Pengertian biologi ekosistem. Ekosistem dan sifat-sifatnya. Faktor Habitat Abiotik

Ada empat jenis ekosistem:

dasar (mikroekosistem) - ekosistem dengan peringkat terendah, ukurannya mirip dengan komponen kecil lingkungan: batang pohon yang membusuk, reservoir kecil, rongga gigi manusia, dll .;

lokal (mesoekosistem) (hutan, sungai, kolam, dll.),

zona (makroekosistem) atau bioma- ekosistem terestrial besar yang sangat luas (lautan, benua, benua, daerah alami - tundra, taiga, hutan hujan tropis, sabana, dll.) . Setiap bioma terdiri dari banyak ekosistem yang saling berhubungan. Keterkaitan semua ekosistem planet kita menciptakan ekosistem raksasa global yang disebut lingkungan (Ekosfer).

3. Klasifikasi ekosistem:

Berdasarkan asalnya, ekosistem dibagi menjadi:

1) ekosistem alami (alami)- siklus biologis di mana ia berlangsung tanpa partisipasi langsung seseorang. Dibagi menjadi: tanah(hutan, stepa, gurun) dan akuatik: air tawar dan laut(rawa, danau, kolam, sungai, laut).

2) ekosistem antropogenik (buatan)- ekosistem yang diciptakan oleh manusia untuk memperoleh manfaat yang hanya dapat ada dengan dukungannya (agroekosistem - ekosistem buatan yang dihasilkan dari kegiatan pertanian manusia; teknoekosistem - ekosistem buatan yang dihasilkan dari aktivitas industri manusia; ekosistem perkotaan (lat. perkotaan) - ekosistem, yang dihasilkan dari penciptaan pemukiman manusia).

3) sosial-alami – sistem alami yang dimodifikasi oleh manusia (taman, waduk).

Ada juga jenis ekosistem transisi antara alam dan antropogenik (ekosistem padang rumput alami yang digunakan manusia untuk menggembalakan hewan ternak).

Menurut sumber energi yang menjamin aktivitas vitalnya, ekosistem dibagi menjadi beberapa jenis berikut:

1) ekosistem autotrofik Ini adalah ekosistem yang menyediakan energi yang diterima dari Matahari dengan mengorbankan organisme foto atau kemotrofik mereka sendiri. Sebagian besar ekosistem alami dan beberapa ekosistem antropogenik termasuk dalam tipe ini.

2) ekosistem heterotrofik- ini adalah ekosistem yang menerima energi menggunakan senyawa organik siap pakai yang disintesis oleh organisme yang bukan komponen ekosistem ini, atau menggunakan energi dari instalasi energi buatan manusia. Ini bisa bersifat alami (misalnya ekosistem di kedalaman laut yang menggunakan sisa-sisa organik yang jatuh dari atas) dan antropogenik (misalnya kota dengan jaringan listriknya).

4. Struktur ekosistem. Struktur suatu ekosistem dipahami sebagai pola yang terdefinisi dengan jelas dalam hubungan dan hubungan bagian-bagiannya. Struktur ekosistemnya beraneka ragam.

Membedakan spesifik, spasial, ekologis, trofi Dan berbatasan struktur.

Struktur spesies ekosistem – Ini adalah keanekaragaman spesies, hubungan dan rasio jumlah mereka. Komunitas yang berbeda yang membentuk suatu ekosistem terdiri dari jumlah spesies yang berbeda - keanekaragaman spesies. Ini adalah karakteristik kualitatif dan kuantitatif yang paling penting dari stabilitas ekosistem. Dasar Keanekaragaman Hayati Pada Satwa Liar Keanekaragaman jenis dikaitkan dengan berbagai kondisi lingkungan. Di hutan taiga Misalnya, di atas lahan seluas 100 m 2, biasanya tanaman tumbuh sekitar 30 berbagai macam, dan di padang rumput di sepanjang sungai - dua kali lebih banyak. Tergantung pada keanekaragaman spesies, mereka membedakan kaya(hutan tropis, lembah sungai, terumbu karang) dan miskin(gurun, tundra utara, badan air yang tercemar) ekosistem. Faktor pembatas utama adalah suhu, kelembaban dan kekurangan makanan. Pada gilirannya, keanekaragaman spesies adalah dasarnya keanekaragaman ekologi - keanekaragaman ekosistem. Totalitas keanekaragaman genetik, spesies dan ekologi adalah keanekaragaman hayati planet ini adalah syarat utama bagi keberlanjutan semua kehidupan .

Struktur spasial ekosistem .

Populasi jenis yang berbeda dalam suatu ekosistem terdistribusi dengan cara dan bentuk tertentu struktur ruang.

Membedakan vertikal Dan horisontal struktur ekosistem.

dasar struktur vertikal (bertingkat) membentuk vegetasi.

hidup bersama, tanaman dengan ketinggian yang sama membuat semacam lantai– tingkatan elemen struktur vertikal phytocenosis. Alokasikan berjenjang tinggi Dan bawah tanah. Contoh tinggi- di hutan, pohon-pohon tinggi membentuk tingkat pertama (atas), tingkat kedua terbentuk dari pohon-pohon muda di tingkat atas dan dari pohon-pohon dewasa, lebih kecil tingginya (bersama-sama mereka membentuk tingkat A - tegakan hutan). Tingkat ketiga terdiri dari semak (tingkat B - semak belukar), yang keempat - rumput tinggi (tingkat C - herba). Tingkat terendah, di mana sangat sedikit cahaya yang masuk, terdiri dari lumut dan rumput yang tumbuh rendah (tingkat D - lumut-lumut). berlapis itu juga diamati di komunitas herba (padang rumput, stepa, sabana).

Bawah tanah layering dikaitkan dengan kedalaman penetrasi yang berbeda ke dalam tanah dari sistem akar tanaman: di beberapa, akar masuk jauh ke dalam tanah, mencapai tingkat air tanah, sementara yang lain memiliki sistem akar permukaan yang menangkap air dan nutrisi dari tanah bagian atas lapisan. Hewan juga beradaptasi untuk hidup di satu atau beberapa lapisan tumbuhan (beberapa tidak meninggalkan lapisannya sama sekali). Oleh karena itu, tier dapat direpresentasikan sebagai unit struktural biocenosis, yang berbeda dari bagian lain dalam kondisi lingkungan tertentu, satu set tanaman, hewan, mikroorganisme.

struktur horisontal (mosaik, bercak) ekosistem terbentuk sebagai akibat dari heterogenitas mikro, sifat tanah, aktivitas lingkungan tanaman dan hewan (misalnya: sebagai akibat dari aktivitas manusia - penebangan selektif, api unggun, dll. atau hewan - emisi tanah selama menggali lubang, pertumbuhan berlebih berikutnya, pembentukan sarang semut , menginjak-injak dan merumput rumput berdiri oleh ungulates, dll., menebang tegakan hutan selama badai, dll.)

Karena struktur vertikal dan horizontal, organisme yang hidup dalam ekosistem lebih efisien menggunakan mineral tanah, kelembaban, dan fluks cahaya.

struktur ekologi Ekosistem terdiri dari berbagai kelompok ekologi organisme yang mungkin memiliki komposisi spesies yang berbeda, tetapi menempati relung ekologi yang sama. Masing-masing kelompok ekologis melakukan fungsi tertentu dalam komunitas: menghasilkan bahan organik menggunakan sumber energi matahari dan kimia, mengkonsumsinya, mengubah bahan organik mati menjadi zat anorganik, sehingga mengembalikannya ke siklus zat.

Fitur penting dari karakteristik struktural suatu ekosistem adalah keberadaan batas habitat komunitas yang berbeda. Mereka biasanya bersyarat. Akibatnya, zona perbatasan (marginal) yang agak luas muncul, yang berbeda dalam kondisi khusus. Tumbuhan dan hewan, karakteristik masing-masing komunitas yang berdekatan, menembus ke wilayah yang berdekatan, sehingga menciptakan "tepi" tertentu, jalur perbatasan - ekoton . Begini caranya perbatasan atau daerah efeknya adalah peningkatan keanekaragaman dan kepadatan organisme di pinggiran (tepi) komunitas tetangga dan di sabuk transisi di antara mereka.

Semua keanekaragaman organisme di planet kita terkait erat. Tidak ada makhluk seperti itu yang bisa eksis secara terpisah dari semua orang, secara ketat secara individual. Namun, tidak hanya organisme yang saling berhubungan erat, tetapi juga faktor lingkungan eksternal dan internal mempengaruhi seluruh bioma. Bersama-sama seluruh kompleks hidup dan alam mati menggambarkan struktur ekosistem dan sifat-sifatnya. Apa konsep ini, parameter apa yang dicirikannya, mari kita coba memahami artikelnya.

Konsep ekosistem

Apa itu ekosistem? Dari sudut pandang total aktivitas vital sendi semua jenis organisme, terlepas dari afiliasi kelas dan faktor lingkungan baik biotik maupun abiotik.

Sifat-sifat ekosistem dijelaskan oleh karakteristiknya. Penyebutan pertama istilah ini muncul pada tahun 1935. A. Tansley menyarankan menggunakannya untuk menunjukkan "kompleks yang tidak hanya terdiri dari organisme, tetapi juga lingkungan mereka." Konsepnya sendiri cukup luas, merupakan unit ekologi terbesar, dan juga penting. Nama lain adalah biogeocenosis, meskipun masih ada sedikit perbedaan antara konsep-konsep ini.

Properti utama ekosistem adalah interaksi berkelanjutan di dalamnya dari bahan organik dan anorganik, energi, redistribusi panas, migrasi elemen, dampak kompleks makhluk hidup satu sama lain. Secara total, ada beberapa fitur karakteristik utama yang disebut properti.

Sifat dasar ekosistem

Ada tiga yang paling penting di antaranya:

• regulasi diri;
• stabilitas;
• reproduksi diri;
• berubah dari satu ke yang lain;
• integritas;
• properti yang muncul.

Pertanyaan tentang apa sifat utama ekosistem dapat dijawab dengan berbagai cara. Semuanya penting, karena hanya kehadiran gabungan mereka yang memungkinkan kita untuk ada. konsep ini. Mari kita lihat setiap karakteristik secara detail untuk memahaminya. pentingnya dan sampai ke dasarnya.

Pengaturan mandiri ekosistem

Ini adalah properti utama ekosistem, yang menyiratkan pengelolaan kehidupan yang independen dalam setiap biogeocenosis. Artinya, sekelompok organisme, yang berhubungan erat dengan makhluk hidup lain, serta faktor lingkungan, memiliki dampak langsung pada keseluruhan struktur secara keseluruhan. Ini adalah aktivitas vital mereka yang dapat mempengaruhi stabilitas dan pengaturan mandiri ekosistem.

Misalnya, jika kita berbicara tentang predator, maka mereka memakan herbivora dari spesies yang sama persis sampai jumlahnya berkurang. Selanjutnya, makan berhenti, dan pemangsa beralih ke sumber makanan lain (yaitu, jenis herbivora yang berbeda). Dengan demikian, ternyata spesies tersebut tidak sepenuhnya hancur, ia tetap diam sampai indikator kelimpahan yang diperlukan dipulihkan.

Dalam suatu ekosistem, kepunahan alami suatu spesies tidak dapat terjadi karena dimakan oleh individu lain. Inilah yang dimaksud dengan pengaturan diri. Artinya, hewan, tumbuhan, jamur, mikroorganisme saling mengendalikan satu sama lain, meskipun mereka adalah makanan.

Selain itu, pengaturan diri adalah properti utama ekosistem juga karena berkat itu, proses terkontrol untuk mengubah berbagai jenis energi terjadi. senyawa, unsur - semuanya saling berhubungan erat dan bersirkulasi umum. Tumbuhan langsung menggunakan energi matahari, hewan memakan tumbuhan, mengubah energi ini menjadi ikatan kimia, setelah kematiannya, mikroorganisme kembali menguraikannya menjadi bahan anorganik. Prosesnya terus menerus dan siklik tanpa gangguan dari luar, yang disebut pengaturan diri.

Keberlanjutan

Ada sifat-sifat ekosistem lainnya. Regulasi diri erat kaitannya dengan resiliensi. Berapa lama ekosistem ini atau itu akan bertahan, bagaimana melestarikannya, dan apakah akan ada perubahan pada ekosistem lain, tergantung pada sejumlah alasan.

Benar-benar stabil dianggap sebagai satu di mana tidak ada tempat untuk campur tangan manusia. Itu selalu stabil angka tinggi semua jenis organisme, tidak ada perubahan di bawah pengaruh kondisi lingkungan atau tidak signifikan. Pada prinsipnya, ekosistem apapun bisa lestari.

Keadaan ini dapat diganggu oleh seseorang dengan intervensinya dan kegagalan tatanan yang ditetapkan (penggundulan hutan, penembakan hewan, pemusnahan serangga, dll.). Selain itu, alam itu sendiri dapat mempengaruhi keberlanjutan jika kondisi iklim berubah secara dramatis, tanpa memberikan waktu bagi organisme untuk beradaptasi. Sebagai contoh, bencana alam, perubahan iklim, pengurangan jumlah air dan sebagainya.

Semakin besar keanekaragaman spesies organisme, semakin lama ekosistem itu ada. - keberlanjutan dan pengaturan diri - inilah dasar yang menjadi dasar konsep ini secara umum. Ada istilah yang merangkum karakteristik ini - homeostasis. Artinya, menjaga keteguhan dalam segala hal - keanekaragaman spesies, kelimpahannya, faktor eksternal dan internal. tundra lebih mungkin berubah daripada hutan tropis. Lagi pula, keragaman genetik makhluk hidup di dalamnya tidak begitu besar, artinya. dan kemampuan bertahan hidup berkurang drastis.

reproduktifitas diri

Jika Anda memikirkan dengan cermat pertanyaan tentang apa sifat utama ekosistem, maka Anda dapat sampai pada kesimpulan bahwa reproduksi diri tidak kalah pentingnya dengan kondisi keberadaan mereka. Memang, tanpa reproduksi konstan komponen seperti:

• organisme;
• komposisi tanah;
• transparansi air;
• komponen oksigen udara, dll.

Sulit untuk berbicara tentang keberlanjutan dan pengaturan diri. Agar biomassa dapat terus dihidupkan kembali dan jumlahnya dapat dipertahankan, penting untuk memiliki cukup makanan, air, serta kondisi kehidupan yang menguntungkan. Dalam ekosistem apa pun, selalu ada penggantian individu tua dengan individu muda yang sakit dengan individu yang sehat, kuat, dan tangguh. Ini adalah kondisi normal untuk keberadaan salah satu dari mereka. Ini hanya mungkin dalam kondisi reproduktifitas diri yang tepat waktu.

Manifestasi sifat-sifat ekosistem semacam ini merupakan jaminan konservasi genetik alel masing-masing spesies. Jika tidak, seluruh genera dan tipe, kelas dan keluarga makhluk hidup akan mengalami kepunahan tanpa pemulihan berikutnya.

suksesi

Juga properti penting ekosistem - perubahan ekosistem. Proses ini disebut suksesi. Itu terjadi di bawah pengaruh perubahan faktor abiotik eksternal dan berlangsung dari beberapa puluh tahun hingga jutaan. Inti dari fenomena ini adalah penggantian berturut-turut dari satu ekosistem ke ekosistem lain di bawah pengaruh faktor internal yang muncul antara organisme hidup dan kondisi eksternal alam mati untuk waktu yang lama.

Aktivitas ekonomi manusia juga merupakan penyebab penting suksesi. Jadi, hutan berubah menjadi padang rumput dan rawa, danau berubah menjadi gurun, atau ladang ditumbuhi pepohonan dan hutan terbentuk. Secara alami, fauna juga mengalami perubahan yang signifikan.

Berapa lama suksesi akan terjadi? Tepat ke tahap saat yang paling nyaman dan disesuaikan dengan kondisi tertentu biogeocenosis. Misalnya, hutan jenis konifera Timur Jauh(taiga) adalah biocenosis asli yang sudah mapan, yang tidak akan berubah lebih jauh. Itu terbentuk selama ribuan tahun, selama waktu itu ada lebih dari satu perubahan dalam ekosistem.

Properti yang Muncul

Sifat-sifat ekosistem ini baru muncul, baru dan sebelumnya tidak karakteristik muncul di biogeocenosis. Mereka muncul sebagai hasil dari pekerjaan kompleks dari semua atau beberapa peserta dalam sistem keseluruhan.

Contoh tipikal adalah komunitas terumbu karang, yang merupakan hasil interaksi antara coelenterata dan alga. Karang adalah sumber utama sejumlah besar biomassa, elemen, senyawa yang tidak ada di komunitas ini sebelumnya.

Fungsi ekosistem

Sifat dan fungsi ekosistem saling berhubungan erat. Jadi, misalnya, properti seperti integritas menyiratkan pemeliharaan interaksi yang konstan antara semua peserta. Termasuk dengan A, salah satu fungsinya adalah transisi yang harmonis dari berbagai jenis energi menjadi satu sama lain, yang dimungkinkan dalam kondisi sirkulasi internal elemen antara semua bagian populasi dan biocenosis itu sendiri di antara mereka sendiri.

Secara umum, peran ekosistem ditentukan oleh jenis interaksi yang ada di dalamnya. Setiap biogeocenosis harus memberikan peningkatan biologis tertentu dalam biomassa sebagai akibat dari keberadaannya. Ini akan menjadi salah satu fungsinya. Peningkatannya tergantung pada kombinasi faktor alam hidup dan mati dan dapat sangat bervariasi. Dengan demikian, biomassa jauh lebih besar di daerah dengan kelembaban tinggi dan penerangan yang baik. Ini berarti pertumbuhannya akan jauh lebih besar daripada, misalnya, di padang pasir.

Fungsi lain dari ekosistem adalah transformasional. Ini menyiratkan perubahan energi yang terarah, transformasinya menjadi berbagai bentuk di bawah aksi makhluk hidup.

Struktur

Komposisi dan sifat ekosistem juga menentukan strukturnya. Bagaimana struktur biogeocenosis? Jelas, itu mencakup semua mata rantai utama (baik yang hidup maupun abiotik). Juga penting bahwa, secara umum, seluruh struktur adalah siklus tertutup, yang sekali lagi menegaskan sifat dasar ekosistem.

Ada dua mata rantai utama utama dalam setiap biogeocenosis.

1. Ekotope - seperangkat faktor alam abiotik. Dia, pada gilirannya, disajikan:

• klimatotop (suasana, kelembaban, penerangan);
• edaphotome (komponen tanah tanah).

2. Biocenosis - totalitas semua jenis makhluk hidup dalam ekosistem tertentu. Termasuk tiga bagian utama:

• zoocenosis - semua makhluk hewan;
• phytocenosis - semua organisme tanaman;
• microbiocenosis - semua perwakilan bakteri.

Menurut struktur di atas, jelas bahwa semua tautan saling berhubungan erat dan membentuk satu jaringan. Hubungan ini dimanifestasikan, pertama-tama, dalam penyerapan dan konversi energi. Dengan kata lain, dalam rantai dan jaringan makanan di dalam dan di antara populasi.

Struktur biogeocenosis yang serupa diusulkan oleh V.N. Sukachev pada tahun 1940 dan tetap relevan hingga saat ini.

ekosistem dewasa

Usia biogeocenosis yang berbeda dapat sangat bervariasi. Secara alami, fitur karakteristik ekosistem muda dan dewasa harus berbeda. Dan begitulah yang terjadi.

Sifat apa dari ekosistem dewasa yang membedakannya dari ekosistem yang relatif baru terbentuk? Ada beberapa di antaranya, mari kita pertimbangkan semuanya:

1. Spesies dari setiap populasi terbentuk, stabil dan tidak tergantikan (tergusur) oleh yang lain.
2. Keragaman individu adalah konstan dan tidak berubah lagi.
3. Seluruh komunitas bebas mengatur diri sendiri, diamati tingkat tinggi homeostatis.
4. Setiap organisme sepenuhnya beradaptasi dengan kondisi lingkungan, koeksistensi biocenosis dan ekotope senyaman mungkin.

Setiap ekosistem akan mengalami suksesi sampai klimaksnya tercapai - keanekaragaman spesies yang paling produktif dan dapat diterima secara permanen. Saat itulah biogeocenosis mulai berangsur-angsur berubah menjadi komunitas yang matang.

Kelompok organisme dalam biogeocenosis

Secara alami, semua makhluk hidup dalam satu ekosistem saling berhubungan menjadi satu kesatuan. Pada saat yang sama, mereka juga memiliki dampak besar pada air tanah - pada semua komponen abiotik.

Merupakan kebiasaan untuk membedakan beberapa kelompok organisme menurut kemampuannya menyerap dan mengubah energi dalam setiap biogeocenosis.

1. Produsen adalah mereka yang menghasilkan bahan organik dari komponen anorganik. Ini adalah tanaman hijau dan beberapa jenis bakteri. Cara mereka menyerap energi adalah autotrofik, mereka langsung mengasimilasi radiasi matahari.
2. Konsumen atau biofag adalah mereka yang mengkonsumsi bahan organik yang sudah jadi dengan memakan makhluk hidup. Ini adalah karnivora, serangga, beberapa tanaman. Ini juga termasuk herbivora.
3. Saprotrof adalah organisme yang mampu menguraikan bahan organik, dengan cara ini mengkonsumsi nutrisi. Artinya, mereka memakan sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang mati.

Jelas, semua peserta dalam sistem berada dalam posisi yang saling bergantung. Tanpa tanaman, herbivora tidak akan bisa mendapatkan makanan, dan tanpa mereka, predator akan mati. Saprofag tidak akan memproses senyawa, jumlah senyawa anorganik yang diperlukan tidak akan dikembalikan. Semua hubungan ini disebut.Dalam komunitas besar, rantai berubah menjadi jaringan, piramida terbentuk. Ilmu ekologi berkaitan dengan studi tentang isu-isu yang berkaitan dengan interaksi trofik.

Peran manusia dalam mempengaruhi ekosistem

Ada banyak pembicaraan tentang ini hari ini. Akhirnya, manusia telah menyadari skala penuh dari kerusakan yang telah terjadi selama 200 tahun terakhir pada ekosistem. Konsekuensi dari perilaku tersebut menjadi nyata: hujan asam, efek rumah kaca, pemanasan global, pengurangan cadangan air tawar, pemiskinan tanah, pengurangan luas hutan, dan sebagainya. Dimungkinkan untuk menunjuk masalah untuk waktu yang sangat lama, karena sejumlah besar dari mereka telah terakumulasi.

Semua ini adalah peran yang dimainkan dan masih dimainkan oleh manusia dalam ekosistem. Urbanisasi massal, industrialisasi, perkembangan teknologi, eksplorasi ruang angkasa, dan aktivitas manusia lainnya tidak hanya menyebabkan komplikasi keadaan alam mati, tetapi juga kepunahan dan pengurangan jumlah biomassa planet.

Setiap ekosistem membutuhkan perlindungan manusia, terutama saat ini. Oleh karena itu, tugas kita masing-masing adalah memberikan dukungan kepadanya. Ini tidak memerlukan banyak - di tingkat pemerintah, metode perlindungan alam sedang dikembangkan, orang biasa seseorang hanya boleh mematuhi aturan yang telah ditetapkan dan mencoba untuk menjaga ekosistem tidak berubah, tanpa memasukkan zat dan elemen yang berbeda ke dalam komposisinya dalam jumlah berlebihan.

Rencana.

1. Perkenalan. Ekosistem dan metode ekosistem dalam ekologi.

2. Struktur umum ekosistem.

3. Komponen biotik ekosistem.

3.1. Matahari sebagai sumber energi.

4. Rantai makanan dan tingkat trofik.

4.1. produsen primer.

4.2. konsumen primer.

4.3. Konsumen urutan kedua dan ketiga.

4.4. Pengurai dan detritofag.

5. Jaring-jaring makanan.

6. Piramida ekologi.

6.1. Piramida angka.

6.2. Piramida biomassa.

7. Komponen abiotik ekosistem.

7.1. faktor edafis.

7.2. faktor iklim.

7.2.1. Lampu.

7.2.2. Suhu.

7.2.3. Kelembaban dan salinitas.

9. Daftar literatur yang digunakan.

1. Perkenalan. Ekosistem dan metode ekosistem dalam ekologi.

Definisi pertama ekosistem sebagai kumpulan organisme hidup dengan habitatnya diberikan oleh Tansley pada tahun 1935. Dengan pendekatan ekosistem pada studi ekologi, fokus para ilmuwan adalah aliran energi dan sirkulasi zat antara komponen biotik dan abiotik ekosfer. Pendekatan ekosistem menyoroti kesamaan organisasi semua komunitas, terlepas dari habitat dan posisi sistematis organisme mereka. Pada saat yang sama, konsep homeostasis (pengaturan diri) menemukan aplikasi dalam pendekatan ekosistem, dari mana menjadi jelas bahwa pelanggaran mekanisme pengaturan, misalnya, sebagai akibat dari pencemaran lingkungan, dapat menyebabkan ketidakseimbangan biologis. Pendekatan ekosistem juga penting dalam mengembangkan praktik pertanian berbasis sains di masa depan.

2. Struktur umum ekosistem.

Ekosistem terdiri dari komponen hidup dan tak hidup, masing-masing disebut biotik dan abiotik. Keseluruhan makhluk hidup dari komponen biotik disebut komunitas. Studi tentang ekosistem mencakup, khususnya, penjelasan dan deskripsi tentang hubungan erat yang ada antara komunitas dan komponen abiotik.

Komponen biotik dapat berguna dibagi lagi menjadi organisme autotrofik dan heterotrofik. Dengan demikian, semua organisme hidup akan jatuh ke dalam salah satu dari dua kelompok. Autotrof mensintesis zat organik yang mereka butuhkan dari zat anorganik sederhana dan, dengan pengecualian bakteri kemotrofik, melakukannya melalui fotosintesis, menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Heterotrof membutuhkan sumber bahan organik dan (dengan pengecualian beberapa bakteri) menggunakan energi kimia yang terkandung dalam makanan yang mereka makan. Heterotrof bergantung pada autotrof untuk keberadaannya, dan memahami ketergantungan ini sangat penting untuk memahami ekosistem.

Komponen ekosistem yang tidak hidup atau abiotik terutama mencakup 1) tanah atau air dan 2) iklim. Tanah dan air mengandung campuran zat anorganik dan organik. Sifat-sifat tanah tergantung pada batuan induk tempat ia berada dan dari mana ia sebagian terbentuk. Konsep iklim mencakup parameter seperti pencahayaan, suhu dan kelembaban, yang sebagian besar menentukan komposisi spesies organisme yang berhasil berkembang dalam ekosistem tertentu. Untuk ekosistem perairan, derajat salinitas juga sangat signifikan.

3. Komponen biotik ekosistem

Organisme dalam suatu ekosistem terhubung secara umum energi Dan nutrisi . Seluruh ekosistem dapat disamakan dengan mekanisme tunggal yang mengkonsumsi energi dan nutrisi untuk melakukan pekerjaan. Nutrisi awalnya berasal dari komponen abiotik dari sistem, yang pada akhirnya, mereka kembali baik sebagai produk limbah atau setelah kematian dan penghancuran organisme. Dengan demikian, dalam ekosistem ada siklus nutrisi, di mana komponen hidup dan tidak hidup berpartisipasi. Siklus seperti ini disebut siklus biogeokimia.

Kekuatan pendorong di balik siklus ini, pada akhirnya, adalah energi Matahari. Organisme fotosintesis langsung menggunakan energi sinar matahari dan kemudian mentransfernya ke perwakilan lain dari komponen biotik. Hasilnya adalah aliran energi dan nutrisi melalui ekosistem. Perlu juga dicatat bahwa faktor iklim dari komponen abiotik, seperti suhu, pergerakan atmosfer, penguapan dan presipitasi, juga diatur oleh masuknya energi matahari.

Energi dapat eksis dalam berbagai bentuk interkonversi, seperti mekanik, kimia, termal, dan Energi listrik. Transisi dari satu bentuk ke bentuk lain disebut transformasi energi.

Jadi, semua organisme hidup adalah pengubah energi, dan setiap kali energi diubah, sebagian darinya hilang dalam bentuk panas. Akhirnya, semua energi yang masuk ke komponen biotik ekosistem hilang sebagai panas. Studi tentang aliran energi melalui ekosistem disebut energetika ekosistem.

Faktanya, organisme hidup tidak menggunakan panas sebagai sumber energi untuk melakukan pekerjaan - mereka menggunakan cahaya dan energi kimia.

Studi tentang aliran energi melalui ekosistem disebut energi ekosistem.

3.1. Matahari sebagai sumber energi

Sumber energi utama bagi ekosistem adalah matahari. Matahari adalah bintang yang memancarkan energi dalam jumlah besar ke luar angkasa. Energi menyebar di luar angkasa dalam bentuk gelombang elektromagnetik, dan sebagian kecilnya, sekitar 10,5 * 10 6 kJ / m 2 per tahun, ditangkap oleh Bumi. Sekitar 40% dari jumlah ini langsung dipantulkan dari awan, debu atmosfer, dan permukaan bumi tanpa efek termal. 15% lainnya diserap oleh atmosfer (khususnya, lapisan ozon di bagian atasnya) dan berubah menjadi energi termal atau digunakan untuk menguapkan air. Sisanya 45% diserap oleh tumbuhan dan permukaan bumi. Rata-rata, ini adalah 5 * 10 6 kJ / m 2 per tahun, meskipun jumlah energi yang sebenarnya untuk area tertentu tergantung pada garis lintang geografis. Sebagian besar energi dipancarkan kembali dari permukaan bumi dan menghangatkan atmosfer, sekitar dua pertiga energi memasuki atmosfer melalui rute ini. Dan hanya sebagian kecil energi yang berasal dari Matahari yang diserap oleh komponen biotik ekosistem.

4. Rantai makanan dan tingkat trofik

Di dalam ekosistem, zat organik yang mengandung energi dibuat oleh organisme autotrof dan berfungsi sebagai makanan (sumber materi dan energi) untuk heterotrof. Contoh khasnya adalah hewan pemakan tumbuhan. Hewan ini, pada gilirannya, dapat dimakan oleh hewan lain, dan dengan cara ini energi dapat ditransfer melalui sejumlah organisme - masing-masing organisme berikutnya memakan yang sebelumnya, memasoknya dengan bahan mentah dan energi. Urutan seperti itu disebut rantai makanan, dan setiap tautannya disebut tingkat trofik. Tingkat trofik pertama ditempati oleh autotrof, atau yang disebut produsen primer. Organisme tingkat trofik kedua disebut konsumen primer, konsumen ketiga - sekunder, dll. Biasanya ada empat atau lima tingkat trofik dan jarang lebih dari enam.

4.1. produsen utama

Produsen primer adalah organisme autotrofik, terutama tumbuhan hijau. Beberapa prokariota, yaitu ganggang biru-hijau dan beberapa spesies bakteri, juga berfotosintesis, tetapi kontribusinya relatif kecil. Fotosintetik mengubah energi matahari (energi cahaya) menjadi energi kimia yang terkandung dalam molekul organik yang menyusun jaringan. Kontribusi kecil untuk produksi bahan organik juga dibuat oleh bakteri kemosintetik yang mengekstrak energi dari senyawa anorganik.

Dalam ekosistem perairan, produsen utama adalah alga - seringkali organisme uniseluler kecil yang membentuk fitoplankton dari lapisan permukaan lautan dan danau. Di darat, sebagian besar produksi primer dipasok oleh bentuk yang lebih terorganisir terkait dengan gymnospermae dan angiospermae. Mereka membentuk hutan dan padang rumput.

4.2. konsumen primer

Konsumen primer memakan produsen primer, yaitu mereka adalah herbivora. Di darat, banyak serangga, reptil, burung, dan mamalia adalah herbivora yang khas. Kelompok mamalia herbivora yang paling penting adalah hewan pengerat dan ungulata. Yang terakhir termasuk hewan penggembalaan seperti kuda, domba, sapi, yang diadaptasi untuk berlari di ujung jari mereka.

Dalam ekosistem perairan (air tawar dan laut), bentuk herbivora biasanya diwakili oleh moluska dan krustasea kecil. Sebagian besar organisme ini - cladocera dan copepoda, larva kepiting, teritip dan bivalvia (seperti kerang dan tiram) - makan dengan menyaring produsen primer terkecil dari air. Bersama dengan protozoa, banyak dari mereka membentuk sebagian besar zooplankton yang memakan fitoplankton. Kehidupan di lautan dan danau hampir sepenuhnya bergantung pada plankton, karena hampir semua rantai makanan dimulai dengan plankton.

4.3. Konsumen urutan kedua dan ketiga

bahan tanaman ( misalnya nektar) → lalat → laba-laba →

→ tikus → burung hantu

Jus semak mawar → kutu daun → kumbang kecil → laba-laba → burung pemakan serangga→ burung pemangsa

Studi tentang lingkungan sebagai komunitas keseimbangan organisme hidup, idealnya disesuaikan untuk hidup di lingkungan tertentu dengan iklim mikro tertentu dan sejumlah fitur lainnya, menyebabkan munculnya konsep ekosistem.

Kata ini mulai disebut sistem yang mencakup interaksi makhluk hidup (biocenosis) dan habitat (biotope), pertukaran energi dan materi timbal balik mereka, yang berlanjut untuk jangka waktu yang cukup lama. Contoh utama ekosistem adalah kolam yang merupakan rumah bagi banyak tanaman, mikroorganisme, serangga, ikan, burung, dan mamalia.

Dalam biologi, gradasi ekosistem biasanya dibedakan:

- mikroekosistem (setetes air tempat hidup mikroorganisme, batang pohon tumbang dengan bakteri dan serangga yang hidup di dalamnya);

- meso-ekosistem (satu kolam atau hutan di area tertentu);


— makroekosistem (kontinental, samudera);

- ekosistem global yang mencakup planet kita.

Ekosistem global adalah seperangkat makroekosistem, dan ekosistem tersebut, pada gilirannya, adalah seperangkat mesoekosistem dengan skala yang berbeda, atau biogeocenosis. Setiap biogeocenosis individu adalah elemen utama dari ekosistem global Bumi.

Komponen Ekosistem

Struktur ekosistem apa pun mencakup komponen hidup dan tidak hidup yang secara aktif saling mempengaruhi. Tanda utama keberadaannya adalah stabilitas sirkulasi zat dan fenomena selama periode yang cukup lama, yang sering diukur bahkan tidak dalam ribuan tahun, tetapi dalam jutaan tahun.

Komponen biogeocenosis (ekosistem) tanpa gagal:

— atmosfer (klimatotop), ciri-ciri iklim dan fenomena cuacanya;

- tanah atau tanah (edaphotop) untuk menyediakan mineral, kelembaban, elemen organik;

- flora (phytocenosis), yang memproses kelembaban dan mineral menjadi senyawa organik;


— dunia Hewan(zoocenosis), basis nutrisinya adalah tumbuhan dan hewan;

- mikroorganisme (mikrobiocenosis) yang bertanggung jawab untuk memproses sisa-sisa organik tanaman dan hewan yang mati.

Untuk menunjuk sistem komponen ini dalam ilmu biologi Barat, istilah ini digunakan "ekosistem", diusulkan pada tahun 1935 oleh ilmuwan Inggris A. Tensley. Sekolah ilmiah Rusia lebih suka menggunakan istilah "biogeocenosis" kepengarangan ahli biologi Soviet V.N. Sukachev. Kedua nama tersebut memiliki makna yang setara.

Karakteristik Ekosistem

Mengingat keragaman komponen hidup dan tidak hidup yang membentuk ekosistem apa pun, karakteristik yang menggambarkan sifat-sifatnya bersifat umum.

— Keberlanjutan- indikator utama ekosistem. Stabilitas berarti kemampuan untuk mempertahankan strukturnya di bawah berbagai pengaruh eksternal atau perubahan parameter lingkungan dan pulih ketika suatu bagian dihancurkan.

— keanekaragaman hayati- keanekaragaman kuantitatif dan kualitatif spesies makhluk hidup yang termasuk dalam ekosistem. Semakin tinggi keanekaragaman hayati, semakin stabil struktur ekosistemnya.

— Kompleksitas ekosistem merupakan indikator yang meliputi jumlah total spesies dan jumlah interaksi di antara mereka. Semakin banyak koneksi yang dicirikan oleh biogeocenosis, semakin stabil dan semakin cepat pulih jika terjadi dampak negatif.

— Produktifitas- indikator yang dinyatakan baik dalam bentuk massa total semua makhluk hidup yang hidup dalam satu satuan luas, maupun dalam bentuk massa yang sama dalam hal energi atau jumlah bahan organik kering.


Selain itu, pada abad terakhir, faktor baru telah muncul yang memengaruhi ekosistem semua benua - antropogenik. Ahli ekologi di seluruh dunia memantau dengan cermat bahwa dampak antropogenik tidak melebihi batas wajar dan tidak mengarah pada kehancuran total ekosistem di daerah tertentu.

Ekosistem adalah salah satu konsep kunci ekologi, yang merupakan sistem yang mencakup beberapa komponen: komunitas hewan, tumbuhan dan mikroorganisme, habitat yang khas, keseluruhan sistem hubungan yang melaluinya pertukaran zat dan energi dilakukan.

Dalam ilmu pengetahuan, ada beberapa klasifikasi ekosistem. Salah satunya membagi semua ekosistem yang dikenal menjadi dua kelas besar: alami, yang diciptakan oleh alam, dan buatan, yang diciptakan oleh manusia. Mari kita lihat masing-masing kelas ini secara lebih rinci.

ekosistem alami

Seperti disebutkan di atas, ekosistem alami terbentuk sebagai hasil dari aksi kekuatan alam. Mereka dicirikan oleh:

• Hubungan erat antara zat organik dan anorganik
• Lingkaran setan yang lengkap dari sirkulasi zat: mulai dari munculnya bahan organik dan berakhir dengan pembusukan dan penguraiannya menjadi komponen anorganik.
• Ketangguhan dan kemampuan untuk menyembuhkan diri sendiri.

Semua ekosistem alami ditentukan oleh fitur-fitur berikut:

• 1. struktur spesies: jumlah setiap jenis hewan atau tumbuhan diatur oleh keadaan alam.
  2. Struktur ruang: semua organisme diatur dalam hierarki horizontal atau vertikal yang ketat. Misalnya, dalam ekosistem hutan, tingkatannya dibedakan dengan jelas, dalam ekosistem perairan, distribusi organisme tergantung pada kedalaman air.
  3. Zat biotik dan abiotik. Organisme yang membentuk suatu ekosistem dibagi menjadi anorganik (abiotik: cahaya, udara, tanah, angin, kelembaban, tekanan) dan organik (biotik - hewan, tumbuhan).
  4. Pada gilirannya, komponen biotik dibagi menjadi produsen, konsumen dan perusak. Produsen termasuk tanaman dan bakteri, yang, dengan bantuan sinar matahari dan energi, membuat bahan organik dari zat anorganik. Konsumen adalah hewan dan tumbuhan karnivora yang memakan bahan organik ini. Penghancur (jamur, bakteri, beberapa mikroorganisme) adalah mahkota rantai makanan, karena mereka menghasilkan proses sebaliknya: organik diubah menjadi zat anorganik.

Batas-batas spasial setiap ekosistem alam sangat bersyarat. Dalam sains, merupakan kebiasaan untuk mendefinisikan batas-batas ini dengan kontur alami relief: misalnya, rawa, danau, gunung, sungai. Namun secara keseluruhan, semua ekosistem yang membentuk bioenvelope planet kita dianggap terbuka, karena berinteraksi dengan lingkungan dan ruang angkasa. Dalam pandangan paling umum, gambarnya terlihat seperti ini: organisme hidup menerima energi, zat kosmik dan terestrial dari lingkungan, dan pada keluarannya - batuan sedimen dan gas, yang akhirnya pergi ke luar angkasa.

Semua komponen ekosistem alam saling berhubungan erat. Prinsip-prinsip hubungan ini terbentuk selama bertahun-tahun, terkadang berabad-abad. Tetapi itulah mengapa mereka menjadi sangat stabil, karena hubungan dan kondisi iklim ini menentukan jenis hewan dan tumbuhan yang hidup di daerah ini. Ketidakseimbangan dalam ekosistem alami dapat menyebabkan hilangnya atau melemahnya ekosistem tersebut. Pelanggaran semacam itu dapat berupa, misalnya, penggundulan hutan, pemusnahan populasi spesies hewan tertentu. Dalam hal ini, rantai makanan langsung terganggu, dan ekosistem mulai "gagal".

Omong-omong, masuknya elemen tambahan ke dalam ekosistem juga bisa mengganggunya. Misalnya, jika seseorang mulai membiakkan hewan di ekosistem terpilih yang awalnya tidak ada. Konfirmasi yang jelas tentang hal ini adalah pengembangbiakan kelinci di Australia. Awalnya menguntungkan, karena di lingkungan yang begitu subur dan sangat baik untuk berkembang biak kondisi iklim, kelinci mulai berkembang biak dengan kecepatan yang luar biasa. Namun pada akhirnya semuanya runtuh. Gerombolan kelinci yang tak terhitung jumlahnya menghancurkan padang rumput tempat domba biasa merumput. Jumlah domba mulai berkurang. Seseorang menerima lebih banyak makanan dari seekor domba daripada dari 10 kelinci. Kasus ini bahkan masuk peribahasa: "Kelinci makan Australia." Butuh upaya luar biasa dari para ilmuwan dan biaya besar sebelum mereka berhasil menyingkirkan populasi kelinci. Tidak mungkin memusnahkan sepenuhnya populasi mereka di Australia, tetapi jumlah mereka menurun dan tidak lagi mengancam ekosistem.

ekosistem buatan

Ekosistem buatan adalah komunitas hewan dan tumbuhan yang hidup dalam kondisi yang diciptakan untuk mereka oleh manusia. Mereka juga disebut noobiogeocenosis atau sosioekosistem. Contoh: lapangan, padang rumput, kota, masyarakat, pesawat luar angkasa, kebun binatang, taman, kolam buatan, waduk.

Contoh paling sederhana dari ekosistem buatan adalah akuarium. Di sini, habitat dibatasi oleh dinding akuarium, masuknya energi, cahaya dan nutrisi dilakukan oleh manusia, ia juga mengatur suhu dan komposisi air. Jumlah penduduk juga awalnya ditentukan.

Fitur pertama: semua ekosistem buatan adalah heterotrofik, yaitu mengkonsumsi makanan siap saji. Ambil contoh, sebuah kota, salah satu ekosistem buatan manusia terbesar. Masuknya energi buatan (pipa gas, listrik, makanan) memainkan peran besar di sini. Pada saat yang sama, ekosistem seperti itu dicirikan oleh hasil tinggi zat beracun. Artinya, zat-zat yang di ekosistem alami kemudian berfungsi untuk produksi bahan organik sering menjadi tidak dapat digunakan dalam ekosistem buatan.

Ciri khas lain dari ekosistem buatan adalah siklus terbuka metabolisme. Ambil contoh, agroekosistem - yang paling penting bagi manusia. Ini termasuk ladang, kebun, kebun sayur, padang rumput, pertanian dan lahan pertanian lainnya di mana seseorang menciptakan kondisi untuk menghilangkan produk konsumen. Sebagian dari rantai makanan di ekosistem tersebut diambil oleh seseorang (dalam bentuk tanaman), dan oleh karena itu rantai makanan menjadi hancur.

Perbedaan ketiga antara ekosistem buatan dan ekosistem alami adalah kelangkaan spesiesnya.. Memang, seseorang menciptakan ekosistem demi berkembang biaknya satu (jarang beberapa) spesies tumbuhan atau hewan. Misalnya, di ladang gandum, semua hama dan gulma dimusnahkan, hanya gandum yang dibudidayakan. Hal ini memungkinkan untuk mendapatkan panen terbaik. Tetapi pada saat yang sama, penghancuran organisme yang "tidak menguntungkan" bagi manusia membuat ekosistem menjadi tidak stabil.

Perbandingan karakteristik ekosistem alami dan buatan

Lebih mudah untuk menyajikan perbandingan ekosistem alam dan sosial-ekosistem dalam bentuk tabel: