Ocena brak

Ekosystemy

Autor /Siejka Dodano /31.01.2012

Byt każdej istoty żywej jest zależny od innych organizmów. Większość zwierząt i roślin przystosowała się do życia w określonych typach śro­dowisk, które są ogólnie nazywane ekosystemami. Pomiędzy żyjącymi tam organizmami istnieją skomplikowane zależności.
Lato w Arktyce jest krótkie, lecz życie bio­logiczne o tej porze roku jest bardzo inten­sywne. Gdy w tundrze stopnieje śnieg, rośli­ny szybko zaczynają rosnąć i zakwitają, czerpiąc energię do życia z promieni słonecznych. Wyklu­wają się miliony owadów, spijających nektar i za­pylających rośliny. Ogromne chmary owadów przyciągają wielkie stada ptaków wędrownych.
Pojawienie się soczystych roślin przyczynia się do wzrostu liczebności populacji lemingów, które z kolei stanowią pokarm dla lisów polarnych, gro­nostajów i sów śnieżnych. Tymczasem w kierunku północnym wędrują ze swych zimowisk w ciem­nych lasach tajgi liczne stada reniferów, aby żerować na oświetlonych całą dobę letnich pastwiskach. Towarzyszą im watahy wilków, które polują, by nakarmić swe szczenięta. Przez kilka tygodni cała tundra tętni życiem i doskonale widoczne są wtedy wzajemne zależności pomiędzy żywymi istotami. Organizmy te czerpią oraz przetwarzają energię, jaka została wytworzona w czasie letnich dni, kiedy to w położonej na dalekiej północy tundrze słońce nie zachodzi przez całą dobę.
Nauką, która zajmuje się badaniem zależności pomiędzy organizmami jest ekologia. Zoolog bada życie pojedynczego gatunku, na przykład wilka. Naukowiec ten interesuje się tym, co wilk zjada, po jakim obszarze się porusza, jak się rozmnaża. Ekolog bada życie wilka od innej strony - przypa­truje się jego środowisku, na które składają się występujące tam zwierzęta, rośliny, czynniki kli­matyczne, a także procesy chemiczne i fizyczne zachodzące na terenie, na którym drapieżnik żyje. Dla ekologa wilk jest więc jednym z elementów skomplikowanego, złożonego systemu przyrodni­czego, w obrębie którego odbywa się przetwarza­nie energii podtrzymującej istnienie istot żywych. Taki układ jest nazywany ekosystemem.

Duże i małe
Pojęcie ekosystemu może służyć do określenia środowisk wielkich i małych. Całą naszą planetę możemy traktować jako jeden wielki ekosystem.
Ekosystemem można jednak nazwać pojedynczą kałużę wśród skał na wybrzeżu klifowym. Zwykle tym pojęciem określa się jakiś szczególny, samo­wystarczalny rodzaj zespołu biologicznego, który istnieje w określonych warunkach. Ekosystemem jest więc środowisko tundry arktycznej, tropikalny las deszczowy, jezioro lub rafa koralowa.
W sensie ogólnym jest nim na przykład zbiór wszystkich raf koralowych, które występują w mo­rzach, a w mniejszej skali jest to pewna rafa o uni­kalnym, niepowtarzalnym charakterze. Różnymi ekosystemami możemy też nazwać te same śro­dowiska w różnych porach roku: na przykład, kiedy w Arktyce zaczyna się zima, charakter zmian śro­dowiskowych jest tam tak drastyczny, że można mówić o ekosystemie zimowym, a kiedy następu­je lato, o ekosystemie letnim.
Znaczenie słońca
Największe znaczenie w ekosystemach ma ener­gia. Życie biologiczne trwa dzięki energii, a źró­dłem największej ilości energii koniecznej do pod­trzymania życia jest słońce. Energia promieni słonecznych stoi u podstawy istnienia prawie wszystkich ekosystemów. Energia świetlna pa­dająca na roślinę zieloną jest przez nią pochłania­na i w procesie fotosyntezy wykorzystywana do zamiany substancji nieorganicznych w związki organiczne, głównie cukrowce.
Energia świetlna, zamieniona w energię che­miczną związków organicznych, jest wykorzy­stywana przez roślinę do podtrzymania wzrostu i w procesie rozmnażania się. Jednak jeśli roślina zostanie zjedzona przez zwierzę roślinożerne, na przykład królika, zmagazynowana przez roślinę energia jest przez roślinożercę przetwarzana i wy­korzystywana do budowy tkanek. Gdy królik zosta­nie następnie zjedzony przez lisa, energia ta służy lisowi. Tak więc z energii świetlnej promieni sło­necznych przetworzonej przez roślinę w związki organiczne korzysta sama roślina, królik i lis.
Jednak po drodze duża część energii rozprasza się. Zwierzęta spalają pobraną energię, gdy się poruszają i rozmnażają, oddychają i rosną, nawet rośliny tracą część wytworzonej przez siebie ener­gii na oddychanie i rozmnażanie się. Układ trawien­ny zwierząt nie jest doskonały i duża część energii, którą pobrały w formie pokarmu nie jest wykorzystana. Kiedy królik zjada roślinę, a potem kró­lika schwyta lis na każdym z tych poziomów duża część energii zmagazynowanej w związkach che­micznych, z których zbudowane są ciała tych orga­nizmów, zostaje utracona. Na każdym etapie łańcu­cha pokarmowego uchodzi do otoczenia około 90% energii. Innymi słowy, jeden królik dostarcza liso­wi tylko jedną dziesiątą tej energii, którą pobrał, zjadając roślinę.
Wszystko to sprawia, że biomasa - całkowita masa wszystkich organizmów - na każdym z pozio­mów troficznych ekosystemu może równać się tylko dziesięciu procentom biomasy niższego po­ziomu troficznego. Tak więc zwierzęta drapieżne są utrzymywane przez co najmniej dziesięć razy większą biomasę roślinożerców, a te z kolei przez dziesięć razy większą biomasę roślin. Wyjaśnia to, dlaczego takie zwierzęta jak na przykład wilki, są stosunkowo nieliczne. Poziomy troficzne każdego ekosystemu można przedstawić w formie pirami­dy, której podstawą są rośliny, a na szczycie znaj­dują się drapieżniki.
W praktyce poziomy troficzne w ekosystemie rzadko są tak jasno określone i wyraźne. Zamiast prostego podziału organizmów żywych na rośliny, roślinożerców i drapieżniki oraz prostej drogi prze­chodzenia energii, w większości ekosystemów istnieją skomplikowane „sieci pokarmowe". Zwie­rzęta, a także rośliny, czerpią energię do życia z różnych źródeł.
Na przykład w pewnym lasku drapieżnikiem ostatecznym może być jastrząb, który poluje na wszystkie owadożerne ptaki przelatujące obok niego. Jastrząb może polować zarówno na owady, jak i na ptaki będące ziarnojadami. Z drugiej stro­ny, pasożytnicze owady mogą ssać jego krew, a wszystkożerne ptaki, takie jak wrony, rabować jego lęgi i żywić nimi swoje pisklęta, które z kolei mogą paść łupem jastrzębia.
Innym czynnikiem, który komplikuje obraz za­leżności w ekosystemach jest zdolność organizmów do przemieszczania się. Ekosystemy nie istnieją w całkowitej izolacji, a byt wielu z nich uzależ­niony jest od energii wytworzonej w innym miej­scu. Przykładowo na plaży może żyć mnóstwo zagrzebanych w piasku skorupiaków i mięczaków. Są one pokarmem ptaków siewkowatych, takich jak na przykład kuliki, które z kolei mogą paść ofia­rą sokołów wędrownych. Jednak podstawa pira­midy pokarmowej - roślinność - wydaje się tam być nieobecna. W rzeczywistości znajduje się ona w innym miejscu - w toni wodnej pod postacią planktonu i szczątków roślinnych, które są wyrzu­cane na plażę w czasie przypływu i zjadane przez bytujące tam mięczaki oraz skorupiaki.
Niektóre ekosystemy są bardzo stabilne i ist­nieją nieomal nieprzerwanie. Warunki środowis­kowe nie ulegają zmianom, roślinność rośnie w stałym tempie i liczebność populacji zwierząt utrzymuje się na mniej więcej jednakowym pozio­mie. W innych ekosystemach zachodzą gwałtow­ne zmiany, których wynikiem są cykliczne zmia­ny liczebności roślin i zwierząt.

Cykliczność
W Arktyce, na przykład, wiosną łagodne warunki klimatyczne pobudzają do wzrostu rośliny, dzięki czemu zwiększa się baza pokarmowa dla lemin­gów. Gryzonie rozmnażają się szybciej, a ponieważ samica leminga może przystępować do rozrodu w wieku 28 dni, liczebność populacji tego gatun­ku wzrasta w ogromnym tempie. W ciągu kilku tygodni cała tundra jest pełna lemingów i zaczyna się święto dla lisów polarnych oraz sów śnieżnych. Ponieważ jest dużo pokarmu, te drapieżniki rów­nież wyprowadzają więcej potomstwa.
Jednak w końcu lemingi ogołacają z roślinności zamieszkiwane przez siebie tereny i wyruszają na wędrówkę w poszukiwaniu nowych żerowisk. W północnej części Skandynawii wędrujące lemin­gi często w poszukiwaniu pokarmu przepływają fiordy i skaczą do wody ze stromych skalistych brzegów, co czasami jest błędnie interpretowane jako rodzaj masowego samobójstwa.
Po wyczerpaniu się zasobów pokarmowych zaczyna się dla lemingów ciężki okres. Większość z nich ginie, a te które przeżyją, zaczną rozmna­żać się pomyślnie dopiero wtedy, gdy roślinność się odnowi. Spadek liczebności lemingów odbija się też na stanie pogłowia drapieżników, które co prawda mogą zacząć polować na inne zwierzęta, lecz nie są w stanie utrzymać takiego tempa roz­rodu jak w okresie maksymalnej liczebności gry­zoni. W praktyce liczebność populacji lemingów i polujących na nie drapieżników zmienia się w cyklu czteroletnim. Długość tego cyklu jest wy­znaczona zdolnością odnowienia się roślinności.
Takie cykliczne zmiany liczebności populacji występują w wielu typach ekosystemów. Na przy­kład do jezior na niżu często trafiają duże ilości związków mineralnych, które pobudzają rozwój roślin i żywiących się nimi zwierząt. Do roślin tych należą unoszące się w toni wodnej mikroskopijne glony, których masowe pojawienie się wywołuje tzw. zakwit wody. W czasie gorącego lata glony mogą się tak rozrosnąć, że na powierzchni jeziora utworzy się gęsty kożuch. Warstwa glonów odci­na dostęp do światła roślinom żyjącym w wodzie. Rośliny wodne giną, a cały rozpuszczony w wo­dzie tlen jest zużywany przez mikroorganizmy żywiące się martwą materią organiczną. Wskutek braku tlenu i pokarmu roślinnego giną też zwie­rzęta wodne. Sytuacja w zbiorniku poprawia się wtedy, gdy glony wymierają wskutek zimna, a wo­da oczyszcza się. Wtedy może odrodzić się pod­wodna flora.
Ekosystem nizinnego jeziora jest także nietrwały w dłuższym okresie. Dostające się do jeziora osady i odkładające się szczątki martwych organizmów powoli zmniejszają głębokość zbiornika i po upły­wie wielu lat jezioro staje się płytsze. Roślinność przybrzeżna zaczyna rozrastać się i zajmować coraz większą powierzchnię. Wśród niej gromadzą się osady, a drzewa i krzewy odporne na zalewanie korzeni zaczynają zarastać brzegi. Ich opadłe liście powodują dalsze spłycanie się jeziora w okolicy brzegów, co umożliwia rozrost innych roślin. W wyniku takich ciągłych zmian po wielu latach w miejscu dawnego jeziora pojawia się trzcinowi­sko, następnie mokradło porośnięte przez papro­cie, a na samym końcu wyrasta tam las. Ten rodzaj zmian jest nazywany sukcesją ekologiczną. Wiele ekosystemów to po prostu kolejne wytwory takie­go ciągu sukcesyjnego.

Roślinność klimaksowa
Las, który pojawił się w miejscu dawnego jeziora jest ostatnim stadium sukcesji ekologicznej. Nie zostanie on zastąpiony przez inny ekosystem. Takie końcowe stadium sukcesji nazywa się klimaksem. To, jak będzie wyglądała roślinność w stanie klimaksu, zależy w dużej mierze od warunków kli­matycznych, a w mniejszym stopniu od warunków terenowo-glebowych. Jeżeli proces sukcesji postę­puje w sposób całkowicie niezakłócony, roślinność o charakterze klimaksowym może pojawić się na ogromnym obszarze. Na przykład duża część Skan­dynawii, północnej Rosji, Syberii, Alaski i Kanady jest zajęta przez tajgę, która to w warunkach pół­nocnych jest roślinnością klimaksowa.
Choć ekosystemy lasów tropikalnych w różnych częściach świata są do siebie dosyć podobne, wy­stępują w nich odmienne gatunki zwierząt i roślin. Nie powinno to zadziwiać, gdyż puszcze równiko­we Afryki są bardzo oddalone od lasów tropikal­nych Ameryki Południowej. Interesujące jednak jest to, że różne, nie spokrewnione ze sobą gatunki z tych lasów, spełniają podobne funkcje w różnych ekosystemach - zajmują podobne nisze ekologicz­ne. Gatunki te są często określane mianem odpo­wiedników ekologicznych. Na przykład w Ame­ryce Południowej ptakami żywiącymi się nektarem są kolibry, w Afryce nektarniki, a w Australii miodojady. Wszystkie te ptaki mają długie i smukłe dzioby, co pozwala im łatwiej zdobywać pokarm.
Czasami jednak tam, gdzie spodziewalibyśmy się znaleźć odpowiednik ekologiczny, napotyka­my inne zwierzę. Na przykład w większej części świata żyją osiadłe gatunki małych, prowadzących nocny tryb życia ssaków, które przeszukują ściół­kę leśną, aby zdobyć pokarm, którym są pierście­nice, ślimaki i inne bezkręgowce. Do niedawna ssaki tego rodzaju nie występowały na wyspach Nowej Zelandii, a nisza ta była zajęta przez grupę ptaków kiwi. Kiwi zwane są nielotami, ponieważ nie potrafią latać, mają upierzenie wyglądające jak sierść ssaka, długi, prosty dziób, małe oczy i dobry węch. Wyglądem i zachowaniem bardziej przypo­minają jeże niż ptaki, co jest zrozumiałe, zważy­wszy, że zajmują one podobną niszę ekologiczną.
Obecnie prawie wszystkie nieloty z Nowej Ze­landii są gatunkami zagrożonymi wyginięciem. Jest to wynik drapieżnictwa i konkurencji ze strony sprowadzonych na wyspy obcych ssaków, takich jak szczury, koty i łasice. Ssaki te nie występowa­ły na terenie Nowej Zelandii przed odkryciem tego kraju przez Europejczyków i gdy pojawiły się, cał­kowicie zaburzyły delikatną równowagę tamtej­szych ekosystemów. Gdyby nie w porę podjęte działania ekologów, introdukowane ssaki mogły­by doprowadzić do całkowitego zniszczenia natu­ralnych ekosystemów Nowej Zelandii.

Podobne prace

Do góry