Planeta Země jako ekosystém: Definice a charakteristika

Projevy života na naší planetě jsou pozorovány ve všech prostředích mimo souvislý, nenarušený horninový masív. Ode dna oceánů až po nejvyšší vrstvy atmosféry jsou živé organismy nebo materiální doklady jejich existence všudypřítomné. Vzniká tak souvislý objem v rámci planety obsahující život a stopy jeho pobytu, tzv. biosféra, oživený prostor planety Země. Biosféra zároveň shrnuje soubor veškerých živých organizmů v tomto prostoru.

Biosféra se v globálním měřítku prolíná s ostatními faktory prostředí, převážně fyzikálního a chemického rázu, tj. geosféra, zahrnující horninové prostředí planety, pedosféra, půdní pokryv, a různým uspořádáním rostlinných a živočišných společenstev.

Živá hmota a její projevy jsou studovány v rámci celé řady specifických vědních oborů. Lze tak postupovat od úrovně makromolekul přes struktury membrán, buněčných organel, jednotlivých buněk, pletiv a tkání, orgánů, jednotlivých organismů, jejich populací, společenstev až po úroveň ekosystémů a geosystémů. Na každé z těchto úrovní probíhají interakce mezi živými strukturami a jejich fyzikálním a chemických prostředím, popřípadě i mezi živými strukturami navzájem.

Ekologie, jako specifická vědní nauka, se pak interakcí živých soustav a jejich prostředí začíná zabývat až od jistých vyšších úrovní, zpravidla od úrovně komplexity organizmů. Tomu odpovídá starší pojetí ekologie, kdy převažovalo ryze biologické zaměření studií (Bormann - Likens 1979) na jedince, populace, druhy, skupiny druhů (např. V posledním období není předmětem zájmu ekologie pouze živá složky či její části a vztah k okolí. nejen vztah jednotlivých individuí a jejich populací, popř. se zabývá fyziologickými pochody (mj. lze odlišit podle typů fyzicko - geografického prostředí a studované geografické zóny. Silvologii(nauku o lesním ekosystému), pratologii (nauku o loukách), telmatologii (nauku o rašeliništích)lze konečně odlišit podle typu zkoumaného ekosystému.

Definice ekosystému

Ekosystém je jeden z klíčových pojmů ekologie, který poprvé definoval v r. 1935 A. G. Tansley jako soubor organismů a faktorů jejich životního prostředí v jednotě libovolné hierarchické úrovně. Od té doby prošlo používání termínu poměrně složitým vývojem. Dnes bývá ekosystém chápán v zásadě dvojím způsobem:

Čtěte také: Sborník o klimatu

1. Jako účelově definovaná soustava živých a neživých složek, spjatých vzájemnými vazbami (v tomto pojetí nemusí mít ekosystém nutně konkrétní ohraničení v prostoru a jeho vymezení je dáno pouze účelem a metodami výzkumu).
2. Jako reálně existující, relativně samostatná funkční soustava živých a neživých složek, které jsou navzájem spojeny výměnou látek, tokem energie a předáváním informací, vzájemně se ovlivňují a vyvíjejí se v určitém prostoru a čase.

V tomto pojetí hranice ekosystému objektivně existují a úzce souvisejí s dosahem koloběhu látek, toku energie a předávání informací v ekosystému. Tomuto pojetí dobře odpovídá také termín biogeocenóza, který se vždy váže k určitému území a má být konkrétním, reálně existujícím objektem.

Zásadním subsystémem biogeocenózy i ekosystému je biocenóza (společenstvo živých organismů), která žije na určitém stanovišti, tj. v subsystému svého neživého prostředí, tzv. ekotopu. Biocenóza je zpravidla chápána jako ústřední subsystém ekosystému. Proto někdy do definic ekosystému vstupuje i podmínka přítomnosti tří funkčně odlišných složek biocenózy, a to:

1. Producentů, což jsou zejm. zelené rostliny, schopné vytvářet organické látky důležité pro výživu zbylých dvou složek biocenózy z jednoduchých anorganických látek.
2. Konzumentů, tedy především živočichů, kteří se živí ostatními organismy.
3. Dekompozitorů, kteří mj. rozkládají složité organické látky z těl odumřelých organismů a uvolňují látky jednodušší, které mohou být opět využity producenty.

V nejobecnější rovině je možno uvažovat každou soustavu, obsahující i jeden živý prvek, nebo soubor všech životních forem a jejich projevů probíhajících v uvažovaném období a topograficky vymezeném prostoru. relativně trvalý dynamický systém souboru organizmů a jejich prostředí (ekotopu) vytvářející určitou stabilitu danou potravními vazbami, resp. V evropských podmínkách byly definovány alternativní pojmy. byla popsána V.N. definovaná A.

Ekosystémy mohou být uspořádány hierarchicky, tj. Lze tak postupovat z planetární, globální úrovně na úroveň kontinentální, regionální (na ploše měřitelné zhruba tisíci km2), chorickou (plocha tisíců ha, krajinná úroveň) a topickou (jednotlivé lokality). Je možno definovat subekosystémy, jež jsou součástí ekosystémů vyššího řádu (rákosina v rámci ekosystému rybníka, smrkový porost v rámci lesního komplexu), popřípadě supraekosystémy, zahrnující naopak ekosystémy nižšího řádu (ekosystém krajiny zahrnující lesní porosty), jejich ohraničení bývá přitom z hlediska jejich určení jako systémů otevřených často obtížné (pozvolné, difúzní) typů ekosystémů. Jeho typickým příkladem je lesní plášť, čili konkrétní stanoviště.

Charakteristika

Každý ekosystém je charakterizován souborem abiotických a biotických faktorů, jež určují do značné míry jeho možnosti, především z hlediska produkčních možností autotrofních organismů a tím dávají předpoklady pro počátek potravních řetězců a potravních zdrojů pro organismy heterotrofní (alespoň u terestrických ekosystémů), tj. Změny probíhaly a probíhají v různých časových rozměrech, čili časových horizontech, s časomírou staletí a tisíciletí a geohistorické s časovým určením desetitisíců či miliónů let. Některé změny jsou náhodné, označované jako ekologické fluktuace. Biosféra Země se nevratně vyvíjí a spolu s ní procházejí vývojem i ekosystémy různé úrovně a komplexity.

Čtěte také: Globální oteplování očima Václava Klause

Obecně se ekosystémy vyznačují tendenci bránit se vnějším vlivům vedoucím k jejich vnitřním změnám, vykazují větší či menší stabilitu. Je-li dosahován v podmínkách působení rušivých faktorů, je projevem ekologické stability. Ekosystémy se tedy většinou nacházejí ve stavu dynamické rovnováhy. Přes obměnu složek ekosystémů, růst, vývoj a odumírání organizmů i přes značné energetické, látkové a informační toky ekosystémy zůstává struktura a funkce na zhruba stejné úrovni, nebo prochází v určitých periodách předpovídatelnými a vyrovnanými cykly.

Popis struktury a funkce ekosystému je záležitost vysoce komplexní a komplikovaná, zatím v úplné podrobnosti neproveditelná. nastává v případě, že jistý proces v ekosystému vede přímo nebo nepřímo k jeho zesílení. Jako příklad lze uvést rozvoj rašeliníku a zamokření lokality. Kladná, pozitivní zpětná vazba je spojena s dynamickým růstem systému, jež se ovšem po dosažení limitů prostředí může zhroutit.

Negativní zpětná vazba bývá považována za základ regulace systémů při jejich udržení v rovnovážném stavu - tzv. homeostáze. Jedná se o případ, kdy určitý jev či proces v ekosystému vede při určité intenzitě k podpoře faktorů, potlačujících zpětně daný proces - např. je definována (Míchal 1994) "jako soubor principů vedoucích v živých systémech na základě získaných informací ke kompenzaci odchylek vnějšího prostředí, a tím k dynamické rovnováze vnitřního prostředí, které tak nabývá relativní neodvislosti vůči vnějšímu prostředí". Působí-li na ekosystém vnější vliv a tento přesahuje obvyklé rozpětí, ekosystém přejde k mobilizaci obranných a nápravných opatření a nachází se ve stavu stresu. Soubor vnějších podmínek ekosystému se může měnit i způsobem, jež neumožňuje jeho existenci v dosavadní podobě. Dochází pak k vývoji ekosystému, k sukcesi.

Koloběh živin v ekosystému

Koloběh živin spočívá v přijímání anorganických látek rostlinami a v uložení v biomase (většinou vazba na organické látky), kde jsou rozkládány působením mikroorganismů - reducentů - opět až na anorganické látky. Anorganické látky mohou ve vodě disociovat a ionty daných prvků být přijímány rostlinami, čímž se cyklus uzavírá. Návrat živin do ekosystému je opět ve spadu z atmosféry a při rozkladu matečné horniny. Některé prvky jsou v matečné hornině obsažené ve vyšším množství a velká část jejich objemu je v půdě (např. v procesu fotosyntézy je stavba biomasy těsně spjata s dostupností minerálních živin pro tuto stavbu nutných a při rozkladu odumřelých těl až na anorganické látky jsou uvolněny její poslední zbytky, které se nazývají popeloviny (starý název), ve valné většině využívá.

Běžná je ztráta živin opadem listů, ve kterých dochází k poutání živin na několik let. Mikroorganismy zajišťují návrat organicky vázaného dusíku do výchozích anorg. sloučenin. Dostatek prvků jako Mo, Fe je nutný pro správné fungování. Defoliace hmyzem (u jehličnatých může ztráta převýšit roční čerpání živin z půdy).

Čtěte také: Uhlíková stopa

Základní prvky a jejich koloběh

Složky ekosystému

V rámci ekosystému lze vylišit složku nadzemní části vegetace, podzemní části vegetace, v rámci které můžeme rozlišovat složku dřevinnou (stromovou, keřovou) a bylinnou. Dále se vylišuje složka nadložního humusu, vzdušného prostředí a půdy, eventuálně i složka živočišná. Přístupů je několik a výsledkem je např. vylišení jednotlivých složek, etáží a vrstev (v korunové části lesního ekosystému). Zahrnuje veškeré živé organismy jako součást ekosystému.

• Producenti: autotrofní organismy (zelené rostliny, sinice, řasy), kteří využívají sluneční energii k tvorbě organických látek.
• Konzumenti: heterotrofní organismy (živočichové, houby, protista, saprofytické a parazitické rostliny, prokaryota), mezi kterými je možno dále vylišovat např. herbivory, živící se rostlinnou potravou (jinak konzumenti 1. řádu), predátory, živící se živočišnou potravou (konzumenti 2. tzv.
• Reducenti: mikroorganismy, kteří rozkládají organickou hmotu a uvolňují živiny zpět do prostředí.

Potravní řetězec je součástí všech fungujících ekosystémů, tzv. Tyto řetězce se týkají především biomasy (do které patří i mrtvé části živých organismů - dřevo, chlupy, drápy...), ale i nekromasy, ze které jsou pomocí reducentů uvolňovány živiny, které se tak mohou vracet zpět do koloběhu.

Ekologické vztahy v ekosystému:

• Synusie: skupina organismů s různým původem ale společným způsobem obživy (př.
• Mutualismus - (vzájemnost) - vztah, kdy interakce mezi jedinci dvou/více druhů pozitivně ovlivňuje jejich růst nebo velikost populací. (př.
• Protokooperace: vztah, kdy jeden nebo oba druhy mohou přežívat i při absenci druhého druhu, ale pokud jsou spolu, tak se vzájemně pozitivně ovlivňují.
• Komenzalismus: interakce, kdy jeden organismus působí kladně na jiný a ten naopak nijak nepůsobí na organismus první.
• Konkurence: vztah dvou (nebo více ) druhů, kdy činnost jednoho organismu nebo druhu potlačuje rychlost růstu nebo natalitu druhého druhu, nebo zvyšuje jeho mortalitu. (Možnost vytlačení jednoho druhu ze stanoviště jiným druhem), konkurence možná přerůstáním (brání v zásobením světlem, živinami).
• Predace: závislé výkyvy početnosti dvou druhů, kdy nízká početnost kořisti vede k nízké početnosti predátora a to dále vyvolává vysokou početnost kořisti a následně i predátora atd.

Jako populace jsou přitom označovány biotické systémy vytvářené vzájemně podobnými jedinci téhož druhu, kteří si ve společném prostoru a ve společném čase při pohlavním rozmnožování předávají společné znaky. Podle životních forem, specializace odborníků a systematických skupin lze pak hovořit o fytocenózách, bryocenózách, mykocenózách a zoocenozách. Strukturu společenstev je možno členit i s ohledem na podobnou životní strategii - synusie, na stáří - kohorty, popřípadě na nároky na potravní zdroje - guildy.

Vzhledem k různým typům prostředí a různým podmínkám si různé druhy (rostlin) adaptovaly různé strategie přežití a maximálního využití možností prostředí a vytvořily různé životní formy. - strategie kterou přijme většina populace, nemůže být vylepšena jinou strategií a patrně jí potvrdí přirozený výběr, na úrovni blízké úživnosti prostředí. Tato strategie umožňuje také určité tlumení menších výkyvů v prostředí, díky hromadění energie v zásobních orgánech rostlin (velká semena, biomasa...). Typická pro ně je nízká tvorba biomasy, pomalý růst, relativně nižší plodnost a velmi silné adaptace na konkrétní prostředí (v prostředí nízké konkurence). Nepravidelné a silné narušení stanovišť s stratégové snášejí špatně.

Abiotické faktory

Abiotické faktory určují dostupnost vody, živin - chemických prvků nezbytných pro život organismů, dostupnost energie charakterizující okolní prostředí ale i potravní zdroje. Sluneční záření má dvě základní formy, které ovlivňují výrazněji charakter a fungování ekosystémů a které z těchto důvodů odlišujeme a tím zprostředkovaně potravním zdrojem všech živých organismů v ekosystému. Teplo rovněž ovlivňuje produkční možnosti rostlin a možnosti přežití a aktivity živočichů a to i půdních. Rozklad organické hmoty v půdě, jako součást koloběhu živin, je určován především podmínkami pro možnosti života mikroorganismů, určující optimální podmínky pro chemické procesy v půdě a jeho extrémy ovlivňující zvětrávání matečné horniny. Proudění větru je dáno pohybem vzdušných mas na základě rozdílných teplot.

Z hlediska hodnocení tohoto faktoru v ekosystému jsou sice důležité průměrné roční teploty, délka slunečního svitu, ale především kolísání těchto hodnot, jejich výkyvy a rozdíly mezi dnem a nocí a mezi jednotlivými částmi roku, nebo vegetační doby, z hlediska světelného záření pak dostupnost světla především v konkurenci rostlinných druhů a tepelného vyzařování místa i atmosféry (roční, sezónní, cirkadiánní periodicita) a proměnlivé sluneční aktivity. Ekologický význam záření a jeho jednotlivých složek může být dosti rozdílný. přímé a příliš intenzivní záření jim může i škodit. i záření ultrafialové, má letální účinky z hlediska poškození citlivějších tkání živých organismů i genetické informace buněk. Na zemský povrch ho proniká jen malá část, i ta však některé formy života značně ohrožuje (ochlupení, vosková vrstva). Je důležité pro udržení pro život příznivého rozmezí teplot, celé škály vyzařované Sluncem, tj. v rámci celého slunečního spektra, roli v energetické bilanci živočichů, zejména teplokrevných, jež přijaly energii jiných vlnových délek, energii organických vazeb, jakož i naprosté většiny dalších ekosystémů a na radiační bilanci lokality (absorpce) a část proniká listy a korunovou vrstvou (transmise), záření využitelné pro další fotosynteticky aktivní orgány a organizmy, značně sníženo a je změněna jeho vlnová délka (chybí především modrá a červená část spektra), příliš nemění.

Množství světla v porostech lesních dřevin (Klimo et al. u stálezelených je tento efekt podstatně menší, u opadavých listnáčů pohybuje okolo 60-80% intenzity mimo porost a typu asimilačního aparátu, než toho, zda se jedná o dřeviny listnaté, nebo jehličnaté. Teplota je určována do značné míry právě zářením, tj. života průměrné. Průměrná denní teplotaje průměr hodnot teploty vzduchu naměřených v: 7:00, 14:00 a 21:00 hod. Růstově a produkčně jsou rostliny aktivní při teplotách mezi +5 až +40 °C. Existují rozdíly mezi teplotou vzduchu a teplotou rostliny samotné, vyšší než teplota vzduchu, školkách) může docházet k poškozování vnějších pletiv. Průměrná roční teplota v naší republice je zhruba +7-8 °C (v horách +5 °C,v teplých nížinách +10 °C). Průměrná měsíční v nejchladnějším měsíci(lednu) - 2-3 °C, v nejteplejším měsíci (červenec) +18-20 °C. Jako ekologicky významná je např (průměrná denní teplota je průměr 3 měření v průběhu dne (teplota v 7 hod. +teplota ve 14hod. a 2x teplota ve 21 hod./4), zeměpisnou šířku, tak i pro nadmořskou výšku lokality, obnovu bukem na holé ploše na celé řadě lokalit. Lesní prostředí modifikuje výrazným způsobem teplotní poměry lokality a struktura, v závislosti na jeho hustotě, čím hustší porost, tím nižší jsou v něm kladné teploty ale omezeny jsou i výkyvy teplot (tepla) na půdní povrch, v 10-20 cm hloubce v půdě. V ročním průměru teplot je rozdíl mezi lesem a volnou plochou následující: letní teploty v průměru o 1-6 stupňů nižší, zimní teploty v průměru o půl až jeden stupeň vyšší, a výrazně se snižuje počet dnů s teplotními extrémy. Voda je abiotickým faktorem, který ovlivňuje opět celou biotickou složku...

Biodiverzita a ekosystémy

Biodiverzita, rozmanitost života na Zemi, zahrnuje všechny živé organismy, od mikroskopických bakterií až po rozsáhlé lesy. Dělí se na tři klíčové složky: genetická rozmanitost, druhová rozmanitost a rozmanitost ekosystémů.

• Genetická rozmanitost: se týká rozmanitosti genů v rámci druhů, které poskytují surovinu pro přizpůsobení a evoluci. Tato genetická variabilita má zásadní význam pro přežití druhů a funguje jako nárazník proti změnám prostředí. Přežití druhů závisí na jejich schopnosti přizpůsobit se měnícímu se prostředí. Genetická variabilita je základním kamenem této přizpůsobivosti a umožňuje druhům vyvíjet se v reakci na tlaky prostředí.
• Druhová rozmanitost: je rozmanitost druhů v rámci stanoviště nebo na planetě jako celku. Zajišťuje funkčnost ekosystému, protože různé druhy hrají různé role, například producentů, konzumentů a rozkladačů. Různé druhy plní v ekosystémech jedinečné role a přispívají k toku energie a koloběhu živin. Tato biologická rozmanitost zajišťuje, že jsou ekosystémy účinné a odolné a mohou si zachovat funkčnost i při zátěži.
• Rozmanitost ekosystémů: zahrnuje různá stanoviště, od pouští po oceány, z nichž každé podporuje odlišná společenstva organismů. Rozmanité ekosystémy přispívají ke globální ekologii tím, že vyrovnávají zemské klima, podporují koloběh vody a poskytují životní prostředí různým druhům.

Ekosystémy tvoří strukturální rámec podporující biologickou rozmanitost. Jsou to dynamická společenstva rostlin, živočichů, mikroorganismů a neživého prostředí, která na sebe vzájemně působí jako funkční jednotka. Tyto interakce usnadňují tok energie a koloběh materiálů a udržují životní procesy. Dynamiku ekosystémů řídí interakce mezi různými organismy a jejich fyzickým prostředím. Konzumenti se spoléhají na to, že se budou živit jinými organismy pomocí energie. Energie proudí ekosystémem od producentů ke konzumentům a nakonec k rozkladačům, což zajišťuje přenos energie a živin. Ekosystémové služby jsou přínosy, které lidé získávají z ekosystémů.

Ekologie, vědecké studium interakcí mezi organismy a jejich prostředím, je zásadní pro pochopení obrovské rozmanitosti života na Zemi. Zkoumá, jak tyto interakce utvářejí rozmístění a početnost organismů a ovlivňují strukturu a funkci ekosystémů. Ekologové používají ke studiu ekosystémů a biologické rozmanitosti různé metody, včetně terénních pozorování, experimentů a modelování. Tyto přístupy jim umožňují rozčlenit složitou síť života a pochopit, jak se druhy vzájemně ovlivňují v rámci svých stanovišť a jak reagují na změny prostředí. Ekologové analyzují vztahy mezi živými organismy a jejich fyzickým okolím, aby pochopili dynamiku přírodních stanovišť.

Ekoremediace znamená využití ekologických principů a postupů k obnově znehodnoceného životního prostředí. Mezi úspěšné ekoremediační projekty patří obnova mokřadů, zalesňování vykácených pozemků a obnova kontaminované půdy a vodních ploch.

tags: #planeta #země #ekosystém #definice

Oblíbené příspěvky:

• Recyklace plastového odpadu
• Problém nezpracovatelného textilního odpadu
• Ekologie a životní prostředí
• Aktivity Přátel přírody v ČR
• Vítězné snímky přírodních soutěží