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1.4.19.19: Ökologie der Ökosysteme - Biologie

1.4.19.19: Ökologie der Ökosysteme - Biologie


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Lernziele

  • Erklären Sie die Methoden, mit denen Ökologen die Struktur und Dynamik von Ökosystemen untersuchen

Beim Leben in einem Ökosystem geht es oft um den Wettbewerb um begrenzte Ressourcen, ein Merkmal der Theorie der natürlichen Auslese. Konkurrenz in Gemeinschaften (alle Lebewesen innerhalb bestimmter Lebensräume) wird sowohl innerhalb von Arten als auch zwischen verschiedenen Arten beobachtet. Zu den Ressourcen, um die Organismen konkurrieren, gehören organisches Material aus lebenden oder zuvor lebenden Organismen, Sonnenlicht und mineralische Nährstoffe, die die Energie für lebende Prozesse und die Materie liefern, um die physischen Strukturen von Organismen zu bilden. Andere kritische Faktoren, die die Dynamik der Gemeinschaft beeinflussen, sind die Komponenten seiner physischen und geografischen Umgebung: der Breitengrad eines Lebensraums, die Niederschlagsmenge, die Topographie (Höhe) und die verfügbaren Arten. Dies sind alles wichtige Umweltvariablen, die bestimmen, welche Organismen in einem bestimmten Gebiet existieren können.

Ein Ökosystem ist eine Gemeinschaft lebender Organismen und deren Interaktionen mit ihrer abiotischen (nicht lebenden) Umgebung. Ökosysteme können klein sein, wie die Gezeitentümpel in der Nähe der felsigen Ufer vieler Ozeane, oder groß, wie der Amazonas-Regenwald in Brasilien (Abbildung 1).

Ökosysteme sind komplex mit vielen interagierenden Teilen. Sie sind routinemäßig verschiedenen Störungen oder Umweltveränderungen ausgesetzt, die ihre Zusammensetzung beeinflussen: jährliche Schwankungen von Niederschlag und Temperatur und langsamere Prozesse des Pflanzenwachstums, die mehrere Jahre dauern können. Viele dieser Störungen sind das Ergebnis natürlicher Prozesse. Wenn beispielsweise ein Blitz einen Waldbrand verursacht und einen Teil eines Waldökosystems zerstört, wird der Boden schließlich von Gräsern, dann von Büschen und Sträuchern und später von altem Baumbestand besiedelt, wodurch der Wald in seinen früheren Zustand zurückversetzt wird. Die Auswirkungen von Umweltstörungen durch menschliche Aktivitäten sind ebenso wichtig wie die Veränderungen durch natürliche Prozesse. Landwirtschaftliche Praktiken des Menschen, Luftverschmutzung, saurer Regen, globale Entwaldung, Überfischung, Eutrophierung, Ölverschmutzungen und illegale Ablagerungen an Land und in den Ozean sind für Naturschützer besorgniserregend.

Gleichgewicht ist der stationäre Zustand eines Ökosystems, in dem alle Organismen mit ihrer Umwelt und untereinander im Gleichgewicht sind. In der Ökologie werden zwei Parameter verwendet, um Veränderungen in Ökosystemen zu messen: Widerstand und Widerstandsfähigkeit. Die Fähigkeit eines Ökosystems, trotz Störungen im Gleichgewicht zu bleiben, nennt man Widerstand. Die Geschwindigkeit, mit der ein Ökosystem nach einer Störung wieder ins Gleichgewicht kommt, genannt seine Widerstandsfähigkeit. Die Widerstandsfähigkeit und Resilienz von Ökosystemen sind besonders wichtig, wenn man den menschlichen Einfluss berücksichtigt. Die Natur eines Ökosystems kann sich so stark verändern, dass es seine Widerstandsfähigkeit vollständig verlieren kann. Dieser Prozess kann zur vollständigen Zerstörung oder irreversiblen Veränderung des Ökosystems führen.

Versuch es

Nach der Theorie der natürlichen Selektion spielen Umweltveränderungen eine wichtige Rolle bei der Evolution von Arten innerhalb eines Ökosystems. Es ist jedoch wenig darüber bekannt, wie die Evolution von Arten innerhalb eines Ökosystems die Ökosystemumgebung verändern kann. 2009 veröffentlichte Dr. Luke Harmon von der Universität Idaho in Moskau ein Papier, das erstmals zeigte, dass die Evolution von Organismen in Unterarten direkte Auswirkungen auf ihre Ökosystemumgebung haben kann.

Der Dreistachelige Stichling (Gasterosteus aculeatus) ist ein Süßwasserfisch, der sich vor etwa 10.000 Jahren von einem Salzwasserfisch zum Leben in Süßwasserseen entwickelt hat, was als eine jüngere Entwicklung in der Evolution gilt. In den letzten 10.000 Jahren wurden diese Süßwasserfische dann in verschiedenen Seen voneinander isoliert. Je nachdem, welche Seepopulation untersucht wurde, zeigten die Ergebnisse, dass diese Stichlinge dann entweder als eine Art verblieben oder sich zu zwei Arten entwickelten. Die Divergenz der Arten wurde durch die Nutzung verschiedener Bereiche des Teiches zur Fütterung, sogenannte Mikronischen, ermöglicht.

Dr. Harmon und sein Team schufen künstliche Teichmikrokosmen in 250-Gallonen-Tanks und fügten Schlamm aus Süßwasserteichen als Quelle für Zooplankton und andere Wirbellose hinzu, um die Fische zu ernähren. In verschiedene Versuchsbecken führten sie eine Stichlingart aus einem Ein- oder Zweiartensee ein.

Im Laufe der Zeit beobachtete das Team, dass einige der Tanks mit Algen blühten, während andere dies nicht taten. Dies verwirrte die Wissenschaftler und sie beschlossen, den gelösten organischen Kohlenstoff (DOC) des Wassers zu messen, der hauptsächlich aus großen Molekülen zerfallender organischer Substanz besteht, die dem Teichwasser seine leicht bräunliche Farbe verleihen. Es stellte sich heraus, dass das Wasser aus den Tanks mit Zweiartenfischen größere DOC-Partikel (und damit dunkleres Wasser) enthielt als das Wasser mit Einartenfischen. Dieser Anstieg des DOC blockierte das Sonnenlicht und verhinderte die Algenblüte. Umgekehrt enthielt das Wasser aus dem Einzelartentank kleinere DOC-Partikel, wodurch mehr Sonnenlicht eindringen konnte, um die Algenblüte anzuheizen.

Diese Veränderung der Umwelt, die auf die unterschiedlichen Nahrungsgewohnheiten der Stichlinge in jedem Seetyp zurückzuführen ist, hat wahrscheinlich einen großen Einfluss auf das Überleben anderer Arten in diesen Ökosystemen, insbesondere anderer photosynthetischer Organismen. Somit zeigt die Studie, dass zumindest in diesen Ökosystemen Umwelt und Populationsentwicklung wechselseitige Effekte haben, die nun in Simulationsmodellen berücksichtigt werden können.

Forschung zur Ökosystemdynamik

Die Untersuchung der Veränderungen der Ökosystemstruktur, die durch Veränderungen der Umwelt (Störungen) oder durch innere Kräfte verursacht werden, nennt man Ökosystemdynamik. Ökosysteme werden mit einer Vielzahl von Forschungsmethoden charakterisiert. Einige Ökologen untersuchen Ökosysteme mit kontrollierten experimentellen Systemen, während andere ganze Ökosysteme in ihrem natürlichen Zustand untersuchen und andere beide Ansätze verwenden.

EIN ganzheitliches Ökosystemmodell Versuche, die Zusammensetzung, Interaktion und Dynamik ganzer Ökosysteme zu quantifizieren; es ist das repräsentativste des Ökosystems in seinem natürlichen Zustand. Ein Nahrungsnetz ist ein Beispiel für ein ganzheitliches Ökosystemmodell. Diese Art von Studien ist jedoch durch Zeit und Kosten sowie durch die Tatsache begrenzt, dass es weder praktikabel noch ethisch ist, Experimente an großen natürlichen Ökosystemen durchzuführen. Es ist schwierig, alle verschiedenen Arten in einem Ökosystem und die Dynamik in ihrem Lebensraum zu quantifizieren, insbesondere wenn man große Lebensräume wie den Amazonas-Regenwald untersucht, der 1,4 Milliarden Acres (5,5 Millionen km²) umfasst2) der Erdoberfläche.

Aus diesen Gründen untersuchen Wissenschaftler Ökosysteme unter kontrollierteren Bedingungen. Experimentelle Systeme beinhalten normalerweise entweder die Aufteilung eines Teils eines natürlichen Ökosystems, das für Experimente verwendet werden kann, bezeichnet als a Mesokosmos, oder durch die Wiederherstellung eines Ökosystems vollständig in einer Innen- oder Außenlaborumgebung, die als a . bezeichnet wird Mikrokosmos. Eine wesentliche Einschränkung dieser Ansätze besteht darin, dass das Entfernen einzelner Organismen aus ihrem natürlichen Ökosystem oder die Veränderung eines natürlichen Ökosystems durch Aufteilung die Dynamik des Ökosystems verändern kann. Diese Veränderungen sind häufig auf Unterschiede in der Artenzahl und Diversität sowie auf Umweltveränderungen durch Teilung (Mesokosmos) oder Neubildung (Mikrokosmos) des natürlichen Lebensraums zurückzuführen. Daher sind diese Arten von Experimenten nicht vollständig vorhersagbar für Veränderungen, die in dem Ökosystem auftreten würden, aus dem sie gesammelt wurden.

Da beide Ansätze ihre Grenzen haben, schlagen einige Ökologen vor, die Ergebnisse dieser experimentellen Systeme nur in Verbindung mit ganzheitlichen Ökosystemstudien zu verwenden, um die repräsentativsten Daten über die Struktur, Funktion und Dynamik von Ökosystemen zu erhalten.

Wissenschaftler verwenden die durch diese experimentellen Studien generierten Daten, um Ökosystemmodelle zu entwickeln, die die Struktur und Dynamik von Ökosystemen demonstrieren. Drei grundlegende Arten der Ökosystemmodellierung werden in der Forschung und im Ökosystemmanagement routinemäßig verwendet: ein konzeptionelles Modell, ein analytisches Modell und ein Simulationsmodell. EIN Konzeptmodell ist ein Ökosystemmodell, das aus Flussdiagrammen besteht, um die Interaktionen verschiedener Kompartimente der lebenden und nicht lebenden Komponenten des Ökosystems aufzuzeigen. Ein konzeptionelles Modell beschreibt die Ökosystemstruktur und -dynamik und zeigt, wie sich Umweltstörungen auf das Ökosystem auswirken; seine Fähigkeit, die Auswirkungen dieser Störungen vorherzusagen, ist jedoch begrenzt. Im Gegensatz dazu sind Analyse- und Simulationsmodelle mathematische Methoden zur Beschreibung von Ökosystemen, die tatsächlich in der Lage sind, die Auswirkungen potenzieller Umweltveränderungen ohne direkte Experimente vorherzusagen, wenn auch mit gewissen Einschränkungen hinsichtlich der Genauigkeit. Ein analytisches Modell ist ein Ökosystemmodell, das mit einfachen mathematischen Formeln erstellt wird, um die Auswirkungen von Umweltstörungen auf die Ökosystemstruktur und -dynamik vorherzusagen. EIN Simulationsmodell ist ein Ökosystemmodell, das mit komplexen Computeralgorithmen erstellt wird, um Ökosysteme ganzheitlich zu modellieren und die Auswirkungen von Umweltstörungen auf die Ökosystemstruktur und -dynamik vorherzusagen. Im Idealfall sind diese Modelle genau genug, um zu bestimmen, welche Komponenten des Ökosystems besonders empfindlich auf Störungen reagieren, und sie können Ökosystemmanagern (wie Naturschutzökologen oder Fischereibiologen) als Leitfaden für die praktische Erhaltung der Ökosystemgesundheit dienen.

Konzeptionelle Modelle

Konzeptuelle Modelle sind nützlich, um die Struktur und Dynamik von Ökosystemen zu beschreiben und die Beziehungen zwischen verschiedenen Organismen in einer Gemeinschaft und ihrer Umwelt aufzuzeigen. Konzeptionelle Modelle werden in der Regel grafisch als Flussdiagramme dargestellt. Die Organismen und ihre Ressourcen sind in spezifische Kompartimente mit Pfeilen gruppiert, die die Beziehung und den Transfer von Energie oder Nährstoffen zwischen ihnen zeigen. Daher werden diese Diagramme manchmal als Kompartimentmodelle bezeichnet.

Um den Kreislauf mineralischer Nährstoffe zu modellieren, werden organische und anorganische Nährstoffe in bioverfügbare (bereit für den Einbau in biologische Makromoleküle) und nicht bioverfügbare Nährstoffe unterteilt. In einem terrestrischen Ökosystem in der Nähe einer Kohlelagerstätte wird Kohlenstoff den Pflanzen dieses Ökosystems beispielsweise kurzfristig als Kohlendioxidgas zur Verfügung stehen und nicht aus der kohlenstoffreichen Kohle selbst. Mikroorganismen, die Kohle verdauen, bauen jedoch über einen längeren Zeitraum ihren Kohlenstoff ein oder geben ihn als Erdgas ab (Methan, CH4), indem diese nicht verfügbare organische Quelle in eine verfügbare umgewandelt wird. Diese Umwandlung wird durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe durch den Menschen stark beschleunigt, wodurch große Mengen Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt werden. Es wird angenommen, dass dies ein wesentlicher Faktor für den Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts im Industriezeitalter ist. Das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzte Kohlendioxid wird schneller produziert, als photosynthetische Organismen es verwerten können. Verstärkt wird dieser Prozess durch den Rückgang der photosynthetischen Bäume aufgrund der weltweiten Abholzung. Die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass ein hoher Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre eine der Hauptursachen für den globalen Klimawandel ist.

Analyse- und Simulationsmodelle

Die größte Einschränkung konzeptioneller Modelle ist ihre Unfähigkeit, die Folgen von Veränderungen in Ökosystemarten und/oder Umwelt vorherzusagen. Ökosysteme sind dynamische Einheiten und unterliegen einer Vielzahl von abiotischen und biotischen Störungen, die durch Naturgewalten und/oder menschliche Aktivitäten verursacht werden. Ökosysteme, die von ihrem ursprünglichen Gleichgewichtszustand verändert wurden, können sich oft von solchen Störungen erholen und in einen Gleichgewichtszustand zurückkehren. Da die meisten Ökosysteme periodischen Störungen unterliegen und sich oft in einem Zustand der Veränderung befinden, bewegen sie sich in der Regel entweder auf ihren Gleichgewichtszustand zu oder weg von diesem. Es gibt viele dieser Gleichgewichtszustände zwischen den verschiedenen Komponenten eines Ökosystems, die das Ökosystem insgesamt beeinflussen. Da der Mensch außerdem in der Lage ist, den Artengehalt und den Lebensraum eines Ökosystems stark und schnell zu verändern, wird der Bedarf an Vorhersagemodellen, die es ermöglichen, zu verstehen, wie Ökosysteme auf diese Veränderungen reagieren, immer wichtiger.

Analytische Modelle verwenden oft einfache, lineare Komponenten von Ökosystemen, wie Nahrungsketten, und sind bekanntermaßen mathematisch komplex; Daher erfordern sie ein erhebliches Maß an mathematischem Wissen und Fachwissen. Obwohl analytische Modelle ein großes Potenzial haben, wird angenommen, dass ihre Vereinfachung komplexer Ökosysteme ihre Genauigkeit einschränkt. Simulationsmodelle, die Computerprogramme verwenden, sind besser in der Lage, mit der Komplexität der Ökosystemstruktur umzugehen.

Eine neuere Entwicklung in der Simulationsmodellierung verwendet Supercomputer, um individuelle Simulationen zu erstellen und auszuführen, die das Verhalten einzelner Organismen und ihre Auswirkungen auf das Ökosystem als Ganzes berücksichtigen. Diese Simulationen gelten als die genauesten und vorhersagendsten der komplexen Reaktionen von Ökosystemen auf Störungen.

Besuchen Sie das Darwin-Projekt, um eine Vielzahl von Ökosystemmodellen zu sehen.

Lernziele

Ökosysteme existieren an Land, auf See, in der Luft und unter der Erde. Um zu verstehen, wie sich Umweltstörungen auf die Ökosystemstruktur und -dynamik auswirken, sind verschiedene Arten der Modellierung von Ökosystemen erforderlich. Konzeptuelle Modelle sind nützlich, um die allgemeinen Beziehungen zwischen Organismen und dem Stoff- oder Energiefluss zwischen ihnen aufzuzeigen. Analytische Modelle werden verwendet, um lineare Nahrungsketten zu beschreiben, und Simulationsmodelle funktionieren am besten mit ganzheitlichen Nahrungsnetzen.


Ökologie und Ökosystem

Der Ort, an dem lebende Organismen mit ihrer Umgebung leben, bildet seine Umgebung. Sowohl die physikalische als auch die biotische Umgebung bilden zusammen die Umwelt. Boden, Wasser, Luft, Licht, Temperatur, Topographie, biogenes Salz, pH, Feuchtigkeit, Druck etc. bilden die physikalische Umgebung, während Pflanzen, Tiere, Mikroorganismen, Nahrung, Parasiten, Feinde etc. die biotische Umgebung bilden. Lebende Organismen und Umgebungen sind voneinander abhängig. Durch das kombinierte Zusammenspiel dieser Komponenten erhält die Natur eine stetige und stabile Kontinuität des Lebensflusses in der Umwelt.

Ökologie

Der Wissenschaftszweig, der die Wechselbeziehung zwischen dem lebenden Organismus und der Umwelt aufdeckt, wird als Ökologie bezeichnet. Der deutsche Biologe Ernst Haeckel schlug erstmals 1869 den Begriff Ökologie vor. Der Begriff „Ökologie“ leitet sich vom griechischen Wort „Oikos“ und „Logos“ ab. "Oikos" bedeutet in diesem Fall Haus oder Wohnraum, während "logos" Wissen bedeutet.

Zweige der Ökologie

Autökologie

Es befasst sich mit der Untersuchung der Wechselwirkungen des einzelnen Organismus oder einer einzelnen Spezies mit den unbelebten und lebenden Faktoren seiner Umwelt. Sie wird auch als Artenökologie oder Populationsökologie bezeichnet. Der Begriff „Autekologie“ wurde erstmals Ende des 19. Jahrhunderts von deutschen Botanikern eingeführt. Durch das Studium der Autekologie verstehen wir die Beziehungen zwischen der Umwelt und dem individuellen Organismus.

Synökologie

Es befasst sich mit der Untersuchung von Organismengruppen verschiedener Arten, die als eine Einheit in Form einer Gemeinschaft verbunden sind. Durch das Studium der „Synäkologie“ verstehen wir die Beziehungen zwischen Umwelt und Gemeinschaften. Synökologie wird auch als Gemeinschaftsökologie bezeichnet.

Bedeutung der Ökologie

Wenn wir Ökologie studieren, messen wir die Auswirkungen natürlicher Ressourcen. Wir machen auch die Interaktion mit biotischen und abiotischen Faktoren auf der Erde. Einige grundlegende Bedeutungen der Ökologie sind im Folgenden aufgeführt:

Ökosystem

Das Ökosystem ist die funktionale Einheit der Ökologie, die sich mit der Wechselbeziehung zwischen den lebenden und den nicht lebenden Objekten der Umwelt beschäftigt. Der Begriff Ökosystem wurde erstmals 1935 vom Cristian-Wissenschaftler Arthur Tansley verwendet. Fast die gesamte Lebensgemeinschaft besteht aus Pflanzen, Tieren und Mikroben. Die miteinander verwandten Pflanzen und Tiere eines bestimmten Gebietes werden als biotische Gemeinschaft oder einfach als Gemeinschaft bezeichnet.

Wichtige Begriffe im Zusammenhang mit Ökosystem

Autotrophe: Chlorophyll-haltige Grünpflanzen werden als Autotrophe bezeichnet. Sie agieren als Produzent in einem Ökosystem.

Homöostase: Es ist der Prozess, bei dem das biologische System dazu neigt, Veränderungen zu widerstehen und in einem Gleichgewichtszustand zu bleiben.

Biosphäre: Die Teile der Erde, d. h. die verschiedenen Schichten von Luft, Boden und Wasser, in denen lebende Organismen überleben oder zusammenleben, wird als Biosphäre bezeichnet.

Plankton: Der Begriff „Plankton“ wurde erstmals 1887 vom deutschen Ökologen Victor Hensen eingeführt. Der Begriff Plankton bezeichnet alle toten oder lebenden Organismen (Pflanzen und Tiere), die passiv im Wasser treiben und die mehr oder weniger auf Wasserströmungen oder Windeinwirkungen angewiesen sind Bewegung. Es gibt zwei Arten von Plankton wie Phytoplankton und Zooplankton. Hier werden autotrophe Komponenten als Phytoplankton bezeichnet, während heterotrophe Komponenten als Zooplankton bezeichnet werden.

Benthos: Die am Boden haftenden oder auf dem Boden ruhenden oder in den Bodensedimenten lebenden Organismen werden als Benthos bezeichnet.

Nekton: Wassertiere, die frei im Wasser schwimmen können, werden als Nekton bezeichnet, wie Fische, Wale, Wasserinsekten usw.

Bevölkerung: Population ist definiert als eine Gruppe von Organismen derselben Art, die ein bestimmtes Gebiet bewohnen. Der Begriff Bevölkerung leitet sich vom lateinischen Wort „populous“ ab, das Menschen bedeutet. EP Odum (1971) definierte die Population als „eine Population ist eine Gruppe von Organismen derselben Art, die ein bestimmtes Gebiet mit Merkmalen besetzen, die statistische Maße sind, die nicht auf Individuen angewendet werden können“.

Biotische Gemeinschaft: Eine biotische Gemeinschaft ist eine Ansammlung von Populationen lebender Organismen in einem bestimmten Lebensraum.

Arten von Ökosystemen

Es gibt viele Arten von Ökosystemen. Unter ihnen werden im Folgenden einige allgemeine Arten von Ökosystemen beschrieben:

Aquatisches Ökosystem

Wasserpflanzen und -tiere bilden das aquatische Ökosystem. Es ist das größte Ökosystem, da es 75% des gesamten Ökosystems ausmacht. Es variiert in der Größe von einem Ozean bis zu einem Teich oder Wasserbecken. Das aquatische Ökosystem kann weiter in zwei Arten unterteilt werden, wie das Süßwasser- und das Salzwasser-Ökosystem. Das Süßwasser-Ökosystem umfasst Teiche, Seen, Bäche, Flüsse usw., während das Salzwasser-Ökosystem Meere umfasst.

Terrestrisches Ökosystem

Es ist ein bestimmter terrestrischer Raum oder Ort, an dem Tiere und Pflanzen leben und sich entwickeln. Nach abiotischen Faktoren umfasst das terrestrische Ökosystem das Waldökosystem, ein Ökosystem aus Grasland, Wüstenregionen usw. Es ist eines der größeren Ökosysteme, die auch als Biomasse oder ökologische Regionen bekannt sind.

Natürliches Ökosystem

Es ist eine Gemeinschaft von lebenden und nicht-lebenden Wesen, in der jeder Teil durch einen biologischen, physikalischen und chemischen Prozess als eine Einheit zusammenarbeitet. Die Einzigartigkeit der natürlichen Ökosysteme besteht darin, dass sie einfach charakteristisch sind und ihre Entwicklung in keiner Weise von menschlichen Aktivitäten beeinflusst wird. Wälder, Seen, Wüsten usw. bilden das natürliche Ökosystem.

Künstliches Ökosystem

Ein künstliches Ökosystem ist ein vom Menschen geschaffenes Ökosystem, in dem Tiere, Pflanzen und Menschen in einem bestimmten Bereich mit ihrer Umgebung zusammenleben. Zooparks, Gärten, Aquarien usw. schaffen ein künstliches Ökosystem, da es sich um ein von Menschenhand geschaffenes Gebiet handelt, in dem Tiere und Pflanzen ähnlich ihrem natürlichen Lebensraum gehalten werden.

Mikro-Ökosystem

Das Ökosystem, das auf engstem Raum, das nur wenige Zentimeter groß sein kann, mit kritischen Umweltfaktoren wie Temperatur, Nährstoffversorgung, chemischen Stoffen, festen Substraten, gasförmigen Substraten etc. entsteht. Diese Art von Ökosystem erfordert sehr genaue Bedingungen.

Makro-Ökosystem

Wenn das Ökosystem aus viel Fauna und Flora besteht und ein solches Ökosystem als Makroökosystem bekannt ist. Es wird auch Biome genannt und hat sich im Laufe der Erdgeschichte verändert. Beispiele: Maracaibo-See, die Bergkette der Anden oder das Karibische Meer usw.

Erhaltung von Ökosystemen

Gegenwärtig sind viele Ökosysteme aufgrund menschlicher Aktivitäten mit riskanten Bedingungen konfrontiert. Um ein besseres Ökosystem zu schaffen, ist das Bewusstsein für die Erhaltung des Ökosystems sehr wichtig. Sie haben intrinsische Werte, weil gesunde Ökosysteme die globale Erwärmung reduzieren und Nahrung und Medikamente für unser Wohlbefinden liefern. In diesem Fall sollten die folgenden Punkte sorgfältig beachtet werden, um ein besseres Ökosystem zu schaffen.


Nahrungskette des marinen Ökosystems

Eine Nahrungskette bezieht sich auf eine Reihe von Organismen, die in ihren Ernährungsgewohnheiten miteinander verbunden sind. Es ist hierarchisch aufgebaut, wobei kleinere Organismen von größeren Organismen ernährt werden, die wiederum noch größere Organismen ernähren und so weiter. Alle Nahrungsketten beginnen mit einem Produzenten, der von einem Primärkonsumenten konsumiert wird, der von einem Sekundär- und dann einem Tertiärkonsumenten konsumiert wird, und bildet schließlich den Energiefluss über die trophischen Ebenen hinweg ab. Eine marine Ökosystem-Nahrungskette ist eine Nahrungskette, die speziell in marinen Ökosystemen zu finden ist.


Dieses Bild zeigt ein Nahrungsnetz mit mehreren möglichen Nahrungsketten, wobei die Pfeile in Richtung des Energieflusses zeigen. Im Meer führen alle Pfeile zurück zum Phytoplankton in der unteren rechten Ecke. Das Phytoplankton produziert seine eigene Energie durch Photosynthese. Von dort aus können wir den Energiefluss zu den Hauptkonsumenten sehen, die sie essen, wie zum Beispiel dem Schwarm kleiner Fische. Die Energie wird wieder weitergegeben, wenn diese Fische von den größeren Fischen verzehrt werden, und wieder weitergegeben, wenn dieser Fisch vom Hai verzehrt wird. In diesem Nahrungsnetz ist der Hai der wichtigste tertiäre Verbraucher. Die Energie im Hai wird erst dann in das Ökosystem zurückgeführt, wenn der Hai stirbt und sein Körper von Detritivoren verzehrt wird.

Dies ist nur ein Beispiel für eine Nahrungskette im marinen Ökosystem. Eine andere Nahrungskette könnte damit beginnen, dass Algen von Seeigeln gefressen werden. Ein weiteres Beispiel könnte damit beginnen, dass Seegras von Meeresschildkröten gefressen wird.

Denken Sie daran, dass nur 10 % der Energie von einer trophischen Ebene zur nächsten weitergegeben werden, was bedeutet, dass Raubtiere höherer Ebenen viele Beutetiere niedrigerer Ebenen verbrauchen müssen, um sich selbst zu erhalten. Aus diesem Grund wird es in einem Ökosystem immer eine größere Anzahl von trophischen Organismen auf niedrigerer Ebene als auf Raubtieren auf höherer Ebene geben müssen.


National Science Foundation - Wo Entdeckungen beginnen

Das Ökosystemstudienprogramm (ES) unterstützt Untersuchungen der Ökosystemstruktur und -funktion über eine Vielzahl von räumlichen und zeitlichen (einschließlich Paläo-) Skalen, um das Verständnis von: 1) Material- und Energieflüssen und -transformationen innerhalb und zwischen Ökosystemen 2) Rollen und Beziehungen von Ökosystemkomponenten in der Gesamtsystemstruktur zu verbessern und Funktion 3) Ökosystemdynamik, Widerstandsfähigkeit und Trajektorien von Ökosystemveränderungen im Laufe der Zeit und 4) Verbindungen zwischen Ökosystemen in Raum, Zeit und über räumliche und zeitliche Skalen.

Das ES-Programm unterstützt die Erforschung natürlicher, verwalteter und gestörter Ökosysteme, einschließlich solcher in terrestrischen, Süßwasser-, Feuchtgebieten, Küstengebieten (einschließlich Salzwiesen und Mangroven) und von Menschen dominierten Umgebungen. Vorschläge können sich auf Bereiche wie: biogeochemischer Kreislauf und Elementarhaushalte primäre und sekundäre Produktivitätsrollen von Arten in Ökosystemfunktionen stöchiometrische Beziehungen Klima-Ökosystem-Rückkopplungen Auswirkungen von Klima und globalen Umweltveränderungen auf Ökosysteme Energie- und strahlungsaktive Gasflüsse Ökosystemleistungen und Landschaftsdynamik konzentrieren. Vorschläge können sich mit dem Kreislauf von Nicht-Nährstoffelementen befassen, aber Vorschläge mit spezifisch ökotoxikologischer Ausrichtung oder ohne ausdrücklichen Bezug zu Ökosystemprozessen werden nicht berücksichtigt. Ökosystemorientierte Vorschläge mit Studienstandorten an Küstenmeeren, Tiefseegebieten oder Laurentian Great Lakes werden vom Biological Oceanography Program in der Division of Ocean Sciences geprüft. Studien zur Struktur und Dynamik von Nahrungsnetzen werden gemeinsam mit dem Programm Population and Community Ecology, ebenfalls in der Abteilung für Umweltbiologie, begutachtet.

Das ES-Programm fördert eine Vielfalt von Forschungsansätzen. Beobachtungsstudien und manipulative Experimente in Feld-, Mesokosmos- und Laborumgebungen werden unterstützt, mit der Erwartung, dass die Forschung, ob hypothesen- oder entdeckungsgetrieben, eine starke konzeptionelle Grundlage hat. Inter- und multidisziplinäre Vorschläge, die über traditionelle programmatische Grenzen hinweg fallen, werden begrüßt und ermutigt, dass ES Vorschläge oft gemeinsam mit anderen Programmen der Stiftung prüft. Vorschläge, die quantitative oder konzeptionelle Modellierungsbemühungen beinhalten, werden ermutigt, insbesondere solche, die die Integration und Synthese fördern oder die Ökosystemwissenschaft vorantreiben, entweder durch die Verfolgung neuer theoretischer Paradigmen oder neuartiger Modellierungsansätze. Vorschläge, die ganz oder teilweise die Entwicklung neuer Techniken anstreben, können unterstützt werden, wenn ein überzeugendes Argument dafür besteht, dass das Potenzial für einen großen Fortschritt in der Ökosystemforschung besteht. Projekte, die potenziell transformativ sind, also die konzeptionelle Grundlage der Ökosystemforschung verändern und weitreichende Auswirkungen auf die zukünftige Forschung haben können, werden besonders priorisiert.

Das Programm finanziert Vorschläge, die als Reaktion auf die Ausschreibungen von CAREER, RCN, LTREB, MCA und OPUS eingereicht wurden. Es finanziert auch Konferenz- und Workshop-Vorschläge, Anträge auf zusätzliche Finanzierung und RAPID- oder EAGER-Anträge. Forscher, die solche Vorschläge einreichen möchten, sollten diese vor der Vorbereitung eines formellen Vorschlags mit einem Programmbeauftragten besprechen.


Ökologie

Im November 2017 haben wir die Gruppe Ökologie gegründet. Sie besteht aus 21 wissenschaftlichen Mitarbeitern, 12 Postdocs und einer beträchtlichen Kohorte von PGR-Studierenden.

  1. Exzellente Forschung im Bereich Ökologie betreiben und gesellschaftliche Wirkung erzielen.
  2. Exzellente forschungsbasierte Lehre in Ökologie für Studierende und Doktoranden zu bieten.

Hauptstärken

Wir haben Stärken in vielen Bereichen:

  • Grundlagen- und angewandte Forschende mit internationalem Renommee
  • Führungskräfte in der Lern- und Lehrentwicklung
  • eine starke Erfolgsbilanz in Bezug auf Wirkung und Engagement mit Interessengruppen und politischen Entscheidungsträgern

Wir sind interdisziplinär, anwendungsorientiert und teilweise Spitzentechnologie entwickeln. Dazu gehören Arbeiten in den Bereichen Komplexitätswissenschaft und Umweltgenomik.

Wir arbeiten mit Kollegen aus der ganzen Universität, national und international, zusammen und unsere Arbeit hat gesellschaftliche Auswirkungen.

Unsere Spezialitäten

Ökologie ist das Untersuchung von Organismus-Umwelt-Interaktionen. In Zeiten erheblicher menschlicher Auswirkungen auf Ökosysteme ist dies wichtiger denn je.

Wir befinden uns mitten in einer großen Phase des Artensterbens auf der Erde, aber wir müssen noch 90% aller Arten beschreiben.

Die Folgen des globalen Umweltwandels sind unbekannt. Dazu gehört der Artenverlust in Ökosystemen, die alles Leben unterstützen und die Gesellschaft erhalten.

Aus so tiefgreifenden Fragen der Nachhaltigkeit entsteht unsere Arbeit. Es ist in internationalen politischen Rahmenbedingungen (z. B. UN SDG, IPBES) verwurzelt. Ziel ist es, den Verlust der biologischen und genetischen Vielfalt zu verstehen, zu mildern und zu verhindern.

  • auf effektive Schutzgebietsnetzwerke hinarbeiten und Minderung der anthropogenen Sterblichkeit (z. B. Fischereibeifang)
  • Entwicklung nachhaltiger Agrarökosysteme
  • den Verlust ökologischer Funktionen untersuchen (wie Bestäuber, Spitzenprädatoren, Fischerei, Küstenschutz und Freizeitwerte)
  • Verständnis der Folgen von Umweltveränderungen auf die Widerstandsfähigkeit ökologischer Netzwerke
  • wie natürliche Umweltsysteme bewertet werden können oder sollten
  • wie neu Technologiesprünge (z. B. DNA-Metabarcoding) können Analyse, Überwachung, Restaurierung und Konservierung unterstützen der natürlichen Umgebung

Unsere Gruppe betreibt ökologische und evolutionäre Forschung. Wir tun dies, um die Geschwindigkeit der Ökosystemveränderung zu verstehen und vorherzusagen. Wir sind bestrebt, nachhaltiges Management und nachhaltige Politik zu untermauern.

Wir arbeiten im gesamten Spektrum, von der ökologischen Grundlagenwissenschaft zur Anwendung und Umsetzung in Management und Politik.

Gruppenmanagement

Mark Whittingham leitet die Gruppe, unterstützt von Stellvertretern Nick Polunin und Sara Marsham.

Die Gruppe trifft Entscheidungen in beratender Weise. Wir ermutigen Sie die Gruppenmitglieder (auf allen Ebenen), an der Entscheidungsfindung teilzunehmen. Sie stimmen über wichtige Entscheidungen ab und tragen zur Konzernstrategie bei.

Unsere Forschungsschwerpunkte umfassen:

  • Ökologie der Korallenriffe
  • trophische Interaktionen
  • DNA-Meta-Barcoding
  • Ökosystem-Dienstleistungen
  • Tiefseeökologie
  • Erhaltung
  • Tierverfolgung
  • Agrarökologie

Technologie nutzen und entwickeln

Unsere Forschung stützt sich auf modernste Technologien in mehreren Bereichen. Wir zur neuartigen Interpretation und Anwendung dieser Technologien beitragen.

  • stabile Isotopenanalyse
  • akustische Überwachung
  • Fernkartierung des Meeresbodens
  • ökologische Modellierung
  • Populationsgenetik
  • Tiefsee-Bildgebung
  • Next-Generation-Sequencing (NGS), um umweltbezogene Genomik- und Metagenomik-Ansätze zu ermöglichen

Wir haben eine breite Reichweite und Wertschätzung. Das beinhaltet:

  • Mitgliedschaft in Regierungsorganen (IFCAs, Defra)
  • internationale Zeitschriftenredaktion
    • Nick Polunin ist Chefredakteur von Environmental Conservation
    • Darren Evans ist leitender Redakteur von Animal Conservation
    • Mark Whittingham war bis vor kurzem Senior Editor des Journal of Applied Ecology

    Diese Expertise nutzen wir, um Postgraduierte und wissenschaftliche Nachwuchskräfte zu entwickeln. Ein Schwerpunkt auf Karriereentwicklung ist Teil der Gemeinschaftspraxis. Wir sind Gegenstand regelmäßiger Medienberichterstattung, darunter:

    Key Papers von Gruppenmitgliedern

    • MacNeil MA, Graham NAJ, Cinner JE, Wilson SK, Williams ID, Maina J, Newman SP, Friedlander A, Jupiter S, Polunin NVC, McClanahan TR. Erholungspotenzial der Korallenrifffische der Welt. Natur 2015, 520 (7547), 341-344.
    • R. Danovaro, J. Aguzzi, E. Fanelli, D. Billet, K. Gjerde, A.J. Jamieson, E. Ramirez-Llodra, CR Smith, PVR Snelgrove, L. Thomsen, CL Van Dover. Eine ökosystembasierte Tiefseestrategie. Wissenschaft 2017, 355(6324), 452-454.
    • Manning P, VanderPlas F, Soliveres S, Allan E, Maestre FT, Mace G, Whittingham MJ, Fischer M. Was ist Multifunktionalität?. Naturökologie und Evolution 2018, 2, 427.
    • Jamieson AJ, Malkocs T, Piertney SB, Fujii T, Zhang Z. Bioakkumulation persistenter organischer Schadstoffe in der tiefsten Meeresfauna. Naturökologie und Evolution 2017, 1, 0051.
    • Yancey PH, Gerringer ME, Drazen JC, Rowden AA, Jamieson AJ. Meeresfische können biochemisch daran gehindert sein, die tiefsten Meerestiefen zu bewohnen. Proceedings of the National Academy of Sciences 2014, 111(12), 4461-4465.
    • CJ Macgregor, DM Evans, R. Fox, MJO Pocock (2017)Die dunkle Seite der Straßenbeleuchtung: Auswirkungen auf Motten und Beweise für die Störung des nächtlichen Pollentransports. Biologie des globalen Wandels 23 (2), 697-707.
    • Bythell JC, Brown BE, Kirkwood TBL (2018) Altern Riffkorallen? Biologische Übersichten (DOI:10.1111/brv.12391).

    Aktuelle Förderung

    Wir haben eine breite Palette von Fördermitteln, darunter:

    • Britische Forschungsinstitute (z. B. NERC x 2, GCRF x 1, ESRC x 1, Newton x 1), EU (z. B. 2xH2020 10 Mio. € Projekte)
    • Regierung (z. B. Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie x 2, Natural England)
    • Wohltätigkeitsorganisation (z. B. Leverhulme x 1, Vereinte Nationen x 1)
    • Industrie

    Unsere Akademiker bieten Lehre in vielen grundständigen und postgradualen Studiengängen an.

    Ökologie Der Unterricht erfolgt fächerübergreifend an der Fakultät für Natur- und Umweltwissenschaften. Dazu gehören Biologie, Zoologie, Umweltwissenschaften, Meeresbiologie, Meereszoologie und Tierwissenschaften.

    Lehrmethoden

    Als Ökologen bieten wir eine Reihe von Lehrmethoden an.

    Dazu gehören Vorlesungen, Workshops, Seminare, Kleingruppen-Tutorials, Laborpraktika und Feldlehre.

    Wir führen die Lieferung von Süßwasser-, Meeres- und terrestrischen Feldarbeiten.

    Exkursionen - im In- und Ausland

    Wir führen Exkursionen im Nordosten von unseren Farmen, der Blyth Marine Station und dem Dove Marine Laboratory durch. Wir veranstalten UK-Wohnheimkurse in Kielder Forest und Millport auf der Isle of Cumbrae.

    Wir führen Auslandskurse nach Bermuda, Kreta, Mexiko, Portugal, Thailand und Südafrika. Wir bieten auch Unterricht an Bord unseres Forschungsschiffs The Princess Royal an.

    Prominente Rollen

    Wir sind als Studiengangsleiter (DPDs) in folgenden Programmen tätig:

    Schlüsselpositionen in Prüfungsausschüssen

    Wir bekleiden auch Funktionen als Vorsitzende des Prüfungsausschusses:

    • Bachelor-Studiengänge Biologie und Meereswissenschaften (Sara Marsham)
    • Partnerschaft mit der Kirkley Hall Foundation (Helen Adamson)
    • Postgraduale Lehrprogramme für Biologie und Meereswissenschaften (Clare Fitzsimmons)

    Unsere Lehr- und Stipendiatinnen und Stipendiaten haben eine Schlüsselrolle in der Gruppe. Sie sorgen dafür, dass unsere Studiengänge fortschrittlich und mit der aktuellen Forschung verbunden sind.

    Unterrichtsstrategie

    Wir bemühen uns, unser Lehrangebot zu verbessern. Wir berücksichtigen unsere Lehrstrategie kontinuierlich im Einklang mit den Entwicklungen an Schulen, Fakultäten und Universitäten. Dies verbessert die Bildungserfahrung aller unserer Schüler.

    Sara Marsham ist stellvertretende Dekanin für Studium und Lehre an der Fakultät für Naturwissenschaften, Landwirtschaft und Ingenieurwissenschaften. Sie arbeitet eng mit unseren DPDs zusammen, um uns in einer Reihe von Bildungsausschüssen auf Schul-, Fakultäts- und Universitätsebene zu vertreten.


    Zentrale Forschungsfragen / Schwerpunkte

    Unsere Forschung konzentriert sich auf die Rolle von moosassoziierten, stickstofffixierenden Cyanobakterien für den Nährstoffkreislauf in unberührten Ökosystemen. Wie wichtig ist die moosassoziierte Stickstofffixierung für die Biogeochemie von Ökosystemen? Und wie stark wird es vom Klimawandel betroffen sein? Wir interessieren uns auch sehr für die Verwandtschaft von Moosen und besiedelnden Cyanobakterien. Profitieren sie vom Zusammenwachsen? Oder ist die Beziehung neutral oder sogar parasitär? Wie wirken sich abiotische Faktoren auf diesen Zusammenhang aus? Wir arbeiten mit verschiedenen Moos- und Cyanobakterienarten, die weltweit gesammelt wurden. Wir verwenden traditionelle Methoden (z. B. Mikroskopie) sowie neue Ansätze wie die Metagenomik.


    Ökologie

    Ökologie ist das Studium der Umwelt und hilft uns zu verstehen, wie Organismen in einzigartigen physikalischen Umgebungen miteinander leben.

    Elefant am Teich

    Wasserstellen wie diese ziehen die unterschiedlichsten Lebewesen an und bieten einen einzigartigen Einblick in die vielfältige Ökologie der umliegenden Region.

    Foto von Stuart Black und Alamy Stock Photo

    Ökologie ist das Studium von Organismen und wie sie mit der sie umgebenden Umwelt interagieren. Ein Ökologe untersucht die Beziehung zwischen Lebewesen und ihren Lebensräumen. Um mehr über die Natur zu erfahren, müssen Ökologen verschiedene Aspekte des Lebens untersuchen, angefangen vom Moos, das auf Felsen wächst, bis hin zur Wolfspopulation im Yellowstone-Nationalpark. Um die Umwelt zu erforschen, stellen Wissenschaftler Fragen wie: Wie interagieren Organismen mit den lebenden und nicht lebenden Faktoren um sie herum? Was brauchen Organismen, um in ihrer aktuellen Umgebung zu überleben und zu gedeihen? Um Antworten auf diese Fragen zu finden, müssen Ökologen alle Lebensformen und ihre Ökosysteme auf der ganzen Welt untersuchen und beobachten.

    Neben der Untersuchung der Funktionsweise von Ökosystemen untersuchen Ökologen auch, was passiert, wenn Ökosysteme nicht normal funktionieren. Veränderungen in Ökosystemen können aus vielen verschiedenen Faktoren resultieren, darunter Krankheiten bei den in der Region lebenden Organismen, Temperaturerhöhungen und verstärkte menschliche Aktivitäten. Das Verständnis dieser Veränderungen kann Ökologen helfen, zukünftige ökologische Herausforderungen zu antizipieren und andere Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger über die Herausforderungen zu informieren, mit denen ihre lokalen Ökosysteme konfrontiert sind.

    Ökologie begann in den 1960er Jahren an Popularität zu gewinnen, als Umweltthemen in den Vordergrund des öffentlichen Bewusstseins rückten. Although scientists have been studying the natural world for centuries, ecology in the modern sense has only been around since the 19 th century. Around this time, European and American scientists began studying how plants functioned and their effects on the habitats around them. Eventually, this lead to the study of how animals interacted with plants, other animals, and shaped the ecosystems in which they lived. Today, modern ecologists build on the data collected by their predecessors and continue to pass on information about the ecosystems around the world. The information they gather continues to affect the future of our planet.

    Human activity plays an important role in the health of ecosystems all around the world. Pollution emitted from fossil fuels or factories can contaminate the food supply for a species, potentially changing an entire food web. Introducing a new species from another part of the world into an unfamiliar environment can have unintended and negative impacts on local lifeforms. These kinds of organisms are called invasive species. Invasive species can be any form of living organism that is brought by humans to a new part of the world where they have no natural predators. The addition or subtraction of a single species from an ecosystem can create a domino effect on many others, whether that be from the spread of disease or overhunting.

    Watering holes like this attract a wide variety of creatures and offer a unique glimpse into the diverse ecology of the surrounding region.


    Welcome to the Department of Ecology and Evolutionary Biology

    Fakultät

    World-class faculty lead research programs and train students while meeting the needs of California residents and advancing scientific discovery.

    Studenten

    The undergraduate curriculum emphasizes breadth and depth in ecology and evolution while providing opportunities for research experience and career development.

    Absolventen

    Masters and PhD programs offer preparation for diverse career paths in an inclusive community with excellent mentoring and graduate support.


    Specialization in MSOCEAN:
    Ecosystems – Biology, ecology and biogeochemistry

    • Plankton biology and ecology
    • Pelagicic and benthic environment
    • Chemistry and biogeochemistry
    • Enabling technology for marine research

    The specialization “Ecosystems – Biology, ecology and biogeochemistry” covers biology, ecology and bio-geochemistry of planktonic and benthic ecosystems. The research activities includes functional plankton groups of bacteria, phytoplankton, microzooplankton and large mesozooplankton, along with key groups of macroalgae and animals in shallow and deep seas. Planktonic food webs and trophic interactions among functional groups and species in temperate plankton ecosystems has a main focus, but MSc projects may also involve arctic and tropical planktonic and benthic ecosystems. Other research activities have a focus on the use of plankton for industrial purposes.

    Biology, ecology and bio-geochemistry of planktonic and benthic ecosystems forms the fundament of environmental studies, which among others involve environmental interaction of aquaculture, coastal eutrophication, ecosystem modelling and biological processes of climate research in temperate and arctic oceans, including carbon export and sequestration.

    New arenas of marine research are emerging through new technological methods for sampling and research. Establishment and use of new enabling sampling and research technologies has been a main focus in natural marine science research made by biologists and chemists in cooperation with marine NTNU-engineers. Such methods make new spectacular research possible, like for example use of ROVs or AUV’s as platforms for studies in extreme marine environments.
    The students will obtain broad knowledge on aspects of the specialisation in master projects and in lectures given in the master programme.


    A population is a group of inter-breeding organisms found in the same place at the same time. Population ecology studies how populations interact with the environment.

    KOSTENLOSER 6-wöchiger Kurs

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    Erfahren Sie mehr über Tiere, Pflanzen, Evolution, den Lebensbaum, Ökologie, Zellen, Genetik, Biologie und mehr.

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    Grundlagen der Biologie: Eine Einführung

    Auch erhältlich bei Amazon, Book Depository und allen anderen guten Buchhandlungen.


    Schau das Video: Nahrungskette - Nahrungsnetz, Trophieebenen, Ökologie. Studyflix (Kann 2022).