¿Qué es la ecología?
La definición de ecología Nombre chino: ecosistema
Nombre en inglés: ecosistema
Definición 1: El sistema natural en el que interactúan las comunidades biológicas y su entorno geográfico, que consiste Los organismos ambientales inorgánicos se componen de cuatro partes: productores (plantas verdes), consumidores (herbívoros y carnívoros) y descomponedores (saprófitos).
Disciplina: Ciencias Atmosféricas (disciplina de primer nivel); Meteorología Aplicada (dos disciplinas)
Definición 2: formada por las comunidades biológicas, el entorno natural que interactúa con ellas y la energía. fluir en él Un sistema de procesos.
Disciplina: Geografía (asignatura de primer nivel); Biogeografía (dos materias)
Definición 3: Dentro de un determinado rango espacial, todos los factores bióticos y abióticos pasan por energía El proceso de flujo y la circulación material forma un todo unificado que está interconectado e interactúa entre sí. Disciplina: Entomología (asignatura de primer nivel); Ecología de Insectos (dos materias) Definición 4: Dentro de un cierto rango espacial, las plantas, los animales, los hongos, las comunidades microbianas y sus entornos no vivos forman un entorno a través del flujo de energía y la circulación de materiales. complejo dinámico de interacciones e interdependencia. Asignaturas: Ecología (asignatura de primer nivel); Ecología de Ecosistemas (dos materias)
Ecosistema se refiere a un todo unificado compuesto por comunidades biológicas y un entorno inorgánico. Los ecosistemas pueden tener un alcance grande o pequeño y están entrelazados. El ecosistema más grande es la biosfera. El ecosistema más complejo es el ecosistema de la selva tropical. Los humanos viven principalmente en ecosistemas artificiales dominados por ciudades y tierras de cultivo. Un ecosistema es un sistema abierto. Para mantener su propia estabilidad, el ecosistema necesita un aporte constante de energía, de lo contrario corre el riesgo de colapsar. Muchas sustancias básicas circulan continuamente en los ecosistemas, entre las cuales el ciclo del carbono está estrechamente relacionado con el efecto invernadero global. El ecosistema es la principal unidad estructural y funcional en el campo de la ecología y pertenece al más alto nivel de investigación ecológica.
Historia de los Sistemas Ecológicos 1935, ecologista británico, Arthur? ¿Jorge? Sir Arthur George Tansley fue influenciado por el botánico danés Evgen? Bajo la influencia del calentamiento de Eugenio, se propuso por primera vez el concepto de ecosistema. Pensando:
? (sic) ¿Es un ecosistema el sistema completo, incluyendo no sólo el complejo de tejidos, sino todo el complejo de elementos físicos que componen lo que llamamos el medio ambiente? ¿Sistemático? completo. Este sistema incluye no sólo complejos orgánicos sino todo el complejo de factores físicos que componen el medio ambiente. Este sistema es la unidad fundamental de la naturaleza en la superficie de la Tierra y se presentan en una amplia variedad de tamaños y tipos.
Stanley realizó una investigación en profundidad sobre la composición de los ecosistemas y dio una definición precisa de ecosistemas.
En los años 40, el ecologista estadounidense R.L. Lindemann descubrió las características básicas de este ecosistema en términos de flujo de energía tras realizar un análisis cuantitativo del Cedar Swamp Lake:
Ecosistema La transferencia de energía media es irreversible;
En el proceso de transferencia de energía, disminuye paso a paso, con una tasa de disminución del 10% ~ 20%;
Esta es la famosa ley de Lindemann.
Introducción al Ecosistema (1) ¿Qué es un ecosistema?
En la naturaleza ninguna comunidad biológica existe de forma aislada. Siempre están inextricablemente vinculados e interactúan con el entorno vivo a través del intercambio de energía y materia, y juntos forman un todo unificado, que es un ecosistema. En otras palabras, un ecosistema es una unidad funcional ecológica formada por el intercambio continuo de energía y materia entre los organismos y su entorno abiótico (entorno físico) en una determinada zona.
Basándonos en la definición anterior de ecosistema, podemos entenderlo en términos de tipos, como bosques, praderas, desiertos, tundra, pantanos, ríos, océanos, lagos, tierras de cultivo, ciudades, etc. También se puede entender por región, por ejemplo, las zonas montañosas con bosques, arbustos, prados y arroyos o las zonas llanas que contienen tierras de cultivo, plantaciones, prados, ríos, estanques, pueblos y ciudades son todos ecosistemas. Toda la corteza geográfica está formada por diversos ecosistemas, grandes y pequeños. Los ecosistemas son las unidades básicas de la corteza geográfica y sus áreas varían ampliamente. El ecosistema más grande es la biosfera, que es esencialmente la corteza geográfica.
Cualquier ecosistema que pueda mantener sus funciones normales debe depender del entorno externo para proporcionar insumos (energía de radiación solar y nutrientes) y recibir resultados (calor, excrementos, etc.). ), y su comportamiento suele verse afectado por el entorno externo, por lo que es un sistema abierto. Sin embargo, los ecosistemas no son completamente pasivos a las influencias ambientales. En circunstancias normales, es decir, dentro de un cierto límite, tiene su propia función de retroalimentación, que le permite ajustarse automáticamente, reparar y ajustar gradualmente el daño causado por interferencias externas, mantener su estructura y función normales y mantener su equilibrio relativo. Por tanto, también es un sistema de control o sistema de retroalimentación.
El concepto de ecosistema ha elevado nuestra comprensión de la vida y la naturaleza a un nivel superior. Su investigación nos proporciona un medio poderoso para observar y analizar la naturaleza compleja y se ha convertido en una de las bases teóricas para resolver los principales problemas que enfrentan los humanos modernos, como la contaminación ambiental, el crecimiento demográfico y la utilización y protección de los recursos naturales.
Los ecosistemas tienen las siguientes características:
1.
2. El flujo de energía, la circulación de materiales y la transmisión de información son las tres funciones principales de un ecosistema.
3. En términos generales, el número de niveles tróficos de un ecosistema no excederá de 4-5.
4. El ecosistema es un sistema dinámico semiabierto que sufre un proceso evolutivo de simple a complejo, de inmaduro a maduro, y tiene diferentes características en sus etapas tempranas y tardías.
(2) Tres grupos funcionales en el ecosistema
El ecosistema es un gran sistema extremadamente complejo con múltiples componentes. Un ecosistema completo consta de cuatro componentes, a saber, componentes abióticos y organismos biológicos, los cuales se dividen en tres grupos: productores, consumidores y descomponedores debido a sus diferentes formas de obtener energía y sus funciones.
1. Componentes abióticos
Incluyendo energía de radiación solar, H2O, CO2, O2, N2, sales minerales y otros elementos y compuestos. Son la fuente de materia y energía para los seres vivos. Juntos constituyen la atmósfera, el agua y el suelo, y se convierten en el lugar de las actividades biológicas.
2. Productores
Los organismos vivos incluyen todas las plantas verdes. Absorben la energía solar a través de la clorofila para la fotosíntesis, sintetizan materia orgánica a partir de materia inorgánica absorbida del medio ambiente y convierten la energía solar en energía química y la almacenan en materia orgánica para proporcionar alimento a todos los demás organismos de la tierra. Son productores primitivos de materia orgánica y son autótrofos.
3. Cliente
Organismo Organismo consumidor se refiere a un animal. No pueden producir sus propios alimentos y sólo pueden utilizar directa o indirectamente materia orgánica ya preparada producida por las plantas para obtener nutrientes y energía para sobrevivir. Entonces son consumidores heterótrofos. Según sus diferentes hábitos alimentarios se pueden dividir en:
(1) Los herbívoros son animales que utilizan directamente las plantas como energía, como el ganado vacuno, caballos, ovejas, elefantes, insectos herbívoros y roedores, etc. y son consumidores primarios.
(2) Carnívoros Los animales cuyo alimento principal son las presas se llaman carnívoros. Entre ellos, quienes se alimentan de herbívoros son los carnívoros primarios y los consumidores secundarios. Como ranas, murciélagos y algunas aves. Los animales que se alimentan de carnívoros primarios, como zorros y lobos, son carnívoros secundarios y consumidores terciarios. Estos animales son generalmente más grandes, más fuertes y más pequeños en número. Los leones, tigres, águilas y otros animales feroces se alimentan principalmente de carnívoros secundarios y herbívoros, que son carnívoros terciarios o consumidores cuaternarios. A veces se les llama superdepredadores y son incluso menos numerosos. No existen restricciones estrictas sobre los hábitos alimentarios de algunos animales. Son omnívoros y se alimentan tanto de animales como de plantas, como algunas aves y carpas.
4. Organismos descomponedores
Los organismos se refieren principalmente a bacterias, hongos y algunos protozoos. Obtienen energía y nutrientes descomponiendo excrementos de animales y plantas y residuos orgánicos muertos, y al mismo tiempo degradan compuestos orgánicos complejos en compuestos o elementos inorgánicos simples, que luego son devueltos al medio ambiente y reutilizados por los organismos productivos, por eso también se les llama biología de la reducción. Los descomponedores están ampliamente distribuidos en los ecosistemas y promueven continuamente el ciclo de las sustancias naturales.
En la naturaleza, cada ecosistema generalmente tiene los cuatro componentes anteriores. Teóricamente, cualquier ecosistema autosuficiente es suficiente siempre que haya sustancias no biológicas, productores autótrofos que absorban energía externa y no sean necesarios descomponedores que puedan descomponer los organismos autótrofos después de la muerte. Su presencia sólo hace que el ecosistema sea más colorido.
Cadena alimentaria y red alimentaria
Cadena alimentaria: La energía fijada por las plantas se transfiere en el ecosistema a través de una serie de alimentación y ser alimentado. A esta relación unidireccional de transferencia de nutrientes y energía entre organismos la llamamos cadena alimentaria. La cadena alimentaria es una de las manifestaciones específicas de la estructura de nutrientes del ecosistema. Dividido en cadena alimentaria de pastoreo y cadena alimentaria de alimentación. Esto último ocurre cuando los animales y las plantas son descompuestos por bacterias y hongos después de la muerte, y la energía fluye directamente desde los productores o los restos de animales muertos hacia los descomponedores. Esta cadena alimentaria juega un papel importante en los bosques tropicales y en los ecosistemas de aguas poco profundas. En la cadena alimentaria de pastoreo, hay una variedad de animales consumidores, que se establecen a través de la relación entre presa y presa, y la energía fluye a lo largo del camino desde los productores hasta los consumidores en todos los niveles. En términos generales, alrededor del 90% de la energía de un ecosistema se pierde de un eslabón a otro a lo largo de la cadena alimentaria de pastoreo.
Red alimentaria: Existe una conexión universal entre los organismos de un ecosistema, que es mucho más compleja que una cadena alimentaria. Como una red alimentaria invisible, todos los seres vivos están incluidos, por lo que están conectados directa o indirectamente. Esta es la red alimentaria.
Niveles tróficos y pirámides ecológicas
Nivel trófico: se refiere a la suma de todas las especies biológicas en un determinado eslabón de la cadena alimentaria, por lo que la relación entre niveles tróficos se refiere a la relación entre un tipo de organismo y otro tipo Relaciones entre organismos en diferentes niveles tróficos. Las plantas verdes primero fijan la energía solar y producen materia orgánica para ellas y otros organismos consumidores, lo que pertenece al primer nivel nutricional. Los herbívoros consumidores primarios son el segundo nivel trófico, mientras que las langostas y el ganado son herbívoros y se encuentran en el mismo nivel trófico. La mantis se come al saltamontes y el búho se come al ratón de campo. Ambos depredadores son consumidores secundarios y ocupan el tercer nivel trófico. Las aves que comen mantis y los visones que comen búhos son consumidores terciarios y ocupan el cuarto nivel trófico. También puede haber consumidores de cuarto nivel y nutrición de quinto nivel. Los diferentes ecosistemas suelen tener diferente número de niveles tróficos, generalmente 3? Cinco niveles tróficos.
En un ecosistema, la combinación de diferentes niveles tróficos es la estructura trófica.
Pirámide ecológica: se refiere a una determinada relación cuantitativa entre diferentes niveles tróficos, que pueden ser unidades de biomasa, unidades de energía o unidades de cantidad individuales. Las pirámides ecológicas formadas por estas unidades se denominan pirámide de biomasa, pirámide de energía y pirámide de cantidad respectivamente.
(5) Eficiencia ecológica
Eficiencia ecológica: se refiere a la relación de varios parámetros de flujo de energía entre y dentro de cada nivel trófico.
㈥Autorregulación de los ecosistemas
Una característica importante de un ecosistema es que tiende a alcanzar un estado estable o de equilibrio, el cual se logra mediante el proceso de autorregulación. Los ajustes se realizan principalmente a través de retroalimentación.
Retroalimentación: Cuando un componente del ecosistema cambia, inevitablemente conducirá a cambios correspondientes en otros componentes, que luego afectarán al componente que cambió inicialmente, debilitando o fortaleciendo sus cambios. Este proceso se llama retroalimentación. La retroalimentación negativa puede llevar un ecosistema hacia el equilibrio o hacia un estado estable.
Los fenómenos de retroalimentación en los ecosistemas son muy complejos, no sólo retroalimentación entre componentes biológicos y el medio ambiente, sino también retroalimentación entre componentes biológicos, retroalimentación entre estructura y función, etc. El primero se ha descrito en la tercera sección sobre población. Fenómenos de retroalimentación entre componentes biológicos. En un ecosistema, cuando el número de animales de presa es grande, el número de depredadores aumenta porque obtienen suficiente alimento, luego el número de depredadores aumenta, el número de presas vuelve a disminuir luego, porque no hay suficiente alimento, el número de; Los depredadores disminuyen. Reducción natural. Se causan y se afectan mutuamente, fluyen y refluyen, manteniendo un equilibrio aproximado en el número de individuos. Este es sólo un ejemplo simple de dos poblaciones que se limitan entre sí. Explica el papel de los mecanismos de retroalimentación y la autorregulación sin interferencias externas, pero la realidad es mucho más compleja. Por lo tanto, cuando el ecosistema se ve dañado por interferencias externas, siempre que no sean demasiado graves, el sistema generalmente puede repararlo mediante la autorregulación y mantener su estabilidad y equilibrio.
Sin embargo, la capacidad de autorregulación de los ecosistemas es limitada. Cuando la presión externa es grande, los cambios del sistema exceden el límite de la capacidad de autorregulación, ¿es decir? ¿Umbral ecológico? En este momento, su capacidad de autorregulación disminuye o incluso desaparece. En este momento, la estructura del sistema se destruye y las funciones se bloquean, provocando que todo el sistema se dañe o incluso colapse, lo que comúnmente se conoce como desequilibrio ecológico.
(7) Equilibrio ecológico
Como todo en la naturaleza, los ecosistemas están en constante cambio y desarrollo. De hecho, es un sistema dinámico. Un gran número de hechos demuestran que mientras se dé suficiente tiempo y el entorno externo permanezca relativamente estable, el ecosistema siempre evolucionará hacia una composición, estructura y función más complejas de acuerdo con ciertas leyes. En las primeras etapas de desarrollo, debido al pequeño número de especies biológicas, la estructura simple, la cadena alimentaria corta, la sensibilidad a las interferencias externas y la baja resistencia, el sistema es frágil e inestable. Cuando el ecosistema evoluciona gradualmente hacia una etapa madura, tiene muchas especies, una larga cadena alimentaria, una estructura compleja, alta eficiencia funcional, fuerte resistencia a la presión de interferencia externa y alta estabilidad. Esto se debe a la evolución a largo plazo del sistema. A través de la selección natural y la adaptación ecológica, varios organismos ocupan ciertos nichos ecológicos. La relación entre ellos es relativamente coordinada y estrechamente dependiente, formando una estructura relativamente completa. y funcionamiento perfecto En la naturaleza en su conjunto, es difícil que las especies exóticas invadan en este momento, debido a la compleja estructura de la red trófica, la energía y los materiales fluyen a través de varios canales si un eslabón o canal está dañado o interrumpido. , se puede compensar o amortiguar mediante otros ajustes sin causar daños a todo el sistema. Por tanto, cuantas más especies haya en un ecosistema, más compleja y estable será la red alimentaria y la estructura trófica. Es decir, la estabilidad de los ecosistemas está relacionada con la diversidad y complejidad del sistema.
Cuando el ecosistema se encuentra en un estado relativamente estable, existe un alto grado de adaptación mutua entre los organismos y entre los organismos y el medio ambiente, y la estructura de la población y la proporción de cantidades no cambian significativamente durante mucho tiempo. Existe un estrecho equilibrio entre producción y consumo y descomposición, es decir, entre entrada y salida de energía y materia, entre estructura y función, y se obtiene la mejor relación de coordinación. Este estado se llama equilibrio ecológico o equilibrio natural. Por supuesto, este equilibrio es dinámico.