Inhoud
- Ecosysteemdefinitie in de biologie
- Oorsprong van ecologie
- Soorten ecologische systemen
- Key Ecosystem Biomes
- Structuur van ecosystemen
- Functies van de voedingscyclus
- Stabiliteit in ecosysteemwerking
- Verstoringen in de werking van het ecosysteem
- Marien ecosysteem voorbeeld
- Aquatisch ecosysteem Voorbeeld
- Terrestrische ecosysteem Voorbeeld
- Ecosysteem versus gemeenschapsecologie
- Bescherming van ecosysteemstructuren
- Catastrofale vernietiging van ecosystemen
De natuurlijke wereld bestaat uit enorm verschillende soorten fysieke omgevingen en organismen die uniek zijn aangepast aan het leven daar. Een ander woord voor dit concept in de biologie is een ecosysteem.
Dit artikel geeft u duidelijke uitleg over ecosystemen en biedt interessante voorbeelden.
Ecosysteemdefinitie in de biologie
Biologen definiëren een ecosysteem als een gemeenschap van levende organismen en hun fysieke omgeving, die beide omvat biotisch en abiotisch factoren.
Biotische factoren zijn levende dingen in een onderling afhankelijk ecologisch systeem zoals planten, dieren, microben en schimmels.
Abiotische factoren zijn niet-levende dingen zoals water, zonlicht, beschutting, rotsen, mineralen, bodem en klimaat.
Oorsprong van ecologie
De wetenschappelijke studie en classificatie van planten en dieren dateert uit Aristoteles in het oude Griekenland. In de vroege jaren 1800 beschreef Darwin competitie tussen soorten en evolutie door natuurlijke selectie. Ernst Haeckel bedacht het woord ecologie rond dezelfde tijd.
In de late jaren 1800 suggereerde Eugenius Warming dat abiotische factoren, zoals droogte, vuur en koud weer, ook het gedrag van soorten en aanpassingsstrategieën beïnvloedden. Warming reisde uitgebreid in zijn werk en ontwikkelde een universitaire cursus over plantecologie. Zijn ideeën kwamen op toen Britse en Noord-Amerikaanse wetenschappers zijn klassieke boek lazen, Oecologie van planten.
De voorwaarde ecosysteem werd bedacht door Arthur Tansley in 1936.
Soorten ecologische systemen
Er zijn drie brede categorieën biologische ecosystemen. Elk heeft een verschillende soortensamenstelling en structuur. Het grootste ecosysteem is het mariene ecosysteem. Alle ecosystemen worden beïnvloed door het wereldwijde klimaat en menselijke activiteit, zoals vervuiling, irrigatie, verstedelijking, mijnbouw en ontbossing.
Marien ecosysteem behandelt ongeveer 70 procent van het aardoppervlak. Samen met de oceanen omvatten mariene ecosystemen zandige oevers, estuaria, slikken, Antarctica-wateren, kwelders en levendige koraalriffen, allemaal vol met leven. Het klimaat van mariene ecosystemen over de hele wereld varieert van tropische hitte tot poolwervelingen.
Aquatische ecosystemen omvatten meren, rivieren, vijvers en wetlands. Zoetwatersoorten sterven volgens een veel sneller tempo dan zee- of landsoorten National Geographic. Klimaatverandering en vervuiling zijn grote bedreigingen voor aquatische ecosystemen.
Terrestrische ecosystemen zijn ecologische gemeenschappen op het land in plaatsen zoals de Arctische toendra, woestijn, bossen en graslanden. Dieren in polaire klimaten hebben vergelijkbare adaptieve eigenschappen zoals dikke vacht en een isolerende vetlaag mee ontwikkeld.
Key Ecosystem Biomes
Biomen zijn een iets bredere term dan ecosystemen, hoewel ze vrij gelijkaardig zijn. Biomen zijn onderscheidende ecologische gemeenschappen die zelf veel ecosystemen kunnen bevatten. Ze zijn handig voor het categoriseren van de kenmerken van bepaalde gebieden die direct van invloed kunnen zijn op het type of de soorten ecosystemen die zich daar voordoen.
Onderscheidende kenmerken van deze biomen / ecologische systemen zijn onder meer hun specifieke klimaat, zone, hoogte, bodemtype, hoeveelheid neerslag en soortensamenstelling.
Aquatische biomen omvatten koraalriffen, estuaria, zee, wetlands en zoet water.
Woestijnbiomen inclusief Mojave-woestijn, de kustwoestijnen van Chili, Death Valley en de ijskoude woestijnen van Groenland.
Bosbiomen omvatten tropisch regenwoud, gematigd bos, chaparral (struiken) en taiga (boreaal bos).
Graslandbiomen omvatten savannes, steppen, prairies en Zuid-Amerikaanse pampa's.
Structuur van ecosystemen
Levende organismen moeten energie en voedingsstoffen hebben om te groeien, reageren en zich voortplanten. Organismen zijn onderling afhankelijk en met elkaar verbonden in de cirkel van het leven. Energie wordt overgedragen van het ene niveau van de voedselpiramide naar het volgende. Vissen eten bijvoorbeeld algen en inktvissen eten vis.
Algen, vissen, inktvissen en roofhaaien zijn een voorbeeld van een voedselketen. De voedselweb is gemaakt van veel overlappende voedselketens. De energiepiramide begint met producenten aan de basis van de piramide, gevolgd door consumenten en roofdieren op hogere niveaus. Bij elke overdracht tussen organismen gaat energie verloren, dus de piramide is rechtop en niet omgekeerd.
Planten en fytoplankton zijn producenten die fotosynthetische pigmenten bevatten die zonne-energie en kooldioxide gebruiken om suiker te maken. Primaire consumenten eten planten en secundaire consumenten eten primaire consumenten. Een toproofdier zonder natuurlijke vijanden staat bovenaan de voedselpiramide.
Functies van de voedingscyclus
biomassa wordt geconserveerd en gerecycled in een ecosysteem. Wanneer organismen sterven, decomposers breken de organische stof af in energie en voedingsstoffen die terugstromen in het ecosysteem. Ontbindende dieren laten koolhydraten, vetten, proteïnen en gassen vrij wanneer ze worden behandeld door microben, vliegen en wormen.
Bacteriën en microben breken rottend plantaardig materiaal af in voedingsstoffen zoals calcium, stikstof, kalium en fosfor die de bodem verrijken.
Energie en voedingsstoffen ook stroom tussen ecosystemen. Bijvoorbeeld, eroderen rotsen in een rivier en stoppen mineralen in het water dat stroomafwaarts in meren en velden stroomt. Het effect kan ook schadelijk zijn. Afval van stikstof en fosfor uit landbouwgronden kan de waterwegen vervuilen.
In tegenstelling tot materie die wordt gerecycled, stroomt energie in één richting. Planten produceren energierijke glucosemoleculen uit gevangen zonlicht, water en koolstofdioxide. Chemische energie wordt overgedragen aan consumenten voor celmetabolisme en extra energie wordt afgegeven als warmte.
Stabiliteit in ecosysteemwerking
Ecosystemen zijn dynamisch met een constante eb en vloed van energie en materie. Voedingsniveaus, populaties van soorten, weerpatronen, temperatuur, seizoenen van het jaar fluctueren en veranderen. Diversiteit in een ecosysteem draagt bij aan stabiliteit.
Ondanks de flux en dynamische aard van ecosysteemecologie, een algemeen staat van evenwicht blijft stabiel. Ecosystemen handhaven een stabiele toestand met een redelijk consistente samenstelling. Normaal gesproken bedreigen fluctuerende biotische en abiotische kenmerken geen stabiel systeem. Met andere woorden, een regenwoud is nog steeds een regenwoud, zelfs als de populatie apen afneemt.
Verstoringen in de werking van het ecosysteem
Natuurlijke verstoringen kunnen het functioneren van het ecosysteem verstoren. Orkanen, wilde branden, overstromingen en vulkanen verstoren bijvoorbeeld ecosysteemdiensten. Overstromingen kunnen waterbronnen verontreinigen. Habitat is verloren en soorten kunnen worden verplaatst. Roofdier-prooi balans kan uitgeschakeld zijn waardoor een domino-effect op andere soorten ontstaat.
Invasieve soorten kan mogelijk het welzijn en het bestaan van andere soorten bedreigen. Invasieve soorten omvatten planten en dieren die opzettelijk of per ongeluk in een gebied worden geïntroduceerd. Soms worden opzettelijke soorten opzettelijk binnengebracht om een roofdier te stoppen dat het overneemt. Natuurbeschermers hebben bijvoorbeeld zalm in de Grote Meren gelaten om een minder gewenste invasieve soort te bestrijden.
Menselijke activiteit is een andere belangrijke oorzaak van gevaarlijke ecosysteemverandering. Jagen, overbevissing, exploitatie van niet-hernieuwbare hulpbronnen, giftig afval en vervuiling bedreigen de ecosystemen en hun biomen. In extreme gevallen, zoals een lek uit een kerncentrale, kunnen de getroffen ecosystemen nog jaren radioactief en kankerverwekkend zijn.
Marien ecosysteem voorbeeld
De Great Barrier Reef voor de kust van Australië is een ongelooflijk groot en divers marien ecosysteem dat bestaat al miljoenen jaren. Algen bieden voedsel voor groeiende koralen die zich hechten aan dode koralen in het rif.
Jonge koralen die in het water drijven, worden gegeten door vissen en dieren die in de oceaan zwemmen. Geskeletteerde koralen kunnen nog steeds worden geconsumeerd door wormen, slakken en vraatzuchtige zeesterren.
Sommige koralen hebben een wederzijds voordelige relatie met garnalen en krabben die in koraalkolonies leven en wederzijdse vijanden bestrijden met behulp van hun pinchers. Abiotische factoren die koralen aanzienlijk beïnvloeden zijn stijgende watertemperaturen, verzuring van de oceaan en koolstofdioxidegehalte.
Volgens het Smithsonian Museum of Natural History begint zuur zeewater al de skeletstructuur van koraalriffen op te lossen in plaatsen als Hawaï.
Aquatisch ecosysteem Voorbeeld
Het aquatische ecosysteem Lake of the Woods ligt op de grens van Canada en de Verenigde Staten. Dit zoetwaterlichaam is wat overblijft van het eens zo massieve gletsjermeer Agassiz.
In dit zoetwater aquatisch ecosysteem zorgen fytoplankton, zoöplankton, algen en bacteriën voor optimale niveaus van voedsel, leefgebied en zuurstof voor smakelijke vissen. Lake of the Woods wordt vaak de Walleye Capital of the World genoemd _._
Ongewervelde dieren zoals libellen en muggen spelen ook een belangrijke rol in zoetwatermeren. Ze eten micro-organismen die zich voeden met rottende planten- en dierlijke materie. Ongewervelden bieden een uitstekende voedselbron voor kleine vissen die door grote vissen kunnen worden gegeten, die kunnen worden gevangen door pelikanen, reigers, beren en mensen.
Abiotische factoren die de toestand van een aquatisch ecosysteem zoals Lake of the Woods beïnvloeden, zijn onder andere lucht- en watertemperatuur, koolstofdioxidegehalte en giftige afvoer.
Terrestrische ecosysteem Voorbeeld
Het regenwoudecosysteem van de Amazone is een soortenrijk landmilieu in Zuid-Amerika. Zonlicht wordt geabsorbeerd door weelderige breedbladige planten en hoge bomen die voedsel en beschutting bieden voor een verbazingwekkend aantal vogels, zoogdieren, insecten, hagedissen en slangen in de tropen. Veel van die wezens worden opgegeten door roofdieren zoals de jaguar.
Wanneer organismen in het regenwoud sterven, worden hun energie en voedingsstoffen snel afgebroken door ontbinders zoals maden en microben. Voedingsstoffen gaan terug de grond in en helpen planten groeien. Abiotische factoren van het regenwoud zijn onder meer grote hoeveelheden regenval, hitte en een tropisch klimaat dat de biodiversiteit van soorten voedt van de bosbodem tot de dik hangende luifels.
Ecosysteem versus gemeenschapsecologie
Afhankelijk van hun onderzoeksinteresses, kunnen ecologen zich richten op het gebied van gemeenschapsecologie, ecosysteemecologie of beide. Gemeenschapsecologie onderzoekt specifiek interacties tussen verschillende soorten en de uitkomst van die interactie. Ecosysteemecologie kijkt veel breder naar levende en niet-levende factoren die een ecologische gemeenschap beïnvloeden en ecosysteemverandering teweegbrengen.
Een ecoloog die er bijvoorbeeld achter wil komen waarom gigantische karpers een meer overnemen dat ooit vol was met forel, zou een communautaire ecologische studie van de vispopulatie kunnen uitvoeren, samen met een ecosysteemstudie van afnemende waterkwaliteit die van invloed is op alle soorten waterleven . Ecologen voeren onderzoeken uit die helpen sparen natuurlijke hulpbronnen voor toekomstige generaties.
Bescherming van ecosysteemstructuren
Ecosysteembeheer maakt gebruik van instandhoudingspraktijken om de integriteit van ecosysteemfuncties en -structuren te handhaven. Van ecosysteemstructuren wordt gezegd dat ze integriteit hebben wanneer ze evenwichtig, stabiel en karakteristiek zijn voor ecologische gemeenschappen in die natuurlijke regio.
Zowel abiotische als biotische factoren zijn over het algemeen voorspelbaar. Populatiedynamiek moet ook zelfvoorzienend zijn zonder menselijke tussenkomst balans herstellen.
Goed ecosysteembeheer speelt een belangrijke rol bij het behoud van staatsparken, nationale parken en andere natuurgebieden. Inzicht in de geschiedenis van het ecosysteem en de normale mate van verandering of successie helpt bij het vroegtijdig opsporen van structurele problemen. Het doel is om de biodiversiteit te behouden en de levensvatbaarheid van inheemse soorten te waarborgen. Van New York tot Californië, milieuactivisten houden de klimaatpatronen nauwlettend in de gaten.
Catastrofale vernietiging van ecosystemen
Natuurrampen zoals een orkaan worden gevolgd door ordelijke opvolging en natuurlijke herbouw van het gebied naar zijn vroegere staat. Menselijke activiteit kan echter een ecosysteemecologie tijdelijk of permanent vernietigen. Ecosysteemrampen hebben plaatsgevonden in de Verenigde Staten en over de hele wereld.
Het ecosysteem van de Golf van Mexico is ernstig verstoord door verontreinigende stoffen die vanuit de rivier de Mississippi naar de Golf zijn vervoerd. Stikstof en fosfor uit velden, feedlots en riolering lopen vanuit vele staten de rivier in.
Overmatige hoeveelheden voedingsstoffen stimuleren giftige algenbloei, veranderen de voedselverandering en put zuurstof uit het water, wat resulteert in een dode zone en massale visdoden. Het gebied wordt ook beïnvloed door abiotische factoren zoals orkanen en overstromingen.
In 1986 bracht een ongeval in de kerncentrale van Tsjernobyl in Oekraïne dodelijk radioactief materiaal in de atmosfeer. Miljoenen mensen werden blootgesteld aan straling. Duizenden kinderen die melk dronken van koeien die grazen in het besmette gebied, ontwikkelden schildklierkanker. Tegenwoordig is het radioactieve gebied rondom Tsjernobyl verboden voor mensen, maar wolven, wilde paarden en andere dieren zijn in aanzienlijke aantallen aanwezig.