dla drapieżców oraz zmieniają stosunki konkurencyjne. Wreszcie - przy penetracji dna ryby powodują resuspensację powierzchniowej warstwy osadów dennych wpływając, przez to na warunki fizyczne i chemiczne w wodzie.  

Neuston tworzą organizmy błonki powierzchniowej - granicy wody i atmosfery. Wyróżnia się epineuston (nad błonką) i hiponeuston (pod błonką). Składa się z: bakterii, roślin (glonów) i zwierząt, z reguły mikroskopijnych. Neuston zajmuje znikomą część grubości warstwy wody. Jest bardzo zmienny zależny od falowania, naświetlenia, temperatury, opadów i innych. Środowisko neustonu (błonka powierzchniowa) wzbudzało spore zainteresowanie, ze względów chemicznych, ponieważ często stwierdza się w błonce kilkakrotnie wyższe stężenie różnych substancji, w tym biogennych i zawiesin, niż w reszcie słupa wody.      

Pleuston - to zespół organizmów o większych rozmiarach, związanych z powierzchnią wody, głównie roślin pływających. Należą tu rośliny całkowicie nie związane z podłożem: różne gatunki rzęsy, salwinia pływająca, żabiściek, kożuchy glonów. Pleuston związany jest ze środowiskiem zacisznym - małe zbiorniki (sadzawki, starorzecza, glinianki, kałuże), spokojne zatoki większych zbiorników, strefy otwartej wody w rozległych trzcinowiskach. Przy bujnym rozwoju pleuston może jednolicie pokrywać znaczne przestrzenie-setek i tysięcy m ². Odcina wtedy dostęp światła, prowadząc zwykle do pełnych deficytów tlenowych z wszelkimi ich kosekwencjami.

Bentos stanowią organizmy związane z dnem. Wyróżniamy: bakteriobentos, fitobentos (drobne glony) i zoobentos (pierwotniaki, nicienie, wirki, wrotki, brzuchorzęski, małżoraczki, widłonogi, formy młodociane skąposzczetów i larw owadów, pijawki, mięczaki). Największa różnorodność bentosu występuje w środowiskach płytkich, ze względu na największą rozmaitość i zmienność warunków środowiskowych oraz zwykle korzystne dla życia warunki (np. rzadkie występowanie deficytów tlenowych). Fauna litoralu jezior obejmuje setki gatunków. W wodach bieżących występują te same grupy fauny co w litoralu, ale w znacznej mierze inne gatunki. Organizmy bentosowe są przystosowane do życia na dnie. Odznaczają się znacznym ciężarem właściwym. Często ich ciała obciążone są różnymi substancjami mineralnymi, z których zbudowane są szkielety zewnętrzne (np. muszle małży i ślimaków zbudowane z węglanu wapnia, domki chruścików składające się z ziarenek piasku, gałązek). Częstym zjawiskiem wymagającym specjalnych przystosowań bywa niedostatek lub brak tlenu. Dlatego też organizmy posiadają we krwi hemoglobinę - barwnik wiążący tlen i zapewniający organizmowi dostateczną jego ilość, mimo niskiego stężenia w środowisku.

Peryfiton jest zespołem drobnych organizmów roślinnych i zwierzęcych zasiedlających różnego rodzaju podłoża stałe w środowiskach wodnych. Podłoże mogą stanowić większe kamienie, rośliny, budowle wodne, jednostki wodne itp. Zbiorowiska peryfitonowe złożone są głównie z: zielenic, okrzemek, sprzężnic, pierwotniaków, gąbek, skąposzczetów, nicieni, larw ochotkowatych, jętek, mszywiołów, mięczaków.  

Makrofity są to przytwierdzone do dna rośliny naczyniowe i ramienice. Jak wskazuje ich budowa i sposób życia są one głównie pochodzenia lądowego, ale dzięki specjalnym przystosowaniom zaadoptowały się do życia w wodzie. Makrofity odgrywają zasadniczą rolę jako producenci, a więc dostarczyciele substancji organicznej. Niemniej ważna jest ich rola w tworzeniu ogromnej różnorodności i zróżnicowania środowiska. Znaczenie dla ekosystemu produkcji substancji organicznej przez makrofity zależy od bujności ich rozwoju na jednostkę dna oraz od tego , jaką część dna danego ekosystemu zajmują zajmują strefy płytkie, zasiedlone przez makrofity.

Biotop i biocenoza to dwie składowe ekosystemu. Jego definicja obejmuje zarówno przyrodę ożywiona i nieożywiona a także związki pomiędzy nimi. Przykładem ekosystemu jest las, jezioro, pustynia. Wszystkie organizmy w ekosystemie pozostają ze sobą w ścisłych zależnościach zarówno pokarmowych jak i liczebnościowych. Zależą one do kilku czynników takich jak dostępność, pokarmu, powierzchnia danego ekosystemu czy warunki klimatyczne.

Klimat jest czynnikiem decydującym o różnorodności ekosystemu.

Również nachylenie zboczy pagórkowatość ma znaczenie. Od tego zależy stopień nasłonecznienia, dostępność, wody, czy nawet roślinność, która jest źródłem pokarmu dla innych zwierząt. Dobrym przykładem na badanie zależności w ekosystemach jest wprowadzenie czynnika który zaburzy jego harmonie. Będzie my analizować ekosystem jeziora, które na skutek eutrofizacji, czyli nadmiernego pojawienia się jonów wapnia, magnezu i innych związków użyźniających glebę zaczęło masowo zarastać. W pierwszej kolejność pojawia się dużo glonów i innych organizmów żyjących przy powierzchni wody, powodują one ograniczenie ilości docierającego światła dla tych żyjących ponieważ, utrudniając im jego dostęp i w konsekwencji prowadząc do ich zamierania. Wraz ze spadkiem dostępu światła spada również ilość tlenu. W konsekwencji cale jezioro zaczyna zarastać roślinami, a zwierzęta szukają nowych siedlisk. Zmiana warunków w biotopie doprowadziła do zniszczenia ekosystemu i równowagi biocenotycznej

W ekosystemie ważnym i niezbędnym czynnikiem regulującym jest obieg materii i energii.

OBIEG MATERII I ENERGII W EKOSYSTEMIE

Energia słoneczna jest używana przez organizmy żywe na ziemi: utrzymywanie stałej temperatury ciała, tworzenia prądów wznoszących do produkcji biomasy ale i do życia organizmów żywych. Naturalna konsekwencja rzeczy jest wykorzystywanie energii zgromadzonej w masie producentów przez destruentow i konsumentów. Organizm jest jednym wielkim obiegiem materii i energii przez cały czas. Energia krąży cały czas w ekosystemach i może być pobierana w dowolnym momencie przez jego współtwórcę. Jej obieg zaczyna się w biotopie później wykorzystywany jest przez producentów, konsumentów, reducentów by znów wrócić do biotopu. Należy pamiętać ze energia nie jest gromadzona w ekosystemie lecz tylko przez niego przepływa, dlatego ekosystem cały czas uzupełnia sobie pokłady energii gdy mu jej brakuje.

Ogniwa łańcucha pokarmowego:

Producenci - autotrofy czyli organizmy które korzystają z energii świetlnej około 1% by wytworzyć sobie pokarm czyli związki organiczne takie jak cukry.

Konsumenci I rzędu - budują swoją masę z przetworzonej masy producentów.

Konsumenci wyższych rzędów - ich biomasa powstaje z zjedzonych przez nie konsumentów rzędu.(heterotrofy)

Destruenci - ich biomasa i energia pochodzi z rozkładu martwych szczątków innych organizmów. Wprowadzają one do przyrody proste związki chemiczne.

Siła światła słonecznego jest wyłapywana i gromadzona w pierwszej kolejność przez producentów. Kolejno zostaje przeniesiona do kolejnych poziomów żywieniowych jako biomasa. Temu procesowi współtowarzyszy jej znaczny deficyt. Produktywność na następnych etapach troficznych równać się około 10%.

Piramida biomasy - piramida ekologiczna - opisuje stosunki troficzne w biocenozie.

Przez zliczenie masy szczebli piramidy ekologicznej uzyskujemy masę biocenozy i biotopu. Wydajność ekosystemu - prędkość wzrost biomasy oznaczana jako kg/m2/rok. Jej oznaczenie pomaga skontrolować produktywność heterogenicznych ekosystemów. Maksymalną wydajność ma ekosystem raf koralowych a najsłabszą -stepy, głębiny.

Dynamiczna gospodarka charakteryzuje się znaczną wydajnością podobną do lasów strefy umiarkowanej i jest konsekwencja dożywiania ekosystemów.

SUKCESJA

Ekosystem nie jest tworem niezmiennym lecz podlega ciągłym zmianom nosi to nazwę sukcesji. Wyróżnimy dwa typy sukcesji:

-pierwotna-występuje wtedy, gdy organizmy żywe opanowują teren jak dotąd pusty. Pierwsze przychodzą istoty pionierskie. Przykładem jest środowisko wydm nadmorskich.

-wtórna toczyć się na polu znacznie zmienionym, ale już wcześniej skolonizowanym.

Przykładem jest wyrąbisko, ugór.

Sukcesja na wydmach:

Znaczne ograniczenia glebowe prowadza do kolonizacji wydm przez porosty i trawy wydmowe.

Znikome wymagania glebowe mają rośliny specyficzne dla podstawowego skupienia przejściowego.

Zwiększenie urodzajności gruntu powoduje zasiedlanie wydm przez coraz bardziej liczne grupy roślin (wrzosy, sosny)

Bór sosnowy to ostateczny etap sukcesji- czyli klimaks.

Klimaks- to końcowe, stabilne stadium rozwoju roślinności i gleby, osiągające równowagę produkcji, dekompozycji i liczby gatunków, zdolne do regeneracji po zaburzeniu.

Obieg węgla w przyrodzie

Węgiel parokrotnie przenosić się w obiegu zamkniętym pomiędzy atmosferą, powierzchnia ziemi, hydrosferą i organizmami. Węgiel jest kardynalnym wątkiem który buduje ciała wszystkich organizmów na ziemi. Węgiel wstępujący w puli obiegowej znajduje się przede wszystkim w postaci zmineralizowanej w oceanach. Jest go tam około szesnaście razy więcej niż w powietrzu. W atmosferze występuje jako dwutlenek węgla lub jako jon węglanowy II i węglanowy III

Atmosferyczny dwutlenek węgla jest ciągle przyswajany przez rośliny podczas fotosyntezy i systematycznie zwracany do atmosfery podczas respiracji organizmów. Dwutlenek węgla zaczerpnięty w procesie fotosyntezy jest składnikiem materii organicznej, którą wykorzystują zwierzęta i drobnoustroje. Martwe części roślin i zwierząt są rozkładane a węgiel wraca jako dwutlenku węgla do obiegu. Ilość dwutlenku węgla w powietrzu ulega zwiększeniu na skutek pożarów lub przy spalaniu paliw kopalnianych i przemysłowych. Stanowią one pomocnicze materiały zasobowe węgla, a ponieważ wzrost jego nie bywa równoważony poprzez ubytek jego w przyrodzie następuje jego ciągły wzrost.

Obieg azotu w przyrodzie

Azot znajduje się w postaci azotu cząsteczkowego (N2), amonowego (NH4+), azotynowego (NO2+), azotanowego (NO3-) i związkach organicznych, takich jak wolne aminokwasy, peptydy, białka, mocznik i inne.

Źródłem wolnego azotu w wodzie jest dyfuzja z powietrza oraz denitryfikacja- proces redukcji azotanów prowadzony przez niektóre bakterie w warunkach beztlenowych. Wolny azot jest gazem biologicznie nie czynnym, ponieważ większość organizmów żywych nie ma zdolności wbudowywania go we własne składniki. Wolny azot wiążą jedynie pewne bakterie azotowe wolno żyjące. Oprócz bakterii, także uzdolnienia wykazują glony.

Człowiek oraz zwierzęta wyższe wykorzystują azot organicznie związany w białkach roślinnych, dostarczany wraz z pokarmem. Ponieważ skład aminokwasowy białek, jak również sekwencja aminokwasów w, białkach, jest cechą genetycznie utrwaloną i charakterystyczną dla każdego gatunku, organizmy te spożywane białka najpierw trawią do wolnych aminokwasów, które następnie zużywają do ponownej syntezy zachodzącej w rybosomach na wzorcu mRNA.

Podczas przemiany azotowej, w organizmach ludzi i niektórych zwierząt powstaje produkt końcowy, jakim jest mocznik. W szczątkach martwych organizmów zawarty jest azot organicznie związany postaci białek. Duże ilości białek i innych form azotu organicznego wprowadzają do ekosystemu wodnego ścieki i wody opadów atmosferycznych.

Obieg fosforu w przyrodzie

Fosfor stanowi ważny element struktury związków organicznych. W przyrodzie występuje w postaci fosforanów tworzących złoża skalne oraz skał pochodzenia organicznego, np. złoża kości kręgowców. Skały te stanowią źródło fosforu rozpuszczalnego w wodzie, wraz z którą pobierane są następnie przez rośliny. Wchodzący w ich skład fosfor wbudowany zostaje następnie w skład związków organicznych aż do poziomu troficznego reducentów, gdzie uwalniany jest przez wyspecjalizowaną grupę bakterii w postaci rozpuszczalnych w wodzie fosforanów, które wchodzą w obieg geochemiczny. Część tych fosforanów dostaje się do osadów głębinowych oceanów, tam zostaje odłożona i wypada z obiegu. Straty te są kompensowane przez wietrzenie skał fosforanowych i wymywanie z nich związków fosforu rozpuszczalnych w wodzie. Największe zakłócenie jakie człowiek powoduje to stosowanie nawożenia fosforem i stosowanie środków czystości zawierających fosforany, które powodują eutrofizację zbiorników wodnych, a tym samy zabijanie życia w głębszych warstwach zbiorników wodnych. Ten fosfor spływa do morza i w końcu zostaje odłożony na dnie, w ten sposób wypada z obiegu przyrody.

Biocenoza (gr. bios życie i koinos wspólny) - 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. Inna nazwa dla biocenozy to pleocen.
Biocenozy można podzielić na naturalne (sawanna, las, jezioro) i sztuczne (park, ogród).
Biocenozę tworzą:
• fitocenoza - organizmy roślinne
• zoocenoza - organizmy zwierzęce
• drobnoustroje
biocenoza - zespół populacji roślinnych oraz zwierzęcych powiązanych wzajemnymi zależnościami i żyjących w określonym środowisku
producenci - organizmy, głównie rośliny zielone, wytwarzające związki organiczne w procesie fotosyntezy
konsumenci - organizmy cudzożywne, które odżywiają się innymi organizmami
destruenci - organizmy przetwarzające martwą materię organiczną w związki mineralne łańcuch pokarmowy - sieć pokarmowa
Antagonistyczne
-konkurencja - populacje rywalizują o zasoby środowiska: pokarm, przestrzeń, światło (lis i jastrząb o zająca; ślimak i stonka o liście ziemniaków)
-drapieżnictwo - ofiara jest pokarmem drapieżcy (lew i gazela; jastrząb i mysz)
-pasożytnictwo - pasożyt jest ściśle związany z organizmem gospodarza, który jest jego żywicielem (tasiemiec pchła)
Nieantagonistyczne
-mutualizm - populacje nie są zdolne do życia jedna bez drugiej (grzyb i glon; storczyki i grzyby)
-protokooperacja - populacje odnoszą wzajemne korzyści, ale mogą żyć samodzielnie (krab pustelnik i ukwiał; miodowody i ratel)
-komensalizm - współżycie przynosi korzyści populacji jednego z gatunków, ale nie wywiera wpływu na populację drugiego. Związek dotyczy najczęściej pożywienia (żarłacz tygrysi - ryby zwane pilotkami; człowiek i wróble domowe).

BIOCENOZA
Biocenoza to ożywiona część ekosystemu, czyli zespół wszystkich populacji wzajemnie od siebie uzależnionych zajmujących określone środowisko. Biocenozy dzielimy na naturalne (jezioro, las, rzeka) oraz sztuczne (pole, sad, łąka). Każda biocenoza charakteryzuje się określoną strukturą troficzną. Struktura ta przedstawia powiązania pokarmowe między organizmami tworzącymi określony poziom troficzny.

Poziom troficzny - to grupa organizmów zajmująca taką samą pozycję w łańcuchu pokarmowym. Wyróżniamy poziom: producentów, konsumentów, reducentów.

Producenci - to organizmy autotroficzne, zdolne do wytwarzania materii organicznej.

Konsumenci - to organizmy heterotroficzne, przystosowane do pobierania materii organicznej od innych organizmów. Są to np.: roślinożercy, drapieżcy, pasożyty.

Reducenci - to organizmy, które rozkładają, redukują substancje organiczne powodując ich mineralizację.

Organizmy należące do różnych poziomów troficznych ustawione w takiej kolejności, że każdy poprzedni jest pokarmem dla następnego, tworzą łańcuch troficzny.
Wyróżniamy dwa typy łańcuchów:
- łańcuch spasania - rozpoczyna się od producentów, następne ogniwa tworzą roślinożercy, drapieżcy, np. liście ziemniaka - stonka - bażant - człowiek lub liście drzew - larwa owada (gąsiennica) - szpak - kuna
- łańcuch detrytusowy - rozpoczyna się od martwej materii organicznej (detrytusu), kolejne ogniwa tworzą reducenci oraz konsumenci, np. detrytus - bakterie - pierwotniaki - skorupiaki - ryby - człowiek

Każdą biocenozę można przedstawić za pomocą sieci zależności pokarmowych utworzonych z licznych łańcuchów pokarmowych.
Produktywność to intensywność, z jaką produkowana jest materia i magazynowana energia w związkach organicznych. Produkcja pierwotna brutto to ilość materii wyprodukowanej przez producentów w jednostce czasu na jednostkę powierzchni (np. kg/ha/dzień).
Przykład produkcji pierwotnej:
pustynia - 0,1 kg/ha/dzień
plantacja trzciny - 47,3 kg/ha/dzień
uprawa pszenicy - 9,4 kg/ha/dzień
las - 30,0 kg/ha/dzień
Producenci część wytworzonej materii zużywają w swoich procesach fizjologicznych. Ostatecznie tworzą produkcję pierwotną netto, która jest produkcją pierwotną brutto pomniejszoną o straty związane z oddychaniem.
Produkcja wtórna - to masa substancji organicznej wytwarzana przez konsumentów.
Wszystkie organizmy tworzące biocenozę stanowią jej biomasę.
(Biomasa = fitomasa + zoomasa).
Strukturę troficzną biocenozy można przedstawić graficznie w postaci piramidy.
Wyróżniamy:
piramidę liczebności - przedstawiającą ilość osobników w poszczególnych poziomach troficznych
piramidę biomas - przedstawiającą masę organizmów poszczególnych poziomów troficznych
piramidę energii - przedstawiającą przepływ energii i produktywność poszczególnych poziomów troficznych. Ilość energii przepływającej z jednego poziomu na następny zawsze maleje. Powodem jest jej rozproszenie jako ciepła oraz zużycie dla potrzeb organizmów na niższym poziomie.

EKOSYSTEM
Ekosystem to zespół populacji łącznie z elementami środowiska nieożywionego - biotopem. Ekosystem stanowi układ otwarty, który funkcjonuje dzięki przepływowi energii i krążeniu materii. Energia przepływa jednokierunkowym strumieniem w układzie otwartym, materia krąży w obiegu zamkniętym. Najważniejszym źródłem energii jest energia słoneczna. Wyróżniamy ekosystem:
Antotroficzny, czyli samowystarczalny, posiadający wszystkie poziomy troficzne, np. las, łąka, jezioro.
Heterotroficzny, pozbawiony producentów, nazywany ekosystemem niepełnym, np. jaskinie.

Podstawą funkcjonowania ekosystemu są: obieg materii i przepływ energii.
Schemat przepływu Energii i obiegu Materii
W ekosystemie materia w formie pierwiastków chemicznych krąży w obiegach zamkniętych nazywanych cyklami biogeochemicznymi. Pierwiastki krążą między środowiskiem - producentami - konsumentami - reducentami i ponownie wracają do środowiska. Przedstawić to można na przykładzie obiegu azotu (patrz rola bakterii).
Azot jest pierwiastkiem wchodzącym w skład aminokwasów, tworzących białka, budujące ciało organizmów. Duże ilości azotu występują w atmosferze, ale jest on przyswajalny tylko dla sinic, bakterii (Azotobacter, Clostridium, Rhizobium), które wbudowują azot w białka i kwasy nukleinowe występujące w ich komórce. Rośliny pobierają azot w postaci jonów amonowych lub azotanowych obecnych w glebie. Budują białka będące pokarmem dla konsumentów. Produkty metaboliczne wydalane przez zwierzęta oraz martwe organizmy roślinne i zwierzęce są w procesie nitryfikacji przy udziale bakterii (Nitrosomonas i Nitrobacter) przekształcane w przyswajalne azotany. Mogą ponownie wrócić do obiegu. W przyrodzie równocześnie zachodzi proces denitryfikacji uwalniający wolny azot do atmosfery.
W ekosystemie energia przepływa. Dociera na ziemię ze słońca. Producenci fotosyntetyzujący przekształcają energię słoneczną w energię chemiczną (w procesie fosforylacji fotosyntetycznej), którą wykorzystują wszystkie organizmy do czynności fizjologicznych oraz wszelkich reakcji metabolicznych. Przepływ energii z jednego poziomu troficznego na następny łączy się zawsze ze stratami. Im krótszy łańcuch pokarmowy tym większy zysk energetyczny. Ostatecznie energia rozprasza się, musi być ciągle przekształcana i dostarczana przez producentów.

---