Ekosystem i jego elementy.

EKOSYSTEM I JEGO ELEMENTY

EKOSYSTEM ? fragment przyrody stanowiący funkcjonalną całość, w której zachodzi wymiana między jej częścią żywą ? biocenozą, a nieożywioną ? biotopem.
Każdy w pełni rozwinięty ekosystem składa się z elementów:
? abiotycznych ( nieożywionych ),
? biotycznych ( żywych ).

Elementami abiotycznymi są:
? woda
? gleba
? gazy atmosferyczne ( tlen, azot, dwutlenek węgla )
? rzeźba terenu
? klimat
? temperatura
Tworzą one biotop czyli nieożywioną część ekosystemu.

Elementy biotyczne to wszystkie żywe organizmy ( rośliny i zwierzęta ) pozostające między sobą w różnego rodzaju zależnościach. Tworzą one biocenozę czyli ożywioną część ekosystemu.


STRUKTURA I FUNKCJONOWANIE
EKOSYSTEMU

Każdy ekosystem naturalny stanowi układ otwarty i funkcjonuje dzięki przepływowi energii i krążeniu materii. Wszystko to jest możliwe wtedy, gdy dociera do niego energia słoneczna. Nie cała docierająca energia zostaje skumulowana w organizmach: część z niej wykorzystywana jest do podstawowych procesów metabolicznych i budowy własnych struktur organizmów, pozostała część tracona jest bezpowrotnie w postaci ciepła.
Energia przepływa jednokierunkowym strumieniem w układzie otwartym. Natomiast materia krąży w ekosystemie w obiegu zamkniętym.
Krążenie materii w ekosystemie jest uwarunkowane istnieniem poziomów troficznych.

STRUKTURA TROFICZNA każdego ekosystemu jest zazwyczaj taka sama.
Wyróżnia się w niej:
? producentów, czyli organizmy autotroficzne, które są zdolne do wytwarzania materii organicznej w procesie fotosyntezy ( rośliny zielone i bakterie fotosyntetyzujące ) oraz chemosyntezy ( bakterie chemosyntetyzujące ),
? konsumentów, czyli organizmy heterotroficzne, niezdolne do wytwarzania związków organicznych z nieorganicznych, a przystosowane do pobierania gotowej materii organicznej; należą tu wszystkie zwierzęta,
? reducentów (destruentów ), czyli grupę organizmów heterotroficznych, które odżywiają się martwą materią organiczną i rozkładając ją na proste związki nieorganiczne dostarczają je roślinom zielonym; należą tu głównie bakterie i niektóre grzyby.

CZYNNIKI ABIOTYCZNE WÓD PŁYNĄCYCH I ZBIORNIKÓW WODNYCH

TEMPERATURA

Temperatura jest czynnikiem, od którego zależy występowanie w danym miejscu odpowiedniego gatunku organizmów.
W wodach płynących występuje charakterystyczna zmienność temperatury wzdłuż biegu rzeki. Wraz z rosnącą odległością od źródeł, temperatura płynącej wody zbliża się wyraźnie do średniej temperatury powietrza.
W zbiornikach wodnych występuje pionowy układ strefowy temperatur . Wyróżniamy warstwę wody ciepłej i zimnej oraz leżącą pomiędzy nimi warstwę skoku termicznego. Jest to strefa największych zmian temperatury wraz z głębokością .
Duża pojemność cieplna wody tłumi wahania temperatury .

NASŁONECZNIENIE

Światło jest czynnikiem , który ma podstawowe znaczenie przede wszystkim dla roślin samożywnych żyjących w wodzie , ale także dla zwierząt , zwłaszcza posługujących się wzrokiem. Promienie świetlne padające na powierzchnię wody częściowo się od niej odbijają, a częściowo przenikają w głąb . Ilość wpadających promieni zależy od ich kąta padania . Czyli więcej światła wnika do wody w porze południowej niż rano i wieczorem , więcej latem niż w innych sezonach.
W wodzie promienie światła ulegają pochłanianiu przez cząsteczki wody , a szczególnie przez cząsteczki sestonu , a także substancji rozpuszczonych , zwłaszcza barwnych .
Głównym czynnikiem decydującym o ilości światła przenikającego w wodzie jest ilość sestonu , czyli zawiesiny utrzymującej się w toni wodnej , który najsilniej pochłania światlo. W jeziorach , stawach i zbiornikach zaporowych o długim czasie retencji, jest to głównie seston autochtoniczny ( fito- i zooplankton , detrytus ). W rzekach i w zbiornikach o krótkim czasie retencji wody , okresowo także zawiesina allochtoniczna , zwłaszcza po ulewnych opadach powodujących spływ zawiesin z lądu .

TLEN

Tlen jest czynnikiem ograniczającym możliwość bytowania organizmów w wodzie . Tlen pochodzi z wymiany z atmosferą lub z fotosyntezy roślin zielonych i sinic .
W wodach płynących najwięcej tlenu jest w wodach górnego biegu rzeki, a najmniej dolnym biegu .
W zbiornikach wodnych, jak jezioro można wyróżnić 2 strefy :
? strefę prześwietloną , w której przeważa synteza substancji organicznej i produkcja tlenu
? strefę, w której materia organiczna ulega rozkładowi , a tlen jest zużywany .
Rozmieszczenie tlenu w zbiorniku wodnym jest jednym z najważniejszych czynników abiotycznych określających występowanie i rozmieszczenie organizmów.

KWASOWOŚĆ WODY

Organizmy wodne mają w stosunku do pH określony zakres tolerancji i zakres optimum. Zmiana pH wpływa na transport jonów przez błony komórkowe.
Do najważniejszych pośrednich oddziaływań pH należy jego wpływ na równowagę w układzie wapń-kwas węglowy, na dysocjację amoniaku i na rozpuszczalność jonów metali, a szczególnie jonów glinu.
Główne działanie uboczne pH na zwierzęta w zakresie alkaicznym wiąże się z przesunięciem równowagi w układzie jony amonowe - nie zdysocjowany amoniak . Jony amonowe nie są szkodliwe, natomiast amoniak jest trujący.
Przy niskim pH wzrasta rozpuszczalność jonów metali, spośród których wiele może być toksycznych. W procesie zakwaszania zbiorników wodnych ważną rolę odgrywa glin. Glin, powszechnie występujący w minerałach i skałach krzemianowych, jest jednym z podstawowych składników skorupy ziemskiej, który w zlewni wielu zbiorników występuje w znacznych ilościach. Rozmaite gatunki wycofują się z zakwaszonych zbiorników na skutek łącznego działania stresu kwasowego i toksyczności glinu.

GOSPODARKA JONOWA

Regulacja jonowa wymaga nakładów energii, która nie może już zostać wykorzystana do innych celów. Organizmy mogą żyć również poza optymalnym zakresem stężenia jonów w środowisku, ale dostosowanie ich maleje.
Wapń jest pierwiastkiem biogennym, wykorzystywanym przez glony w minimalnych stężeniach; stężenie rozpuszczonego wapnia w większości zbiorników wodnych jest tymczasem o wiele wyższe.
Bezpośredni wpływ wapnia może mieć decydujące znaczenie dla organizmów o silnie zwapniałych skorupach lub szkieletach zewnętrznych. Ulegają one całkowitemu stwardnieniu tylko w wodzie bogatej w wapń. W ubogiej w wapń wodzie np. pancerz raka pozostaje zbyt miękki i kleszcze nie w pełni twardnieją.
W obecności substancji humusowych zmienia się reżim świetlny w zbiorniku: wzrasta pochłanianie światła.
Rozpuszczone substancje humusowe budują kompleksy nie tylko z wapniem, ale również z innymi metalami. Mają na skutek tego silny wpływ na ?dyspozycyjność ? , a więc łatwość mobilizowania pierwiastków śladowych i toksyczność niektórych jonów.

PRĄD WODNY

Prąd jest czynnikiem powodującym mieszanie się wody . W zbiornikach jest on wywołany różnicą gęstości wody i działaniem wiatru . Przy czym wiatr powoduje mieszanie się powierzchniowych mas wód .
W wodach płynących prąd jest jednokierunkowy . Jest bardzo silnie działającym czynnikiem selekcyjnym . Jego prędkość decyduje o jakości podłoża i możliwości jego zasiedlania .
W dużych strumieniach i rzekach szybkość prądu może być tak mała , że powstają warunki zupełnie takie same jak w stojącej wodzie.
Prąd jest czynnikiem , który sprawia , że istnieje znaczna różnica między życiem w strumieniach i w stawie . Szybkość prądu zależy od wielkości spadku , szorstkości podłoża oraz głębokości i szorstkości łożyska.

NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE

Na skutek dużego napięcia powierzchniowego wody błonka powierzchniowa jest sprzyjającym środowiskiem życia dla pewnej wyspecjalizowanej grupy organizmów (neuston). Organizmy neustonowe mogą przyczepiać się do błonki powierzchniowej i przemieszczać się po jej powierzchni graniczącej z wodą i graniczącej z atmosferą.
Jest to środowisko znacznie wzbogacone w substancje organiczne w stosunku do przylegającej masy wody.

Klasyfikacja organizmów wód śródlądowych.
Organizmy występujące w wodach śródlądowych, można podzielić w zależności od miejsca występowania w ekosystemie, na kilka grup ekologicznych:
? plankton
? nekton,
? neuston,
? pleuston,
? bentos,
? peryfiton
? makrofity.

Plankton jest to zespół zamieszkujący toń wodną. Składa się z organizmów nie mogących się skutecznie przeciwstawiać silnym ruchom wody. Jest więc przemieszczany przez prądy i fale. W wodach słodkich są to organizmy drobne, o wymiarach najczęściej nie przekraczających kilku milimetrów. Plankton przystosowany jest ewolucyjnie do życia w toni wodnej. Niektóre z przystosowań to: maksymalna redukcja szkieletu, obecność w komórkach lub koloniach, między komórkami kuleczek tłuszczu lub pęcherzyków gazu, małe wymiary ciała (i wynikający z tego większy stosunek powierzchni do objętości, spowalniający opadanie), komplikacja kształtu (różne wyrostki, wypustki, otoczki śluzowe). Główne grupy fitoplanktonu w wodach powierzchniowych to ? zielenice, sinice, okrzemki, złotowiciowce, eugleniny, kryptofity. Podstawowe grupy zooplanktonu to: pierwotniaki, wrotki, skorupiaki (wioślarki i widłonogi). Z reguły zooplankton rzek jest mniej różnorodny i uboższy niż w zbiornikach (tworzą go te same grupy, ale mniejsza liczba gatunków). Rola planktonu w ekosystemie: fitoplankton jest jednym z głównych źródeł substancji organicznej w ekosystemie. Substancja organiczna wyprodukowana przez fitoplankton służy za pokarm konsumentom (głównie wrotkom i skorupiakom) oraz destruentom (bakteriom i grzybom). Zwierzęta planktonowe niedrapieżne służą jako pokarm drapieżnym wrotkom i skorupiakom. Zooplankton niedrapieżny i drapieżny jest wyżerany przez ryby planktonożerne (stynka, sieja, sielawa, tołpyga, peluga, ukleja) oraz stadia młodociane wszystkich gatunków ryb. Część zooplanktonu odżywia się filtracyjnie.

Nekton to zbiorowisko organizmów poruszających się w wodzie w sposób czynny. W naszych wodach nekton tworzą głównie ryby, ale również gady, płazy, ptaki, ssaki wodne. Najpospolitsze i najczęściej dominujące w naszych wodach są naturalnych są ryby z rodziny karpiowatych: leszcz i płoć. Gatunki typowo hodowlane, w wyspecjalizowanych gospodarstwach ? to karp i pstrąg i karp tęczowy. Ryby, odżywiając się, powodują nieraz w znacznym stopniu, redukcję liczebności i biomasy konsumowanego pokarmu. Przy tym odżywiając się selektywnie decydują nie tylko o ilości, ale także o stosunkach ilościowych między gatunkami, a nawet o występowaniu niektórych z nich w ekosystemie. Np. ryby odżywiające się filtracyjnie (sielawa, tołpygi, peluga), wyjadają seston powyżej określonej wielkości cząsteczek, tym samym eliminują większe organizmy, pozostawiając mniejsze, a przy tym stwarzają im korzystniejsze warunki przez usunięcie drapieżców bezkręgowych (zwykle są to organizmy stosunkowo większe) oraz ewentualnych konkurentów. Ryby bentożerne, a takich mamy większość, intensywnie penetrują dno w poszukiwaniu pokarmu. Powodują przez to mieszanie powierzchniowej warstwy dna i jego lepsze natlenienie. Zmieniają również sytuację gatunków bentosowych ? zmieniają ich warunki pokarmowe, ich kryjówki, wytworzone mikrosiedliska; przez to zwiększają dostępność tych organizmów dla drapieżców oraz zmieniają stosunki konkurencyjne. Wreszcie ? przy penetracji dna ryby powodują resuspensację powierzchniowej warstwy osadów dennych wpływając, przez to na warunki fizyczne i chemiczne w wodzie.

Neuston tworzą organizmy błonki powierzchniowej ? granicy wody i atmosfery. Wyróżnia się epineuston (nad błonką) i hiponeuston (pod błonką). Składa się z: bakterii, roślin (glonów) i zwierząt, z reguły mikroskopijnych. Neuston zajmuje znikomą część grubości warstwy wody. Jest bardzo zmienny zależny od falowania, naświetlenia, temperatury, opadów i innych. Środowisko neustonu (błonka powierzchniowa) wzbudzało spore zainteresowanie, ze względów chemicznych, ponieważ często stwierdza się w błonce kilkakrotnie wyższe stężenie różnych substancji, w tym biogennych i zawiesin, niż w reszcie słupa wody.

Pleuston ? to zespół organizmów o większych rozmiarach, związanych z powierzchnią wody, głównie roślin pływających. Należą tu rośliny całkowicie nie związane z podłożem: różne gatunki rzęsy, salwinia pływająca, żabiściek, kożuchy glonów. Pleuston związany jest ze środowiskiem zacisznym ? małe zbiorniki (sadzawki, starorzecza, glinianki, kałuże), spokojne zatoki większych zbiorników, strefy otwartej wody w rozległych trzcinowiskach. Przy bujnym rozwoju pleuston może jednolicie pokrywać znaczne przestrzenie?setek i tysięcy m 2. Odcina wtedy dostęp światła, prowadząc zwykle do pełnych deficytów tlenowych z wszelkimi ich kosekwencjami.

Bentos stanowią organizmy związane z dnem. Wyróżniamy: bakteriobentos, fitobentos (drobne glony) i zoobentos (pierwotniaki, nicienie, wirki, wrotki, brzuchorzęski, małżoraczki, widłonogi, formy młodociane skąposzczetów i larw owadów, pijawki, mięczaki). Największa różnorodność bentosu występuje w środowiskach płytkich, ze względu na największą rozmaitość i zmienność warunków środowiskowych oraz zwykle korzystne dla życia warunki (np. rzadkie występowanie deficytów tlenowych). Fauna litoralu jezior obejmuje setki gatunków. W wodach bieżących występują te same grupy fauny co w litoralu, ale w znacznej mierze inne gatunki. Organizmy bentosowe są przystosowane do życia na dnie. Odznaczają się znacznym ciężarem właściwym. Często ich ciała obciążone są różnymi substancjami mineralnymi, z których zbudowane są szkielety zewnętrzne (np. muszle małży i ślimaków zbudowane z węglanu wapnia, domki chruścików składające się z ziarenek piasku, gałązek). Częstym zjawiskiem wymagającym specjalnych przystosowań bywa niedostatek lub brak tlenu. Dlatego też organizmy posiadają we krwi hemoglobinę ? barwnik wiążący tlen i zapewniający organizmowi dostateczną jego ilość, mimo niskiego stężenia w środowisku.

Peryfiton jest zespołem drobnych organizmów roślinnych i zwierzęcych zasiedlających różnego rodzaju podłoża stałe w środowiskach wodnych. Podłoże mogą stanowić większe kamienie, rośliny, budowle wodne, jednostki wodne itp. Zbiorowiska peryfitonowe złożone są głównie z: zielenic, okrzemek, sprzężnic, pierwotniaków, gąbek, skąposzczetów, nicieni, larw ochotkowatych, jętek, mszywiołów, mięczaków.

Makrofity są to przytwierdzone do dna rośliny naczyniowe i ramienice. Jak wskazuje ich budowa i sposób życia są one głównie pochodzenia lądowego, ale dzięki specjalnym przystosowaniom zaadoptowały się do życia w wodzie. Makrofity odgrywają zasadniczą rolę jako producenci, a więc dostarczyciele substancji organicznej. Niemniej ważna jest ich rola w tworzeniu ogromnej różnorodności i zróżnicowania środowiska. Znaczenie dla ekosystemu produkcji substancji organicznej przez makrofity zależy od bujności ich rozwoju na jednostkę dna oraz od tego , jaką część dna danego ekosystemu zajmują zajmują strefy płytkie, zasiedlone przez makrofity.