زیست شناسی، علوم پایه 13332 بازدید

یک اکوسیستم (Ecosystem) یا زیست بوم به عنوان یک محیط به همراه هر گونه موجود زنده (Biotic Component) و تمام عوامل غیرزنده (Abiotic) که درون آن محیط وجود دارند، تعریف می‌شود. اکوسیستم همه جنبه‌های یک زیستگاه را مشخص می‌کند که شامل تمام برهمکنش‌های بین عناصر متفاوت آن است.

اکوسیستم چیست؟

زیست بوم می‌تواند گستره وسیعی از نور و بخش‌هایی از زندگی گیاهی و جانوری را در بر بگیرد. فرایندهایی که در یک زیست بوم انجام می‌شوند، از تولد و تولید مثل تا مرگ و تجزیه جسد موجودات زنده جانوری و گیاهی را در بر می‌گیرد.

تصویر ۱: اکوسیستم یک خلیج و لایه‌های مختلف موجودات زنده و عوامل غیرزنده

در یک اکوسیستم، ارگانیسم‌ها به سه دسته کلی طبقه‌بندی می‌شوند که شامل تولید کنندگان یا اتوتروف‌ها (خود پروردگان)، مصرف‌ کنندگان یا هتروتروف‌ها (دگر پروردگان) و تجزیه ‌کنندگان هستند. تمام موجودات گیاهی تولید کنندگان را تشکیل می‌دهند، مصرف ‌کنندگان شامل ارگانیسم‌هایی هستند که از گیاهان به عنوان غذا استفاه می‌کنند و یا سایر حیوانات را می‌خورند. آخرین گروه یعنی تجزیه‌ کنندگان، شامل باکتری‌ها و گندخواران هستند که مواد و اجساد ارگانیسم‌های مرده را شکسسته و تجزیه می‌کنند.

انواع گروه‌های موجودات زنده در یک اکوسیستم شامل موارد زیر هستند:

  • تولید کنندگان: تولیدکنندگان اولیه اکثر اکوسیستم‌ها، گیاهان فتوسنتز کننده هستند، در محیط‌های آبی فیتوپلانکتون‌ها به عنوان تولید کنندگان اصلی اکوسیستم شناخته می‌شوند.
  • مصرف ‌کنندگان: جانوران و موجوداتی که از گیاهان و سایر تولید کنندگان تغذیه می‌کنند، به عنوان مصرف ‌کنندگان شناخته می‌شوند.
  • تجزیه ‌کنندگان: میکروارگانیسم‌ها و موجوداتی مانند باکتری‌ها که از اجساد و ترکیبات به جا مانده از سایر موجودات زنده استفاده می‌کنند، به عنوان تجزیه‌ کنندگان شناخته می‌شوند.

این سه گروه از جانداران در یک اکوسیستم در کنار هم فاکتورهای زیستی آن اکوسیستم را تشکیل می‌دهند. فاکتورهای غیرزیستی یا عوامل و ترکیبات غیرزنده یک اکوسیستم می‌توانند شامل عوامل اقلیمی یا آب وهوایی، شرایط اجتماعی و عوامل «ادافیک» (Edaphic) (عواملی که تحت تاثیر زمین و خاک ایجاد می‌شود) باشند.

جریان گرمایی (Calorific Flow) یا جریان انرژی (Energy Flow) در طول یک زنجیره غذایی اکوسیستم حرکت می‌کند، در درجه اول ورودی اکوسیستم را تامین می‌کند، به عنوان مثال، میزان نور خورشید در دسترس برای حیات گیاهی و سطح مواد مغذی خاک، نمونه‌هایی از جریان‌های انرژی به شمار می‌آیند. بدون عوامل غیرزنده، هیچ اکوسیستمی برای موجودات زنده ایجاد نمی‌شود.

جریان انرژی
تصویر ۲: انرژی شیمیایی مواد غذایی منبع اصلی انرژی مورد نیاز همه ارگانیسم‌های زنده است. این انرژی از طریق انتقال انرژی در سطوح مختلف زنجیره غذایی صورت می‌گیرد.

اکوسیستم دائماً در حال تغییر است. تهدیدات بشر در برابر تنوع زیستی شامل جنگل‌زدایی، آلودگی، انتقال بیماری از مرز‌های طبیعی، معرفی گونه‌های غیربومی ‌و کاهش زیستگاه‌های طبیعی از طریق ازدیاد جمعیت هستند. تهدید‌های طبیعی بیشتر شامل مواردی مانند مهاجرت یک گونه به یک منطقه خاص، تغییر در فصل یا وجود بیماری کشنده‌ای است که فقط یک گونه را درگیر می‌کند.

نمونه‌های زیست بوم

نمونه‌های زیادی از اکوسیستم در سراسر کره زمین وجود دارند. اکوسیستم همیشه منطقه بزرگی را پوشش نمی‌دهد. آن‌ها در برکه‌‌های کوچک، داخل خانه‌های مسکونی و حتی در روده انسان وجود دارند. از طرف دیگر، اکوسیستم‌ها می‌توانند مناطق عظیم کره زمین را تحت پوشش خود قرار دهند.

یکی از کوچکترین زیست بوم‌ها (در منطقه، نه در جمعیت) درون دستگاه گوارش انسان و بخش روده قرار دارد. این اکوسیستم از نور خورشید انرژی دریافت نمی‌کند، اما میلیون‌ها ارگانیسم زنده را پشتیبانی می‌کند. این میکروارگانیسم‌های زنده با یک منبع غذایی در یک محیط مرطوب، تاریک و گرم (شرایط مناسب برای این میکروارگانیسم‌ها) زندگی می‌کنند. بدن ما حاوی هزاران اکوسیستم است که همه آن‌ها کلونی‌هایی عظیم از ارگانیسم‌های سالم یا بیماری‌زا و تک سلولی را پشتیبانی می‌کنند.

اکوسیستم پوست انسان
تصویر ۳: اکوسیستم میکروارگانیسم‌های پوست انسان؛ تعداد زیادی از میکروارگانیسم‌ها بر روی پوست انسان زندگی می‌کنند و تنها تعداد مشخصی از آن‌ها با محیط و عوامل غیرزنده و پوست سازگاری پیدا کرده و می‌توانند رشد و تولید مثل کنند.

یک برکه کوچک در یک منطقه معتدل نشان دهنده اکوسیستم آبی است. خاک‌های وارد شده به آب و گیاهانی که در این برکه زندگی می‌کنند، بر تنوع زیستی گیا‌هان تأثیر می‌گذارند، در واقع در این اکوسیستم فقط گونه‌های مناسب برای این محیط، رشد و تکثیر می‌یابند. در دسترس بودن تولید کنندگان بر رشد جانداران موجود در برکه و اطراف آن تأثیر می‌گذارد. مصرف کنندگان اولیه (گیاهخواران) باید انرژی کافی را برای مصرف کنندگان ثانویه و سایر جانداران فراهم کنند.

در مقیاس بسیار بزرگتر، اما مصنوعی، می‌توان به «زیست بوم عدن» (Eden Biome) اشاره کرد که نمایشی کوچک از اکوسیستم جهانی در بردارنده چندین اکوسیستم برای اهداف تحقیقاتی است. اکوسیستم عدن جایی است که در سازه‌های گنبد‌ی شکل جداگانه اقلیم و سطح نوری متفاوتی ایجاد می‌شود و از موجودات گروه‌های مختلف تولیدکنندگان، مصرف کنندگان و تجزیه کننده‌ها در آن ‌زیست بوم زندگی می‌کنند. در یک بیوم یا اکوسیستم مصنوعی بسیاری از متغیر‌ها به شدت کنترل می‌شوند، به همین دلیل معمولاً گله‌ای از فیل‌ها در بیوم مصنوعی قرار نمی‌گیرد.

بیوم عدن
تصویر ۴: بخش‌هایی از بیوم عدن که به آن باغ بهشت بریتانیا نیز می‌گویند.

انواع اکوسیستم

اکوسیستم‌ها انواع فراوانی دارند. با این حال، در اساسی‌ترین طبقه‌بندی، آن‌ها شامل سه زیستگاه اصلی هستند:

  • اکوسیستم زمینی (Terrestrial Ecosystem)
  • اکوسیستم دریایی (Marine Ecosystem)
  • اکوسیستم آبی (Aquatic Ecosystem)

به طور طبیعی، این گروه‌ها می‌توانند به هزاران اکوسیستم کوچکتر تقسیم شوند که هر یک ترکیبی متفاوت از آب و هوا، زیستگاه و اشکال زندگی را ارائه می‌دهند.

زیست بوم‌های زمینی: زیستگاه‌های جهانی مبتنی بر زمین

وسعت اکوسیستم‌های زمینی در حدود 148٫325٫770 کیلومتر مربع تخمین زده می‌شود و اکوسیستم زمینی تنها 29 درصداز وسعت کره زمین را در بر می‌گیرد. از آنجا که این زیستگاه‌ها متنوع هستند، اکوسیستم‌های زمینی به شش نوع مختلف تقسیم می‌شوند.

«اکوسیستم جنگلی برگ‌ریز» (Deciduous Forest Ecosystem) در مناطق معتدل یافت می‌شود و طبق چهار فصل نوسانات دما و بارش را تجربه می‌کند. اهداف حفاظت کنونی محیط زیست برای حفظ این اکوسیستم‌ها، شامل احیای مجدد شکارچیان راس هرم غذایی پس از مدت‌های طولانی که آن‌ها را در این اکوسیستم‌ها سرکوب کردند و فراهم کردن محیطی پر از درختان بالغ در جهت جبران جنگل‌زدایی کنترل نشده است.

«اکوسیستم‌های بیابانی» (Desert ecosystems) می‌توانند گرم و خشک، نیمه خشک، ساحلی یا سرد باشند. خصوصیتی که این‌ها را به هم پیوند می‌دهد، فقدان آب و نبود لایه‌ای از خاک است که در آن پوشش گیاهی بزرگتری مانند درختچه‌ها و درختان بتوانند رشد کرده و تکثیر شوند. در حالی که زندگی بومی در این اکوسیستم‌ها ‌با فقدان آب سازگار شده است، یک کویر هنوز قادر به حمایت از جمعیت یک زیستگاه مرطوب نیست. تعداد زیادی از گیاهخواران به اندازه کافی قادر به زنده ماندن در یک محیط بیابانی نیستند و این امر به نوبه خود تعداد موجودات بزرگ و گوشتخواران بزرگتر را در اکوسیستم‌های بیابانی محدود می‌کند.

اکوسیستم بیابانی
تصویر ۵: تصویر ماهواره‌ای از اکوسیستم بیابانی در عمان

«چمنزار‌ها» (Grasslands) به عنوان «مرغزار» (Prairies)، «پامپا» (Pampas)، «ساوانا» یا گرم دشت (Savanna) یا «استپ» (Steppe) نیز شناخته می‌شوند. این اکوسیستم‌ها می‌توانند گرمسیری یا معتدل باشند و در واقع چمنزارها زیستگاه‌هایی هستند که از پیوند بین کویر و جنگل شکل می‌گیرند. آن‌ها به ندرت باران کافی را برای حمایت از درختان دریافت می‌کنند، اما به اندازه کافی مواد مغذی خاک برای تغذیه گیاهان بزرگ و علفی را دارند. این مواد مغذی انرژی قابل توجهی را برای مصرف کنندگان اولیه فراهم می‌کنند. با وجود تعداد زیادی از تولید کنندگان، یک اکوسیستم چمنزار به طور مشابه می‌تواند از مناطق بزرگی از علفزارها حمایت کند که به نوبه خود مصرف‌کنندگان را در طول زنجیره غذایی می‌توانند تغذیه کنند.

تایگا (Taiga) منطقه‌ای از جنگل‌های زیر ناحیه شمالگان، جنوب دایره قطب شمال است. این اکوسیستم لایه‌های خاک منجمد (Permafrost) یا سنگ‌هایی در زیر خاک کم عمق دارد که باعث ایجاد خاک باتلاقی یا مردابی در آن می‌شوند.

اکوسیستم تایگا تعداد زیادی از گیاهان مخروطی مانند کاج‌ها را پشتیبانی می‌کند، مخروط‌ها درختانی با رشد آهسته و مقاوم به سرما هستند. سایر گیا‌هان اغلب عمر کوتاهی دارند و شامل گل سنگ‌ها، گیا‌هان باتلاقی و درختچه‌های کوچک هستند. نقشه زیر نحوه توزیع این اکوسیستم در سراسر جهان را نشان می‌دهد.

اکوسیستم جهانی تایگا
تصویر ۶: نقشه اکوسیستم‌های جهانی تایگا (مناطق سبز رنگ)

«جنگل‌های بارانی گرمسیری» (Tropical Rain Forests) احتمالاً مهم‌ترین زیست بوم در زمینه حفاظت از محیط زیست به شمار می‌آیند. این زیست بوم که در نزدیکی خط استوا واقع شده، با داشتن بارندگی و گرمای مداوم و نداشتن همه فصول، دارای اقلیمی ‌پایدار است، اما وجود ابر و سایه درختان باعث می‌شود کف جنگل‌های بارانی به مکانی تاریک تبدیل شود. از طریق بارندگی مداوم، خاک از مواد مغذی شسته می‌شود. در اکوسیستم جنگل‌های بارانی عمر گیاهان طولانی است و سازگاری زیادی با محیط دارند و همین امر اکوسیستم جنگل‌های بارانی گرمسیری را به اکوسیستم زمینی با بیشترین تنوع زیستی تبدیل می‌کند.

زیست بوم «توندرا» (Tundra)، آخرین مورد از شش اکوسیستم زمینی، محیطی بدون درخت در دایره قطب شمال است. تغییرات آب و هوایی در توندرا به سرعت می‌تواند این اکوسیستم را تغییر دهد، به طوری که آب و هوای گرم، ممکن است شکارچیان غیربومی‌ را به آنجا وارد ‌کند، جایی که آن‌ها برای طعمه‌های محدود با یکدیگر رقابت می‌کنند.

با گرم شدن آب و هوا در این اکوسیستم ،بوته‌های خاصی در آن رشد می‌کنند که می‌توانند لایه خاک منجمد قطبی را ذوب کنند. این‌ بوته‌ها با گلسنگ که منبع اصلی غذای گوزن شمالی است، رقابت می‌کنند.

تندرا سیبری
تصویر ۷: توندرا سیبری

زیست بوم‌های دریایی: تنوع زیستی در اقیانوس‌ها، دریا‌ها و یخچال‌های طبیعی

اکوسیستم‌های دریایی و آبزی 361٫739٫754 کیلومتر مربع از کره زمین را پوشش می‌دهند. 97٪ از این آب‌‌ها را  آب‌های شور تشکیل می‌دهند و همین امر باعث شده است که اکوسیستم‌های دریایی به عنوان بزرگترین گروه اکوسیستم‌های جهان شناخته شوند.

مشاهده و کنترل اکوسیستم‌های دریایی بزرگ (Large Marine Ecosystems) یا (LME) دشوار است، زیرا زیستگاه‌های مختلف آب شور دارای ترکیبات شیمیایی پیچیده‌ای هستند که از ساحل به ساحل و از مناطق کم عمق تا عمیق با یکدیگر تفاوت دارند. این ترکیبات پیچیده به دلیل جزر و مد و جریان‌های آبی برای همیشه در حال تغییر و جابجایی هستند.

آلاینده‌ها و ارگانیسم‌ها در آب‌ها همراه با جریان آب حرکت می‌کنند که البته حرکات آن‌ها قابل پیش بینی هستند، اما به طور مداوم در حرکت هستند. حجم بسیار زیادی از آب که اکوسیستم دریایی را پوشش می‌دهد، وسعت زیادی از کره زمین را در بر می‌گیرد. نقشه زیر روند جمعیتی گونه‌های بومی‌ و تهاجمی ‌عروس دریایی و میزان جمعیت آن‌ها در مناطق مختلف کره زمین را نشان می‌دهد. این مطالعه به بررسی روند رفتار عروس دریایی در اکوسیستم‌های دریایی بزرگ می‌پردازد. پیش بینی این روند در مقیاس جهانی امکان پذیر است، اما متغیر‌های بالقوه و واقعی بی‌شماری بر آن موثر است.

جمعیت عروس دریایی
تصویر ۸: نقشه روند جمعیتی عروس دریایی و برهمکنش‌های آن با اکوسیستم‌های دریایی؛ در این تصویر رنگ قرمز افزایش قطعی جمعیت، رنگ نارنجی افزایش غیرقطعی جمعیت، رنگ سبز جمعیت پایدار را نشان می‌دهد. رنگ آبی نشان دهنده کاهش جمعیت و رنگ طوسی مناطقی است که در آن‌ها اطلاعاتی از وجود عروس‌های دریایی در دسترس نیست. دایره‌ها میزان نسبی بزرگی جمعیت عروس‌های دریایی را در مناطق مختلف نشان می‌دهند.

زیست بوم‌های دریایی یا اقیانوس‌ها به سیستم‌های دریایی آزاد، بستر اقیانوس، صخره‌های مرجانی، رودخانه، آبشار و تالاب نمکی و سیستم‌های گیاهی مانگرو تقسیم می‌شوند. این‌ها محیط‌های دریایی از سطوح و بستر‌های عمیق‌ترین بخش‌های اقیانوس‌ها تا مرداب‌های خاکی را پوشش داده‌اند.

زیست بوم‌های آبی: مکان‌های آب شیرین مانند دریاچه‌ها، استخر‌ها و رودخانه‌ها

اکوسیستم‌های آب شیرین تقریباً 3٪ سطح کره زمین را در بر می‌گیرند. اکوسیستم‌های آبی همچنین شامل مصب رودها (قبل از ورود آب شیرین به آب شور دریا)، تالاب، حوضچه‌ها (طبیعی یا مصنوعی)، دریاچه‌ها و رودخانه‌ها هستند.

از آنجایی که آب شیرین برای زندگی اکثر موجودات ضروری به شمار می‌آید، زیست بوم‌‌های آبی نسبت به سایر اکوسیستم‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند. با این حال، آن‌ها در مقایسه با سایر زیستگاه‌ها بسیار اندک هستند و این اکوسیستم‌ها در طول قرن‌ها توسط بشر به عنوان محلی برای دفع زباله تبدیل شده‌اند.

بر طبق گزارش‌های «نشنئال جئوگرافی» (National Geographic) مشخص شده است که گونه‌های آب شیرین چهار تا شش برابر بیشتر در معرض خطر انقراض نسبت به گونه‌های زمینی یا دریایی (آب شور) قرار دارند. بیوم‌های آب شیرین و سیستم‌های دریایی ساحلی نیز در معرض خطر ابتلا به «اوتریفیکاسیون» (Eutrophication) یا هوپرورش هستند، اوتریفیکاسیون فرایندی است که به عنوان پاسخ اکوسیستم به افزایش بیش از حد ترکیبات طبیعی و غیرطبیعی در محیط آبی به وجود می‌آید.

اوتریفیکاسیون
تصویر ۹: اوتریفیکاسیون؛ در رودخانه پوتوماک که آب آن به رنگ سبز دیده می‌شود، به دلیل رشد بیش از حد و تراکم بلوم‌های سیانوباکترها پدیده اوتریفیکاسیون رخ می‌دهد.

به عنوان مثال اوتریفیکاسیون ناشی از افزایش سطح رسوبات است که به نوبه خود باعث افزایش سطح مواد مغذی و تشویق رشد بیش از حد گیا‌هان می‌شود. زمانی که گیاهان بیش از حد رشد می‌کنند، مواد غذایی کم کم محدود می‌شوند و در این هنگام است که پوشش گیاهی از بین می‌رود، کاهش مواد مغذی اضافی و تجزیه اجساد گیاهی منجر به ایجاد «مناطق مرده» (Dead Zones) یا مناطق «هیپوکسیک» (Hypoxic zones) یا بدون اکسیژن در آب‌ها می‌شود.

میکروبیوم‌ها: پشتیبانی از تنوع زیستی موجودات زنده

هر سیستم آناتومیکی حاوی ریزاندامگان همزیست یا میکروبیوتا (Microbiota) شامل همزیست‌های دو طرفه، جاندران دارای رابطه هم سفرگی، ارگانیسم‌های بیماری‌زا یا انگل‌هایی از جمله باکتری‌ها، قارچ‌ها، آرکی باکترها و ویروس‌ها است.

در حال حاضر با توجه به مطالعات انجام شده در این زمینه، محققان از ارتباط بین تنوع زیستی فلور روده و سلامت سایر سیستم‌های آناتومیکی و فیزیولوژیکی بدن مانند خلق و خو، تولید هورمون و عملکرد سیستم ایمنی بدن خبر می‌دهند. به عنوان مثال، تحقیقاتی برای شناسایی دلیل بیماری‌های التهابی مزمن (Chronic Inflammatory Diseases) انجام شده که نشان می‌دهند در مبتلایان به این بیماری‌ها، تنوع میکروبی در روده کاهش می‌یابد.

میکروبیوم ممکن است یک اکوسیستم زیست محیطی یا اکولوژیکی نباشد، اما یک اکوسیستم کامل به شمار می‌آید که از اجزای زنده و غیرزنده تشکیل شده که در زیستگاهی که در آن با هم در تعامل هستند، زندگی می‌کنند و این زیستگاه آب و هوای محیطی خاص خود را دارد.

اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

شکوفه دلخواهی کارشناس ارشد نانوبیوتکنولوژی است. فعالیت‌های علمی و کاری او در زمینه تکنیک‌های زیست فناوری و طراحی نانوزیست‌حسگر بوده و اکنون در مجله فرادرس آموزش‌های زیست‌شناسی می‌نویسد.

بر اساس رای 29 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

3 نظر در “اکوسیستم یا زیست بوم چیست؟ | به زبان ساده

  • با تقدیم احترامات برای همه دست اندر کاران سایت فرادرس!
    امید که این موضوعات علمی را در چارجوب کتاب با منابع آن بدسترس مان قرار دهید و ما بیتوانیم آنرا دانلود و مورد مطالعه بشکل بطور دایم استفاده نمایئم البته همرا فیلم های آموزشی شان.
    تشکر

  • با تقدیر و تشکر از موضوع واقعاً علمی و تحقیقی شما! که بنده از موضوع مستفید گردیدم.
    امید است که این بنده حقیر را در موضوعات علمی و دانش محیط زیستی همیشه یاری نمایید.
    تشکر.

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *