Hệ sinh thái: Định nghĩa, loại, cấu trúc và ví dụ

NộI Dung

• Định nghĩa hệ sinh thái trong sinh học
• Nguồn gốc sinh thái
• Các loại hệ sinh thái
• Hệ sinh thái chính
• Cấu trúc hệ sinh thái
• Chức năng của chu trình dinh dưỡng
• Sự ổn định trong chức năng hệ sinh thái
• Sự gián đoạn trong chức năng hệ sinh thái
• Ví dụ hệ sinh thái biển
• Ví dụ hệ sinh thái dưới nước
• Ví dụ hệ sinh thái trên cạn
• Hệ sinh thái và sinh thái cộng đồng
• Bảo vệ cấu trúc hệ sinh thái
• Phá hủy hệ sinh thái thảm khốc

Thế giới tự nhiên được tạo thành từ rất nhiều loại môi trường vật lý và sinh vật thích nghi độc đáo với cuộc sống ở đó. Một từ khác cho khái niệm này trong sinh học là một hệ sinh thái.

Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những giải thích rõ ràng về hệ sinh thái và đưa ra các ví dụ thú vị.

Định nghĩa hệ sinh thái trong sinh học

Các nhà sinh học định nghĩa một hệ sinh thái là một cộng đồng các sinh vật sống và môi trường vật lý của chúng, bao gồm cả hai sinh học và phi sinh học các nhân tố.

Các yếu tố sinh học là những sinh vật sống trong một hệ sinh thái phụ thuộc lẫn nhau như thực vật, động vật, vi khuẩn và nấm.

Yếu tố phi sinh học là những thứ không sống như nước, ánh sáng mặt trời, nơi trú ẩn, đá, khoáng chất, đất và khí hậu.

Nguồn gốc sinh thái

Nghiên cứu khoa học và phân loại thực vật và động vật bắt nguồn từ Aristotle ở Hy Lạp cổ đại. Đầu những năm 1800, Darwin đã mô tả sự cạnh tranh giữa các loài và tiến hóa thông qua chọn lọc tự nhiên. Ernst Haeckel đặt ra từ sinh thái khoảng thời gian này

Vào cuối những năm 1800, sự nóng lên của Eugenius cho rằng các yếu tố phi sinh học, như hạn hán, lửa và thời tiết lạnh cũng ảnh hưởng đến hành vi và chiến lược thích nghi của loài. Hâm nóng đã đi du lịch rộng rãi trong công việc của mình và phát triển một khóa học Đại học về sinh thái thực vật. Ý tưởng của ông bắt gặp khi các nhà khoa học Anh và Bắc Mỹ đọc cuốn sách kinh điển của ông, Oecology của thực vật.

Thuật ngữ hệ sinh thái được đặt ra bởi Arthur Tansley vào năm 1936.

Các loại hệ sinh thái

Có ba loại hệ sinh thái rộng lớn. Mỗi loài có thành phần và cấu trúc loài khác nhau. Hệ sinh thái lớn nhất là hệ sinh thái biển. Tất cả các hệ sinh thái bị ảnh hưởng bởi khí hậu toàn cầu và hoạt động của con người, như ô nhiễm, thủy lợi, đô thị hóa, khai thác và phá rừng.

hệ sinh thái biển bao gồm về 70 phần trăm của bề mặt Trái đất. Cùng với các đại dương, các hệ sinh thái biển bao gồm bờ cát, cửa sông, bãi bùn, vùng biển Nam Cực, đầm lầy muối và các rạn san hô rực rỡ, tất cả đều tràn đầy sức sống. Khí hậu của các hệ sinh thái biển trên khắp thế giới trải dài từ nhiệt đới đến xoáy cực.

Hệ sinh thái dưới nước bao gồm hồ, sông, ao và vùng đất ngập nước. Các loài nước ngọt đang tuyệt chủng với tốc độ nhanh hơn nhiều so với các loài sinh vật biển hoặc trên cạn, theo Địa lý quốc gia. Biến đổi khí hậu và ô nhiễm là mối đe dọa chính đối với hệ sinh thái dưới nước.

Hệ sinh thái trên cạn là các cộng đồng sinh thái trên đất liền ở những nơi như lãnh nguyên Bắc Cực, sa mạc, rừng và đồng cỏ. Động vật ở vùng khí hậu cực đã cùng tiến hóa các đặc điểm thích nghi tương tự như lông dày và một lớp mỡ cách nhiệt.

Hệ sinh thái chính

Quần xã sinh vật là một thuật ngữ hơi rộng hơn so với hệ sinh thái, mặc dù chúng khá giống nhau. Quần xã là những cộng đồng sinh thái đặc biệt mà bản thân chúng có thể chứa nhiều hệ sinh thái bên trong nó. Chúng rất hữu ích để phân loại các đặc điểm của các khu vực nhất định có thể ảnh hưởng trực tiếp đến loại hoặc loại hệ sinh thái phát sinh ở đó.

Các đặc điểm khác biệt của các hệ sinh thái / hệ sinh thái này bao gồm khí hậu, vùng, độ cao, loại đất, lượng mưa và thành phần loài của chúng.

Quần xã sinh vật dưới nước bao gồm các rạn san hô, cửa sông, biển, đầm lầy và nước ngọt.

Quần xã sinh vật sa mạc bao gồm sa mạc Mojave, sa mạc ven biển Chile, Thung lũng chết và sa mạc hoang dã Greenland.

Quần xã rừng bao gồm rừng mưa nhiệt đới, rừng ôn đới, chaparral (cây bụi) và taiga (rừng phương bắc).

Quần xã đồng cỏ bao gồm thảo nguyên, thảo nguyên, thảo nguyên và đầm lầy Nam Mỹ.

Cấu trúc hệ sinh thái

Các sinh vật sống phải có năng lượng và chất dinh dưỡng để phát triển, phản ứng và sinh sản. Các sinh vật phụ thuộc lẫn nhau và kết nối với nhau trong vòng tròn của cuộc sống. Năng lượng được chuyển từ một cấp của kim tự tháp thực phẩm sang cấp tiếp theo. Ví dụ, cá ăn tảo và mực ăn cá.

Tảo, cá, mực và cá mập săn mồi là một ví dụ về chuôi thưc ăn. Các mạng lưới thức ăn được làm từ nhiều chuỗi thức ăn chồng chéo. Kim tự tháp năng lượng bắt đầu với các nhà sản xuất ở đáy của kim tự tháp, tiếp theo là người tiêu dùng và động vật ăn thịt ở cấp trên. Năng lượng bị mất với mỗi lần chuyển giữa các sinh vật, vì vậy kim tự tháp thẳng đứng và không bị đảo ngược.

Thực vật và thực vật phù du là những nhà sản xuất có chứa sắc tố quang hợp sử dụng năng lượng mặt trời và carbon dioxide để tạo ra đường. Người tiêu dùng chính ăn thực vật và người tiêu dùng thứ cấp ăn người tiêu dùng chính. Một kẻ săn mồi đỉnh không có kẻ thù tự nhiên giữ vị trí hàng đầu trên kim tự tháp thực phẩm.

Chức năng của chu trình dinh dưỡng

Sinh khối được bảo tồn và tái chế trong một hệ sinh thái. Khi sinh vật chết, dịch ngược phá vỡ các chất hữu cơ thành năng lượng và chất dinh dưỡng chảy ngược vào hệ sinh thái. Động vật phân hủy giải phóng carbohydrate, chất béo, protein và khí khi bị vi khuẩn, ruồi và giun tác động.

Vi khuẩn và vi khuẩn phân hủy phân hủy thực vật thành các chất dinh dưỡng như canxi, nitơ, kali và phốt pho làm giàu cho đất.

Năng lượng và chất dinh dưỡng cũng dòng chảy giữa các hệ sinh thái. Ví dụ, đá trong một dòng sông xói mòn và đưa khoáng chất vào nước chảy xuôi dòng vào hồ và cánh đồng. Hiệu quả cũng có thể gây khó chịu. Dòng chảy nitơ và phốt pho từ đất nông nghiệp có thể gây ô nhiễm đường thủy.

Không giống như vật chất được tái chế, năng lượng chảy theo một hướng. Thực vật tạo ra các phân tử glucose giàu năng lượng từ ánh sáng mặt trời, nước và carbon dioxide. Năng lượng hóa học được chuyển đến người tiêu dùng để chuyển hóa tế bào và năng lượng bổ sung được cung cấp dưới dạng nhiệt.

Sự ổn định trong chức năng hệ sinh thái

Các hệ sinh thái rất năng động với dòng chảy năng lượng và vật chất không đổi. Mức độ dinh dưỡng, quần thể loài, kiểu thời tiết, nhiệt độ, mùa trong năm dao động và thay đổi. Sự đa dạng trong một hệ sinh thái góp phần ổn định.

Bất chấp tính chất thông minh và năng động của hệ sinh thái hệ sinh thái, một tổng thể trạng thái cân bằng vẫn ổn định Các hệ sinh thái duy trì trạng thái ổn định với thành phần khá phù hợp. Thông thường, các tính năng sinh học và phi sinh học dao động không đe dọa một hệ thống ổn định. Nói cách khác, một khu rừng nhiệt đới vẫn là một khu rừng nhiệt đới ngay cả khi dân số khỉ giảm.

Sự gián đoạn trong chức năng hệ sinh thái

Rối loạn tự nhiên có thể phá vỡ chức năng hệ sinh thái. Ví dụ, bão, cháy rừng, lũ lụt và núi lửa làm đảo lộn các dịch vụ hệ sinh thái. Lũ lụt có thể gây ô nhiễm nguồn nước. Môi trường sống bị mất và các loài có thể được di dời. Sự cân bằng của động vật ăn thịt có thể bị tắt gây ra hiệu ứng domino đối với các loài khác.

Loài xâm lấn có khả năng đe dọa sự tồn tại và rất tồn tại của các loài khác. Các loài xâm lấn bao gồm thực vật và động vật được đưa vào một khu vực có chủ ý hoặc vô tình. Đôi khi các loài xâm lấn được cố tình đưa vào để ngăn chặn một kẻ săn mồi đang chiếm lấy. Ví dụ, các nhà bảo tồn đã thả cá hồi vào Ngũ Hồ để kiểm soát một loài xâm lấn ít mong muốn hơn.

Hoạt động của con người là một nguyên nhân chính khác của sự thay đổi hệ sinh thái nguy hiểm. Săn bắn, đánh bắt quá mức, khai thác tài nguyên không tái tạo, chất thải độc hại và ô nhiễm đe dọa hệ sinh thái và quần xã sinh vật của chúng. Trong các trường hợp cực đoan, như rò rỉ từ nhà máy điện hạt nhân, các hệ sinh thái bị ảnh hưởng có thể bị nhiễm phóng xạ và gây ung thư trong nhiều năm tới.

Ví dụ hệ sinh thái biển

Các Rạn san hô Great Barrier ngoài khơi Australia là một nơi vô cùng rộng lớn và đa dạng hệ sinh thái biển đã tồn tại hàng triệu năm. Tảo cung cấp thức ăn cho san hô phát triển bám vào san hô chết trong rạn san hô.

San hô trẻ trôi nổi trong nước bị cá và động vật bơi trong đại dương ăn. San hô xương hóa vẫn có thể được tiêu thụ bởi giun, ốc sên và sao biển phàm ăn.

Một số san hô có mối quan hệ cùng có lợi với tôm và cua sống trong các thuộc địa san hô và chống lại kẻ thù lẫn nhau bằng cách sử dụng kẹp của chúng. Các yếu tố phi sinh học ảnh hưởng đáng kể đến san hô là nhiệt độ nước tăng, axit hóa đại dương và nồng độ carbon dioxide.

Theo Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Smithsonian, nước biển có tính axit đã bắt đầu làm tan cấu trúc bộ xương của các rạn san hô ở những nơi như Hawaii.

Ví dụ hệ sinh thái dưới nước

Hệ sinh thái thủy sinh Lake of the Woods nằm ở biên giới Canada và Hoa Kỳ. Cơ thể nước ngọt này là những gì còn sót lại của hồ băng Agassiz khổng lồ một thời.

Trong hệ sinh thái nước ngọt này, thực vật phù du, động vật phù du, tảo và vi khuẩn cung cấp mức độ tối ưu của thức ăn, môi trường sống và oxy cho cá ngon. Lake of the Woods thường được gọi là Thủ đô Walleye của thế giới _._

Động vật không xương sống như bướm và midges cũng đóng một vai trò quan trọng trong các hồ nước ngọt. Chúng ăn các vi sinh vật ăn thực vật và động vật đang phân hủy. Động vật không xương sống cung cấp một nguồn thức ăn tuyệt vời cho những con cá nhỏ có thể bị cá lớn ăn, có thể bị bắt bởi bồ nông, diệc, gấu và con người.

Các yếu tố phi sinh học ảnh hưởng đến trạng thái của một hệ sinh thái dưới nước như Hồ của rừng bao gồm nhiệt độ không khí và nước, nồng độ carbon dioxide và dòng chảy độc hại.

Ví dụ hệ sinh thái trên cạn

Hệ sinh thái rừng nhiệt đới Amazon là một môi trường trên cạn có nhiều loài ở Nam Mỹ. Ánh sáng mặt trời được hấp thụ bởi những cây lá rộng tươi tốt và những cây cao cung cấp thức ăn và nơi trú ẩn cho một số lượng đáng kinh ngạc của các loài chim, động vật có vú, côn trùng, thằn lằn và rắn ở vùng nhiệt đới. Nhiều trong số những sinh vật đó bị ăn thịt bởi những kẻ săn mồi như báo đốm.

Khi các sinh vật chết trong rừng nhiệt đới, năng lượng và chất dinh dưỡng của chúng bị phá vỡ nhanh chóng bởi các chất phân hủy như giòi và vi khuẩn. Chất dinh dưỡng quay trở lại vào đất và giúp cây phát triển. Các yếu tố phi sinh học của rừng mưa nhiệt đới bao gồm lượng mưa lớn, nhiệt độ và khí hậu nhiệt đới nuôi dưỡng đa dạng sinh học các loài từ tầng rừng đến các tán cây treo dày.

Hệ sinh thái và sinh thái cộng đồng

Tùy thuộc vào sở thích nghiên cứu của họ, các nhà sinh thái học có thể tập trung vào lĩnh vực sinh thái cộng đồng, sinh thái hệ sinh thái hoặc cả hai. Sinh thái học cộng đồng đặc biệt kiểm tra sự tương tác giữa các loài khác nhau và kết quả của sự tương tác đó. Hệ sinh thái hệ sinh thái có cái nhìn rộng hơn về các yếu tố sống và không sống ảnh hưởng đến một cộng đồng sinh thái và kích hoạt sự thay đổi hệ sinh thái.

Ví dụ, một nhà sinh thái học muốn tìm hiểu lý do tại sao cá chép khổng lồ chiếm lấy một hồ nước đầy cá hồi có thể thực hiện một nghiên cứu sinh thái học cộng đồng về quần thể cá cùng với một nghiên cứu hệ sinh thái về chất lượng nước làm giảm ảnh hưởng đến tất cả các loài thủy sinh . Các nhà sinh thái học tiến hành các nghiên cứu giúp tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên cho các thế hệ tương lai.

Bảo vệ cấu trúc hệ sinh thái

Quản lý hệ sinh thái sử dụng các thực hành bảo tồn để duy trì tính toàn vẹn của chức năng và cấu trúc hệ sinh thái. Các cấu trúc hệ sinh thái được cho là có tính toàn vẹn khi chúng cân bằng, ổn định và đặc trưng của các cộng đồng sinh thái trong khu vực tự nhiên đó.

Cả hai yếu tố phi sinh học và sinh học thường có thể dự đoán được. Động lực dân số cũng nên tự duy trì mà không cần sự can thiệp của con người để khôi phục lại sự cân bằng.

Quản lý hệ sinh thái tốt đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo tồn các công viên tiểu bang, công viên quốc gia và các khu vực hoang dã khác. Hiểu lịch sử của hệ sinh thái và tỷ lệ thay đổi hoặc kế thừa bình thường giúp hỗ trợ phát hiện sớm các vấn đề cấu trúc. Mục tiêu là duy trì đa dạng sinh học và đảm bảo khả năng tồn tại của các loài bản địa. Từ New York đến California, các nhà môi trường đang theo dõi chặt chẽ các kiểu khí hậu.

Phá hủy hệ sinh thái thảm khốc

Các thảm họa tự nhiên như một cơn bão được theo sau bởi sự kế thừa có trật tự và xây dựng lại tự nhiên của khu vực về trạng thái trước đó. Tuy nhiên, hoạt động của con người có thể phá hủy tạm thời hoặc vĩnh viễn một hệ sinh thái hệ sinh thái. Thảm họa hệ sinh thái đã xảy ra ở Hoa Kỳ và trên toàn thế giới.

Hệ sinh thái Vịnh Mexico đã bị phá vỡ nghiêm trọng bởi các chất ô nhiễm được mang đến Vịnh từ sông Mississippi. Nitơ và phốt pho từ các cánh đồng, nguyên liệu và nước thải chảy ra sông từ nhiều tiểu bang.

Lượng chất dinh dưỡng quá mức kích thích tảo nở hoa độc hại, làm thay đổi sự thay đổi thức ăn và làm cạn kiệt oxy trong nước dẫn đến một vùng chết và cá chết hàng loạt. Khu vực này cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố phi sinh học như bão và lũ lụt.

Năm 1986, một vụ tai nạn tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở Ukraine đã thải chất phóng xạ gây chết người vào khí quyển. Hàng triệu người đã tiếp xúc với bức xạ. Hàng ngàn trẻ em uống sữa từ những con bò đang chăn thả trong khu vực bị ô nhiễm đã phát triển ung thư tuyến giáp. Ngày nay, khu vực phóng xạ xung quanh Chernobyl không có giới hạn đối với con người, nhưng sói, ngựa hoang và các động vật khác có mặt với số lượng đáng kể.