ძირითადი მასალა
კურსი: ბიოლოგია > თემა 23
გაკვეთილი 6: შესავალი ეკოსისტემებშირა არის ეკოსისტემა?
გაიგეთ, რა არის ეკოსისტემა, როგორ მოძრაობს მასში ენერგია და მატერია და რა სძენს ეკოსისტემას სტაბილურობას.
საკვანძო საკითხები
- ეკოსისტემა არის თანასაზოგადოების ორგანიზმებისა და მათი ფიზიკური გარემოს ერთობლიობა.
- ეკოსისტემები სხვადასხვა ზომისა და ტიპის არსებობს: ზღვის, წყლის და ხმელეთის. ხმელეთის ეკოსისტემების ვრცელ კატეგორიებს ბიომები ეწოდება.
- ეკოსისტემებში ინახება მატერია (ნივთიერებები) და ენერგია. ენერგია სისტემაში მიედინება — როგორც წესი, სინათლიდან სითბოდ გარდაიქმნება — მატერია კი გადამუშავდება.
- უფრო მაღალი ბიომრავალფეროვნების მქონე ეკოსისტემები, როგორც წესი, უფრო სტაბილურიცაა და შეშფოთებების (პერტურბაციების; წონასწორობის დარღვევების) მიმართ აქვს მაღალი მდგრადობა და აღდგენის უნარი.
შესავალი
რა საერთო აქვთ კალიფორნიის სანაპიროს მოქცევით წყალსატევებსა და სამხრეთ ამერიკაში მდებარე ამაზონის წვიმიან ტყეებს? ზომაში უზარმაზარი სხვაობის მიუხედავად, ორივე მათგანი ეკოსისტემაა — თანასაზოგადოება ორგანიზმებისა, რომლებიც ერთად, ერთ ფიზიკურ გარემოში ცხოვრობენ.
შეგახსენებთ, რომ თანასაზოგადოება შედგება ცალკეულ არეალში მობინადრე ყველა სახეობის ყველა პოპულაციისგან. ეკოსისტემისა და თანასაზოგადოების კონცეფციები მჭიდროდაა ერთმანეთთან დაკავშირებული — განსხვავება მხოლოდ ისაა, რომ ეკოსისტემა ფიზიკურ გარემოსაც მოიცავს, თანასაზოგადოება კი — არა. სხვაგვარად რომ ვთქვათ, თანასაზოგადოება არის ეკოსისტემის ბიოტური, ანუ ცოცხალი, კოპონენტი. ამ ბიოტურ კომპონენტთან ერთად ეკოსისტემა აბიოტურ კომპონენტსაც შეიცავს — ფიზიკურ გარემოს.
ზოგი ეკოსისტემა პატარაა, მაგალითად, მრავალი ოკეანის ქვიან სანაპიროებზე არსებული მოქცევითი წყალსატევები, ზოგი კი ძალიან დიდი, მაგალითად, სამხრეთ ამერიკაში მდებარე ამაზონის ჯუნგლები. დიდწილად ეკოლოგზეა დამოკიდებული, თუ რა საზღვრებს დააწესებს იგი იმ ეკოსისტემისთვის, რომელსაც შეისწავლის. ცხადია, ეს საზღვრები უნდა შეესაბამებოდეს დასმულ საკითხს.
როგორი ეკოსისტემები არსებობს?
მოკლე პასუხი: საოცრად მრავალნაირი! ეკოსისტემები არა მხოლოდ ზომებით განსხვავდება, არამედ ნებისმიერი სახის ბიოტური თუ აბიოტური მახასიათებლითაც.
ზოგიერთი ეკოსისტემა ზღვისაა, ზოგი — მტკნარი წყლის, სხვები — ხმელეთის. ოკეანის ეკოსისტემები ყველაზე მრავლადაა დედამიწაზე, რადგან ოკეანეები და მათში მობინადრე ორგანიზმები დედამიწის ზედაპირის 75%-ს ფარავენ. ყველაზე იშვიათი მტკნარი წყლის ეკოსისტემებია, რომელთაც დედამიწის ზედაპირის ფართობის მხოლოდ 1,8% უკავიათ. დედამიწის დანარჩენი ნაწილი დაფარულია ხმელეთის ეკოსისტემებით.
ხმელეთის ეკოსისტემები კლიმატის მიხედვით იყოფა ვრცელ კატეგორიებად, რომელთაც ბიომები ეწოდებათ. ხმელეთის ბიომებს შორისაა ტროპიკული წვიმიანი ტყეები, სავანები, უდაბნოები, წიწვოვანი ტყეები, ფოთოლმცვენი ტყეები და ტუნდრა. ქვემოთ მოცემულ რუკაზე ნაჩვენებია ბიომების გავრცელები დედამიწაზე.
ბიომის შიგნითაც კი საოცარ მრავალფეროვნებას ვაწყდებით. მაგალითად, ქვემოთ ნაჩვენები სონორას უდაბნო (მარცხნივ) და კუნძულ ბოა-ვისტას ინტერიერი (მარჯვნივ) — ორივე უდაბნოა, თუმცა ისინი რადიკალურად განსხვავებული ეკოლოგიური თანასაზოგადოებებსგან შედგებიან. სონორას უდაბნოში გაცილებით მეტი მცენარისა და ცხოველის სახეობა ბინადრობს.
ენერგია და მატერია ეკოსისტემებში
ეკოსისტემის ეკოლოგები ხშირად ეკოსისტემებში ენერგიისა და მატერიის (ნივთიერებების) მოძრაობის შესწავლით არიან დაინტერესებულნი.
ენერგიისა და მატერიის მოძრაობაში უფრო დეტალურად გავერკვევით, როდესაც განვიხილავთ კვებით ქსელებს (კვებით ციკლებს), ურთიერთკავშირებს იმ ორგანიზმებისა, რომლებიც ერთიმეორით იკვებებიან, და ბიოგეოქიმიურ ციკლებს, ანუ იმ გზებს, რომელთა მეშვეობითაც ქიმიური ელემენტები ბიოსფეროში მიმოიქცევიან, ბრუნავენ. ეკოსისტემაში მყოფ ორგანიზმებს, როგორც წესი, აქვთ ადაპტაციები, სასარგებლო მახასიათებლები, რომლებიც ბუნებრივი გადარჩევის გზით წარმოიქმნებიან და ეხმარებიან მათ ამ ცალკეული ეკოსისტემის შიგნით არსებული ენერგიისა და მატერიის მიღებაში.
სანამ ამ ყოველივეს უფრო ჩავუღრმავდებოდეთ, მოდით, განვიხილოთ ეკოსისტემაში ენერგიისა და მატერიის „მოგზაურობის“ საკვანძო მახასიათებლები. ენერგიაც და მატერიაც ინახება, ნაცვლად შექმნისა თუ განადგურებისა, თუმცა საამისოდ მათ განსხვავებული გზები აქვთ ეკოსისტემებში:
- მატერია გადამუშავდება; ხელახლა გამოიყენება ერთი და იგივე ატომები.
- ენერგია ეკოსისტემაში მიედინება. როგორც წესი, იგი ეკოსისტემაში სინათლის სახით შედის და სითბოს სახით ტოვებს მას.
მატერია გადამუშავდება.
მატერია დედამიწის ეკოსისტემების გავლით გადამუშავდება — იგი შეიძლება, ერთი ეკოსისტემიდან მეორეში გადავიდეს, მაგალითად მაშინ, როდესაც საკვები ნივთიერებები მდინარეში აღმოჩნდება
მაგალითად, განვიხილოთ, თუ როგორ მოძრაობს ქიმიური საკვები ნივთიერებები ხმელეთის ეკოსისტემაში. ხმელეთის მცენარე ატმოსფეროდან ნახშირორჟანგს იღებს, ნიადაგიდან კი — სხვა საკვებ ნივთიერებებს, როგორებიცაა აზოტი და ფოსფორი, რათა წარმოქმნას მოლეკულები, რომელთა მეშვეობითაც შემდეგ უჯრედები იგება. როდესაც ცხოველი მცენარეს ჭამს, იგი მის მოლეკულებს იყენებს ენერგიისა და თავისი უჯრედების საშენი მასალის სახით, რაც ხშირად გულისხმობს ატომებისა და მოლეკულების ახალ ფორმებად გარდაქმნას.
როდესაც მცენარეები და ცხოველები უჯრედულ სუნთქვას აწარმოებენ — მოლეკულებს შლიან და საწვავად იყენებენ — ატმოსფეროში ნახშირორჟანგი გამოთავისუფლდება. ამის მსგავსად, როდესაც ისინი გამოყოფენ ნარჩენებს ან იღუპებიან, მათ ქიმიურ კომპონენტებს ბაქტერიები და სოკოები იყენებენ ენერგიისა და საშენი მასალის სახით. ეს რედუცენტები (დამშლელები) ათავისუფლებენ მარტივ მოლეკულებს, რომლებიც ნიადაგსა და ატმოსფეროში ბრუნდებიან, სადაც შესაძლებელია მორიგი ციკლის დროს მათი ხელახალი გამოყენება.
ამ გადამუშავების წყალობით, თქვენი სხეულის შემადგენელ ყველა ატომს ხანგრძლივი, უნიკალური ისტორია აქვს. სავარაუდოა, რომ ოდესღაც ისინი მცენარეების, ცხოველების, სხვა ადამიანების ან თუნდაც დინოზავრების შემადგენელი ნაწილები იყვნენ
ენერგიის ნაკადი მხოლოდ ერთი მიმართულებით ხორციელდება.
მატერიისგან განსხვავებით, ეკოსისტემებში ენერგიის გადამუშავება არ ხდენა. ნაცვლად ამისა, ეკოსისტემაში ენერგიის დინება ცალმხრივად მიმდინარეობს — როგორც წესი, სინათლიდან სითბოსკენ.
როგორც წესი, ენერგია ეკოსისტემებში მზის სინათლის სახით შედის, ფოტოსინთეზური მცენარეები და წყალმცენარეები კი მას ქიმიურ ფორმას აძლევენ. შემდეგ ენერგია ეკოსისტემის შიგნით გადაიცემა და იცვლის ფორმას, რადგან ორგანიზმები აწარმოებენ მეტაბოლიზმს, გამოყოფენ ნარჩენებს, ერთმანეთს ჭამენ, საბოლოოდ კი იღუპებიან და იშლებიან.
ენერგიის ფორმაცვალების თითოეულ საფეხურზე მისი რაღაც ნაწილი სითბოდ გარდაიქმნება. სითბოც ენერგიაა — შესაბამისად, ენერგიის არცერთი ნაწილი არ ქრება — მაგრამ, როგორც წესი, ცოცხალ ორგანიზმებს არ შეუძლიათ მისი გამოყენება ენერგიის სახით. საბოლოოდ, ენერგია, რომელიც ეკოსისტემაში მზის სინათლის სახით შევიდა, სითბოს სახით იფანტება და კოსმოსში ბრუნდება.
ეკოსისტემებში ენერგიის ცალმხრივი ნაკადი გულისხმობს, რომ თითოეულ ეკოსისტემას ფუნქციონირებისთვის სჭირდება ენერგიის მუდმივი მიწოდება, როგორ წესი, მზისგან. ენერგია გადაიცემა ორგანიზმებს შორის, მაგრამ იგი არ გადამუშავდება, რადგან მისი რაღაც ნაწილი ყოველ ჯერზე სითბოდ გარდაიქმნება.
ეკოსისტემების სტაბილურობა და დინამიკა
ეკოსისტემები დინამიკური (მოძრავი) სისტემებია, სტატიკური (უძრავი) ეკოსისტემა კი მკვდარი ეკოსისტემაა — როგორც სტატიკური უჯრედია მკვდარი უჯრედი. როგორც უკვე განვიხილეთ, ენერგია მუდმივად მიედინება ეკოსისტემაში, ქიმიური ნივთიერებები კი მუდმივად გადამუშავდება. ორგანიზაციის უფრო ზედა საფეხურებს თუ განვიხილავთ, ორგანიზმები იხოცებიან და იბადებიან, პოპულაციები მერყეობენ რიცხოვნობაში, კლიმატური კანონზომიერებები კი სეზონურად და უფრო ნაკლებად პროგნოზირებადი გზებით იცვლება.
წონასწორობა და მისი დარღვევა
წონასწორობა ეკოსისტემის მდგრადი მდგომარეობაა, რომლის დროსაც მისი კომპოზიცია და იდენტობა უმეტესწილად მუდმივია, მიუხედავად მისი ფიზიკური პირობებისა და ბიოტური თანასაზოგადოების შემადგენლობის ცვლილებისა. ეკოსისტემა შეიძლება, წონასწორობიდან გამოიყვანოს რაიმე შეშფოთებამ (პერტურბაციამ), რომელიც მის შემადგენლობაზე ზემოქმედებს.
ზოგიერთი შეშფოთება ბუნებრივი პროცესების შედეგია. მაგალითად, ხანძარი შეშფოთებაა, რომელსაც მეხის დაცემა იწვევს პრერიისა თუ ტყის ეკოსისტემაში. სხვა შეშფოთებები ადამიანთა აქტივობის შედეგია. მათ შორისაა მჟავური წვიმა, გაუტყეურება, წყლის ყვავილობა და ეკოსისტემებში ინვაზიური სახეობების შეტანა/შეყვანა.
სხვადასხვა ეკოსისტემა განსხვავებულად რეაგირებს ერთსა და იმავე შეშფოთებაზე; რომელიმე შეიძლება, სწრაფად აღდგეს მის შემდეგ, სხვა კი — უფრო ნელა, ან საერთოდ ვერ.
მდგრადობა და აღდგენის უნარი
ზოგჯერ ეკოლოგები ორ პარამეტრს იყენებენ იმის აღსაწერად, თუ როგორ რეაგირებს ეკოსისტემა შეშფოთებაზე. ეს პარამეტრებია მდგრადობა (შეუვალობა) და აღდგენის უნარი (პლასტიკურობა). ეკოსისტემის უნარს, შეშფოთებების მიუხედავად დარჩეს წონასწორობაში, მდგრადობა ეწოდება, შეშფოთების შემდეგ წონასწორულ მდგომარეობაში დაბრუნების უნარს კი — აღდგენის უნარი. ზოგიერთ ეკოლოგს მდგრადობა პლასტიკურობის შემადგენელ ნაწილად მიაჩნია — იმ ნაწილად, რომელიც დროის უფრო ხანმოკლე მონაკვეთებში მოქმედებს
მრავალ ეკოლოგს მიაჩნია, რომ ეკოსისტემის ბიომრავალფეროვნება საკვანძო როლს თამაშობს სტაბილურობაში. მაგალითად, ეკოსისტემაში გამორჩეული როლის მქონე მხოლოდ ერთი მცენარის სახეობა რომ იყოს, იმ შეშფოთებას, რომელიც ამ ერთ სახეობას აზიანებს — ვთქვათ, გვალვა ისეთი მცენარისთვის, რომელიც მის მიმართ მგრძნობიარეა — შეიძლება, ძალიან დიდი გავლენა ჰქონდეს მთლიან ეკოსისტემაზე. ამის საპირისპიროდ, ეკოსისტემაში ერთისა და იმავე ფუნქციის მქონე რამდენიმე მცენარის სახეობა რომ იყოს, უფრო მეტი იქნება იმის შანსი, რომ ერთ-ერთი მათგანი გვალვისადმი ამტანი აღმოჩნდება და დაეხმარება მთლიან ეკოსისტემას, გადაურჩეს გვალვის პერიოდს
ეკოსისტემის მდგრადობა და პლასტიკურობა მნიშვნელოვანია, როდესაც ადამიანთა აქტივობით გამოწვეულ შეშფოთებებს განვიხილავთ. შეშფოთება თუ საკმაოდ ძლიერია, მან შეიძლება, იმდენად შეცვალოს ეკოსისტემა, რომ ამ უკანასკნელმა ვეღარ მოახერხოს აღდგენა. ამ ტიპის შეშფოთებას შეუძლია, ეკოსისტემას სამუდამოდ უცვალოს სახე ან საერთოდ გააქროს იგი.
გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?
პოსტები ჯერ არ არის.