Ekosistem -Ecosystem
| Bir serinin parçası |
| Biyoloji |
|---|
|
Bir ekosistem (veya ekolojik sistem ), tüm organizmalardan ve etkileşime girdikleri fiziksel çevreden oluşur. Bu biyotik ve abiyotik bileşenler , besin döngüleri ve enerji akışları yoluyla birbirine bağlanır. Enerji, fotosentez yoluyla sisteme girer ve bitki dokusuna dahil edilir. Hayvanlar, bitkiler ve birbirleri ile beslenerek madde ve enerjinin sistem içinde hareketinde önemli bir rol oynarlar. Ayrıca mevcut bitki ve mikrobiyal biyokütle miktarını da etkilerler . Ayrıştırıcılar , ölü organik maddeyi parçalayarak karbonu atmosfere geri bırakır ve ölü biyokütlede depolanan besinleri bitkiler ve mikroplar tarafından kolayca kullanılabilecek bir forma dönüştürerek besin döngüsünü kolaylaştırır.
Ekosistemler dış ve iç faktörler tarafından kontrol edilir . İklim , toprağı oluşturan ana malzeme ve topografya gibi dış faktörler , bir ekosistemin genel yapısını kontrol eder, ancak ekosistemden etkilenmezler. İç faktörler, örneğin ayrışma , kök rekabeti, gölgeleme, bozulma, ardıllık ve mevcut türlerin türleri tarafından kontrol edilir. Kaynak girdileri genellikle dış süreçler tarafından kontrol edilirken, bu kaynakların ekosistem içindeki mevcudiyeti iç faktörler tarafından kontrol edilir. Bu nedenle, iç faktörler sadece ekosistem süreçlerini kontrol etmekle kalmaz, aynı zamanda onlar tarafından da kontrol edilir.
Ekosistemler dinamik varlıklardır - periyodik rahatsızlıklara tabidirler ve her zaman geçmişteki bazı rahatsızlıklardan kurtulma sürecindedirler. Bir ekosistemin bu bozulmaya rağmen denge durumuna yakın kalma eğilimine direnci denir . Bir sistemin, temelde aynı işlevi, yapıyı, kimliği ve geri bildirimleri korumak için değişime uğrarken rahatsızlıkları absorbe etme ve yeniden düzenleme kapasitesi, onun ekolojik esnekliği olarak adlandırılır . Ekosistemler çeşitli yaklaşımlarla incelenebilir - teorik çalışmalar, belirli ekosistemleri uzun süreler boyunca izleyen çalışmalar, nasıl çalıştıklarını açıklamak için ekosistemler arasındaki farklılıklara bakanlar ve manipülatif deneyleri yönlendirenler. Biyomlar , ekosistemlerin genel sınıfları veya kategorileridir. Bununla birlikte, biyomlar ve ekosistemler arasında net bir ayrım yoktur. Ekosistem sınıflandırmaları , ekosistem tanımının dört unsurunun tümünü dikkate alan belirli türde ekolojik sınıflandırmalardır : biyotik bir bileşen, bir abiyotik kompleks, bunlar arasındaki ve içindeki etkileşimler ve kapladıkları fiziksel alan.
Ekosistemler, insanların bağımlı olduğu çeşitli mal ve hizmetler sağlar. Ekosistem ürünleri, su, gıda, yakıt, inşaat malzemesi ve tıbbi bitkiler gibi ekosistem süreçlerinin "maddi, maddi ürünlerini" içerir . Ekosistem hizmetleri ise genellikle "değerli şeylerin durumunda veya konumunda iyileştirmeler" dir. Bunlar, hidrolojik döngülerin sürdürülmesi , hava ve suyun temizlenmesi, atmosferdeki oksijenin korunması, mahsulün tozlaşması ve hatta güzellik, ilham ve araştırma fırsatları gibi şeyleri içerir. Birçok ekosistem, toprak kaybı , hava ve su kirliliği , habitat parçalanması , su sapması , yangın söndürme ve türler ve istilacı türler gibi insan etkileri yoluyla bozulur . Bu tehditler, ekosistemin ani dönüşümüne veya biyotik süreçlerin kademeli olarak bozulmasına ve ekosistemin abiyotik koşullarının bozulmasına yol açabilir. Orijinal ekosistem tanımlayıcı özelliklerini kaybettiğinde, "çökmüş " olarak kabul edilir. Ekosistem restorasyonu , Sürdürülebilir Kalkınma Hedeflerine ulaşılmasına katkıda bulunabilir .
Tanım
Bir ekosistem (veya ekolojik sistem), etkileşime girdiği tüm organizmalardan ve abiyotik havuzlardan (veya fiziksel çevreden) oluşur. Biyotik ve abiyotik bileşenler , besin döngüleri ve enerji akışları yoluyla birbirine bağlanır.
"Ekosistem süreçleri", enerji ve malzemelerin bir havuzdan diğerine aktarılmasıdır. Ekosistem süreçlerinin "çok çeşitli ölçeklerde gerçekleştiği" bilinmektedir. Bu nedenle, doğru çalışma ölçeği sorulan soruya bağlıdır.
Terimin kökeni ve gelişimi
"Ekosistem" terimi ilk olarak 1935'te İngiliz ekolojist Arthur Tansley tarafından bir yayında kullanıldı . Terim, Tansley'nin isteği üzerine kelimeyi bulan Arthur Roy Clapham tarafından icat edildi. Tansley, organizmalar ve çevreleri arasındaki madde transferlerinin önemine dikkat çekmek için bu konsepti tasarladı. Daha sonra terimi rafine etti ve "Bütün sistem, ... sadece organizma kompleksini değil, aynı zamanda çevre dediğimiz şeyi oluşturan fiziksel faktörlerin tüm kompleksini de içeriyor" olarak tanımladı. Tansley, ekosistemleri sadece doğal birimler olarak değil, aynı zamanda "zihinsel yalıtkanlar" olarak görüyordu. Tansley daha sonra " ekotop " terimini kullanarak ekosistemlerin uzamsal kapsamını tanımladı .
Tansley'in çağdaşı olan bir limnolog olan G. Evelyn Hutchinson , Charles Elton'ın trofik ekoloji hakkındaki fikirlerini Rus jeokimyacı Vladimir Vernadsky'ninkilerle birleştirdi . Sonuç olarak, bir göldeki mineral besin mevcudiyetinin alg üretimini sınırladığını öne sürdü . Bu da alglerle beslenen hayvanların bolluğunu sınırlayacaktır. Raymond Lindeman bu fikirleri daha da ileri götürerek bir göldeki enerji akışının ekosistemin birincil itici gücü olduğunu öne sürdü. Hutchinson'ın öğrencileri, Howard T. Odum ve Eugene P. Odum kardeşler , ekosistemlerin incelenmesi için bir "sistem yaklaşımı" geliştirdiler. Bu, ekolojik sistemler aracılığıyla enerji ve malzeme akışını incelemelerine izin verdi.
süreçler
Dış ve iç faktörler
Ekosistemler hem dış hem de iç faktörler tarafından kontrol edilir. Durum faktörleri olarak da adlandırılan dış faktörler, bir ekosistemin genel yapısını ve içinde işlerin nasıl yürüdüğünü kontrol eder, ancak kendileri ekosistemden etkilenmezler. Geniş coğrafi ölçeklerde iklim , "ekosistem süreçlerini ve yapısını en güçlü şekilde belirleyen" faktördür. İklim , ekosistemin gömülü olduğu biyomu belirler . Yağış modelleri ve mevsimsel sıcaklıklar fotosentezi etkiler ve böylece ekosistem için mevcut olan enerji miktarını belirler.
Ana materyal , bir ekosistemdeki toprağın doğasını belirler ve mineral besinlerin tedarikini etkiler. Topografi ayrıca mikro iklim , toprak gelişimi ve suyun bir sistemdeki hareketi gibi şeyleri etkileyerek ekosistem süreçlerini kontrol eder . Örneğin, ekosistemler, bitişik bir dik yamaçta mevcut olana kıyasla, peyzajdaki küçük bir çöküntüde yer alıyorsa oldukça farklı olabilir.
Ekosistem işleyişinde önemli bir rol oynayan diğer dış faktörler arasında zaman ve potansiyel biyota , bir bölgede bulunan ve potansiyel olarak belirli bir alanı işgal edebilecek organizmalar bulunur. Dünyanın farklı yerlerinde bulunan benzer ortamlardaki ekosistemler, farklı tür havuzlarına sahip oldukları için işleri çok farklı şekilde yapabilirler. Yerli olmayan türlerin tanıtılması, ekosistem işlevinde önemli değişikliklere neden olabilir.
Dış faktörlerin aksine, ekosistemlerdeki iç faktörler sadece ekosistem süreçlerini kontrol etmekle kalmaz, aynı zamanda onlar tarafından da kontrol edilir. Kaynak girdileri genellikle iklim ve ana materyal gibi dış süreçler tarafından kontrol edilirken, bu kaynakların ekosistem içindeki mevcudiyeti ayrışma, kök rekabeti veya gölgeleme gibi dahili faktörler tarafından kontrol edilir. Bozulma, ardıllık veya mevcut türlerin türleri gibi diğer faktörler de iç faktörlerdir.
Birincil üretim
Birincil üretim, inorganik karbon kaynaklarından organik madde üretimidir. Bu esas olarak fotosentez yoluyla gerçekleşir . Bu süreç yoluyla dahil edilen enerji, dünyadaki yaşamı desteklerken, karbon yaşayan ve ölü biyokütle, toprak karbonu ve fosil yakıtlardaki organik maddenin çoğunu oluşturur . Aynı zamanda sera etkisi yoluyla küresel iklimi etkileyen karbon döngüsünü de yönlendirir .
Bitkiler, fotosentez süreciyle ışıktan enerji yakalar ve bunu karbonhidrat ve oksijen üretmek için karbondioksit ve suyu birleştirmek için kullanır . Bir ekosistemdeki tüm bitkiler tarafından gerçekleştirilen fotosentez, brüt birincil üretim (GPP) olarak adlandırılır. Brüt JES'in yaklaşık yarısı, büyümelerini ve bakımlarını destekleyen enerjiyi sağlamak için bitkiler tarafından solunur. GPP'nin solunumla kullanılmayan kısmı olan geri kalan kısım, net birincil üretim (NPP) olarak bilinir. Toplam fotosentez, bir dizi çevresel faktörle sınırlıdır. Bunlar, mevcut ışık miktarını, bir bitkinin ışığı yakalamak zorunda olduğu yaprak alanı miktarını (diğer bitkiler tarafından gölgelenme, fotosentezin önemli bir sınırlamasıdır), fotosentezi desteklemek için kloroplastlara karbon dioksitin sağlanma hızı , mevcudiyetini içerir. su ve fotosentez gerçekleştirmek için uygun sıcaklıkların mevcudiyeti.
Enerji akışı
Enerji ve karbon , ekosistemlere fotosentez yoluyla girer, canlı dokuya dahil edilir, canlı ve ölü bitki maddeleriyle beslenen diğer organizmalara aktarılır ve sonunda solunum yoluyla salınır. Bitki dokularına dahil edilen karbon ve enerji (net birincil üretim) ya bitki canlıyken hayvanlar tarafından tüketilir ya da bitki dokusu ölüp döküntü haline geldiğinde yenmeden kalır . Karasal ekosistemlerde , net birincil üretimin büyük çoğunluğu ayrıştırıcılar tarafından parçalanır . Geri kalan kısım ise canlıyken hayvanlar tarafından tüketilir ve bitki bazlı trofik sisteme girer. Bitkiler ve hayvanlar öldükten sonra, içerdikleri organik madde, detritus bazlı trofik sisteme girer.
Ekosistem solunumu , ekosistemdeki tüm canlı organizmaların (bitkiler, hayvanlar ve ayrıştırıcılar) solunumunun toplamıdır . Net ekosistem üretimi , brüt birincil üretim (GPP) ile ekosistem solunumu arasındaki farktır . Bozulma olmadığında, net ekosistem üretimi, ekosistemdeki net karbon birikimine eşdeğerdir.
Enerji ayrıca orman yangını gibi rahatsızlıklar yoluyla bir ekosistemden salınabilir veya erozyon yoluyla diğer ekosistemlere (örneğin bir ormandan bir dereye, bir göle) aktarılabilir .
Sucul sistemlerde , otçullar tarafından tüketilen bitki biyokütlesinin oranı karasal sistemlere göre çok daha fazladır. Trofik sistemlerde fotosentetik organizmalar birincil üreticilerdir. Dokularını tüketen organizmalara birincil tüketiciler veya ikincil üreticiler - otoburlar denir . Mikroplarla ( bakteri ve mantarlar ) beslenen organizmalara mikrobivorlar denir . Birincil tüketicilerle beslenen hayvanlar - etoburlar - ikincil tüketicilerdir. Bunların her biri bir trofik seviye oluşturur.
Bitkiden otobura, etobura kadar tüketim sırası bir besin zinciri oluşturur . Gerçek sistemler bundan çok daha karmaşıktır—organizmalar genellikle birden fazla gıda türüyle beslenirler ve birden fazla besin düzeyinde beslenebilirler. Etoburlar, bitki bazlı trofik sistemin bir parçası olan bazı avları ve detritus bazlı bir trofik sistemin (hem otçul çekirgeler hem de döküntü tüketen solucanlar ile beslenen bir kuş) parçası olan diğerlerini yakalayabilir. Tüm bu karmaşıklıklara sahip gerçek sistemler, besin zincirlerinden ziyade besin ağlarını oluşturur.
Ayrışma
Ölü organik maddedeki karbon ve besinler, ayrışma olarak bilinen bir grup süreçle parçalanır. Bu, daha sonra bitki ve mikrobiyal üretim için yeniden kullanılabilecek besinleri serbest bırakır ve karbondioksiti fotosentez için kullanılabileceği atmosfere (veya suya) geri döndürür. Ayrışmanın yokluğunda, ölü organik madde bir ekosistemde birikecek ve besinler ve atmosferik karbondioksit tükenecektir.
Ayrışma süreçleri üç kategoriye ayrılabilir : ölü materyalin yıkanması , parçalanması ve kimyasal değişimi. Su, ölü organik madde içinde hareket ederken, suda çözünür bileşenleri çözer ve beraberinde taşır. Bunlar daha sonra topraktaki organizmalar tarafından alınır, mineral toprakla reaksiyona girer veya ekosistemin sınırlarının ötesine taşınır (ve kayıp olarak kabul edilir). Yeni dökülen yapraklar ve yeni ölü hayvanlar, yüksek konsantrasyonda suda çözünür bileşenlere sahiptir ve şekerler , amino asitler ve mineral besinleri içerir. Liç, ıslak ortamlarda daha önemlidir ve kuru ortamlarda daha az önemlidir.
Parçalanma süreçleri, organik materyali daha küçük parçalara bölerek mikroplar tarafından kolonizasyon için yeni yüzeyler ortaya çıkarır. Yeni dökülen yaprak döküntüsü , dış kütikül veya ağaç kabuğu nedeniyle erişilemez olabilir ve hücre içeriği bir hücre duvarı tarafından korunur . Yeni ölü hayvanlar bir dış iskeletle kaplanabilir . Bu koruyucu tabakaları kıran parçalanma süreçleri, mikrobiyal bozunma hızını hızlandırır. Hayvanlar, yiyecek ararken, bağırsaktan geçişte olduğu gibi, döküntüleri parçalar. Donma-çözülme döngüleri ve ıslatma ve kurutma döngüleri de ölü materyali parçalar.
Ölü organik maddenin kimyasal değişimi öncelikle bakteri ve mantar etkisi ile sağlanır. Mantar hifleri , ölü bitki materyalini çevreleyen sert dış yapıları kırabilen enzimler üretir. Ayrıca lignini parçalayan enzimler üretirler , bu da lignindeki hem hücre içeriğine hem de nitrojene erişmelerini sağlar. Mantarlar karbon ve nitrojeni hifal ağları aracılığıyla aktarabilir ve bu nedenle bakterilerin aksine yalnızca yerel olarak mevcut kaynaklara bağlı değildir.
Ayrışma oranları
Ayrışma oranları ekosistemler arasında farklılık gösterir. Ayrışma hızı üç faktör tarafından yönetilir: fiziksel çevre (sıcaklık, nem ve toprak özellikleri), ayrıştırıcıların kullanabileceği ölü materyalin miktarı ve kalitesi ve mikrobiyal topluluğun doğası. Sıcaklık, mikrobiyal solunum hızını kontrol eder; sıcaklık ne kadar yüksek olursa, mikrobiyal ayrışma o kadar hızlı gerçekleşir. Sıcaklık ayrıca ayrışmayı etkileyen toprak nemini de etkiler. Donma-çözülme döngüleri ayrıca ayrışmayı da etkiler; donma sıcaklıkları toprak mikroorganizmalarını öldürür, bu da sızıntının besin maddelerinin hareketinde daha önemli bir rol oynamasına izin verir. Bu, özellikle ilkbaharda toprak çözüldüğünden ve kullanılabilir hale gelen bir besin nabzı oluşturduğundan önemli olabilir.
Çok ıslak veya çok kuru koşullarda bozunma oranları düşüktür. Ayrışma oranları, yeterli oksijen seviyelerine sahip ıslak, nemli koşullarda en yüksektir. Nemli topraklar oksijen açısından yetersiz olma eğilimindedir (bu özellikle sulak alanlarda geçerlidir ), bu da mikrobiyal büyümeyi yavaşlatır. Kuru topraklarda, ayrışma da yavaşlar, ancak toprak bitki büyümesini desteklemek için çok kuru hale geldikten sonra bile bakteriler büyümeye devam eder (daha yavaş bir hızda da olsa).
Dinamikler ve dayanıklılık
Ekosistemler dinamik varlıklardır. Periyodik rahatsızlıklara tabidirler ve her zaman geçmiş rahatsızlıklardan kurtulma sürecindedirler. Bir bozulma meydana geldiğinde, bir ekosistem ilk durumundan uzaklaşarak tepki verir. Bir ekosistemin bu bozulmaya rağmen denge durumuna yakın kalma eğilimine direnci denir . Bir sistemin, temelde aynı işlevi, yapıyı, kimliği ve geri bildirimleri korumak için değişime uğrarken rahatsızlıkları absorbe etme ve yeniden düzenleme kapasitesi, onun ekolojik esnekliği olarak adlandırılır . Dayanıklılık düşüncesi, hayatta kalmamız için ekosistem hizmetlerine bağımlı olduğumuz ve şoklara ve rahatsızlıklara dayanmak için doğal kapasitelerini inşa etmek ve sürdürmek zorunda olduğumuz biyosferin ayrılmaz bir parçası olarak insanlığı da içerir . Zaman, geniş bir aralıkta, örneğin toprağın çıplak kayadan yavaş gelişmesinde ve bir topluluğun rahatsızlıktan daha hızlı iyileşmesinde merkezi bir rol oynar .
Bozulma da ekolojik süreçlerde önemli bir rol oynar. F. Stuart Chapin ve ortak yazarlar, rahatsızlığı "bitki biyokütlesini ortadan kaldıran zaman içinde nispeten ayrı bir olay" olarak tanımlarlar. Bu, otobur salgınlarından, ağaç düşmelerinden, yangınlardan, kasırgalardan, sellerden, buzul ilerlemelerinden volkanik patlamalara kadar değişebilir . Bu tür rahatsızlıklar bitki, hayvan ve mikrop popülasyonlarında ve ayrıca toprak organik madde içeriğinde büyük değişikliklere neden olabilir. Bozulmayı, "kaynak arzındaki biyotik olarak yönlendirilen değişikliklerden kaynaklanan ekosistem yapısındaki ve işleyişindeki yönlü bir değişiklik" olan art arda takip eder.
Bozulmanın sıklığı ve şiddeti, ekosistem işlevini etkileme şeklini belirler. Volkanik bir patlama veya buzulların ilerlemesi ve geri çekilmesi gibi büyük bir rahatsızlık, bitki, hayvan veya organik madde içermeyen toprakları geride bırakır. Bu tür rahatsızlıkları yaşayan ekosistemler birincil ardıllıktan geçer . Orman yangınları, kasırgalar veya ekim gibi daha az şiddetli bir rahatsızlık, ikincil ardıllık ve daha hızlı bir iyileşme ile sonuçlanır. Daha şiddetli ve daha sık rahatsızlık, daha uzun iyileşme sürelerine neden olur.
Bir yıldan diğerine, ekosistemler biyotik ve abiyotik ortamlarında çeşitlilik yaşarlar. Kuraklık , normalden daha soğuk bir kış ve bir haşere salgını, çevresel koşullarda kısa vadeli değişkenliklerdir. Hayvan popülasyonları, kaynak açısından zengin dönemlerde birikerek ve yiyecek arzını aştıkları için çökerek, yıldan yıla değişir. Daha uzun vadeli değişiklikler de ekosistem süreçlerini şekillendirir. Örneğin, doğu Kuzey Amerika'nın ormanları, 1850'de geniş alanların ormanlara döndürülmesiyle sona eren ekim mirasına hala sahiptir. Diğer bir örnek ise doğu Sibirya göllerinde Pleistosen boyunca biriken organik maddeler tarafından kontrol edilen metan üretimidir .
Besin döngüsü
Ekosistemler, daha geniş çevre ile sürekli olarak enerji ve karbon alışverişinde bulunur . Mineral besinler ise çoğunlukla bitkiler, hayvanlar, mikroplar ve toprak arasında gidip gelir. Çoğu nitrojen, biyolojik nitrojen fiksasyonu yoluyla ekosistemlere girer , yağış, toz, gazlar yoluyla biriktirilir veya gübre olarak uygulanır . Çoğu karasal ekosistem , kısa vadede nitrojenle sınırlıdır, bu da nitrojen döngüsünü ekosistem üretimi üzerinde önemli bir kontrol haline getirir. Uzun vadede, fosfor mevcudiyeti de kritik olabilir.
Tüm bitkiler tarafından büyük miktarlarda ihtiyaç duyulan makrobesinler, birincil besin maddelerini (en büyük miktarlarda kullanıldıkları için en sınırlayıcı olan) içerir: Azot, fosfor, potasyum. İkincil ana besinler (daha az sınırlayıcı) şunları içerir: Kalsiyum, magnezyum, kükürt. Tüm bitkilerin küçük miktarlarda ihtiyaç duyduğu mikro besinler arasında bor, klorür, bakır, demir, manganez, molibden, çinko bulunur . Son olarak, belirli bitkiler veya belirli çevresel koşullar altında bitkiler tarafından ihtiyaç duyulabilecek faydalı besinler de vardır: alüminyum, kobalt, iyot, nikel, selenyum, silikon, sodyum, vanadyum.
Modern zamanlara kadar, azot fiksasyonu ekosistemler için ana azot kaynağıydı. Azot sabitleyen bakteriler ya bitkilerle simbiyotik olarak yaşarlar ya da toprakta serbestçe yaşarlar. Kontrollü koşullarda ölçüldüğünde brüt birincil üretimin %25'i kadar, nitrojen sabitleyici ortakyaşarları destekleyen bitkiler için enerji maliyeti yüksektir. Baklagil bitki ailesinin birçok üyesi, nitrojen sabitleyici ortakyaşarları destekler. Bazı siyanobakteriler de azot fiksasyonu yapabilir. Bunlar fotosentezi gerçekleştiren fototroflardır . Diğer nitrojen sabitleyici bakteriler gibi, ya serbest yaşayabilirler ya da bitkilerle simbiyotik ilişkilere sahip olabilirler. Diğer azot kaynakları arasında fosil yakıtların yanması sonucu oluşan asit birikimi , gübre uygulanmış tarım alanlarından buharlaşan amonyak gazı ve toz bulunur. Antropojenik azot girdileri, ekosistemlerdeki tüm azot akışlarının yaklaşık %80'ini oluşturur.
Bitki dokuları döküldüğünde veya yenildiğinde, bu dokulardaki nitrojen hayvanlar ve mikroplar için kullanılabilir hale gelir. Mikrobiyal ayrışma, bitkilerin, mantarların ve bakterilerin bunun için rekabet ettiği topraktaki ölü organik maddelerden azot bileşikleri salmaktadır. Bazı toprak bakterileri, karbon kaynağı olarak organik azot içeren bileşikleri kullanır ve toprağa amonyum iyonları bırakır. Bu süreç azot mineralizasyonu olarak bilinir . Diğerleri, amonyağı nitrifikasyon olarak bilinen bir süreç olan nitrit ve nitrat iyonlarına dönüştürür . Nitrifikasyon sırasında nitrik oksit ve nitröz oksit de üretilir. Azot bakımından zengin ve oksijen bakımından fakir koşullar altında, nitratlar ve nitritler, denitrifikasyon olarak bilinen bir işlem olan azot gazına dönüştürülür .
Bitki kökleriyle simbiyotik olan mikorizal mantarlar, bitkiler tarafından sağlanan karbonhidratları kullanır ve bunun karşılığında fosfor ve azot bileşiklerini bitki köklerine geri aktarır. Bu, ölü organik maddeden bitkilere organik azot transferinin önemli bir yoludur. Bu mekanizma, yıllık 70 Tg'den fazla asimile bitki azotuna katkıda bulunabilir, böylece küresel besin döngüsü ve ekosistem işlevinde kritik bir rol oynar.
Fosfor, bozunma yoluyla ekosistemlere girer . Ekosistemler yaşlandıkça bu arz azalır ve eski arazilerde (özellikle tropik bölgelerde) fosfor sınırlaması daha yaygın hale gelir. Kalsiyum ve kükürt de ayrışma ile üretilir, ancak asit birikimi birçok ekosistemde önemli bir kükürt kaynağıdır. Magnezyum ve manganez hava koşullarına bağlı olarak üretilse de, toprak organik maddesi ile canlı hücreler arasındaki değişimler ekosistem akışlarının önemli bir bölümünü oluşturur. Potasyum öncelikle canlı hücreler ve toprak organik maddesi arasında çevrilir.
İşlev ve biyolojik çeşitlilik
Biyoçeşitlilik , ekosistem işleyişinde önemli bir rol oynar. Ekosistem süreçleri, bir ekosistemdeki türler, bireysel türlerin doğası ve bu türler arasındaki organizmaların göreceli bolluğu tarafından yönlendirilir. Ekosistem süreçleri, bireysel organizmaların çevreleriyle etkileşime girerken eylemlerinin net etkisidir. Ekolojik teori , türlerin bir arada var olabilmeleri için belirli bir düzeyde sınırlayıcı benzerliğe sahip olmaları gerektiğini ileri sürer -birbirlerinden temel bir şekilde farklı olmaları gerekir, aksi takdirde, bir tür rekabetçi bir şekilde diğerini dışlar. Buna rağmen, bir ekosistemdeki ek türlerin kümülatif etkisi doğrusal değildir: örneğin, ek türler nitrojen tutulumunu artırabilir. Bununla birlikte, belirli bir tür zenginliği seviyesinin ötesinde, ek türler, halihazırda mevcut olan türlerden önemli ölçüde farklılık göstermedikçe çok az katkı etkisine sahip olabilir. Örneğin egzotik türler için durum böyledir .
Bir ekosistemde halihazırda mevcut olanlara ekolojik olarak benzer türlerin eklenmesi (veya kaybı) ekosistem işlevi üzerinde yalnızca küçük bir etkiye sahip olma eğilimindedir. Ekolojik olarak farklı türler ise çok daha büyük bir etkiye sahiptir. Benzer şekilde, baskın türler ekosistem işlevi üzerinde büyük bir etkiye sahipken, nadir türler küçük bir etkiye sahip olma eğilimindedir. Kilit taşı türleri , ekosistem işlevi üzerinde, bir ekosistemdeki bolluklarıyla orantısız bir etkiye sahip olma eğilimindedir.
Bir ekosistem mühendisi , bir habitatı oluşturan, önemli ölçüde değiştiren, koruyan veya yok eden herhangi bir organizmadır .
Çalışma yaklaşımları
ekosistem ekolojisi
Ekosistem ekolojisi , "organizmalar ve çevreleri arasındaki etkileşimlerin bütünleşik bir sistem olarak incelenmesidir". Ekosistemlerin boyutu, kayaların yüzey katmanlarından gezegenin yüzeyine kadar on büyüklük sırasına kadar değişebilir.
Hubbard Brook Ekosistem Çalışması 1963'te New Hampshire'daki Beyaz Dağları incelemek için başladı . Tüm bir havzayı bir ekosistem olarak incelemek için yapılan ilk başarılı girişimdi. Çalışma , ekosistem özelliklerini izleme aracı olarak akış kimyasını kullandı ve ekosistemin ayrıntılı bir biyojeokimyasal modelini geliştirdi . Bölgedeki uzun süreli araştırmalar , 1972'de Kuzey Amerika'da asit yağmurunun keşfedilmesine yol açtı . Araştırmacılar , önümüzdeki birkaç on yıl içinde toprak katyonlarının (özellikle kalsiyum) tükendiğini belgelediler.
Ekosistemler çeşitli yaklaşımlarla incelenebilir - teorik çalışmalar, belirli ekosistemleri uzun süreler boyunca izleyen çalışmalar, nasıl çalıştıklarını açıklamak için ekosistemler arasındaki farklılıklara bakanlar ve manipülatif deneyleri yönlendirenler. Çalışmalar, tüm ekosistem çalışmalarından mikro kozmosları veya mezokozmları (ekosistemlerin basitleştirilmiş temsilleri) incelemeye kadar çeşitli ölçeklerde gerçekleştirilebilir . Amerikalı ekolojist Stephen R. Carpenter , ekosistem ölçeğinde yapılan saha çalışmaları ile birlikte yapılmadıkları takdirde mikrokozmos deneylerinin "alakasız ve saptırıcı" olabileceğini savundu. Bu gibi durumlarda, mikrokozmos deneyleri ekosistem düzeyindeki dinamikleri doğru bir şekilde tahmin etmede başarısız olabilir.
sınıflandırmalar
Biyomlar , ekosistemlerin genel sınıfları veya kategorileridir. Bununla birlikte, biyomlar ve ekosistemler arasında net bir ayrım yoktur. Biyomlar her zaman çok genel bir düzeyde tanımlanır. Ekosistemler, çok genelden (bu durumda adlar bazen biyomlarınkiyle aynıdır) çok özele, örneğin "ıslak kıyı iğne yapraklı ormanlar"a kadar değişen seviyelerde tanımlanabilir.
Biyomlar, iklimdeki küresel farklılıklar nedeniyle farklılık gösterir . Biyomlar genellikle yapılarına göre tanımlanır: genel bir düzeyde, örneğin tropik ormanlar , ılıman çayırlar ve kutup tundrası . Bir biyomu oluşturan ekosistem türleri arasında, örneğin iğne yapraklı kuzey ormanları veya ıslak tropikal ormanlar gibi herhangi bir derecede alt kategori olabilir. Ekosistemler en yaygın olarak yapılarına ve coğrafyalarına göre kategorize edilse de, ekosistemleri insan etkisi düzeylerine göre ( bkz . örneğin yeni ekosistem ). Ekosistemlerin bu sınıflandırmalarının her biri , farklı yapısal veya işlevsel özellikleri vurgulama eğilimindedir. Bunların hiçbiri “en iyi” sınıflandırma değildir.
Ekosistem sınıflandırmaları , ekosistem tanımının dört unsurunun tümünü dikkate alan belirli türde ekolojik sınıflandırmalardır : biyotik bir bileşen, bir abiyotik kompleks, bunlar arasındaki ve içindeki etkileşimler ve kapladıkları fiziksel alan. Karasal, tatlı su ve deniz disiplinlerinde ekolojik sınıflandırmalara farklı yaklaşımlar geliştirilmiştir.
Örnekler
Aşağıdaki makaleler belirli bölgeler, bölgeler veya koşullar için ekosistem örnekleridir:
Ekosistemlerle insan etkileşimleri
İnsan faaliyetleri hemen hemen tüm ekosistemlerde önemlidir. İnsanlar ekosistemlerde var olmalarına ve faaliyet göstermelerine rağmen, kümülatif etkileri iklim gibi dış faktörleri etkileyecek kadar büyüktür.
Ekosistem mal ve hizmetleri
Ekosistemler, insanların bağımlı olduğu çeşitli mal ve hizmetler sağlar. Ekosistem ürünleri, su, gıda, yakıt, inşaat malzemesi ve tıbbi bitkiler gibi ekosistem süreçlerinin "maddi, maddi ürünlerini" içerir . Ayrıca turizm ve rekreasyon gibi daha az somut öğeleri ve evcil türleri geliştirmek için kullanılabilecek yabani bitki ve hayvanlardan elde edilen genleri içerir.
Ekosistem hizmetleri ise genellikle "değerli şeylerin durumunda veya konumunda iyileştirmeler" dir. Bunlar, hidrolojik döngülerin sürdürülmesi, hava ve suyun temizlenmesi, atmosferdeki oksijenin korunması, mahsulün tozlaşması ve hatta güzellik, ilham ve araştırma fırsatları gibi şeyleri içerir. Ekosistemden elde edilen materyaller geleneksel olarak ekonomik değeri olan şeylerin temeli olarak kabul edilirken, ekosistem hizmetleri hafife alınma eğilimindedir.
Milenyum Ekosistem Değerlendirmesi , dünyanın ekosistemlerinin durumunu analiz eden ve karar vericiler için özetler ve kılavuzlar sağlayan, dünyanın önde gelen 1000'den fazla biyolojik bilimcisinin uluslararası bir sentezidir. Rapor, ekosistem hizmetlerinin dört ana kategorisini belirledi: tedarik, düzenleme, kültürel ve destekleyici hizmetler. İnsan faaliyetinin, dünya ekosistemlerinin biyolojik çeşitliliği üzerinde önemli ve artan bir etkiye sahip olduğu, hem esnekliklerini hem de biyolojik kapasitelerini azalttığı sonucuna varıyor . Rapor, doğal sistemlere, temel ekosistem hizmetlerini sağlayan insanlığın "yaşam destek sistemi" olarak atıfta bulunuyor. Değerlendirme 24 ekosistem hizmetini ölçüyor ve son 50 yılda yalnızca dördünün gelişme gösterdiği, 15'inin ciddi düşüşte olduğu ve beşinin de tehlikeli durumda olduğu sonucuna varıyor.
Biyoçeşitlilik ve Ekosistem Hizmetlerine İlişkin Hükümetlerarası Bilim-Politika Platformu (IPBES), biyoçeşitlilik ve ekosistem hizmetleri konularında bilim ve politika arasındaki arayüzü geliştirmek için kurulmuş hükümetler arası bir organizasyondur . Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli'ne benzer bir rol üstlenmesi amaçlanmaktadır . IPBES'in kavramsal çerçevesi, birbiriyle bağlantılı altı ana unsur içerir: doğa, doğanın insanlara faydaları, antropojenik varlıklar, kurumlar ve yönetim sistemleri ve değişimin diğer dolaylı itici güçleri, değişimin doğrudan itici güçleri ve iyi yaşam kalitesi.
Ekosistem hizmetleri sınırlıdır ve insan faaliyetleri tarafından tehdit edilmektedir. Karar vericileri bilgilendirmeye yardımcı olmak için, çoğu ekosistem hizmetine, genellikle antropojenik alternatiflerle ikame maliyetine dayalı olarak ekonomik değerler atanmaktadır. Örneğin biyoçeşitlilik bankacılığı yoluyla doğaya ekonomik değer reçete etme konusundaki süregelen zorluk , çevreyi, sosyal sorumluluğu , iş fırsatlarını ve bir tür olarak geleceğimizi nasıl tanıdığımız ve yönettiğimiz konusunda disiplinler arası değişimlere yol açıyor .
Bozulma ve düşüş
İnsan nüfusu ve kişi başına tüketim arttıkça, ekosistemlere dayatılan kaynak talepleri ve insanın ekolojik ayak izinin etkileri de artıyor . Doğal kaynaklar savunmasız ve sınırlıdır. Antropojenik eylemlerin çevresel etkileri daha belirgin hale geliyor. Tüm ekosistemler için sorunlar şunları içerir: çevre kirliliği , iklim değişikliği ve biyolojik çeşitlilik kaybı . Karasal ekosistemler için diğer tehditler arasında hava kirliliği , toprak bozulması ve ormansızlaşma yer alır . Su ekosistemleri için tehditler ayrıca deniz kaynaklarının sürdürülemez şekilde sömürülmesini (örneğin aşırı avlanma ), deniz kirliliğini , mikroplastik kirliliğini, iklim değişikliğinin okyanuslar üzerindeki etkilerini (örneğin ısınma ve asitlenme ) ve kıyı bölgelerinde yapılaşmayı içerir.
Birçok ekosistem, toprak kaybı , hava ve su kirliliği , habitat parçalanması , su sapması , yangın söndürme ve türler ve istilacı türler gibi insan etkileri yoluyla bozulur .
Bu tehditler, ekosistemin ani dönüşümüne veya biyotik süreçlerin kademeli olarak bozulmasına ve ekosistemin abiyotik koşullarının bozulmasına yol açabilir. Orijinal ekosistem tanımlayıcı özelliklerini kaybettiğinde, çökmüş olarak kabul edilir (ayrıca bkz. IUCN Kırmızı Ekosistemler Listesi ). Ekosistem çöküşü tersine çevrilebilir ve bu yönüyle türlerin yok olmasından farklıdır . Çökme riskinin nicel değerlendirmeleri, koruma durumu ve eğilimlerinin ölçütü olarak kullanılır.
Yönetmek
Doğal kaynak yönetimi , tek bir tür yerine tüm ekosistemlere uygulandığında ekosistem yönetimi olarak adlandırılır . Ekosistem yönetiminin tanımları bol olsa da, bu tanımların altında yatan ortak bir ilkeler dizisi vardır: Temel bir ilke, ekosistem tarafından mal ve hizmet üretiminin uzun vadeli sürdürülebilirliğidir ; "Nesiller arası sürdürülebilirlik, yönetim için bir ön koşuldur, sonradan düşünülen bir düşünce değil". Ekosistem yönetimi, vahşi doğanın korunmasına yönelik bir planın parçası olarak kullanılabilirken, yoğun bir şekilde yönetilen ekosistemlerde de kullanılabilir (bkz. örneğin, tarımsal ekosistem ve doğaya yakın ormancılık ).
Restorasyon ve sürdürülebilir kalkınma
Ekosistem restorasyonu , özellikle SKH 2 (Sıfır Açlık) , SKH 6 (Temiz Su ve Sanitasyon) , SKH 14 (Suyun Altında Yaşam) ve SKH 15 (Karada Yaşam ) olmak üzere 17 Sürdürülebilir Kalkınma Hedefinin tümüne katkıda bulunacaktır . Temmuz 2018'de düzenlenen SKH'lere ilişkin Yüksek Düzeyli Siyasi Forum'un Bakanlar Deklarasyonu'nun 27. Paragrafı, her tür ormanda sürdürülebilir yönetimin sağlanması, ormansızlaşmanın durdurulması, bozulmuş ormanların restore edilmesi ve 2020 yılına kadar küresel olarak ağaçlandırma ve yeniden ağaçlandırmanın önemli ölçüde artırılması için verilen taahhütleri ortaya koymaktadır. .
Entegre koruma ve geliştirme projeleri (ICDP'ler) , gelişmekte olan ülkelerde koruma ve insan geçimi ( sürdürülebilir kalkınma ) endişelerini geçmişte sıklıkla yapıldığı gibi ayrı ayrı ele almak yerine birlikte ele almayı amaçlar.
Ayrıca bakınız
Dünyanın belirli bölgelerindeki ekosistemler:
Koşullara göre gruplandırılmış ekosistemler:
Referanslar
notlar
 |
Scholia'nın Ekosistem için bir konu profili vardır . |