Struktur und Funktion eines Ökosystems

Die zwei Hauptaspekte eines Ökosystems sind die Struktur und Funktion.

Mit Struktur meinen wir:

(i) Zusammensetzung der biologischen Gemeinschaft, einschließlich Arten, Anzahl, Biomasse, Lebensgeschichte und Verbreitung im Weltraum usw.

(ii) Menge und Verteilung der nicht lebenden Materialien wie Nährstoffe, Wasser usw. und

(iii) der Bereich oder Gradient der Existenzbedingungen wie Temperatur, Licht usw.

Mit Funktion meinen wir:

(i) die Rate des biologischen Energieflusses, dh die Produktions- und Atmungsrate der Gemeinschaft,

(ii) Materialgeschwindigkeit oder Nährstoffkreisläufe und

(iii) biologische oder ökologische Regulierung, einschließlich sowohl der Regulierung von Organismen durch die Umgebung (Photoperiodismus usw.) als auch der Regulierung der Umwelt durch den Organismus (Stickstoff fixierende Organismen usw.). In jedem Ökosystem werden somit Struktur und Funktion (Ratenfunktionen) gemeinsam untersucht.

Struktur eines Ökosystems:

Ein Ökosystem hat zwei Hauptkomponenten: Abiotisch und Biotisch.

Abiotische (nicht lebende) Komponente umfasst:

(i) Die Menge an anorganischen Substanzen wie P, S, C, N, H usw., die an Stoffkreisläufen beteiligt sind. Die Menge dieser anorganischen Substanzen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem Ökosystem vorhanden ist, wird als stehender Zustand oder stehende Qualität bezeichnet.

(ii) Menge und Verteilung von anorganischen Chemikalien wie Chlorophyllen usw. und von organischen Materialien, wie Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden usw., die entweder in der Biomasse oder in der Umgebung vorhanden sind, dh biochemische Strukturen, die die biotischen und abiotischen Komponenten von verbinden das Ökosystem,

(iii) Das Klima der jeweiligen Region. Die biotische (lebende) Komponente ist in der Tat die trophische Struktur eines Ökosystems, in dem lebende Organismen nach ihren Ernährungsbeziehungen unterschieden werden. Biotechnologische Komponenten eines Ökosystems haben zwei Unterkomponenten: Autotrophe und Heterotrophe.

(i) autotrophe Komponente:

Bei der Fixierung der Lichtenergie überwiegen die Verwendung einfacher anorganischer Substanzen und der Aufbau komplexer Substanzen. Die Komponente besteht hauptsächlich aus grünen Pflanzen, einschließlich photosynthetischer Bakterien. In geringerem Maße tragen chemosynthetische Mikroben auch zur Ansammlung von organischem Material bei. Mitglieder der autotrophen Komponente werden als Produzenten bezeichnet.

(ii) heterotrophe Komponente:

Bei dieser Nutzung überwiegen die Umlagerung und Zersetzung komplexer Materialien. Die beteiligten Organismen werden als Verbraucher bezeichnet, da sie die von den Herstellern aufgebaute Materie (Autotrophe) verbrauchen. Die Verbraucher werden weiter als Makro- und Mikrokonsumenten eingestuft.

a) Makro-Verbraucher:

Dies sind die Konsumenten, die in einer Reihenfolge, wie sie in einer Nahrungskette vorkommen, Pflanzenfresser, Fleischfresser (oder Allesfresser) sind. Pflanzenfresser sind auch als Primärverbraucher bekannt. Sekundäre und tertiäre Verbraucher sind Fleischfresser oder Allesfresser, sofern vorhanden. Sie sind alle Phagotrophe, zu denen hauptsächlich Tiere gehören, die andere organische und partikelförmige organische Substanz aufnehmen.

b) Kleinstverbraucher:

Diese werden im Volksmund als Zersetzer bezeichnet. Sie sind Saprotrophs (Osmotrophs) und umfassen hauptsächlich Bakterien, Actinomyceten und Pilze. Sie bauen komplexe Verbindungen von totem oder lebendem Protoplasma ab, absorbieren einen Teil der Abbau- oder Abbauprodukte und setzen anorganische Nährstoffe in der Umwelt frei, wodurch sie wieder Autotrophen zur Verfügung stehen.

Die biotische Komponente eines jeden Ökosystems kann als das funktionelle Reich der Natur betrachtet werden, da sie auf der Art der Ernährung und der verwendeten Energiequelle basiert. Die trophische Struktur eines Ökosystems ist eine Art Erzeugerabkommen, bei dem jede „Lebensmittelebene“ als trophische Ebene bezeichnet wird.

Die Menge an lebendem Material in verschiedenen trophischen Mengen oder in einer Komponentenpopulation wird als stehende Ernte bezeichnet, ein Begriff, der sowohl für Pflanzen als auch für Tiere gilt. Die stehende Ernte kann ausgedrückt werden als (i) Anzahl der Organismen pro Flächeneinheit oder (ii) Biomasse, dh Organismenmasse in Flächeneinheit, die als Lebendgewicht, Trockengewicht, aschefreies Trockengewicht oder Kohlenstoffgewicht gemessen werden kann oder Kalorien oder eine andere geeignete Einheit, die sich für Vergleichszwecke eignet.

Funktion eines Ökosystems:

Viele der wichtigsten Beziehungen zwischen lebenden Organismen und der Umwelt werden letztlich durch die Menge an verfügbarer Energie gesteuert, die an der Erdoberfläche von der Sonne empfangen wird. Es ist diese Energie, die dazu beiträgt, biotische Systeme anzutreiben. Durch die Sonnenenergie können Pflanzen anorganische Chemikalien in organische Verbindungen umwandeln. Nur ein sehr kleiner Teil des Sonnenlichts, das an der Erdoberfläche empfangen wird, wird in biochemische Form umgewandelt.

Lebende Organismen können Energie grundsätzlich auf zwei Arten nutzen: strahlend oder fest. Strahlungsenergie liegt in Form von elektromagnetischer Energie wie Licht vor. Feste Energie ist die potentielle chemische Energie in organischen Substanzen. Diese Energie kann durch Atmung freigesetzt werden. Organismen, die Energie aus anorganischen Quellen beziehen und in energiereiche organische Moleküle fixieren können, werden als Autotrophe bezeichnet.

Wenn diese Energie aus Licht kommt, werden diese Organismen photosynthetische Autotrophe genannt. In den meisten Ökosystemen sind Pflanzen der vorherrschende photosynthetische Autotroph. Organismen, die zum Überleben in organischen Molekülen festgelegte Energie benötigen, werden als Heterotrophe bezeichnet. Heterotrophen, die ihre Energie von lebenden Organismen beziehen, werden Verbraucher genannt.

Konsumenten können aus zwei Grundtypen bestehen: Consumer und Decompiler. Verbraucher, die Pflanzen konsumieren, sind als Pflanzenfresser bekannt. Fleischfresser sind Verbraucher, die Pflanzenfresser oder andere Fleischfresser fressen. Dekomposatoren oder Detritivoren sind Heterotrophe, die ihre Energie entweder von toten Organismen oder von in der Umgebung dispergierten organischen Verbindungen beziehen.

Das Verhalten von Energie im Ökosystem kann als Energiefluss aufgrund des unidirektionalen Energieflusses bezeichnet werden. Aus energetischer Sicht ist es für ein Ökosystem wichtig zu verstehen:

(i) die Effizienz der Hersteller bei der Absorption und Umwandlung von Sonnenenergie

(ii) die Verwendung dieser umgewandelten chemischen Energieform durch die Verbraucher

(iii) der gesamte Energieeintrag in Form von Nahrungsmitteln und seine Assimilationseffizienz

(iv) der Verlust durch Atmung, Hitze, Ausscheidung usw.

(v) die Brutto-Nettoproduktion. Zwei Energiemodelle, um ein typisches Ökosystem zu verstehen. Sie sind einkanalige Energiemodelle und gförmige Energieflussmodelle.