Il mondo naturale è costituito da tipi molto diversi di ambienti fisici e organismi adattati in modo univoco a viverci. Un'altra parola per questo concetto in biologia è un ecosistema.

Questo articolo ti fornirà spiegazioni chiare degli ecosistemi e offrirà esempi interessanti.
Definizione dell'ecosistema in biologia

I biologi definiscono un ecosistema come un comunità di organismi viventi e il loro ambiente fisico, che comprende sia fattori biotici che abiotici.

I fattori biotici
sono esseri viventi in un sistema ecologico interdipendente come piante, animali, microbi e funghi.

I fattori abiotici
sono cose non viventi come acqua, luce solare, riparo, rocce, minerali, suolo e clima.
Origini dell'ecologia

Lo studio scientifico e la classificazione di le piante e gli animali risalgono ad Aristotele nell'antica Grecia. All'inizio del 1800, Darwin descrisse la competizione tra specie ed evoluzione attraverso la selezione naturale. Ernst Haeckel ha coniato la parola ecologia
in questo stesso periodo.

Alla fine del 1800, Eugenius Warming suggerì che fattori abiotici, come siccità, incendi e freddo, influenzarono anche il comportamento delle specie e le strategie di adattamento . Il riscaldamento ha viaggiato molto nel suo lavoro e ha sviluppato un corso universitario sull'ecologia delle piante. Le sue idee hanno preso piede quando gli scienziati britannici e nordamericani hanno letto il suo libro classico, Oecology of Plants
.

Il termine ecosistema
è stato coniato da Arthur Tansley nel 1936.
Tipi di sistemi ecologici

Esistono tre grandi categorie di ecosistemi biologici. Ognuno ha una composizione e una struttura di specie distinte. Il più grande ecosistema è l'ecosistema marino. Tutti gli ecosistemi sono influenzati dal clima globale e dall'attività umana, come l'inquinamento, l'irrigazione, l'urbanizzazione, l'estrazione mineraria e la deforestazione.

L'ecosistema marino copre circa il 70%
della superficie terrestre. Insieme agli oceani, gli ecosistemi marini includono coste sabbiose, estuari, distese di fango, acque dell'Antartide, saline e vivaci barriere coralline, tutte piene di vita. Il clima degli ecosistemi marini nel mondo varia dal calore tropicale ai vortici polari.

Gli ecosistemi acquatici includono laghi, fiumi, stagni e zone umide. Le specie di acqua dolce si stanno estinguendo a un ritmo molto più veloce rispetto alle specie marine o terrestri, secondo il National Geographic
. I cambiamenti climatici e l'inquinamento sono le principali minacce per gli ecosistemi acquatici.

Gli ecosistemi terrestri sono comunità ecologiche terrestri in luoghi come la tundra artica, il deserto, le foreste e le praterie. Gli animali nei climi polari hanno co-evoluto tratti adattativi simili come una folta pelliccia e uno strato di grasso isolante.
Biomi chiave dell'ecosistema

I biomi sono un termine leggermente più ampio rispetto agli ecosistemi, sebbene siano abbastanza simili. I biomi sono comunità ecologiche distintive che a loro volta possono contenere molti ecosistemi al suo interno. Sono utili per classificare le caratteristiche di determinate aree che possono influenzare direttamente il tipo o i tipi di ecosistemi che sorgono lì.

Le caratteristiche distintive di questi biomi /sistemi ecologici includono il loro particolare clima, zona, elevazione, tipo di suolo , quantità di precipitazioni e composizione delle specie.

I biomi acquatici includono barriere coralline, estuari, marine, zone umide e acqua dolce.

I biomi del deserto includono il deserto del Mojave, i deserti costieri del Cile, la Death Valley e i gelidi deserti della Groenlandia .

I biomi forestali includono foresta pluviale tropicale, foresta temperata, chaparral (arbusti) e taiga (foresta boreale).

I biomi delle praterie includono savane, steppe, praterie e pampas del Sud America.
Struttura degli ecosistemi

Gli organismi viventi devono avere energia e sostanze nutritive per crescere, reagire e riprodursi. Gli organismi sono interdipendenti e collegati tra loro nel cerchio della vita. L'energia viene trasferita da un livello della piramide alimentare a quello successivo. Ad esempio, i pesci mangiano le alghe e i calamari mangiano i pesci.

Alghe, pesci, calamari e squali predatori sono un esempio di catena alimentare. La catena alimentare è composta da molte catene alimentari sovrapposte. La piramide energetica inizia con i produttori alla base della piramide seguiti da consumatori e predatori ai livelli superiori. L'energia viene persa ad ogni trasferimento tra organismi, quindi la piramide è dritta e non invertita.

Le piante e il fitoplancton sono produttori che contengono pigmenti fotosintetici che usano l'energia solare e l'anidride carbonica per produrre zucchero. I consumatori primari mangiano piante e i consumatori secondari mangiano consumatori primari. Un predatore all'apice senza nemici naturali occupa il primo posto nella piramide alimentare.
Funzioni del ciclo dei nutrienti

La biomassa viene conservata e riciclata in un ecosistema. Quando gli organismi muoiono, decompositori
scindono la materia organica in energia e sostanze nutritive che rifluiscono nell'ecosistema. Gli animali in decomposizione rilasciano carboidrati, grassi, proteine e gas quando vengono agiti da microbi, mosche e vermi.

I batteri e i microbi scompongono la materia vegetale in decomposizione in nutrienti come calcio, azoto, potassio e fosforo che arricchiscono il suolo.

Anche l'energia e i nutrienti scorrono tra gli ecosistemi
. Ad esempio, le rocce in un fiume si erodono e immettono minerali nell'acqua che scorrono a valle in laghi e campi. L'effetto può anche essere deleterio. Il deflusso di azoto e fosforo dai terreni agricoli può inquinare i corsi d'acqua.

A differenza della materia che viene riciclata, l'energia scorre in una direzione. Le piante producono molecole di glucosio ricche di energia dalla luce solare catturata, dall'acqua e dall'anidride carbonica. L'energia chimica viene trasferita ai consumatori per il metabolismo cellulare e l'energia extra viene emessa sotto forma di calore.
Stabilità nel funzionamento degli ecosistemi

Gli ecosistemi sono dinamici con un flusso e riflusso costante di energia e materia. I livelli di nutrienti, le popolazioni di specie, i modelli meteorologici, la temperatura, le stagioni dell'anno fluttuano e cambiano. La diversità in un ecosistema contribuisce alla stabilità.

Nonostante il flusso e la natura dinamica dell'ecologia dell'ecosistema, uno stato generale di equilibrio
rimane stabile. Gli ecosistemi mantengono uno stato stazionario con una composizione abbastanza coerente. Normalmente, le caratteristiche biotiche e abiotiche fluttuanti non minacciano un sistema stabile. In altre parole, una foresta pluviale è ancora una foresta pluviale anche se la popolazione di scimmie diminuisce.
Interruzioni nel funzionamento dell'ecosistema

I disturbi naturali possono interrompere il funzionamento dell'ecosistema. Ad esempio, uragani, incendi selvaggi, inondazioni e vulcani hanno sconvolto i servizi ecosistemici. Le inondazioni possono contaminare le fonti d'acqua. L'habitat è perso e le specie potrebbero essere spostate. L'equilibrio predatore-preda potrebbe non essere in grado di provocare un effetto domino su altre specie.

Le specie invasive
possono potenzialmente minacciare il benessere e l'esistenza stessa di altre specie. Le specie invasive comprendono piante e animali introdotti in un'area intenzionalmente o accidentalmente. A volte le specie invasive vengono deliberatamente introdotte per fermare un predatore che sta subentrando. Ad esempio, gli ambientalisti hanno rilasciato il salmone nei Grandi Laghi per controllare una specie invasiva meno desiderabile.

L'attività umana è un'altra delle principali cause del pericoloso cambiamento dell'ecosistema. La caccia, la pesca eccessiva, lo sfruttamento di risorse non rinnovabili, i rifiuti tossici e l'inquinamento minacciano gli ecosistemi e i loro biomi. In casi estremi, come una perdita dalla centrale nucleare, gli ecosistemi colpiti potrebbero essere radioattivi e cancerogeni per gli anni a venire.
Esempio di ecosistema marino

La Grande barriera corallina
al largo la costa australiana è un ecosistema marino incredibilmente grande e diversificato che esiste da milioni di anni. Le alghe forniscono cibo per i coralli in crescita che si attaccano ai coralli morti nella barriera corallina.

I giovani coralli che galleggiano nell'acqua vengono mangiati da pesci e animali che nuotano nell'oceano. I coralli scheletrati possono ancora essere consumati da vermi, lumache e voraci stelle marine.

Alcuni coralli hanno relazioni reciprocamente vantaggiose con gamberetti e granchi che vivono in colonie di coralli e combattono nemici comuni usando i loro pizzicatori. Fattori abiotici che influenzano significativamente i coralli sono l'aumento della temperatura dell'acqua, l'acidificazione degli oceani e i livelli di anidride carbonica.

Secondo il Museo di Storia Naturale Smithsonian, l'acqua di mare acida sta già iniziando a dissolvere la struttura scheletrica delle barriere coralline in luoghi come le Hawaii .
Esempio di ecosistema acquatico

L'ecosistema acquatico Lake of the Woods si trova al confine tra Canada e Stati Uniti. Questo corpo di acqua dolce è ciò che resta del lago un tempo massiccio del Lago Agassiz.

In questo ecosistema acquatico d'acqua dolce, fitoplancton, zooplancton, alghe e batteri forniscono livelli ottimali di cibo, habitat e ossigeno per pesci gustosi. Lake of the Woods è spesso chiamata la capitale del mondo Walleye _._

Anche gli invertebrati come le mosche e i moscerini svolgono un ruolo importante nei laghi di acqua dolce. Mangiano microrganismi che si nutrono di piante e materia animale in decomposizione. Gli invertebrati forniscono un'eccellente fonte di cibo per i piccoli pesci che possono essere mangiati dai grandi pesci, che possono essere catturati da pellicani, aironi, orsi e umani.

Fattori abiotici che influenzano lo stato di un ecosistema acquatico come il Lago dei I boschi includono la temperatura dell'aria e dell'acqua, i livelli di anidride carbonica e il deflusso tossico.
Esempio di ecosistema terrestre

L'ecosistema della foresta pluviale amazzonica è un ambiente terrestre ricco di specie in Sud America. La luce del sole è assorbita da lussureggianti piante a foglia larga e alberi ad alto fusto che forniscono cibo e riparo per un numero sorprendente di uccelli, mammiferi, insetti, lucertole e serpenti nei tropici. Molte di quelle creature vengono mangiate da predatori come il giaguaro.

Quando gli organismi muoiono nella foresta pluviale, la loro energia e i loro nutrienti vengono rapidamente decomposti da decompositori come vermi e microbi. I nutrienti tornano nel terreno e aiutano le piante a crescere. I fattori abiotici della foresta pluviale includono grandi quantità di precipitazioni, calore e un clima tropicale che nutre la biodiversità delle specie dal suolo della foresta ai folti baldacchini.
Ecosistema vs. Ecologia comunitaria

A seconda dei loro interessi di ricerca, gli ecologisti possono concentrarsi sul campo dell'ecologia comunitaria, dell'ecologia dell'ecosistema o di entrambi. L'ecologia comunitaria esamina specificamente le interazioni tra specie diverse e il risultato di tale interazione. L'ecologia dell'ecosistema dà uno sguardo molto più ampio ai fattori viventi e non viventi che influenzano una comunità ecologica e innescano il cambiamento dell'ecosistema.

Ad esempio, un ecologo che vuole scoprire perché le carpe giganti stanno conquistando un lago che era una volta pieno di trote potrebbe intraprendere uno studio di ecologia della comunità della popolazione ittica insieme a uno studio dell'ecosistema sulla diminuzione della qualità dell'acqua che colpisce tutte le specie di vita acquatica. Gli ecologi conducono studi che aiutano a risparmiare risorse naturali per le generazioni future.

Protezione delle strutture degli ecosistemi

La gestione degli ecosistemi utilizza pratiche di conservazione per mantenere l'integrità del funzionamento e delle strutture degli ecosistemi. Si dice che le strutture degli ecosistemi abbiano integrità quando sono equilibrate, stabili e caratteristiche delle comunità ecologiche in quella regione naturale.

Sia i fattori abiotici che quelli biotici sono generalmente prevedibili. Le dinamiche della popolazione dovrebbero anche essere autosufficienti senza la necessità dell'intervento umano per ristabilire l'equilibrio.

Una buona gestione degli ecosistemi svolge un ruolo importante nella conservazione dei parchi statali, dei parchi nazionali e di altre aree faunistiche. Comprendere la storia dell'ecosistema e i normali tassi di cambiamento o di successione aiuta a individuare tempestivamente i problemi strutturali. L'obiettivo è mantenere la biodiversità e garantire la vitalità delle specie autoctone. Da New York alla California, gli ambientalisti stanno monitorando attentamente i modelli climatici.
Distruzione catastrofica dell'ecosistema

I disastri naturali come un uragano sono seguiti da una successione ordinata e da una ricostruzione naturale dell'area al suo stato precedente. Tuttavia, l'attività umana può distruggere temporaneamente o permanentemente un'ecologia dell'ecosistema. Le catastrofi degli ecosistemi si sono verificate negli Stati Uniti e in tutto il mondo.

L'ecosistema del Golfo del Messico è stato gravemente sconvolto dagli inquinanti trasportati nel Golfo dal fiume Mississippi. Azoto e fosforo provenienti da campi, pozzanghere e drenaggio delle acque reflue nel fiume da molti stati.

Livelli eccessivi di sostanze nutritive stimolano la proliferazione di alghe tossiche, alterano il cambiamento di cibo e riducono l'ossigeno nell'acqua con conseguente zona morta e pesci enormi uccide. L'area è anche colpita da fattori abiotici come uragani e inondazioni.

Nel 1986, un incidente nella centrale nucleare di Chernobyl in Ucraina ha scaricato nell'atmosfera materiale mortale radioattivo. Milioni di persone sono state esposte alle radiazioni. Migliaia di bambini che hanno bevuto latte dalle mucche al pascolo nell'area contaminata hanno sviluppato il cancro alla tiroide. Oggi l'area radioattiva che circonda Chernobyl è vietata alle persone, ma sono presenti in numero significativo lupi, cavalli selvaggi e altri animali.