Ökosystem: Definition, Typen, Struktur & Beispiele

Inhalt

• Ökosystemdefinition in der Biologie
• Ursprünge der Ökologie
• Arten von ökologischen Systemen
• Wichtige Ökosystembiome
• Struktur von Ökosystemen
• Funktionen des Nährstoffkreislaufs
• Stabilität in der Funktionsweise von Ökosystemen
• Störungen in der Funktionsweise des Ökosystems
• Beispiel für ein marines Ökosystem
• Beispiel für ein aquatisches Ökosystem
• Beispiel für ein terrestrisches Ökosystem
• Ökosystem vs. Gemeinschaftsökologie
• Schutz von Ökosystemstrukturen
• Katastrophale Zerstörung des Ökosystems

Die natürliche Welt besteht aus sehr unterschiedlichen Arten von physischen Umgebungen und Organismen, die für das Leben dort einzigartig sind. Ein anderes Wort für dieses Konzept in der Biologie ist Ökosystem.

In diesem Artikel erhalten Sie klare Erklärungen zu Ökosystemen und interessante Beispiele.

Ökosystemdefinition in der Biologie

Biologen definieren ein Ökosystem als eine Gemeinschaft lebender Organismen und ihrer physischen Umgebung, die beides umfasst biotisch und abiotisch Faktoren.

Biotische Faktoren sind Lebewesen in einem voneinander abhängigen ökologischen System wie Pflanzen, Tiere, Mikroben und Pilze.

Abiotischen Faktoren sind nicht lebende Dinge wie Wasser, Sonnenlicht, Schutz, Steine, Mineralien, Boden und Klima.

Ursprünge der Ökologie

Die wissenschaftliche Untersuchung und Klassifizierung von Pflanzen und Tieren geht auf Aristoteles im antiken Griechenland zurück. Im frühen 19. Jahrhundert beschrieb Darwin den Wettbewerb zwischen Arten und Evolution durch natürliche Selektion. Ernst Haeckel hat das Wort geprägt Ökologie um diese Zeit.

Ende des 19. Jahrhunderts schlug Eugenius Warming vor, dass abiotische Faktoren wie Dürre, Feuer und kaltes Wetter auch das Verhalten der Arten und Anpassungsstrategien beeinflussten. Warming war in seiner Arbeit viel unterwegs und entwickelte einen Universitätskurs über Pflanzenökologie. Seine Ideen fingen an, als britische und nordamerikanische Wissenschaftler sein klassisches Buch lasen, Ökologie der Pflanzen.

Der Begriff Ökosystem wurde 1936 von Arthur Tansley geprägt.

Arten von ökologischen Systemen

Es gibt drei große Kategorien von biologischen Ökosystemen. Jedes hat eine unterschiedliche Artzusammensetzung und -struktur. Das größte Ökosystem ist das marine Ökosystem. Alle Ökosysteme sind vom globalen Klima und den menschlichen Aktivitäten wie Umweltverschmutzung, Bewässerung, Verstädterung, Bergbau und Entwaldung betroffen.

Meeresökosystem deckt über 70 Prozent der Erdoberfläche. Zu den Meeresökosystemen zählen neben den Ozeanen auch Sandstrände, Flussmündungen, Wattenmeer, Antarktisgewässer, Salzwiesen und lebhafte Korallenriffe. Das Klima mariner Ökosysteme auf der ganzen Welt reicht von tropischer Hitze bis zu polaren Wirbeln.

Aquatische Ökosysteme gehören Seen, Flüsse, Teiche und Feuchtgebiete. Süßwasserarten sterben viel schneller aus als marine oder terrestrische Arten National Geographic. Klimawandel und Umweltverschmutzung sind große Bedrohungen für aquatische Ökosysteme.

Terrestrische Ökosysteme sind landbasierte ökologische Gemeinschaften in Orten wie der arktischen Tundra, Wüste, Wäldern und Grasland. Tiere in polaren Klimazonen haben ähnliche Anpassungsmerkmale wie dickes Fell und eine isolierende Fettschicht mitentwickelt.

Wichtige Ökosystembiome

Biomes sind ein etwas breiterer Begriff als Ökosysteme, obwohl sie ziemlich ähnlich sind. Biomes sind charakteristische ökologische Gemeinschaften, die selbst viele Ökosysteme enthalten können. Sie sind nützlich, um die Merkmale bestimmter Gebiete zu kategorisieren, die sich direkt auf den Typ oder die Typen von Ökosystemen auswirken können, die dort entstehen.

Zu den Unterscheidungsmerkmalen dieser Biome / Ökosysteme zählen das jeweilige Klima, die Zone, die Höhe, der Bodentyp, die Niederschlagsmenge und die Artenzusammensetzung.

Aquatische biome Dazu gehören Korallenriffe, Flussmündungen, Meeresgebiete, Feuchtgebiete und Süßwasser.

Wüstenbiome Dazu gehören die Mojave-Wüste, Chiles Küstenwüsten, das Death Valley und Grönlands kalte Wüsten.

Waldbiome Dazu gehören tropischer Regenwald, gemäßigter Wald, Chaparral (Sträucher) und Taiga (borealer Wald).

Grünlandbiome Dazu gehören Savannen, Steppen, Prärien und südamerikanische Pampas.

Struktur von Ökosystemen

Lebende Organismen müssen Energie und Nährstoffe haben, um zu wachsen, zu reagieren und sich zu vermehren. Organismen sind im Kreislauf des Lebens voneinander abhängig und miteinander verbunden. Energie wird von einer Ebene der Ernährungspyramide zur nächsten übertragen. Zum Beispiel fressen Fische Algen und Tintenfische Fische.

Algen, Fische, Tintenfische und Raubhaie sind ein Beispiel für a Nahrungskette. Das Nahrungsnetz besteht aus vielen überlappenden Nahrungsketten. Die Energiepyramide beginnt mit Erzeugern am Fuß der Pyramide, gefolgt von Verbrauchern und Raubtieren auf höheren Ebenen. Bei jeder Übertragung zwischen Organismen geht Energie verloren, sodass die Pyramide aufrecht und nicht invertiert ist.

Pflanzen und Phytoplankton sind Produzenten, die photosynthetische Pigmente enthalten, die Sonnenenergie und Kohlendioxid zur Zuckerherstellung verwenden. Primärverbraucher essen Pflanzen und Sekundärverbraucher essen Primärverbraucher. Ein Apex-Raubtier ohne natürliche Feinde hält den Spitzenplatz in der Ernährungspyramide.

Funktionen des Nährstoffkreislaufs

Biomasse wird in einem Ökosystem konserviert und recycelt. Wenn Organismen sterben, Zersetzer Zerlegen Sie die organische Substanz in Energie und Nährstoffe, die zurück in das Ökosystem fließen. Bei der Zersetzung von Tieren werden Kohlenhydrate, Fette, Proteine ​​und Gase freigesetzt, wenn Mikroben, Fliegen und Würmer auf sie einwirken.

Bakterien und Mikroben zersetzen verrottende Pflanzenstoffe in Nährstoffe wie Kalzium, Stickstoff, Kalium und Phosphor, die den Boden anreichern.

Energie und Nährstoffe auch fließen zwischen Ökosystemen. Zum Beispiel erodieren Steine ​​in einem Fluss und geben Mineralien in das Wasser, das stromabwärts in Seen und Felder fließt. Der Effekt kann auch schädlich sein. Das Abfließen von Stickstoff und Phosphor aus Ackerland kann die Wasserstraßen verschmutzen.

Im Gegensatz zu Materie, die recycelt wird, fließt die Energie in eine Richtung. Pflanzen produzieren energiereiche Glukosemoleküle aus Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid. Chemische Energie wird für den Zellstoffwechsel an die Verbraucher übertragen und zusätzliche Energie wird als Wärme abgegeben.

Stabilität in der Funktionsweise von Ökosystemen

Ökosysteme sind dynamisch mit einem ständigen Wechsel von Energie und Materie. Nährstoffgehalte, Artenpopulationen, Wettermuster, Temperatur, Jahreszeiten schwanken und verändern sich. Vielfalt in einem Ökosystem trägt zur Stabilität bei.

Trotz des Flusses und der Dynamik der Ökosystemökologie insgesamt ein Gleichgewichtszustand bleibt stabil. Ökosysteme behalten einen stabilen Zustand mit einer ziemlich gleichmäßigen Zusammensetzung bei. Normalerweise gefährden schwankende biotische und abiotische Merkmale ein stabiles System nicht. Mit anderen Worten, ein Regenwald ist immer noch ein Regenwald, auch wenn die Population der Affen abnimmt.

Störungen in der Funktionsweise des Ökosystems

Natürliche Störungen können das Funktionieren des Ökosystems stören. Zum Beispiel stören Hurrikane, Waldbrände, Überschwemmungen und Vulkane die Ökosystemleistungen. Überschwemmungen können Wasserquellen verunreinigen. Der Lebensraum geht verloren und Arten können verdrängt werden. Das Gleichgewicht zwischen Raubtier und Beute ist möglicherweise gestört, was bei anderen Arten einen Dominoeffekt hervorruft.

Invasive Arten kann möglicherweise das Wohlergehen und die Existenz anderer Arten gefährden. Invasive Arten sind Pflanzen und Tiere, die absichtlich oder versehentlich in ein Gebiet gebracht werden. Manchmal werden absichtlich invasive Arten eingeschleust, um ein Raubtier zu stoppen, das die Kontrolle übernimmt. Zum Beispiel setzten Naturschützer Lachse in die Großen Seen frei, um eine weniger wünschenswerte invasive Art zu bekämpfen.

Menschliche Aktivität ist eine weitere Hauptursache für gefährliche Veränderungen des Ökosystems. Jagd, Überfischung, Ausbeutung nicht erneuerbarer Ressourcen, Giftmüll und Umweltverschmutzung bedrohen die Ökosysteme und ihre Biomasse. In extremen Fällen wie einem Leck aus einem Kernkraftwerk könnten die betroffenen Ökosysteme für die kommenden Jahre radioaktiv und krebserregend sein.

Beispiel für ein marines Ökosystem

Das Great Barrier Reef Vor der Küste Australiens ist eine unglaublich große und vielfältige Meeresökosystem das gibt es schon seit millionen von jahren. Algen liefern Nahrung für wachsende Korallen, die sich an toten Korallen im Riff festsetzen.

Junge Korallen, die im Wasser schwimmen, werden von Fischen und Tieren gefressen, die im Ozean schwimmen. Skelettierte Korallen können immer noch von Würmern, Schnecken und gefräßigen Seesternen verzehrt werden.

Einige Korallen haben eine für beide Seiten vorteilhafte Beziehung zu Garnelen und Krabben, die in Korallenkolonien leben und mit ihren Kneifern gegenseitige Feinde abwehren. Abiotische Faktoren, die Korallen erheblich beeinflussen, sind steigende Wassertemperaturen, Versauerung der Ozeane und Kohlendioxid.

Laut dem Smithsonian Museum of Natural History beginnt saures Meerwasser bereits, die Skelettstruktur von Korallenriffen in Orten wie Hawaii aufzulösen.

Beispiel für ein aquatisches Ökosystem

Das aquatische Ökosystem des Lake of the Woods befindet sich an der Grenze zwischen Kanada und den Vereinigten Staaten. Dieser Süßwasserkörper ist das, was vom einst massiven Gletschersee Agassiz übrig bleibt.

In diesem aquatischen Süßwasser-Ökosystem sorgen Phytoplankton, Zooplankton, Algen und Bakterien für ein optimales Maß an Nahrung, Lebensraum und Sauerstoff für schmackhafte Fische. Lake of the Woods wird oft als Walleye-Hauptstadt der Welt bezeichnet.

Wirbellose Tiere wie Eintagsfliegen und Mücken spielen auch in Süßwasserseen eine wichtige Rolle. Sie fressen Mikroorganismen, die sich von verrottenden pflanzlichen und tierischen Stoffen ernähren. Wirbellose Tiere sind eine hervorragende Nahrungsquelle für kleine Fische, die von großen Fischen gefressen werden und von Pelikanen, Reihern, Bären und Menschen gefangen werden können.

Zu den abiotischen Faktoren, die den Zustand eines aquatischen Ökosystems wie Lake of the Woods beeinflussen, gehören Luft- und Wassertemperatur, Kohlendioxid und toxischer Abfluss.

Beispiel für ein terrestrisches Ökosystem

Das Amazonas-Regenwald-Ökosystem ist eine artenreiche Landumgebung in Südamerika. Das Sonnenlicht wird von üppigen Laubpflanzen und hohen Bäumen absorbiert, die einer erstaunlichen Anzahl von Vögeln, Säugetieren, Insekten, Eidechsen und Schlangen in den Tropen Nahrung und Schutz bieten. Viele dieser Kreaturen werden von Raubtieren wie dem Jaguar gefressen.

Wenn Organismen im Regenwald sterben, werden ihre Energie und Nährstoffe von Zersetzern wie Maden und Mikroben schnell abgebaut. Nährstoffe gehen zurück in den Boden und helfen den Pflanzen zu wachsen. Zu den abiotischen Faktoren des Regenwaldes zählen große Mengen an Niederschlägen, Hitze und ein tropisches Klima, das die Artenvielfalt vom Waldboden bis zu den dicken hängenden Baumkronen fördert.

Ökosystem vs. Gemeinschaftsökologie

Je nach Forschungsinteresse können sich Ökologen auf den Bereich der Gemeinschaftsökologie, der Ökosystemökologie oder auf beides konzentrieren. Community Ecology untersucht speziell die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten und das Ergebnis dieser Wechselwirkungen. Die Ökosystemökologie befasst sich viel umfassender mit lebenden und nicht lebenden Faktoren, die sich auf eine ökologische Gemeinschaft auswirken und Veränderungen des Ökosystems auslösen.

Zum Beispiel könnte ein Ökologe, der herausfinden will, warum Riesenkarpfen einen See übernehmen, der einst voller Forellen war, eine Ökologiestudie der Fischpopulation und eine Ökosystemstudie zur Verringerung der Wasserqualität durchführen, die alle Arten des Wasserlebens betrifft . Ökologen führen Studien durch, die helfen Bewahren Sie natürliche Ressourcen für zukünftige Generationen auf.

Schutz von Ökosystemstrukturen

Das Ökosystemmanagement setzt Erhaltungspraktiken ein, um die Integrität der Ökosystemfunktionen und -strukturen zu gewährleisten. Ökosystemstrukturen gelten als integer, wenn sie ausgewogen, stabil und charakteristisch für ökologische Gemeinschaften in dieser natürlichen Region sind.

Sowohl abiotische als auch biotische Faktoren sind im Allgemeinen vorhersehbar. Die Bevölkerungsdynamik sollte auch selbsttragend sein, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist Gleichgewicht wiederherstellen.

Gutes Ökosystemmanagement spielt eine wichtige Rolle beim Erhalt von State Parks, Nationalparks und anderen Wildtiergebieten. Das Verständnis der Geschichte des Ökosystems und der normalen Veränderungs- oder Nachfolgeraten hilft bei der Früherkennung struktureller Probleme. Ziel ist es, die biologische Vielfalt zu erhalten und die Lebensfähigkeit einheimischer Arten sicherzustellen. Von New York bis Kalifornien beobachten Umweltschützer die Klimamuster genau.

Katastrophale Zerstörung des Ökosystems

Naturkatastrophen wie ein Hurrikan werden von einer geordneten Abfolge und einem natürlichen Wiederaufbau des Gebiets bis zu seinem früheren Zustand gefolgt. Menschliches Handeln kann jedoch eine Ökosystemökologie vorübergehend oder dauerhaft zerstören. In den USA und auf der ganzen Welt sind Ökosystemkatastrophen aufgetreten.

Das Ökosystem des Golfs von Mexiko wurde durch Schadstoffe, die vom Mississippi in den Golf transportiert wurden, erheblich gestört. Stickstoff und Phosphor aus Feldern, Feedlots und Abwässern fließen aus vielen Staaten in den Fluss.

Ein zu hoher Nährstoffgehalt stimuliert giftige Algenblüten, verändert die Futterveränderung und führt zu einem Sauerstoffmangel im Wasser, was zu einer toten Zone und massiven Fischsterben führt. Das Gebiet ist auch von abiotischen Faktoren wie Wirbelstürmen und Überschwemmungen betroffen.

1986 hat ein Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl in der Ukraine tödliches radioaktives Material in die Atmosphäre abgegeben. Millionen von Menschen waren Strahlung ausgesetzt. Tausende von Kindern, die Milch von Kühen tranken, die in dem kontaminierten Gebiet weiden ließen, entwickelten Schilddrüsenkrebs. Heute ist das radioaktive Gebiet um Tschernobyl für Menschen gesperrt, aber Wölfe, Wildpferde und andere Tiere sind in erheblicher Zahl vorhanden.