Ekosystem – współzależność środowiska i organizmów

R1Q2tTwPXzsm1

Grafika przedstawiająca żywe i nieożywione elementy ekosystemu. Widoczny jest las. Na dole grafiki znajduje się część podziemna, w której znajdują się korzenie drzew, nory zwierząt. W jednej z nor znajduje się gryzoń zwinięty w kłębek. Ma szarą sierść i długi różowy ogon. Górna część grafiki to naziemna część lasu, w której znajdują się liczne drzewa oraz zwierzęta: sowa, lis, orzeł. Lis stoi przy drzewie, pod którym znajduje się norka gryzonia. Ma rudą sierść. Sowa siedzi na złamanym pniu drzewa. Sowa ma jasne upierzenie. Orzeł siedzi na pojedynczej gałęzi. Jest to duży ptak o brązowym upierzeniu i zakrzywionym dziobie.

Wszystkie organizmy na Ziemi żyją obok siebie w wielu różniących się od siebie środowiskach. Zależą od siebie nawzajem oraz od nieożywionych składników przyrody tworząc wraz z nimi skomplikowane zespoły zwane ekosystemami.

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 ekosystemekosystemekosystem. Wszystkie elementy ekosystemu są ze sobą powiązane i wzajemnie na siebie wpływają. Ożywione elementy ekosystemu nazywamy biocenoząbiocenozabiocenozą, natomiast określone środowisko nieożywione, w którym występują populacje wchodzące w skład danej biocenozy, nazywane jest biotopembiotopbiotopem.

RkNvYUNUCLoCn

Ilustracja przestawia składniki ekosystemu w formie dwóch brązowych ramek, jedna nad drugą. W każdej z lewej jest fotografia, z prawej opis na beżowym tle. Górna ramka: stadko siedmiu danieli w lesie. Są jasnobrązowe w białe plamy. Samice pasą się na trawie pokrytej liśćmi, pod drzewem. Jedna stoi bokiem, patrzy w stronę obserwatora. Samiec z rozłożystym porożem stoi z tyłu. Podpis: zespół populacji, wzajemne zależności między populacjami, wpływ organizmów na środowisko. Dolna ramka: szare i brązowe skały w tle, bliżej liczne jasnobrązowe kamienie na piasku. Podpis: wpływ czynników środowiska nieożywionego na populację, czynniki środowiska nieożywionego, teren zamieszkany przez populację.

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).

Galeria przedstawia różne ekosystemy

RM7uYz7Mxh0RZ

Fotografia przedstawia podświetlone akwarium. Z boku szare urządzenie napowietrzające. Na dnie piasek, kawałek kory, liczne splątane rośliny wodne. Między nimi pływają 4 rybki z czerwonymi płetwami i ogonami. Akwarium to ekosystem sztuczny.

Rj9BsoItuHRSb

Fotografia przestawia jezioro w lesie. W wodzie odbija się błękitne niebo i zielone drzewa. Z przodu fragment brzegu porośnięty trawą. Jezioro to ekosystem naturalny z małą liczbą gatunków.

R1HHSEpLtLDch

Fotografia lotnicza przestawia zielony las równikowy. Drzewa rosną gęsto, mają zwarte korony. Miedzy drzewami błękitna rzeka. Naturalny ekosystem wiecznie zielonego lasu równikowego tworzy niezliczona ilość gatunków.

R1cb3HDCAAwmv

Fotografia przedstawia duże pole żółto kwitnącego rzepaku. W tle wzgórza pokryte lasem. Pole uprawne to ekosystem sztuczny z małą liczbą gatunków.

Nauka, która bada ekosystemy i zależności pomiędzy ich elementami, to ekologiaekologiaekologia. 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.

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.

Rdp6dhhAlXuOc

Infografika składa się z trzech części. Po środku znajduje się schemat ekosystemu lasu. Widać drzewa, płynącą pomiędzy nimi rzekę. Pomiędzy drzewami widać jelenia. Na niebie widać niebo, białą chmurę i ciemną chmurę, z której pada deszcz. Grafika w symboliczny sposób przedstawia składniki ekosystemu. Po lewej stronie widać wypisane czynniki środowiska ożywionego. Są to: dostępność pokarmu, liczba i zagęszczenie różnych populacji, konkurencja między i wewnątrzgatunkowa, obecność pasożytów, obecność drapieżników. Po prawej stronie widać wypisane czynniki środowiska nieożywionego. Są to: pora roku, nasłonecznienie, temperatura powietrza, ilość opadów, ukształtowanie terenu, rodzaj podłoża, dostępność wody, wiatr.

Organizmy także oddziałują na środowisko. Ogromną rolę w kształtowaniu przyrody Ziemi odegrały sinice. 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 wpływu 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.

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. temperatura, 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.

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.

R171Ws0DOA4O1

Ilustracja przedstawia piętrową strukturę lasu. Zaznaczono na niej warstwy, od dołu: ściółka, runo leśne, podszyt, korony drzew. Ściółka to warstwa leżąca bezpośrednio na glebie, jest utworzona z gałązek i opadłych liści, nasion, piór, sierści i odchodów zwierząt. Runo leży na ściółce, tworzą je krzewinki, mszaki i rośliny zielne osiągające wysokość do pół metra. Podszyt to warstwa nad runem, zbudowana z krzewów i niskich drzew osiągających wysokość do czterech metrów. Korony drzew to warstwa nad podszytem, tworzą ją rośliny drzewiaste osiągające do pięćdziesięciu metrów wysokości.

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 organicznejmateria organicznamaterii organicznej, głównie szczątków roślin. Za sprawą żyjących tam saprobiontówsaprobiontysaprobiontów, 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.

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.

RwdR15Mdzsv3I

Ilustracja przedstawia przekrój przez brzegową część jeziora. Na tle wody zaznaczone strefy jeziora: brzegowa, przybrzeżna, otwarta toń wodna i strefa denna. Strefa przybrzeżna leży nad brzegiem i składa się z trzech stref: strefy roślinności wynurzonej, strefy roślinności pływającej, strefy roślinności zanurzonej. W strefie roślinności wynurzonej znajduje się narybek i rośliny, których część znajduje się nad wodą, a część pod. W strefie roślinności pływającej znajdują się małe i średnie ryby oraz rośliny, które są niemal całkowicie zanurzone w wodzie. Jedynie ich liście unoszą się na jej powierzchni. W strefie roślinności zanurzonej znajdują się rośliny całkowicie zanurzone w wodzie. Strefa przydenna znajduje się przy dnie, pływają w niej duże ryby. Nad nią znajduje się otwarta toń wodna.

Strefa przybrzeżnastrefa 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.

RnFKlqXFJqTRf

Ilustracja przedstawia przekrój przez przybrzeżną część jeziora. Narysowano na nim żabę, która znajduje się na brzegu, ślimaka i małża, które znajdują się w płytkiej wodzie, skorupiaki w wodzie nieco głębszej, zooplankton i fitoplankton unoszące się w otwartej toni wodnej, ryby i bakterie w strefie przydennej. Nad wodą leci ptak. W strefie przybrzeżnej rosną różne rośliny. Jedne wystają ponad powierzchnię, inne są zanurzone w wodzie.

Wody otwartej toni wodnejstrefa 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. planktonuplanktonplanktonu.

RHzcBGnWH4ukh

Fotografia perkoza dwuczubego na tafli jeziora, z rybą w dziobie. Jest to duży ptak, mający czarne pióra porastające tułów, biało‑czarne pióra porastające szyję, brązową głowę. Na głowie ma charakterystyczny czarny czub. Na jeziorze widoczne fale.

Do strefy dennejstrefa dennastrefy dennej dociera mało światła słonecznego oraz tlenu. Wahania temperatur są 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.

R11LvyEWZerJA

Fotografia przedstawia dno jeziora eutroficznego. Jest ono szare, niewyraźne, całkowicie pozbawione roślinności.

Słowniczek

Podsumowanie

• Ekosystem to środowisko abiotyczne (biotop) wraz z wszystkimi zamieszkującymi je populacjami różnych gatunków (biocenoza) 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.

Zadania