Ekosystem – współzależność środowiska i organizmów
Wszystkie organizmy na Ziemi żyją obok siebie w wielu różniących się od siebie środowiskach. Zależą od siebie nawzajem oraz od nieożywionych składników przyrody. Tworzą bardzo skomplikowane zespoły zwane ekosystemami.
środowisko ma wpływ na organizmy;
organizmy mają odpowiednie przystosowania do środowiska;
warunki życia w wodzie i na lądzie różnią się;
gatunki żyjące w jednym środowisku pozostają w relacjach antagonistycznych lub nieantagonistycznych.
wskazywać żywe i nieożywione elementy ekosystemu;
wskazywać zależności między ożywionymi i nieożywionymi elementami ekosystemu;
podawać przykłady wpływu organizmów na nieożywioną część ekosystemu;
opisywać strukturę ekosystemu lasu i jeziora.
1. Ekosystem i ekologia
To, co nas otacza, i nie jest bezpośrednim wytworem człowieka, określa się potocznie mianem przyrody. Przyroda nie jest jednolita – las, łąka, pustynia gorąca, dżungla, górski strumień i głębiny oceanów różnią się między sobą. Tworzą odmienne środowiska, zamieszkiwane przez całkowicie różne zespoły organizmów. Czynniki środowiska nieożywionego oraz wszystkie gatunki, które to środowisko zamieszkują, określa się jako ekosystemekosystem. Wszystkie elementy ekosystemu są ze sobą powiązane i wzajemnie na siebie wpływają.
Występujące na danym terenie nieożywione składniki środowiska i wszystkie gatunki zamieszkujące ten teren oraz pozostające ze sobą i ze środowiskiem nieożywionym w ścisłej zależności nazywamy ekosystemem.
Ekosystemy możemy podzielić na lądowe (ekosystem pola, lasu czy łąki), wodne ( ekosystem morza, jeziora czy rzeki). Inne kryteria podziału uwzględnia się, wyróżniając ekosystemy ukształtowane naturalnie (jak las czy jezioro) oraz sztucznie (np. pole lub staw).
Nauka, która bada ekosystemy i zależności pomiędzy ich elementami, to ekologiaekologia. W zakres zainteresowań ekologów wchodzą zarówno pojedyncze gatunki (populacje) i na przykład ich przystosowania do środowiska, jak i zespoły utworzone z populacji różnych gatunków zamieszkujących dany teren i powiązanych ze sobą zależnościami pokarmowymi. Ekologia pozwala poznać zasady funkcjonowania przyrody na bardziej złożonym poziomie niż poziom funkcjonowania pojedynczych organizmów.
Ustal, czy wymienione działania są zadaniami ekologów.
wyszukiwanie w lesie tropikalnym naturalnych wrogów wybranego gatunku mrówki,
porównywanie liczby gatunków zamieszkujących dwa torfowiska,
opisywanie budowy nowoodkrytego gatunku chrząszcza,
podejmowanie działań na rzecz ochrony przyrody.
2. Wzajemne zależności pomiędzy środowiskiem nieożywionym i żywą częścią przyrody
Liczba i rodzaj organizmów zamieszkujących dany teren zależy m.in. od klimatu, dlatego w konkretnych strefach klimatycznych występują określone typy ekosystemów.
Czynnikiem abiotycznym, który ma duże znaczenie zwłaszcza dla roślin, jest nasłonecznienie, na które ma wpływ głównie zachmurzenie i wysokość Słońca nad horyzontem. Z kolei duża ilość opadów warunkuje istnienie ekosystemów bogatych w gatunki, a mała – ubogich pod tym względem. Istotny dla organizmów danego ekosystemu jest też rodzaj podłoża. Tam, gdzie skały są przepuszczalne, lustro wód gruntowych znajduje się głęboko i rośliny muszą wykształcać długie korzenie, by go dosięgnąć. Czasem podłoże zawiera mało soli mineralnych, a innym razem jest tak zasolone, że uniemożliwia życie większości gatunków roślin.
W ekosystemach wodnych istotne znaczenie mają na przykład temperatura i falowanie wody oraz zależna od nich zawartość tlenu. Bogate w tlen wody strumieni i zimne wody morskie zamieszkiwane są przez inne gatunki niż wody ciepłe i stojące. Zasolenie wody decyduje o odmienności środowisk zbiorników lądowych (słodkowodnych) i morskich, a tym samym o ich składzie gatunkowym.
Organizmy także oddziałują na środowisko. Ogromną rolę w kształtowaniu przyrody Ziemi odegrały pierwsze rośliny. Uwalniały do atmosfery tlen, uboczny produkt fotosyntezy, którego wcześniej powietrze było pozbawione. Zmiana składu atmosfery umożliwiła pojawianie się i rozwój organizmów tlenowych. Innym przykładem znaczącego wpływy organizmów na środowisko jest trwające miliony lat osadzanie się pancerzyków mikroorganizmów wodnych na dnie zbiorników. Z osadów tych utworzyły się pokłady wapieni. Z kolei ze szczątków potężnych paprotników powstał węgiel, a ze szczątków roślinnych i zwierzęcych złoża ropy naftowej.
Rośliny i porosty są odpowiedzialne za biologiczną erozję skał i zwiększanie grubości warstwy gleby. Lasy i torfowiska zdolne do gromadzenia wody łagodzą wahania temperatury i zwiększają wilgotność powietrza. Rośliny zarastają jeziora i powodują ich spłycenie, umacniają wydmy i osuwiska skalne. Mikroorganizmy rozkładające szczątki organiczne uwalniają związki chemiczne i pierwiastki do otoczenia.
Zaobserwuj życie w akwarium. Wymień składniki tego ekosystemu, podziel je na ożywione i nieożywione. Wskaż wzajemne zależności między składnikami tego ekosystemu.
3. Ekosystem lasu
Pierwotny las jest przykładem naturalnie ukształtowanego i stabilnego ekosystemu lądowego. Takie ekosystemy spotykamy niemal na całej kuli ziemskiej. W zależności od szerokości geograficznej można wyróżnić ekosystem lasu tropikalnego, tajgi czy lasu mieszanego strefy umiarkowanej. Na gatunki, które tworzą dany ekosystem, ma wpływ m. in. średnia temperatura roczna, występowanie pór roku i wilgotność gleby. Drzewa rosnące w różnych strefach klimatycznych mają odpowiednie przystosowania, które pozwalają im jak najlepiej korzystać z dostępnego w danej strefie światła słonecznego. Dotyczą one na przykład budowy i trwałości liści. Rośliny lasów tropikalnych dzięki sprzyjającym warunkom rosną bardzo szybko i produkują bardzo dużo materii organicznej. Daje ona utrzymanie licznym organizmom cudzożywnym.
Wymień jak najwięcej gatunków zamieszkujących las strefy umiarkowanej. Uwzględnij mikroorganizmy, grzyby, rośliny i zwierzęta.
Charakterystyczne dla ekosystemu leśnego jest występowanie piętrowej struktury. Jest ona wynikiem konkurencji roślin o dostęp do światła. W lesie liściastym strefy umiarkowanej wyróżniamy 4 piętra: ściółkę, runo leśne, podszyt i korony drzew. W lesie tropikalnym pięter jest więcej.
Zwarte korony drzew, gesty podszyt oraz runo ocieniają glebę i zapobiegają jej wysychaniu. Dzięki rozległym i gęstym systemom korzeniowym las szybko wchłania duże ilości wody podczas obfitych opadów. Niższe temperatury o mniejszych wahaniach, większa wilgotność, mniejsze nasłonecznienie i mniejsza siła wiatru sprawiają, że we wnętrzu lasu tworzy się mikroklimat odmienny niż na otaczającym otwartym terenie. W lasach strefy umiarkowanej rośliny runa bujnie rozwijają się wiosną przed rozwinięciem się ulistnienia drzew. Latem zacienienie dna lasu jest zbyt duże, by do runa dotarła wystarczająca ilość światła.
Najniżej położonym piętrem jest ściółka. Składa się z martwej materii organicznejmaterii organicznej, głównie szczątków roślin. Za sprawą żyjących tam saprobiontówsaprobiontów, takich jak bakterie i grzyby, stale zachodzą w niej procesy rozkładu. W ten sposób materia organiczna przekształcana jest w glebę leśną. W tym procesie wydziela się dużo ciepła. Sprzyja to rozwojowi żyjących w tej warstwie bezkręgowców. Ilość ściółki zależy od aktywności rozkładających je organizmów. I tak w klimacie ciepłym rozkład jest bardzo szybki, dlatego ściółka tam praktycznie nie występuje, natomiast w tajdze tworzy grubą warstwę. Z tego powodu gleba tajgi w przeciwieństwie do gleby lasu tropikalnego jest mało żyzna.
Gęstwina roślin produkuje każdego roku ogromną ilość materii organicznej, która jest pokarmem wielu gatunków organizmów cudzożywnych. W lasach szczególnie dużo jest roślinożerców, głównie drobnych bezkręgowców. Zamieszkują one glebę, ściółkę oraz powierzchnię roślin. Są pokarmem większych od nich drapieżników, np. pająków, owadów, drobnych gryzoni i ptaków. Na te zwierzęta z kolei polują większe drapieżniki: lisy, wilki, myszołowy. Występują tu jeszcze gatunki pasożytnicze – bakterie chorobotwórcze, pasożytnicze rośliny i grzyby oraz na przykład pasożyty żyjące w jelitach ssaków i na ich skórze. Nie brak też symbiotycznych porostów, grzybów mikoryzowych oraz roślin kwiatowych i ich zapylaczy.
Każdy gatunek ma swoje miejsce w strukturze lasu i powiązany jest wieloma zależnościami ze swoim środowiskiem i innymi gatunkami.
Gdyby zważyć drzewa rosnące na powierzchni 1 ha (100 m x 100 m), okazałoby się, że jest około 16 ton (16 tys. kg) liści, 60 ton gałęzi, 500 ton pni. Same dżdżownice zamieszkujące tę powierzchnię gleby leśnej ważą około 500 kg, a inne bezkręgowce glebowe, grzyby i mikroorganizmy kolejne 500 kg.
4. Ekosystem jeziora
W jeziorach, podobnie jak w lesie, można wyodrębnić określone strefy uzależnione od głębokości i charakteryzujące się zróżnicowaną dostępnością światła słonecznego. Organizmy zamieszkujące jezioro możemy podzielić na trzy grupy: żyjące na dnie, aktywnie pływające oraz unoszące się biernie w toni wodnej.
Strefa przybrzeżnaStrefa przybrzeżna to strefa znajdująca się w pobliżu brzegu jeziora. Obejmuje płytkie wody, które w ciągu dnia są dobrze oświetlone. Dzięki temu w słoneczny dzień są one ciepłe, a nocą szybko mogą się wychłodzić. W okresie zimowym woda w strefie przybrzeżnej zamarza. Ze względu na małą głębokość i falowanie wywołane przez wiatr są to wody dobrze natlenione. Tlen i światło sprzyjają rozwojowi różnych organizmów. Rośliny rosnące przy samym brzegu (trzcina, tatarak) są zakorzenione w położonym tuż pod powierzchnią wody dnie zbiornika. Te, które rosną dalej od brzegu (grzybień , grążel), nie wyrastają wysoko ponad wodę, jednak rozwijają liście na jej powierzchni, a ich korzenie znajdują oparcie w dnie. Jeszcze dalej od brzegu jeziora występują rośliny podwodne (rdestnica, moczarka kanadyjska). W strefie przybrzeżnej żyje wiele zwierząt: owady wodne i ich larwy, narybek, kijanki, ryby takie jak szczupak, okoń czy płoć, płazy (żaby i traszki), wiele gatunków ptaków.
Wody otwartej toni wodnejotwartej toni wodnej są w różnym stopniu prześwietlone, co zależy od głębokości i przejrzystości wody. Blisko powierzchni występują stosunkowo duże wahania temperatury i natlenienia, ale wraz z głębokością warunki stają się coraz bardziej stabilne. W tej strefie żyje mniej zwierząt niż w strefie przybrzeżnej, nie ma tutaj również zakorzenionych w dnie roślin. Występują tu m.in. lipień i sandacz oraz perkozy i kormorany. Pod powierzchnią wody unosi się dużo niewielkich organizmów, tzw. planktonuplanktonu.
Do strefy dennejstrefy dennej dociera mało światła słonecznego oraz tlenu. Wahania temperatur sa tu małe. W zimie, kiedy powierzchniowe wody jeziora zamarzają, temperatura przy dnie jest stała i wynosi ok. 4°C. W tej strefie, jeśli jezioro jest głębokie nie ma roślin, a są jedynie bakterie, protisty i zwierzęta. Większość z nich żywi się opadającą na dno martwą materią organiczną. Wiele z nich, tak jak małże, odfiltrowuje cząsteczki pożywienia z wody. Na dnie jeziora występują również ryby przydenne, głównie węgorze. Niektóre zwierzęta, jak np. żaby, spędzają zimę zagrzebane w mule na dnie jeziora.
Czy powyższy opis ekosystemu jeziora jest prawdziwy dla Jeziora Wiktorii w Afryce? Poprzyj swoja opinie dwoma argumentami.
Słowniczek
dział biologii zajmujący się funkcjonowaniem ekosystemów; bada środowiska i zamieszkujące je zespoły organizmów
umownie wydzielony fragment przyrody składający się z elementów ożywionych i nieożywionych powiązanych ze sobą zależnościami, utrzymujący się w dynamicznej równowadze
drobne organizmy swobodnie unoszące się w toni wodnej
masa złożona z martwych ciał organizmów w różnym stopniu rozkładu oraz produktów życiowej działalności organizmów glebowych
organizmy odżywiające się martwą materią organiczną; saprofagi odżywiają się materią pochodzenia zwierzęcego, a saprofity – roślinnego
strefa obejmująca dno zbiornika i wodę, do której dociera niewielka ilość światła; panuje tam niska temperatura
strefa obejmująca odległe od brzegu wody położone pod powierzchnią zbiornika; jest dobrze oświetlona, zamieszkiwana przez plankton i aktywnie pływające zwierzęta
strefa, w której występują rośliny zakorzenione w dnie oraz glony i inne organizmy; charakteryzuje się dużą zmiennością warunków
Podsumowanie
Ekosystem to środowisko abiotyczne wraz z wszystkimi zamieszkującymi je populacjami różnych gatunków oraz procesy i zależności występujące między nimi, a także między nimi a środowiskiem nieożywionym.
W ekosystemie środowisko wpływa na osobniki należące do poszczególnych gatunków, a te zmieniają środowisko.
Ekosystemy możemy podzielić na sztuczne i naturalne lub na lądowe i wodne.
Struktura ekosystemu leśnego jest piętrowa.
Struktura ekosystemu jeziornego wynika z jego głębokości i przejrzystości wody.
W jeziorach wyróżniamy trzy główne strefy – przybrzeżną, otwartej toni wodnej oraz przydenną.
Podaj 3 przykłady na to, że organizmy przekształcają swoje środowisko.
Wybierz jeden z gatunków zamieszkujących las. Wymień jak najwięcej zależności, którymi jest powiązany ze środowiskiem i innymi gatunkami.
Zadania
Wskaż poprawne zakończenie zdania.
W ekosystemie lasu łęgowego (liściastego lasu położonego nad rzeką lub potokiem, na terenach zalewanych przez powodzie)
- w lecie jest chłodniej niż na otwartym terenie.
- gleby są żyzne.
- rośliny konkurują o miejsce i światło.
- zwierzęta charakteryzują się doskonałym wzrokiem.
- gleby są jałowe.
- rośliny wytwarzają mało materii organicznej.
- w lecie i w zimie jest chłodniej niż na otwartym terenie.
Rozróżnij przykłady oddziaływań środowiska na ożywioną część ekosystemu lasu i organizmów lasu na środowisko nieożywione. Przyporządkuj je odpowiednim kategoriom.
Rośliny wzbogacają powietrze w tlen., Skaliste podłoże uniemożliwia rozwój roślin., Niski poziom wód gruntowych powoduje usychanie roślin., Pogodne i ciepłe lato sprzyja szybkiemu wzrostowi drzew., Wiatr umożliwia rozsiewanie nasion sosny., Korzenie traw chronią podłoże przed erozją., Mech i ściółka zatrzymują wodę z opadów., Mikroorganizmy glebowe wzbogacają glebę w substancje potrzebne roślinom., Liście drzew i krzewów ocieniają glebę.
| przykłady wpływu organizmów żyjących w lesie na przyrodę nieożywioną | |
|---|---|
| przykłady wpływu środowiska nieożywionego na organizmy ekosystemu lasu |
Wskaż ekosystem.
- Morze Bałtyckie
- doniczka z okazałą paprocią
- ogród zoologiczny
- grządka z tulipanami
- Ameryka Południowa
Wskaż poprawne zakończenie zdania.
Rośliny zakorzenione w dnie jeziora nie występują w strefie
- przybrzeżnej.
- otwartej toni wodnej.
- dna jeziora.