Ekologia - to nauka o wzajemnych zależnościach między istotami żywymi i środowiskiem nieożywionym
W tym rozdziale zapoznasz się z podstawami ekologii - nauki o współdziałaniu organizmów żywych między sobą i środowiskiem ich istnienia. Termin „ekologia” zaproponował Ernst Hekkel ponad 150 lat temu, w 1866 roku. Wyraz „ekologia” w tłumaczeniu z języka greckiego znaczy „opowieść o domu”. W mowie codziennej ten wyraz jest używany w znaczeniu „środowisko otaczające”, „środowisko naturalne” lub nawet „czystość otaczającego środowiska”, mimo że to nie jest poprawnie. Ekologia - to nauka, a otaczające środowisko - to jeden z obiektów jej poznania.
Ekologia rozpatruje sam organizm jako część bardziej skomplikowanego układu stosunków wzajemnych. Chodzi o to, że żadna istota żywa nie żyje w próżni. Organizmy żywe konkurują ze sobą o zasoby i przestrzeń życiową, współpracują, służą jeden drugiemu miejscem zamieszkania; jedno żywi się drugim i stara się, aby nie być zjedzonym, czyli związane są ze sobą i otoczeniem tysiącem niewidocznych „nici”. Właśnie te stosunki stanowią przedmiot badań ekologii.
Ekologia jako nauka ma ważne znaczenie praktyczne dla całej ludzkości. Na przykład brak wiedzy o podstawowych prawidłowościach ekologicznych doprowadził w Chinach do śmierci 15 min ludzi w latach 1959-1961. Główną przyczyną było wytępienie pospolitych wróbli. Rząd Chin wyznał wróbli szkodnikami, ponieważ one jedzą ziarno. Skutkiem takiej nieprzemyślanej okrutnej akcji było wytępienie miliardów ptaków, niekontrolowane rozmnażanie się szkodników i - straszny głód. A więc zaistniała potrzeba odnowienia wyniszczonej populacji wróbli drogą zakupienia żywych ptaków w Związku Radzieckim i Kanadzie. Podobne katastrofy, chociaż nie na tak wielką skalę, odbywały się i nadal stale się odbywają, kiedy człowiek próbuje bezmyślnie wtrącać się w procesy naturalne, nie doceniając ich złożoności i różnorodności.
Ekosystem jest ważnym pojęciem ekologii
Kluczowym pojęciem ekologii jest pojęcie ekosystemu, wprowadzone przez ekologa brytyjskiego Artura Tenslego w 1935 roku. Ekosystem - to całokształt organizmów żywych i środowiska ich zamieszkania, które są połączone układem fizycznych, chemicznych i biologicznych zależności. Ekosystem składa się z dwóch komponentów: biotycznego-czyli całokształtu organizmów żywych (ugrupowań) i abiotycznego-czyli środowiska ich zamieszkania. Przykładem ekosystemów jest las tropikalny i gaj brzo-zowy, jezioro leśne i rafa koralowa, pole pszeniczne i oaza w pustyni. Biotycznym komponentem tych ekosystemów są wszystkie zwierzęta, rośliny, grzyby i mikroorganizmy, które zamieszkują odpowiednie terytoria, a do abiotycznych komponentów możemy zaliczyć glebę, wodę, kamienie, piasek, powietrze i nawet światło słoneczne.
Lądowe ekosystemy są różnorodne i niepodobne do siebie
Wszystkie ekosystemy dzielimy na dwie grupy - wodne i lądowe. Przykładem typowych lądowych ekosystemów są ekosystemy lasów tropikalnych, lasów strefy umiarkowanej, tajgi i tundry oraz pustyń i ugrupowań roślin zielnych.
Lasy tropikalne (ryc. 50.1, A) znajdują się przeważnie w szerokościach ekwa-torialnych i charakteryzują się wysoką średnią temperaturą i wilgotnością. Z powodu sprzyjających warunków klimatycznych roślinny i zwierzęcy świat lasów tropikalnych jest niezwykle różnorodny: zamieszkuje tu ponad połowę wszystkich gatunków istot żywych naszej planety. Ekosystemy lasów tropikalnych charakteryzują się wielką szczelnością gatunków. Lasy tropikalne mają bardzo ważne znaczenie dla biosfery, ale ich powierzchnia szybko maleje z powodu drapieżnickiego wyrębywania przez człowieka.
Lasy strefy umiarkowanej - to jeden z najbardziej typowych rodzajów ekosystemów na Ukrainie. Podstawę roślinności stanowią tu drzewa liściaste i iglaste (ryc. 50.1, B). W lasach klimatu umiarkowanego zwykle dobrze widoczna jest tak zwana piętrowość: obok wysokich dorosłych drzew są tu również młode drzewa, krzewy (podszyt) i warstwa runa leśnego. Świat zwierzęcy i roślinny lasów klimatu umiarkowanego nie jest tak różnorodny jak lasów tropikalnych, ale jest bogatszy niż w tajdze. Kłusownicze wyrębywanie lasu bez jego odnowienia prowadzi do erozji gleby i zniesienia jego warstwy urodzajnej, do zakłócenia bilansu wodnego, a znaczy mury i powodzi. Wyrąb lasów w górskich miejscowościach, takich jak Karpaty, zwiększa ryzyko powstania powodzi błotnych.
Zespoły roślin zielnych. Obok lasów klimatu umiarkowanego dla Ukrainy typowe są również zespoły roślin zielnych (ryc. 50.1, C). Są to ekosystemy, których roślinność reprezentują przeważnie zboża i inne rośliny zielne. Na Ukrainie typowymi zespołami zielnymi są łąki i stepy. Zespoły roślin zielnych są miejscem zamieszkania wielkiej ilości ssaków, ptaków, gadów, owadów i innych zwierząt. Naturalne zespoły roślin zielnych mają ważne znaczenie gospodarcze, ponieważ są źródłem paszy dla domowych zwierząt roślinożernych.
W pustyniach roślinność jest rozrzedzona i część roku może przebywać w nieaktywnym stanie, ale jednak istnieje (ryc. 50.1, D). Są to przeważnie krzaki i na pół krzaki ( saksauł, akacja, piołun), czasami trawy i sukulenty1 (kaktusy, aloesy). Świat zwierzęcy pustyń jest bardzo swoisty i dobrze przystosowany do życia w warunkach braku wody, gwałtownych zmian temperatur i silnego promieniowania słonecznego. Z ssaków przeważnie trafiają się gryzonie i kopytne, z gadów - żmije i jaszczurki, a także różnorodne owady i pajęczaki.
Agrocenozy. Oprócz naturalnych ekosystemów są różnorodne ekosystemy sztuczne, stworzone i podtrzymywane przez człowieka: pola, grządki, klomby, sady. Agrocenozy różnią się od ekosystemów naturalnych pod względem wielu czynników.
Różnorodność gatunkowa w agrocenozach jest o wiele mniejsza niż w ekosystemach naturalnych, wszystkie „postronne” gatunki są zaliczane do chwastów lub szkodników i są zniszczane. Dlatego agrocenozy są niestabilne: bez wtrącania się człowieka one nie są zdolne do podtrzymywania swojej stałości i składu gatunkowego. Podtrzymywanie agrocenozy wymaga stałego dostarczania z zewnątrz substancji odżywczych i energii: ponieważ człowiek stale wycofuje biomasę organizmów żywych z ekosystemu, ubytek substancji należy kompensować, na przykład za pomocą nawozów. Agrocenozy obecnie zajmują około 10% powierzchni lądu i dostarczają ludzkości 90% pokarmu, produkując około 2,5 mld ton produktów rolniczych rocznie.
Ekosystemy wodne są nie mniej różnorodne niż lądowe
Woda zajmuje ponad 70% powierzchni naszej planety. Wodne ekosystemy są tak samo różnorodne jak i naziemne. Można je podzielić na morskie i słodkowodne. Z kolei słodkowodne ekosystemy dzielą się na ekosystemy zbiorników wodnych ze stojącą wodą i bieżącą.
Ekosystemy morskie. Morza i oceany zajmują większą część powierzchni Ziemi i zawierają 97% całej wody na naszej planecie. Dla porównania: na słodkowodne systemy przypada tylko 0, 009% całej powierzchni wody, a reszta wody znajduje się w lodowcach w nieprzydatnej do wykorzystania przez żywe organizmy formie.
Ekosystemy morskie (ryc. 50.2, A) mają szczególne znaczenie dla całej naszej planety jako podstawowe źródło tlenu. W takich ekosystemach jak lasy tropikalne rośliny wydzielają ogromną ilość tlenu i pochłaniają dużo dwutlenku węgla. Ale w procesie gnicia obumarłych roślin odbywa się proces zwrotny: bakterie gnilne i grzyby spożywają tlen, a wydzielają z powrotem do atmosfery dwutlenek węgla. W rezultacie sumaryczny bilans zostaje niezachwiany. W odróżnieniu od większości ekosystemów lądowych, ekosystemy morskie pochłaniają o wiele mniej tlenu niż wydzielają. Związane jest to z tym, że obumarłe organizmy morskie opuszczają się na dno, gdzie z powodu niskich temperatur procesy gnilne odbywają się bardzo powoli. A więc w szczątkach organizmów w postaci substancji organicznych związany jest dwutlenku węgla, co zapobiega rozwojowi cieplarnianego efektu i sprzyja tworzeniu się wolnego tlenu na naszej planecie. Rafy koralowe są jednym z rodzajów ekosystemów morskich (ryc. 50.2, B). Rafy koralowe pod względem różnorodności gatunków można porównać z lasami tropikalnymi. Podobnie do ekosystemów lasów tropikalnych na lądzie, ekosystemy raf koralowych cechuje wysoka produktywność. Przyczyną tego jest to, że woda w pobliżu raf koralowych dobrze ogrzewa się, zapewniając sprzyjające warunki dla rozwoju organizmów, a same rafy tworzą liczne schroniska dla zwierząt morskich.
Stojące zbiorniki wód słodkich. Ekosystemy stojących zbiorników wodnych, takich jak stawy i jeziora (ryc. 50.2, C), mogą znacznie różnić się zależnie od głębokości, wielkości, obecności okresów wysychania czy całkowitego zamarzania.
Wielkim zagrożeniem dla ekosystemów jeziornych jest ich zanieczyszczenie związkami fosforu i azotu, na przykład w wyniku ściekania z pól wody z nawozami.
Prowadzi to do zwiększenia się koncentracji substancji mineralnych w ekosystemie jeziorowym, które nazywa się eutrofizacją.
Ekosystemy rzek i strumieni. Podstawowa cecha tych ekosystemów polega na obecności bieżącej wody, która zapewnia lepsze nadchodzenie tlenu, co sprzyja większej różnorodności (ryc. 50.2, D).
Zastanów się
Wybierz jedną poprawną odpowiedź
1
Ekosystemem NIE jest
A błoto leśne В akwarium domowe C Ziemia
D miasto E zające szaraki z jednego lasu
2
Do biotycznych komponentów ekosystemów należą
A gleba В woda C powietrze D ukształtowanie terenu E drapieżnik
3
Największą różnorodnością gatunkową charakteryzuje się taki typ ekosystemu jak
A rafa koralowa В błota i stojące jeziora C rzeki i strumienie D łąki E agrocenozy
Sformułuj odpowiedź w postaci kilku zdań
4
Być może słyszałeś powiedzenie „Lasy - to płuca planety”. Czy ono odpowiada rzeczywistości?
5
Podaj przykład jednego naziemnego i jednego wodnego ekosystemu. Ściśle podaj charakterystykę ich biotycznych i abiotycznych komponentów.
6
Dlaczego rafy koralowe czasami są nazywane morskimi lasami tropikalnymi?
7
Porównaj agrocenozy i naturalne biogeocenozy według następujących wskaźników: różnorodność gatunkowa, dobór naturalny, stabilność, obieg substancji i in.
Znajdź odpowiedź i zbliż się do rozumienia przyrody
8
Niektóre zwierzęta pustynne nigdy nie piją wody. Jakie przystosowania się pozwalają im przeżyć w takich upalnych i suchych warunkach?
9
Oprócz morskich ekosystemów istnieją jeszcze tak zwane litoralne ekosystemy znajdujące się w strefie przypływowo - odpływowej. Jakie cechy mają organizmy, które zamieszkują w takich warunkach?
Dowiedz się samodzielnie i opowiedz innym
10
Przytocz sytuacje, kiedy zakłócenie równowagi ekologicznej poprzez ukierunkowane wytępianie zwierząt przez człowieka prowadziło do negatywnych skutków.
11
Bardzo ciekawe są ekosystemy gorących źródeł geotermalnych. Jakie organizmy zasiedlają te ekosystemy i jak człowiek może wykorzystać ich właściwości w nauce i przemyśle?
Źródło: Biologia podręcznik dla klasy 9 Szałamow