Podstawy funkcjonowania ekosystemów

Biotop – środowisko fizyczne, które tworzą: klimat, ukształtowanie terenu, wody, gleby i skały.
Biocenoza i biotop to ekosystem.
Ekosystem to np. całość przyrody dużego lasu, łąki, jeziora. W ekosystemach są związki miedzy organizmami a środowiskiem abiotycznym. Gatunki i liczebność populacji w biocenozie zależy od czynników klimatycznych: opady, temperatury, nasłonecznienie, tlen. Dlatego ekosystemy w rożnych klimatach różnie się przedstawiają.
Znaczenia ma też ukształtowanie terenu. Nachylenie zboczy i żyzność gleby ma znaczenie dla rozwoju ekosystemu. Na różnych glebach rosa różne rośliny, a różnymi roślinami pożywiają się różne zwierzęta. Ma to odbicie w składzie jakościowym populacji zwierząt roślinożernych i mięsożernych.
Organizmy też same modyfikują biocenozę, np. ekosystem lasu spowalnia topnienie śniegów, przez co zmniejsza wiosenny spływ powierzchniowy, maleje zagrożenie powodziowe i erozja gleby.
Związki biocenozy i biotopu można zauważyć na przykładach związanych z zanieczyszczeniami środowiska. Na pow. wód stojących obserwujemy glony – przyczyna – nadmierny napływ soli azotu i fosforu, składnik nawozów syntetycznych. Taka zmiana prowadzi do przenawożenia, czyli eutrofizacji zbiorników wodnych – skutek – dużo glonów odcinających dopływ światła głębiej – wynik – giną rośliny i zwierzęta wodne, spada ilość tlenu. Zmiana warunków w biotopie zniszczyła równowagę biocenotyczną. Zmiana biotopów powoduje wymieranie ekosystemów.
Biocenoza – ogól roślin i zwierząt zamieszkujących to samo miejsce
Biotop – przestrzeń życiowa różnych gatunków roślin i zwierząt, które maja podobne wymagania środowiskowe i klimatyczne.
Ekosystem – układ ekologiczny obejmujący żywe organizmy i środowisko nieożywione w którym zachodzi obieg materii i przepływ energii.

PRZEMIANY MATERII I ENERGII W EKOSYSTEMACH
Energia słoneczna jest wykorzystywana przez organizmy żywe na ziemi: ogrzewanie ciała, ciepłe prądy powietrza do unoszenia, przede wszystkim do podtrzymywania czynności życiowych i produkcji własnych związków organicznych – biomasy. Energii alchemiczna i materii zgromadzona w ciałach producentów wykorzystywane są przez konsumentów oraz destruentów
Organizm pobiera i traci przez całe życie energie i materię. W ekosystemie materia cały czas krąży i jest dostępna dla żyjących w nim organizmów. Przemieszczana z biotopu do producentów, dalej konsumentów i przez destruentów wraca do biotopu. Ekosystemy muszą otrzymywać energię z zewnątrz, bo ja tracą – ENERGIA JEDYNIE PRZEPŁYWA PRZEZ EKOSYSTEM.
Producenci – organizmy samożywne, wykorzystują 1% energii słonecznej. Pobierają ze środowiska związki nieorganiczne i tworzyli z nich swoje związki organiczne.
Konsumenci I rzędu – ich biomasa powstaje z przetworzonej biomasy zjedzonych roślin.
Konsumenci wyższych rzędów – mięsożerne, ich biomasa powstaje z biomasy zjedzonych zwierząt.
Destruenci – bakterie, grzyby i zwierząt odżywiające się szątkami. Dzięki ich aktywności związki organiczna zostają rozłożone na nieorganiczne i wracają do biotopu.
Energia światła słonecznego wiązana i magazynowana jest najpierw przez producentów. Przekazywana postaci związków chemicznych materii organicznej (biomasy) do kolejnych poziomów troficznych. Przekazywaniu energii towarzyszą duże straty. Wydajność na kolejnych poziomach troficznych wynosi ok. 10%. Oznacza to że z 10 g zjedzonego pokarmu tylko ok. 1 g zostaje wbudowany w ciało konsumenta.
Piramida biomasy – piramida ekologiczna – przedstawia zależności pokarmowe w biocenozie.
Poprzez zsumowanie biomasy wszystkich poziomów piramidy ekologicznej otrzymujmy biomasę ekosystemu. Produktywność ekosystemu – tempo przyrostu biomasy mierzone kg/m2/rok. Takie dane umożliwiają porównywanie wydajności różnych ekosystemów. Największą produktywność ma ekosystem raf koralowych. Najmniejsza – otwarte wody oceaniczne, pustynie i tundra.
Intensywne uprawy role mają dużą produktywność porównywalną z lasami strefy umiarkowanej. Efekt zasilania ekosystemów z zewnątrz (nawozy).

SUKCESJA
Ekosystemy ulegają zmianą. Sukcesja ekologiczna – proces przekształcana ekosystemów. Sukcesja pierwotna - proces przekształcania terenów wcześniej nie zamieszkiwanych przez organizmy, np. zarastanie wydm nadmorskich. Sukcesja wtórna mam miejsce na obszarach wcześniej zajmowanych przez pewne ekosystemy, np. na porębie, pożarzysku albo opuszczonym polu uprawnym.
Sukcesja na wydmach:
1) brak gleby powoduje, że stadium początkowe tworzą organizmy pionierskie: porosty i trawy „wydmowe”
2) Minimalne wymagania glebowe posiadają rośliny charakterystyczne dla pierwszego zbiorowiska przejściowego.
3) Większa miąższość gleby umożliwia rozwój zbiorowisk wrzosu i młodych sosen.
4) Bór sosnowy w runie stanowi końcowe stadium sukcesji, czyli klimaks.
Ludzie niszczą ekosystemy naturalne. Niektóre z nich będą się odtwarzać przez setki lat. Ekosystemy lasów tropikalnych mogą zostać nigdy nie odtworzone.
KLIMKS – to najwyższe stadium rozwojowe ekosystemów. Tu panuje równowaga ekologiczna. Przykład: las.
KRĄŻENIE WĘGLA I AZOTU W PRZYRODZIE
Cykl biogeochemiczny – przemieszacie się pierwiastków przez różne organizmy i środowiska anabiotyczne, nieustannie krążące w przyrodzie.
Najważniejsze jest przemieszczanie pierwiastków biogennych – takich umożliwiających życie. Pierwiastki biogenne: węgiel, wodór, tlen, azot, siarka, fosfor.
Schemat drogi jaką przechodzą wszystkie pierwiastki jest taki sam:
Związki organiczne w organizmach: producentów, konsumentów, i reducentów – związki chemiczne w elementach fizycznych środowiska.
Węgiel w środowisku fizycznym (podłożu) występuje w postaci węgla kamiennego i brunatnego lub jako składnik węglowodorów. Wchodzi w skład CO2 – BĘDĄCYM SKLADNIKIEM ATMOSFERY ORAZ ROZPUSZCONYM W WODZEI. Pobierany i przetwarzany przez rośliny w procesie fotosyntezy. Wbudowany zostaje w związki organiczne producentów. W tej postaci wykorzystywany przez konsumentów do budowy ich związków organicznych. Następnie szczątki roślin i zwierząt rozkładane są przez destruentów i CO2 ponownie wraca do atmosfery. Destruenci, producenci, i konsumenci, wydalają CO2 jako produkt końcowy oddychania wewnątrzkomórkowego. Człowiek przez paliwa wydala CO2 do powietrza.
CO2 i para wodna zatrzymują promieniowanie i duża ilość ciepła zostaje zatrzymana na ziemi i powoduje jej przegrzanie. Może to być przyczyną topnienia lodów i zalania lądów, wpływa również na kurczenie się warstwy ozonowej, zmienia klimat czego skutkiem może być wyginiecie danych gatunków żyjących w nim, pustynnienie i stepowanie.

OBIEG AZOTU W PRZYRODZIE
Azot podstawowy skład białek i kwasów nukleinowych, w przeciwieństwie do CO2, jego podstawowa postać N2 nie jest bezpośrednio dostępny dla roślin i zwierząt.
Zdolność wiązania wolnego azotu posiadają niektóre bakterie glebowe i symbiotyczne (brodawkowe współżyją z korzeniami roślin motylkowych). I wzbogacają glebę w związki mineralne azotu dostępne dl roślin. Azot wbudowany przez związki organiczne roślin przyswajany jest przez zwierzęta. Obumarłe rośliny i zwierzęta rozkładane są przez drobnoustroje. W ten sposób powracają do podłoża związki mineralne azotu (sole amonowe). Część z nich jest wykorzystywana przez rośliny zielone. Pewna ilość soli azotowych rozkładana jest prze bakterie – powstaje wolny azot, który wraca do atmosfery. Człowiek wprowadza coraz więcej związków azotowych. Sole azotowe w nawozach syntetycznych dostają się do gleby i wody. Zbyt duża ich ilość powoduje choroby (białaczkę, sinicę). Spalanie gazu ziemnego powoduje wzrost ilości tlenku azotu w powietrzu. Ich nadmiar stanowi jedną z przyczyn powstawania kwaśnych deszczów i smogu.