ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ο ΠΛΑΝΗΤΗΣ ΜΑΣ!!!

Ο Ήλιος και η Γη υποστηρίζουν και

συντηρούν κάθε μορφή ζωής.

Οικοσύστημα Οικοσύστημα, από λειτουργική άποψη, είναι

οποιαδήποτε μονάδα που περιλαμβάνει όλους τους οργανισμούς που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με το περιβάλλον με τέτοιο τρόπο ώστε μια ροή ενέργειας να οδηγεί σε σαφώς καθορισμένη τροφική δομή, βιολογική ποικιλότητα και ανακύκλωση της ύλης.

Το οικοσύστημα είναι ένα λειτουργικό σύστημα -κομμάτι της βιόσφαιρας- που περιλαμβάνει ένα σύνολο από οργανισμούς, μια βιοκοινωνία και το αβιοτικό περιβάλλον τους, που βρίσκονται σε συνεχή αλληλεπίδραση και αλληλεξάρτηση.

Αβιοτικοί παράγοντες Στους αβιοτικούς παράγοντες

εντάσσονται φυσικοί και χημικοί παράγοντες που καθορίζουν τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά των οργανισμών, αλλά και των οικοσυστημάτων. Στους φυσικούς παράγοντες περιλαμβάνονται η θερμοκρασία, η ποσότητα και φασματική ποιότητα του φωτός, το βάθος του νερού, η βροχόπτωση, το κλίμα γενικά, κ.ά.. Οι χημικοί παράγοντες περιλαμβάνουν μεταβλητές, όπως η διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων, το pH, η χημική σύσταση του εδάφους, κ.λ.π.

Βιοτικοί παράγοντες

Στους βιοτικούς παράγοντες εντάσσονται όλοι οι μικροβιακοί, φυτικοί και ζωικοί οργανισμοί, καθώς και η στενή σύνδεση, αλληλεπίδραση και αλληλεξάρτηση που υπάρχει ανάμεσά τους. Οι αλληλεπιδράσεις αυτές μπορεί να αφορούν σχέσεις ανάμεσα σε άτομα του ίδιου είδους ή ανάμεσα σε διαφορετικά είδη

Ένα οικοσύστημα χαρακτηρίζεται από την βιοκοινότητα, που αποτελείται από όλα τα είδη οργανισμών που ζουν σε μια συγκεκριμένη περιοχή και από τον βιότοπο, το χώρο που καταλαμβάνουν αυτοί οι οργανισμοί. Ο βιότοπος παρουσιάζει ομοιομορφία συνθηκών, καθορισμένα συνήθως όρια και παρέχει τις δυνατότητες για την διατήρηση και κανονική ανάπτυξη της βιοκοινότητας ή του πληθυσμού. Ο όρος πληθυσμός αναφέρεται σε ένα σύνολο ατόμων του ίδιου είδους που ζουν σε ένα χώρο, όπως για παράδειγμα  μια αγέλη λύκων, οι άνθρωποι μιας συγκεκριμένης πόλης, οι οξιές σε ένα δάσος, κ.λπ.

Η ΒΙΟΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ Ο όρος βιοποικιλότητα εκφράζει την ποικιλία των

οργανισμών που υπάρχουν σε μια περιοχή ή σε όλη τη γη. Η βιολογική ποικιλότητα αναφέρεται στην ποικιλομορφία που εμφανίζεται σε γενετικό επίπεδο, σε επίπεδο είδους και σε επίπεδο οικοσυστήματος και υποδηλώνει ότι τα άτομα που ζουν σε ένα βιότοπο διαφέρουν τόσο στην μορφή τους όσο και στον τρόπο οργάνωσης της ζωής τους.

Η ποικιλότητα των οικοσυστημάτων εκφράζεται με την αναλογία των ειδών σε σχέση με τον αριθμό των ατόμων των πληθυσμών, σε συνάρτηση με τον απόλυτο αριθμό ατόμων ή όχι και με βάση άλλες παραμέτρους που καθορίζουν τους δείκτες ποικιλότητας. Με αυτό  τον τρόπο διευκολύνονται οι σχετικές συγκρίσεις των οικοσυστημάτων ως προς την πολυπλοκότητα τους και την φάση εξέλιξή τους.

Οι παράγοντες που επηρεάζουν την βιοποικιλότητα των οικοσυστημάτων είναι η γεωμορφολογική δομή, η γεωγραφική θέση, το κλίμα, η δομή και εποχικότητα του περιβάλλοντος, οι πιέσεις-περιορισμοί, οι πόροι, οι μεταναστεύσεις των ζώων και ιδιαίτερα των πτηνών.

Η θερμοκρασία και η υγρασία καθορίζουν σε ένα μεγάλο βαθμό την βιοπικοιλότητα

κάθε περιοχής

Οι κύριες ζώνες βλάστησης της Γης. Τα κυριότερα βιώματα που καλύπτουν το μεγαλύτερο μέρος της

επιφάνειας της γης είναι τα υγρά τροπικά δάση, τα λιβάδια (σαβάνες και στέπες), οι έρημοι, τα εύκρατα δάση φυλλοβόλων, τα υγρά

εύκρατα δάση κωνοφόρων, τα βόρεια κωνοφόρα δάση (τάϊγκα) και η τούνδρα.

Τα τροπικά δάση, αν και καλύπτουν το 7% μόνο της συνολικής επιφάνειας της Γης, αποτελούν ενδιαίτημα για περισσότερα από τα μισά είδη που υπάρχουν σήμερα στον πλανήτη μας. Τα 2/3 των συνολικά 250.000 ειδών των αγγειόσπερμων φυτών, το 30% (2.600 είδη) των ειδών των πτηνών και το 96% (30 εκατομμύρια) των ειδών των αρθρόποδων εξαρτώνται άμεσα από τα τροπικά δάση.

Τα υδάτινα οικοσυστήματα χαρακτηρίζονται επίσης από μια εντυπωσιακή ποικιλία οργανισμών (ψάρια, αμφίβια, υδρόβια φυτά, ασπόνδυλα και μικροοργανισμοί). Ο Αμαζόνιος ποταμός π.χ. αποτελεί το ενδιαίτημα για περισσότερα από 3.000 είδη ψαριών. Όσο το υψόμετρο αυξάνεται, η

ποικιλία των χερσαίων ειδών μειώνεται.

Τα θαλάσσια περιβάλλοντα χαρακτηρίζονται από μια ιδιαίτερη πολυπλοκότητα. Λιγότερο από το 40% της ηλιακής ακτινοβολίας φτάνει σε βάθος μεγαλύτερο του ενός μέτρου και λιγότερο από το 1% της ακτινοβολίας που φτάνει στην επιφάνεια του νερού διεισδύει σε βάθος μεγαλύτρο από 50 μέτρα. Χρησιμοποιώντας ως κριτήριο την ποσότητα του διαθέσιμου φωτός μπορούμε να διακρίνουμε τις παρακάτω υδάτινες ζώνες: α) εύφωτη ζώνη που αρχίζει από την επιφάνεια του νερού και φτάνει τα 50 μέτρα βάθος, β) ολιγόφωτη ζώνη που οριοθετείται από την κατώτερη επιφάνεια της εύφωτης ζώνης και την επιφάνεια βάθους 500 μέτρων και γ) άφωτη ζώνη που εκτείνεται σε βάθη μεγαλύτερα των 500 μέτρων.

Στην κατά μήκος συνέχεια της νηριτικής ζώνης εκτείνεται η πελαγική ζώνη τα νερά της οποίας χωρίζονται με κριτήριο το βάθος τους σε έναν αριθμό ζωνών. Η πιο εκτεταμένη από τις παραπάνω ζώνες είναι η αβυσσαία, βάθους 4.000-6.000 μέτρων, στην οποία συναντώνται σκαπτικά ασπόνδυλα, αρθρόποδα και "παράξενες" μορφές μικρών ψαριών. Η άβυσσος συνιστά το μεγαλύτερο σε έκταση από τα απλά οικοσυστήματα της Γης. Οι θερμοκρασίες που επικρατούν στην άβυσσο κυμαίνονται από 4 έως 0 βαθμούς C. Η μόνη ζώνη που είναι βαθύτερη από την άβυσσο είναι η αδαία ή υπεραβυσσαία ζώνη που συναντάται σε τάφρους βάθους μεγαλύτερου των 6.000 μέτρων.

ΡΟΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ

Η ροή ενέργειας είναι βασική οικολογική έννοια με ενοποιητικό ρόλο ανάμεσα στις επιμέρους βιολογικές μελέτες φυτών, ζώων, μικροοργανισμών κ.λ.π. Βασίζεται στις τροφικές σχέσεις μεταξύ των διαφόρων οργανισμών και αποτελεί την "κινητήρια δύναμη" για τη λειτουργία του κάθε οικοσυστήματος. Η ροή ενέργειας στα οικοσυστήματα δεν είναι κυκλική (σχήμα 3.1), αλλά έχει πάντα μία μόνο κατεύθυνση, που ορίζεται από τη μετατροπή διαφόρων μορφών ενέργειας (ηλιακή, χημική κ.λ.π.) σε υποβαθμισμένη μορφή ενέργειας (θερμότητα). Η διακοπή της ροής ενέργειας σ' ένα οικοσύστημα συνεπάγεται την άμεση κατάρρευση της οργάνωσής του και την σταδιακή μετατροπή του σε ανόργανη ύλη.

Μόνη πηγή ενέργειας για τη Βιόσφαιρα, εκτός από ελάχιστα οικοσυστήματα που προμηθεύονται ενέργεια από χημικές ενώσεις χωρίς την ύπαρξη φωτός, είναι η ηλιακή ακτινοβολία. Η δέσμευση και εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας γίνεται από τα φυτά, τα άλγη, και ορισμένα βακτήρια, με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.

Υπολογίζεται ότι περίπου το 1 - 2% από την συνολική προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία πάνω στη Γη δεσμεύεται από τη Βιόσφαιρα.

Η ροή λοιπόν της ενέργειας από το οικοσύστημα προς το περιβάλλον και αντίστροφα εξαρτάται κυρίως από τις βασικές χημικές αντιδράσεις φωτοσύνθεσης και αναπνοής:

CO2+H2O+ ακτινοβολία οργανική ύλη + Ο2 (φωτοσύνθεση)

οργανική ύλη + Ο2 CO2 + Η2Ο + θερμότητα (αναπνοή).

ΠΑΡΑΓΩΓΟΙ, ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΕΣ, ΑΠΟΙΚΟΔΟΜΗΤΕΣ

Οι οργανισμοί μέσα σε ένα οικοσύστημα κατατάσσονται στις εξής ομάδες: τους παραγωγούς, τους καταναλωτές και τους αποικοδομητές (διασπαστές).

Οι παραγωγοί είναι αυτότροφοι οργανισμοί που μπορούν να παράγουν μόνοι τους τις απαραίτητες οργανικές ενώσεις χρησιμοποιώντας ανόργανες ενώσεις. Οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί, πράσινα φυτά και φύκη, φυτοπλαγκτονικά διάτομα και πυροφύκη αναφέρονται  ως  παραγωγοί  αφού  παρουσία  φωτός,  μέσω  της χλωροφύλλης, μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε γλυκόζη και οξυγόνο.

Οι καταναλωτές ή φαγότροφοι οργανισμοί είναι οι ετερότροφοι οργανισμοί που τρέφονται με φυτά ή άλλα ζώα. Χαρακτηρίζονται ως φυτοφάγοι, σαρκοφάγοι ή παρασιτικοί οργανισμοί ή αλλιώς καταναλωτές 1ης, 2ης, 3ης,... τάξης.

Οι αποικοδομητές ή σαπρότροφοι οργανισμοί υποδιαιρούνται σύμφωνα με τη φύση του οργανικού υποστρώματος που διασπούν. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι μύκητες, τα ετερότροφα βακτήρια, οι ακτινομύκητες και τα πρωτόζωα του εδάφους. Η θερμοκρασία και το νερό είναι οι κυριότεροι παράγοντες που ρυθμίζουν τη δραστηριότητα των αποικοδομητών. Θερμοκρασίες χαμηλότερες από 10 °C συνήθως δεν ευνοούν τις αποσυνθετικές διαδικασίες. Οι μικροοργανισμοί συναντώνται στα ανώτερα στρώματα του εδάφους και στο στρώμα των φύλλων, όπου διασπούν τη νεκρή οργανική ύλη, φυτικής ή ζωικής προέλευσης και σχηματίζουν το χούμο. Μετά το θάνατο ενός οργανισμού τα  βακτήρια  και οι  μύκητες  αποσυνθέτουν  το  σώμα του συμμετέχοντας στην ανοργανοποίηση, τη διάσπαση των οργανικών ενώσεων σε ανόργανες, οι οποίες τελικά αφομοιώνονται από τους φυτικούς αυτότροφους οργανισμούς. Οι διασπαστές σε κάθε οικοσύστημα παίζουν σπουδαιότατο ρόλο στην ανακύκλωση των θρεπτικών συστατικών.

ΕΔΑΦΟΣ Το έδαφος είναι ένα από τα πιο χαρακτηριστικά γνωρίσματα των

χερσαίων οικοσυστημάτων. Ο ρόλος του είναι ιδιαίτερα σημαντικός γιατί εκτός του ότι προμηθεύει στα φυτά θρεπτικά στοιχεία και νερό, αποτελεί και το μέσον για την τροφική αλυσίδα των αποσυνθετικών οργανισμών.

Η σημασία των φυτών στην εδαφογένεση είναι ιδιαίτερα καθοριστική. Τα οξέα που εξέρχονται από τις ρίζες των φυτών αποδεσμεύουν ιόντα υδρογόνου που μπορούν να απομακρύνουν τα θρεπτικά ιόντα που βρίσκονται στα αργιλλώδη μόρια και έτσι τα φυτά μπορούν να τα απορροφήσουν με τις ρίζες τους από το εδαφικό νερό. Με την  ίδια  διαδικασία οι ρίζες των φυτών  συμμετέχουν  στην αποσάθρωση των πετρωμάτων και στον σχηματισμό αργίλων. Η διαδικασία αυτή λειτουργεί σαν τροφική αντλία, όπου τα συστατικά που λαμβάνονται από τα στρώματα του υπεδάφους συγκεντρώνονται στα φυτά και κατόπιν αποθέτονται στο φυλλόστρωμα της επιφανείας, απ’ όπου εκπλύνονται προς το υπέδαφος. Το οργανικό υλικό, φύλλα, βλαστοί, κλαδιά, κ.ά., που εισέρχεται στο έδαφος διασπάται σε μικρότερα μόρια από τους αποσυνθετικούς μικροοργανισμούς. Συνήθως το τελικό προϊόν της αποσύνθεσης είναι μια σειρά από σχετικά μεγάλα οργανικά μόρια που συνολικά ονομάζονται χουμικά οξέα ή χούμος. Τα μόρια αυτά έχουν το μέγεθος κολλοειδών και πολλές κοινές ιδιότητες με τα κολλοειδή αργιλώδη μόρια. Είναι αρνητικά φορτισμένα με μεγάλη ικανότητα ανταλλαγής ιόντων.

Οι αυτοτροφικοί οργανισμοί έχουν την ικανότητα να συνθέτουν οργανική ύλη από ανόργανη. Ειδικότερα, παίρνουν τον απαραίτητο άνθρακα από το CO2 που βρίσκεται στην ατμόσφαιρα ή είναι διαλυμένο στο νερό.

Οι ετεροτροφικοί οργανισμοί προμηθεύονται τον απαραίτητο άνθρακα από οργανικές ύλες.

Οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί παίρνουν την απαιτούμενη ενέργεια από το ηλιακό φώς, με τη διεργασία της φωτοσύνθεσης.

Οι χημικοσυνθετικοί οργανισμοί παίρνουν την αναγκαία ενέργεια από τις τροφές, με οξείδωση οργανικών ή ανόργανων ενώσεων.

ΤΡΟΦΙΚΕΣ ΑΛΥΣΙΔΕΣ - ΤΡΟΦΙΚΑ ΠΛΕΓΜΑΤΑ

Ο όρος τροφική αλυσίδα αναφέρεται στην αλληλουχία των οργανισμών που συνδέονται μεταξύ τους με τροφικές σχέσεις ή διαφορετικά στη ροή ενέργεια, αλλά και στη γραφική της παράσταση, από τον ένα οργανισμό στον άλλο. Τροφικό πλέγμα είναι η πολύπλοκη σχέση μεταξύ των τροφικών αλυσίδων μιας βιοκοινότητας και η γραφική παράστασή της.

ΦΥΚΗ (Π)= 1ο ΤΡΟΦΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΤΡΟΧΟΖΩΑ, ΠΡΟΝΥΜΦΕΣ (Κ1ης τάξης)= 2ο ΤΡΟΦΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ

ΨΥΛΛΟΙ (Κ1ης και 2ης τάξης) = 3ο ΤΡΟΦΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΚΑΘΑΡΙΑ, ΨΑΡΙΑ (Κ2ης και 3ης τάξης) = 4ο ΤΡΟΦΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ

ΒΑΤΡΑΧΙΑ (Κ3ης και 4ης τάξης ) = 5ο ΤΡΟΦΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΕΡΩΔΙΟΙ (Κ3ης, 4ης και 5ης τάξης ) = 6ο ΤΡΟΦΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ

Ροή ενέργεια στα χερσαία και υδάτινα οικοσυστήματα

Όλα τα οικοσυστήματα μπορούμε να τα κατατάξουμε σε τρία ενεργειακά επίπεδα:

α) Τα ανεξάρτητα φυσικά οικοσυστήματα που τροφοδοτούνται μόνο με ηλιακή ενέργεια, β) τα τροφοδοτούμενα με ηλιακή και με άλλη μορφή φυσικής ή ανθρώπινης προέλευσης ενέργεια και γ) τα αστικοβιομηχανικά συστήματα που τροφοδοτούνται από τον άνθρωπο μόνο.

Τροφικές πυραμίδες Η μεταφορά ενέργειας ανάμεσα στους

οργανισμούς μιας περιοχής απεικονίζεται πιο ολοκληρωμένα με τις τροφικές πυραμίδες.

Απλοποιημένη απεικόνιση τροφικής πυραμίδας ολοκληρωμένα, με περισσότερες ενδείξεις για τα ποσά ενέργειας που μεταφέρονται, με τις τροφικές πυραμίδες. Στις τροφικές πυραμίδες οι οργανισμοί ομαδοποιούνται σε τροφικά επίπεδα και όσο πιο χαμηλά στην πυραμίδα βρίσκεται ένα τροφικό επίπεδο τόσο περισσότερη ενέργεια είναι διαθέσιμη για τους οργανισμούς που το συνιστούν.

Τελικά από το ένα επίπεδο στο άλλο το 90 % της ενέργειας χάνεται για την παραγωγή θερμότητας ή αποβάλλεται με τα περιττώματα.