regnskog økosystemer er rike på biologisk mangfold. Dette Er Gambia-Elven i Senegals Niokolo-Koba Nasjonalpark.

biomer av verden

økosystemer styres både Av Eksterne Og Interne Faktorer. Eksterne faktorer, også kalt tilstandsfaktorer, styrer den generelle strukturen i et økosystem og måten ting fungerer i det, men er ikke selv påvirket av økosystemet. Den viktigste av disse er klima. Klimaet bestemmer biomet der økosystemet er innebygd. Nedbørsmønstre og sesongmessige temperaturer påvirker fotosyntesen og bestemmer dermed mengden vann og energi som er tilgjengelig for økosystemet.

Foreldremateriale bestemmer jordens natur i et økosystem, og påvirker tilførselen av mineralske næringsstoffer. Topografi styrer også økosystemprosesser ved å påvirke ting som mikroklima, jordutvikling og bevegelse av vann gjennom et system. For eksempel kan økosystemene være ganske forskjellige hvis de ligger i en liten depresjon på landskapet, mot en tilstede på en tilstøtende bratt skråning.Andre eksterne faktorer som spiller en viktig rolle i økosystemets funksjon er tid og potensiell biota. På samme måte kan settet av organismer som potensielt kan være tilstede i et område også påvirke økosystemene betydelig. Økosystemer i lignende miljøer som ligger i forskjellige deler av verden, kan ende opp med å gjøre ting veldig annerledes, bare fordi de har forskjellige bassenger av arter til stede. Innføringen av ikke-innfødte arter kan føre til betydelige endringer i økosystemfunksjonen.I Motsetning til eksterne faktorer, styrer interne faktorer i økosystemene ikke bare økosystemprosesser, men styres også av dem. Følgelig er de ofte gjenstand for tilbakemeldingsløkker. Mens ressursinnsatsene generelt styres av eksterne prosesser som klima og modermateriale, styres tilgjengeligheten av disse ressursene i økosystemet av interne faktorer som dekomponering, rotkonkurranse eller skyggelegging. Andre faktorer som forstyrrelse, suksess eller arter som er tilstede, er også interne faktorer.

Primærproduksjon

Fra September 1997 til August 2000. Som et estimat av autotroph biomasse er det bare en grov indikator på primærproduksjonspotensial og ikke et faktisk estimat av det. Hovedartikkel: Primærproduksjon

Primærproduksjon Er produksjon av organisk materiale fra uorganiske karbonkilder. Dette skjer hovedsakelig gjennom fotosyntese. Energien innlemmet gjennom denne prosessen støtter livet på jorden, mens karbonet utgjør mye av det organiske stoffet i levende og død biomasse, jordkarbon og fossile brensler. Det driver også karbon syklusen, som påvirker det globale klimaet via drivhuseffekten.gjennom prosessen med fotosyntese fanger planter energi fra lys og bruker det til å kombinere karbondioksid og vann for å produsere karbohydrater og oksygen. Fotosyntesen som utføres av alle plantene i et økosystem kalles brutto primærproduksjon (gpp). Omtrent halvparten AV GPP forbrukes i respirasjon av planter. Resten, den delen AV GPP som ikke brukes opp ved respirasjon, er kjent som netto primærproduksjon (NPP). Total fotosyntese er begrenset av en rekke miljøfaktorer. Disse inkluderer mengden lys tilgjengelig, mengden bladområde en plante har til å fange lys (skygge av andre planter er en stor begrensning for fotosyntese), hvor mye karbondioksid kan tilføres kloroplastene for å støtte fotosyntese, tilgjengeligheten av vann og tilgjengeligheten av egnede temperaturer for å utføre fotosyntese.

energistrøm

Se også: Energi og karbon går inn i økosystemer gjennom fotosyntese, blir innlemmet i levende vev, overført til andre organismer som spiser på levende og døde plantematerialer, og til slutt utgitt gjennom respirasjon.karbon og energi inkorporert i plantevev (netto primærproduksjon) blir enten konsumert av dyr mens planten er i live, eller det forblir uspist når plantevevet dør og blir detritus. I terrestriske økosystemer blir omtrent 90% av netto primærproduksjon brutt ned av dekomponere. Resten blir enten konsumert av dyr mens de fortsatt lever og går inn i det plantebaserte trofiske systemet, eller det blir konsumert etter at det har dødd, og går inn i det detritus-baserte trofiske systemet.

i akvatiske systemer er andelen plantebiomasse som blir konsumert av plantelevende dyr mye higher.In trofiske systemer fotosyntetiske organismer er de primære produsentene. De organismer som forbruker vevet kalles primære forbrukere eller sekundære produsenter-plantelevende dyr— Organismer som lever av mikrober (bakterier og sopp) kalles microbivores. Dyr som spiser på primære forbrukere-rovdyr – er sekundære forbrukere. Hver av disse utgjør et trofisk nivå.

sekvensen av forbruk—fra plante til plantelevende, til rovdyr-danner en matkjede. Virkelige systemer er mye mer komplekse enn dette-organismer vil generelt mate på mer enn en form for mat, og kan mate på mer enn ett trofisk nivå. Rovdyr kan fange noen byttedyr som er en del av et plantebasert trofisk system og andre som er en del av et detritus-basert trofisk system (en fugl som lever både på planteetende gresshopper og meitemark, som forbruker detritus). Ekte systemer, med alle disse kompleksitetene, danner matbaner i stedet for matkjeder. Næringskjeden består vanligvis av fem nivåer av forbruk som er produsenter, primære forbrukere, sekundære forbrukere, tertiære forbrukere og dekomponere.

Dekomponering

Se også: Dekomponering

Dekomponeringstrinn

karbon og næringsstoffer i dødt organisk materiale brytes ned av en gruppe prosesser kjent som dekomponering. Dette frigjør næringsstoffer som deretter kan gjenbrukes til plante-og mikrobiell produksjon og returnerer karbondioksid til atmosfæren (eller vannet) der det kan brukes til fotosyntese. I fravær av nedbrytning vil det døde organiske stoffet akkumulere i et økosystem, og næringsstoffer og atmosfærisk karbondioksid vil bli utarmet. Omtrent 90% av jordbasert netto primærproduksjon går direkte fra plante til dekomponering.Nedbrytningsprosesser kan deles inn i tre kategorier-utvasking, fragmentering og kjemisk endring av dødt materiale. Når vann beveger seg gjennom dødt organisk materiale, oppløses det og bærer med seg de vannløselige komponentene. Disse blir så tatt opp av organismer i jorda, reagerer med mineraljord, eller transporteres utenfor økosystemets grenser (og anses å være tapt for det). Nylig kaste blader og nylig døde dyr har høye konsentrasjoner av vannløselige komponenter og inkluderer sukker, aminosyrer og mineral næringsstoffer. Utvasking er viktigere i våte miljøer og mye mindre viktig i tørre.Fragmenteringsprosesser bryter organisk materiale i mindre biter, og utsetter nye overflater for kolonisering av mikrober. Fersk skur blad søppel kan være utilgjengelig på grunn av et ytre lag av skjellaget eller bark, og celleinnholdet er beskyttet av en cellevegg. Nylig døde dyr kan være dekket av en exoskeleton. Fragmenteringsprosesser, som bryter gjennom disse beskyttende lagene, akselererer graden av mikrobiell dekomponering. Dyr fragmentere detritus som de jakter på mat, som gjør passasje gjennom tarmen. Fryse-tine sykluser og sykluser av fukting og tørking også fragment dødt materiale.

den kjemiske endringen av det døde organiske stoffet oppnås primært gjennom bakteriell og soppvirkning. Fungal hyphae produserer enzymer som kan bryte gjennom de tøffe ytre strukturer rundt døde plantemateriale. De produserer også enzymer som bryter ned lignin, noe som gir dem tilgang til både celleinnholdet og nitrogenet i ligninet. Sopp kan overføre karbon og nitrogen gjennom sine hyphal nettverk og dermed, i motsetning til bakterier, er ikke avhengig utelukkende på lokalt tilgjengelige ressurser.

Nedbrytningshastigheten varierer mellom økosystemene. Dekomponeringshastigheten styres av tre sett med faktorer-det fysiske miljøet—temperatur, fuktighet og jordegenskaper), mengden og kvaliteten på det døde materialet som er tilgjengelig for dekomponere, og naturen til det mikrobielle samfunnet selv. Temperaturen styrer frekvensen av mikrobiell respirasjon; jo høyere temperaturen er, desto raskere oppstår den mikrobielle dekomponeringen. Det påvirker også jordfuktighet, noe som reduserer mikrobiell vekst og reduserer utvasking. Fryse-tine sykluser påvirker også dekomponering-frysende temperaturer dreper jordmikroorganismer, noe som gjør at utvasking kan spille en viktigere rolle i å flytte næringsstoffer rundt. Dette kan være spesielt viktig ettersom jorda tiner om våren, og skaper en puls av næringsstoffer som blir tilgjengelige.

Nedbrytningshastigheten er lav under svært våte eller svært tørre forhold. Dekomponeringshastighetene er høyest i våte, fuktige forhold med tilstrekkelige oksygenivåer. Våt jord har en tendens til å bli mangelfull i oksygen (dette gjelder spesielt i våtmarker), noe som bremser mikrobiell vekst. I tørr jord reduseres nedbrytningen også, men bakterier fortsetter å vokse (om enn i langsommere takt) selv etter at jordene blir for tørre for å støtte planteveksten.

næringssykling

Biologisk nitrogen sykling

Økosystemer kontinuerlig utveksling energi og karbon med bredere miljø. Mineral næringsstoffer, derimot, sykles for det meste frem og tilbake mellom planter, dyr, mikrober og jord. De fleste nitrogen kommer inn i økosystemene gjennom biologisk nitrogenfiksering, deponeres gjennom nedbør, støv, gasser eller påføres som gjødsel.Siden de fleste terrestriske økosystemer er nitrogenbegrensede, er nitrogensykling en viktig kontroll på økosystemproduksjonen.inntil moderne tid var nitrogenfiksering den viktigste kilden til nitrogen for økosystemer. Nitrogenfikserende bakterier lever enten symbiotisk med planter eller lever fritt i jorda. Den energiske kostnaden er høy for planter som støtter nitrogenfikserende symbionter-så mye som 25% av brutto primærproduksjon målt under kontrollerte forhold. Mange medlemmer av legume plant familien støtte nitrogen-feste symbionter. Noen cyanobakterier er også i stand til nitrogenfiksering. Disse er fototrofer, som utfører fotosyntese. Som andre nitrogenfikserende bakterier kan de enten være fritt levende eller ha symbiotiske forhold til planter. Andre kilder til nitrogen inkluderer sur avsetning produsert ved forbrenning av fossilt brensel, ammoniakkgass som fordamper fra jordbruksområder som har fått gjødsel påført dem, og støv. Menneskeskapte nitrogeninnganger står for om lag 80% av alle nitrogenstrømmer i økosystemer.

når plantevev blir kastet eller spist, blir nitrogenet i disse vevene tilgjengelig for dyr og mikrober. Mikrobiell nedbrytning frigjør nitrogenforbindelser fra dødt organisk materiale i jorda, hvor planter, sopp og bakterier konkurrerer om det. Noen jordbakterier bruker organiske nitrogenholdige forbindelser som kilde til karbon, og frigjør ammoniumioner i jorda. Denne prosessen kalles nitrogen mineralisering. Andre konverterer ammonium til nitritt og nitrationer, en prosess kjent som nitrifikasjon. Nitrogenoksid og lystgass produseres også under nitrifisering. Under nitrogenrike og oksygenfattige forhold omdannes nitrater og nitritt til nitrogengass, en prosess kjent som denitrifisering.Andre viktige næringsstoffer inkluderer fosfor, svovel, kalsium, kalium, magnesium og mangan. Fosfor kommer inn i økosystemene gjennom forvitring. Etter hvert som økosystemene blir eldre, reduseres denne forsyningen, noe som gjør fosforbegrensning mer vanlig i eldre landskap (spesielt i tropene). Kalsium og svovel produseres også ved forvitring, men sur avsetning er en viktig kilde til svovel i mange økosystemer. Selv om magnesium og mangan produseres ved forvitring, utgjør utveksling mellom jordorganisk materiale og levende celler en betydelig del av økosystemflusser. Kalium er primært syklet mellom levende celler og jord organisk materiale.

Funksjon og biologisk mangfold

Loch Lomond i Skottland danner et relativt isolert økosystem. Fiskesamfunnet i denne innsjøen har holdt seg stabilt over en lang periode til en rekke introduksjoner på 1970-tallet omstrukturerte matbanen.

Biologisk Mangfold spiller en viktig rolle i økosystemets funksjon. Årsaken til dette er at økosystemprosesser drives av antall arter i et økosystem, den nøyaktige naturen til hver enkelt art og den relative overflod av organismer innenfor disse artene. Økosystemprosesser er brede generaliseringer som faktisk foregår gjennom handlinger av individuelle organismer. Organismenes natur—arten, funksjonelle grupper og trofiske nivåer som de tilhører—dikterer hvilke handlinger disse individene er i stand til å utføre og den relative effektiviteten de gjør det med.Økologisk teori antyder at for å kunne eksistere sammen, må arter ha et visst nivå av begrensende likhet—de må være forskjellige fra hverandre på en grunnleggende måte, ellers ville en art konkurransedyktig utelukke den andre. Til tross for dette er den kumulative effekten av flere arter i et økosystem ikke lineær—ytterligere arter kan for eksempel øke nitrogenretensjonen, men utover et visst nivå av artsrikhet kan flere arter ha liten additiv effekt.tilsetningen (eller tapet) av arter som er økologisk lik de som allerede finnes i et økosystem, har en tendens til å bare ha liten effekt på økosystemfunksjonen. Økologisk distinkte arter har derimot en mye større effekt. På samme måte har dominerende arter stor effekt på økosystemfunksjonen, mens sjeldne arter har en liten effekt. Keystone arter har en tendens til å ha en effekt på økosystemfunksjon som er uforholdsmessig til deres overflod i et økosystem. På samme måte er en økosystemingeniør enhver organisme som skaper, endrer, opprettholder eller ødelegger et habitat.

Dynamikk

Økosystemer er dynamiske enheter. De er utsatt for periodiske forstyrrelser og er i ferd med å gjenopprette fra noen tidligere forstyrrelser. Når en forstyrrelse oppstår, reagerer et økosystem ved å bevege seg bort fra sin opprinnelige tilstand. Tendensen til et økosystem for å forbli nær sin likevektstilstand, til tross for den forstyrrelsen, kalles dens motstand. På den annen side kalles hastigheten som den vender tilbake til sin opprinnelige tilstand etter forstyrrelse sin motstandskraft. Tid spiller en rolle i utviklingen av jord fra bare stein og utvinning av et samfunn fra forstyrrelser.fra ett år til et annet opplever økosystemene variasjon i deres biotiske og abiotiske miljøer. En tørke, en kaldere enn vanlig vinter og et skadedyrsutbrudd er alle kortsiktige variasjoner i miljøforhold. Dyrepopulasjoner varierer fra år til år, bygger opp i ressursrike perioder og krasjer når de overskrider matforsyningen. Disse endringene spiller ut i endringer i netto primærproduksjons dekomponeringshastigheter og andre økosystemprosesser. Langsiktige endringer former også økosystemprosesser-skogene i øst-Nord-Amerika viser fortsatt arv av dyrking som opphørte for 200 år siden, mens metanproduksjon i østlige Sibiriske innsjøer styres av organisk materiale som akkumuleres under Pleistocen.

Forstyrrelser spiller også en viktig rolle i økologiske prosesser. F. Stuart Chapin og medforfattere definerer forstyrrelse som «en relativt diskret hendelse i tid og rom som endrer strukturen til befolkninger, samfunn og økosystemer og forårsaker endringer i ressurstilgjengelighet eller det fysiske miljøet». Dette kan variere fra treet faller og insekt utbrudd til orkaner og skogbranner til vulkanutbrudd. Slike forstyrrelser kan føre til store endringer i plante -, dyre-og mikrobe populasjoner, samt jord organisk materiale innhold. Forstyrrelse følges av suksess, en «retningsendring i økosystemstruktur og funksjon som følge av biotisk drevne endringer i ressursforsyning.»

frekvensen og alvorlighetsgraden av forstyrrelsen bestemmer hvordan den påvirker økosystemfunksjonen. En stor forstyrrelse som et vulkanutbrudd eller glacial forhånd og retrett etterlate jord som mangler planter, dyr eller organisk materiale. Økosystemer som opplever slike forstyrrelser, gjennomgår primær suksess. En mindre alvorlig forstyrrelse som skogbranner, orkaner eller dyrking resulterer i sekundær suksess og raskere utvinning. Mer alvorlige forstyrrelser og hyppigere forstyrrelser fører til lengre restitusjonstid.