736dd4b9-a272-433e-8f63-94f3707a39ad_Ekosysteemit_ja_eliyhteis

Ekosysteemit ja eliöyhteisö

Eliöyhteisö

  • Samalla alueella elävät eri lajien populaatiot muodostavat eliöyhteisön.
  • Sopeutuminen ympäristöön ja lajien väliset vuorovaikutussuhteet ovat seurausta evolutiivisesta kehityksestä.

Eliösuhteet

  • Voidaan merkata:
    • (+) eliö hyötyy
    • (-) eliölle haittaa
  • Seuraavat vuorovaikutukset ovat mahdollisia:
    • +/+ = molemmat hyötyvät
    • +/- = toinen hyötyy, toiselle haittaa
    • -/- = molemmat kärsivät
    • 0/- = toinen kärsii, toinen ei hyödy tai haita

Kilpailu

  • Jos resursseista on pulaa, yksilöiden välille muodostuu kilpailua.
  • Kilpailusta on yleensä haittaa kaikille osapuolille, koska se vie yksilöiltä energiaa.
  • Lajienvälistä kilpailua syntyy, kun useampi laji käyttää jotain yhteistä ympäristöresurssia.
  • Kilpailu voi ilmetä myös erilaisina kahakoina, esimerkiksi lajin yksilöiden hätistelynä ruokapaikoilta.
  • Kilpailukykyisempi laji on se, jonka populaatiot pysyvät elinvoimaisempina ja lisääntyvät tehokkaammin.
  • Sekä kasvi- että eläinlajit kilpailevat ympäristöresursseista.
    • Kasvit kilpailevat juurillaan ja lehdillään tilasta, vedestä, ravinteista ja valosta.
    • Kilpailussa ne ovat kehittyneet kyky tulla toimeen pienemmällä valo- tai ravinnemäärällä tai erittää ympäristöönsä aineita, jotka ovat muiden lajien kannalta haitallisia ja estävät niiden kasvun.
    • Eläimissä kilpaillaan usein ravinnosta ja elintilasta.
    • Mitä enemmän lajien ekolokerot muistuttavat toisiaan, sitä voimakkaampaa on lajien välinen kilpailu.
  • Jos kahden lajin ekolokerot ovat samanlaiset, voi seurauksena olla syrjäyttävä kilpailu, jossa elinvoimaisempi laji syrjäyttää heikomman kilpailijan, esimerkiksi Suomen vesistöissä, kun ihmisen istuttama täplärapu on syrjäyttänyt jokiravun.
  • Lajien välinen kilpailu johtaa sopeutumiseen tai erikoistumiseen

Sopeutuminen

  • Suomessa talvehtivat tiaislajit etsivät ravintoa sekaparvissa metsissä.
  • Koska lajit käyttävät samanlaista ravintoa, ne vähentävät kilpailua jakamalla ruokailualueita.
    • Hömötiainen etsii ruokaa koko kuusesta, mutta siirtyy alaoksiin töyhtötiaisen seurassa, joka suosii latvuksia.
    • Talitiainen, joka puolestaan suosii alaoksia, saa hömötiaisen hakeutumaan latvuksiin.
    • Töyhtö- ja talitiaisen ravinnonhakualueet eivät juuri mene päällekkäin, joten ne voivat elää rinnakkain ilman kilpailua.

Erikoistuminen

  • Suomessa esiintyvät käpylintulajit – iso-, pikku- ja kirjosiipikäpylintu – ovat erikoistuneet eri havupuiden siemeniin, mikä vähentää niiden välistä ravintokilpailua.
    • Pikkukäpylintu syö kuusensiemeniä, isokäpylintu männynsiemeniä ja kirjosiipikäpylintu lehtikuusensiemeniä.
    • Erikoistuminen näkyy myös nokan rakenteessa: hennonokkainen laji käyttää lehtikuusta ja vahvanokkainen mäntyä.

Saalistaja

  • Toisenvaraiset eliöt, kuten eläimet ja sienet, eivät kykene fotosynteesiin.
  • Ne tarvitsevat ravinnokseen muita eliöitä.
  • Saalistuksessa toinen laji eli saalistaja hyötyy, jolloin toinen laji kärsii.
  • Saalistajia ovat laiduntajat, loiset ja varsinaiset saalistajat eli pedot.

Laidunnus

  • Kasvisyöjien ja kasvien välinen suhde.
  • Yleensä kasvinsyöjät syövät vain osan kasvista, jolloin kasvi voi jatkaa kasvuaan.
  • Kasvinsyöjien määrä ja elinmahdollisuudet riippuvat kasvillisuuden tuotosta, mutta ne eivät yleensä kuluta kaikkea ravintoa.
  • Kasvien biomassa (eloperäisen aineen määrä) on yleensä moninkertainen verrattuna kasvinsyöjiin – esimerkiksi puussa voi elää tuhansia lehtiä syöviä pikkueläimiä, mutta niiden yhteismassa jää silti puun massaan verrattuna pieneksi.

Peto-saalis-suhde

  • Pedot ovat eläimiä, jotka tappavat muita eläimiä ravinnokseen.
  • Osa niistä on ravintospesialisteja, kuten lumikko, joka saalistaa lähinnä peltomyyriä, mikä aiheuttaa kannanvaihteluita molemmissa lajeissa.
  • Toiset, kuten minkki, ovat yleispetoja ja voivat vaihtaa saaliseläintä, joten niiden kannat pysyvät tasaisempina.
  • Sekä kasvinsyöjille, pedoille että loisille on eduksi, etteivät ne hävitä ravinnonlähdettään kokonaan.
  • Esimerkiksi sudet saalistavat helpoimmin sairaita tai heikkoja hirviä, mikä toimii luonnonvalintana.
  • Tämä vahvistaa hirvikantaa, ja samalla saaliseläinten määrä pysyy ympäristön kantokyvyn rajoissa.

Loissuhde

  • On saalistussuhde, jossa loinen käyttää hyväkseen isäntälajia aiheuttamatta tämän välitöntä kuolemaa.
  • Tämä mahdollistaa loisen lisääntymisen ja uuden sukupolven tuottamisen.
  • Loiset voivat elää isännän pinnalla tai sen sisällä, ja isäntänä voi toimia mikä tahansa eliö.
  • Monet loiset ovat mikrobeja, kuten bakteereja, alkueläimiä tai yksisoluisia sieniä.
  • Selkärankaisten suolistossa voi esiintyä matoja ja muita suolistoloisia, ja monet hyönteiset ovat loisia toisten hyönteisten kustannuksella.
  • Loissuhteessa esiintyy usein kannanvaihtelua samoin kuin peto–saalis‐ suhteessa: loinen toimii pedon tavoin ja isäntä saaliin roolissa.
  • Loisia esiintyy eniten silloin, kun isäntälajin tiheys on suuri, mikä edistää leviämistä.

Symbioosi

  • Symbioosilla tarkoitetaan kahden lajin yhteiseloa.

Mutualismi

  • Vuorovaikutuksessa toistensa kanssa elävät molemmat lajit hyötyvät yhteiselosta.
  • Mutualistiset lajienväliset suhteet ovat hyvin tavallisia luonnossa.
    • Esimerkiksi trooppisissa sademetsissä on paljon kasvien ja niitä pölyttävien eläinten välisiä mutualistisia suhteita.
Ehdollinen mutualismi
  • Lajit hyötyvät toisistaan, mutta tulevat toimeen muutoinkin.
    • Esimerkiksi eläin saa ravintoa kukasta ja samalla lentäessään kukasta kukkaan levittää siitepölyä. Eläin voi kuitenkin käyttää muutakin ravintoa, ja kukan saattaa pölyttää toinenkin eläin.
Ehdoton mutualismi
  • Ainakin toisen osapuolen elinehto.
    • Esimerkiksi kasvinsyöjänisäkkään ja sen ruuansulatuskanavassa elävien bakteerien välinen suhde. Nisäkkään omat entsyymit eivät pysty hajottamaan kasvien sisältämää selluloosaa, mutta bakteerit hajottavat sitä omaksi ja isäntänsä ravinnoksi ja saavat lisäksi isännältään hyvän elinympäristön.
    • Sienijuuret eli mykorritsat ovat kasvin juuristossa esiintyviä sienirihmaston ja juuren solukon yhdessä muodostamia kokonaisuuksia. Monet Suomen ruokasienet, kuten tatit tai kantarellit, muodostavat puiden kanssa sienijuuria. Sienijuuret ovat monille kasveille välttämättömiä, ja ne ovat Suomenkin metsissä puiden kasvun edellytys.

Pöytävieras eli kommensalismi

  • Hyötyvä osapuoli, jonka yhteiselosta on hyötyä vain toiselle osapuolelle.
  • Se on isäntälajin kannalta harmiton tai yhdentekevä laji, joka elää esimerkiksi käyttämällä isäntäeläimeltä jäänyttä ravintoa tai saamalla siltä suojaa.
    • Esimerkiksi varikset ovat ihmisen pöytävieraita silloin, kun ne syövät syötäväksi kelpaavia jätteitä, kuten ruuantähteitä.

Hajottajat

  • Ovat eliöitä, jotka saavat energiansa kuolleista eliöistä tai niiden jätteistä, kuten ulosteista.
  • Ne muodostavat monimuotoisen ryhmän kuluttajia, johon kuuluu muun muassa raatoja syöviä nisäkkäitä, lintuja ja runsaasti selkärangattomia.
  • Osa selkärangattomista hyödyntää myös eläinten jätteitä, kuten sarvia, nahkoja tai ulosteita.
  • Varsinaisen hajotustyön tekevät pienet maaperäeliöt, kuten madot, mikrobit, bakteerit ja sienet.
  • Niiden ansiosta orgaaninen aines hajoaa vähitellen epäorgaanisiksi ravinteiksi, joita kasvit ja muut tuottajat voivat hyödyntää uudelleen.

Lajien välinen vuorovaikutus ja kehitys

Rinnakkais- eli koevoluutio

  • Lajit kehittyvät ja sopeutuvat ympäristöönsä, ja ne ovat riippuvaisia toinen toisistaan.
  • Siksi yhdessä lajissa tapahtuvat muutokset vaikuttavat myös toisiin lajeihin.
  • Monille kasveille on kehittynyt ominaisuus tuottaa pahalta maistuvia tai myrkyllisiä aineita tai piikkisiä rakenteita, joiden avulla kasvit puolustautuvat kasvinsyöjiä vastaan.
  • Kasvinsyöjille on puolestaan kehittynyt kykyjä hajottaa kasvien valmistamia myrkkyjä.
  • Pedoille on vähitellen kehittynyt ominaisuuksia, jotka tekevät niistä tehokkaampia saalistajia, ja samanaikaisesti saalislajeissa on kehittynyt ominaisuuksia, jotka vähentävät niiden riskiä joutua saaliiksi.
  • Koevoluutio on siis eräänlaista kilpavarustelua.
  • Loiset taas ovat kehittyneet ominaisuuksiltaan vähitellen sellaisiksi, että ne pystyvät varastamaan isännältään ravintoa siten, ettei isäntä kuole.

Energian kierto ekosysteemeissä

Ekosysteemi

  • On järjestelmä jossa energia ja orgaaniset aineet siirtyvät seuraavalle tasolle on kokonaisuus, johon kuuluu eliöiden muodostaman eliöyhteisön lisäksi sen kanssa vuorovaikutuksessa oleva eloton ympäristö.
  • Osatekijät ovat bioottisia ja abioottisia.
  • Mikäli siihen kohdistuu jokin muutos, ekosysteemi reagoi siihen kokonaisuutena → voidaan ennustaa esim- ihmisten vaikutuksia esim. metsä, järvi, suo.
  • Laajin ekosysteemi on koko maapallon käsittävä biosfääri.

Biomi

  • Biomeilla tarkoitetaan laajoja kasvuvyöhykkeitä.
  • Niille on ominaista tietynlainen ilmasto ja kasvutekijät, kuten lämpötila ja sademäärä.
  • Kiinni pääosin abioottisista tekijöistä voidaan jakaa maa- ja vesibiomeihin.
  • Maabiomien rajat noudattavat yleensä ilmastovyöhykkeiden rajoja, esim. tundra, nahkealehtinen kasvillisuus sekä trooppinen sademetsä.
  • Vesibiomeihin kuuluvat muun muassa meret ja makeat vedet.
  • Maabiomien sijoittuminen suhteessa lämpötilaan ja sademäärään.
Maabiomit
Trooppinen sademetsä
  • Lämintä ja sateista ympäri vuoden.
  • Maannos tiilenpunainen latosoli, jossa on niukasti kasveille käyttökelpoisia ravinteita.
  • Kasvillisuus kerroksellista.
  • Yhdellä hehtaarilla voi kasvaa satoja puulajeja.
  • Tiheä puusto päästää valosta vain pienen osan maan pinnalle.
  • Puiden rungoilla runsaasti liaaneja ja muita päällyskasveja eli epifyyttejä.
  • Suurin osa eläimistä elää puiden muodostamassa tiheässä latvuskerroksessa.
  • Maan pinta tasaisen kostea ja kasvillisuudeltaan niukka.
Savaanit ja monsuunimetsät
  • Tyypillistä kuiva- ja sadekauden vuorottelu.
  • Sademäärä ei riittävä metsien kasvulle.
  • Puistosavannit ja ruohosavannit.
  • Tyypillisiä kasveja: erilaiset heinäkasvit, puut ja pensaat.
  • Kasvien sopeutumiskeinot veden vähyyteen: laajalle ulottuva juuristo, vettä varastoivat rakenteet.
  • Tyypillisiä eläimiä suuret kasvinsyöjäeläimet, vaeltavat kuivakauden aikana veden ja ravinnon perässä.
  • Myös Aasiassa ja Australian pohjoisosissa esiintyvien monsuunimetsien alueella vuorottelevat sadekausi ja kuivakausi.
  • Monsuunimetsät ovat sademetsiä harvempia, ja puut pudottavat lehtensä kuivan kauden ajaksi.
Aavikko ja puoliaavikko
  • Suuret lämpötilanvaihtelut yön ja päivän välillä.
  • Merkittävin elämää rajoittava abioottinen tekijä veden vähyys.
  • Tyypillisiä kasveja: mehikasvit, piikkipensaat, heinät.
  • Tyypillisiä eläimiä: niveljalkaiset, matelijat, jyrsijät.
  • Kasvien sopeutumiskeinot: hyvin syvälle ulottuvat juuret, itämiskykyisinä vuosikymmeniä säilyvät siemenet, vettä varastoivat solukot.
  • Eläinten sopeutumiskeinot: liikkuminen yöaikaan, veden varastoiminen elimistöön (esim. kameli).
Lehtimetsä
  • Neljä vuodenaikaa.
  • Tyypillisiä kasveja: jalot lehtipuut (tammi, pyökki, saarni, vaahtera) sekä erilaiset ruohokasvit.
  • Puut pudottavat lehtensä syksyllä.
  • Useat ruohokasvit kukkivat keväällä ennen puiden lehtien puhkeamista, kun valoa on niille vielä riittävästi.
  • Runsaasti erilaisia nisäkäs- ja lintulajeja.
  • Maaperä ravinteikasta.
  • Suurin osa maailman lehtimetsistä on raivattu pelloiksi tai asutuksen tieltä.
Nahkealehtinen kasvillisuus
  • Kesät kuumia ja kuivia, talvet leutoja ja sateisia.
  • Metsä- ja pensaspalot yleisiä.
  • Kasvien sopeutumiskeinot kuivuuteen ja tulipaloihin: neulasmaiset ja vahapintaiset lehdet, paksu kaarna.
  • Tyypillisiä kasveja: sypressi, pinja, korkkitammi, oliivipuu, erilaiset piikkipensaat.
  • Monet alueet raivattu pelloiksi, laitumiksi tai asutuksen tieltä.
  • Monin paikoin alkuperäisen kasvillisuuden on korvannut piikkipensaikko.
Aro
  • Sijaitsevat mantereiden sisäosissa.
  • Multakerros paksu ja ravinteikas.
  • Kasvien kasvua rajoittaa veden puute.
  • Sademäärä ei ole riittävä puiden kasvulle.
  • Tyypillisiä kasveja: erilaiset ruohot, heinät ja sipulikasvit.
  • Ruohikkopalot tyypillisiä, eliöstö sopeutunut niihin.
  • Monet aroalueet muutettu pelloiksi tai laitumiksi.
Tundra
  • Pitkä kylmä talvi ja lyhyt, viileä kesä.
  • Elämän esiintymistä rajoittavia abioottisia tekijöitä valon ja lämmön puute.
  • Maaperä ikiroudassa.
  • Tyypillisiä kasveja: sammalet, jäkälät, ruohot, varpukasvit ja pensaat.
  • Kasvien sopeutumiskeinot: maanmyötäinen kasvutapa liiallisen veden haihtumisen estämiseksi, yhteyttäminen läpi valoisan yön lyhyen kesän aikana.
  • Eläinten sopeutumiskeinot: vaeltaminen ravinnon mukana (esim. tunturipöllö).
  • Pikkunisäkkäiden ja niitä syövien petojen kannanvaihtelut tyypillisiä.
Pohjoiset havumetsät
  • Tyypillistä luminen ja kylmä talvi.
  • Mantereiden keskiosissa kesät lämpimiä, merten läheisyydessä viileämpiä.
  • Kasvukausi 1–4 kuukautta.
  • Maannos hapan ja niukkaravinteinen podsoli.
  • Tyypillisiä kasveja: ikivihreät havupuut sekä varpukasvit, sammalet ja jäkälät.
  • Eläimet sopeutuneet talveen eri tavoin: talviuni, talvihorros, kylmänhorros, lumen suoja, poismuutto.
Vuoristo
  • Lämpötila laskee ylöspäin siirryttäessä samalla tavoin kuin siirryttäessä päivätasaajalta kohti napa-alueita ja myös kasvillisuusvyöhykkeet noudattavat samaa järjestystä.
  • Eliöihin vaikuttavia abioottisia tekijöitä hapen määrän vähäisyys, voimakas UV-säteily, tuulisuus ja suuret lämpötilaerot päivän ja yön välillä.
  • Metsänrajan yläpuolella kasvillisuus samankaltaista kuin tundralla.

Energian kierto

  • Tuottajien foto-tai kemosynteesissä orgaanisiin yhdisteisiin sitoma kemiallinen sidosenergia on kaikkien ekosysteemin eliöiden toiminnan perusta.
  • Jokainen eliö käyttää energiaa omiin elintoimintoihinsa, ja osa energiasta muuttaa muotoa ja poistuu lämpöenergiana → energian sanotaan virtaavan ekosysteemin läpi.
  • Aine kiertää ja energia virtaa.

Ravintoketju

  • Ravintoketjut kuvaavat aineen ja sen sisältämän energian siirtymistä ekosysteemissä eliöltä toiselle.
  • Toistensa kanssa risteävistä ravintoketjuista muodostuu monimutkaisia ravintoverkkoja.
  • Monilajisten ekosysteemien muodostavissa monimutkaisissa ravintoverkoissa lajien häviäminen ei helposti horjuta kokonaisuutta, koska lajeilla on vaihtoehtoisia ravinnonlähteitä → vakaampia kuin vähälajiset havumetsävyöhykkeen verkot arktisen tundran yksinkertaisiin ja haavoittuviin verkkoihin verrattuna.
  • Ravintoverkkotutkimuksissa hyödynnetään yhä enemmän DNA- viivakoodeja.
    • Esimerkiksi suomalaisessa tutkimuksessa lepakoiden ulosteista eristetyn DNA:n avulla tunnistettiin saalislajeja, ja havaittiin, että lepakot kilpailevat ravinnosta hyönteissyöjälintujen kanssa ja ovat tehokkaita tuhohyönteisten saalistajia.
Ravintoketjun periaatteet
  • Ravintoketjut aloittavat tuottajat.
  • Kuluttajia voi olla useampaa eri tasoa:
    • Ensimmäisen asteen kuluttajat = kasvinsyöjät
    • Toisen asteen kuluttajat = esim. pienpedot
    • Kolmannen asteen kuluttajat = suurpedot, päiväpetolinnut, ihminen
  • Lopulta oltava hajottajia jotka palauttavat kuolleiden eliöiden orgaaniset aineet maaperään
  • Esimerkki ravintoverkosta

Avainlajit

  • Lajeja, joista monet muut eliöt ovat riippuvaisia, kutsutaan avainlajeiksi.
    • Esimerkiksi suomessa on kekomuurahainen. Ne saalistavat metsän hyönteisiä, ovat itse muiden eläinten ravintoa sekä pitävät kirvoja ikään kuin kotieläiminä ja saavat niistä ravinnoksi sokeripitoista eritettä. Muurahaiset vastavuoroisesti suojelevat kirvoja saalistajilta.
    • Sinisimpukka on rakkohaurun ohella yksi Itämeren avainlajeista. Pienet sinisimpukat ovat monien selkärangattomien pohjaeläinten sekä kalojen ravintoa. Linnuista erityisesti haahkat syövät sinisimpukoita. Simpukat suodattavat ravinnokseen vedessä olevaa planktonia sekä orgaanista ainetta ja samalla vähentävät veden sameutta.
  • Kullakin ekosysteemillä on omat avainlajinsa.

Ekosysteemin eliöiden luokittelu

  • Ekosysteemin eliöt voidaan jakaa energiansaannin perusteella:
Autotrofinen tai omavarainen eliö - tuottaja
  • Kykynee foto- tai kemosyntetisoimaan.
    • Vihreät kasvit, levät ja syanobakteerit valmistavat orgaaniset yhdisteet fotosynteesin kautta.
    • Valtamerten pohjassa, täydellisessä pimeydessä, omavaraiset arkeonit ja bakteerit valmistavat orgaanisia yhdisteitä kemosynteesin avulla. Ne saavat kemosynteesiin tarvittavan energian maan sisäisen epäorgaanisista aineista.
  • Pystyy itse valmistamaan tarvitsemansa orgaaniset yhdisteet.
Heterotrofinen tai toisenvarainen eliö - kuluttaja
  • Saa energian ravinnosta.
  • Ovat kaikki muut kuin omavaraiset eliöt, kuten kasvinsyöjät, pedot, loiset ja hajottajat.
  • Eliöt muuntavat energian solujen aineenvaihdunnan kannalta käyttökelpoiseen muotoon soluhengityksessä tai käymisreaktioissa
Perustuotanto
  • Auringon valoenergian hyödyntäminen perustuotannossa.
    • Kasvit eivät yleensä kykene hyödyntämään auringon valoenergiaa kovinkaan tehokkaasti käyttävät fotosynteesiin vain murto-osan saamastaan auringon valoenergiasta.
    • Osa valosta on aallonpituudeltaan fotosynteesiin sopimatonta, osa heijastuu kasveista pois, osa läpäisee lehdet ja osa muuttuu lämpöenergiaksi.
  • Ekosysteemin perustuotanto: tuottajien foto- tai kemosynteesissä valmistama orgaaninen aine
  • Bruttoperustuotanto: kaikki tuottajien foto- tai kemosynteesissä valmistama orgaaninen aine
  • Eliön biomassa: kaikki sen sisältämä orgaaninen aine
  • Noin puolet orgaanisen aineen sisältämästä energiasta käytetään tuottajien omiin elintoimintoihin, ja se poistuu lämpönä.
  • Jäljelle jäävää osaa eli tuottajan biomassaa, joka on kasvinsyöjien käytettävissä, sanotaan nettoperustuotannoksi. Se on noin puolet bruttoperustuotannon suuruudesta.
  • Kuluttajat käyttävät suurimman osan ravinnon sisältämästä energiasta omiin elintoimintoihinsa. Energia poistuu lämpönä eikä siten ole ravintoketjun seuraavan lenkin käytettävissä.
  • Se osa ravinnon sisältämästä energiasta, joka on jäänyt käyttämättä omiin elintoimintoihin, muuntuu kuluttajan biomassaksi. Tätä biomassaa kutsutaan jatkotuotannoksi, ja se siirtyy ravintoketjun seuraavan lenkin käyttöön
  • Myös hajottajat ovat toisenvaraisia eliöitä, ja ne saavat tarvitsemansa energian hajottamalla kuolleita eliöitä, tuottajia ja muita kuluttajia.
Ekologinen tehokkuus
  • Ekologinen tehokkuus ilmaisee, kuinka suuri osa ravinnosta saadusta energiasta siirtyy biomassana seuraavan kuluttajaportaan käytettäväksi.
  • Usein vain 10 % energiasta siirtyy eteenpäin, lopun muuntuessa lämpöenergiaksi. Poistuvaa energiaa sanotaan ohivirtaavaksi energiaksi.
  • Energian ohivirtauksen vuoksi ravintoketjut ovat harvoin yli neljä lenkkiä pitkiä.
  • Kasvien ekologinen tehokkuus on noin 50 %, kun taas eläinten on keskimäärin vain 10 %, suurimmillaan nuoruusvaiheessa liikkumiseen vuoksi.

Ekologinen pyramidi

  • Biomassan ja energian jakautumista ekosysteemin eliöiden kesken voidaan mallintaa ekologisten pyramidien avulla.
  • Kerroksia kutsutaan usein myös ravinto- eli trofiatasoiksi.
Energiapyramidi
  • Sen portaat kapenevat, kun siirrytään ravintoketjuissa ylöspäin, koska kukin trofiataso käyttää energiaa omiin elintoimintoihinsa.

Ekosysteemin sukkessio

  • Metsä ekosysteemit kaipaavat sopivat olosuhteet, niiden kehityksen nimi on sukkessio.
  • Aluksi esim kuivunut järven pohja toimii kasvualustana pienille pioneeri kasvilajeille, lopussa kliimaksiyhteisö. Jossain vaiheessa puita joista tietyt lajit korostuvat, tämä on ensisijainen sukkessio
Toissijainen sukkessio
  • Tapahtuu jonkin katastrofin (esim. metsäpalon) jälkeen.
  • On sattuman kauppaa mitkä lajit menestyvät uudessa ympäristössä: puulajit saattavat muuttua kokonaan.
Toissijaisen sukkession vaiheet:
  1. Metsän ekologinen sukkessio alkaa metsäpalosta tai myrskystä. Palaneista puista jäljelle jäänyt tuhka nostaa maaperän pH-arvoa, joten ravinteet ovat helpommin kasvien saatavilla. Lisäksi maan pintaosissa on runsaasti palaneesta tai hajoavasta kasvibiomassasta peräisin olevia ravinteita. Myös elintilaa ja valoa on paljon.
  2. Alueen valloittavat pioneerivaiheen kasvilajit, kuten maitohorsma, vadelma ja erilaiset yksivuotiset heinät. Pioneerivaiheen kasvilajeille on tyypillistä suuri valontarve, nopea kasvu sekä nopea leviäminen ja lisääntyminen. Eläimistön valtalajeja ovat avointen paikkojen lajit, kuten erilaiset perhoset sekä linnuista västäräkki ja kivitasku.
  3. Seuraavaksi alueen valloittavat pajut ja eri puiden taimet. Pioneerivaiheen kasvilajit häviävät vähitellen, koska varjostuksen määrä lisääntyy.
  4. Sekametsävaiheessa alueen lajimäärä on suuri. Aluksi paljon valoa vaativa koivu on valtapuu, mutta kun havupuiden taimet kasvavat isommiksi, koivut alkavat vähentyä varjostuksen lisääntyessä. Puiden nettoperustuotanto on suurta. Tyypillisiä sekametsävaiheen eläimiä ovat hirvi, metsäjänis ja erilaiset pikkujyrsijät.
  5. Jos maaperä on kostea ja ravinteikas, alueella kasvaa kliimaksivaiheessa kuusimetsä. Kuivassa ja vähäravinteisessa maaperässä kliimaksivaiheen metsä on mäntymetsää. Kliimaksivaiheen kasvit kasvavat hitaasti ja kestävät hyvin varjostusta. Tässä vaiheessa biomassan määrä on suurimmillaan. Vaikka metsän kasvunopeus hidastuu sen ikääntyessä, ovat vanhat metsät tärkeitä hiilivarastoja. Niiden elävään ja kuolleeseen biomassaan sekä maaperään on sitoutunut hehtaaria kohti paljon enemmän hiiltä kuin talousmetsiin. Kliimaksivaiheen metsässä kolopesijät, kuten liito-orava ja pohjantikka, löytävät vanhoista, lahoista puista ravintoa ja pesimäpaikkoja. Alueiden lajikoostumuksen erot johtuvat sekä kasvupaikkaeroista että ekologisesta sukkessiosta, eli lajiston ajallisesta muuttumisesta. Metsissä sukkession luontaisia aiheuttajia ovat olleet metsäpalot ja myrskyt, mutta talousmetsissä sukkessiota esiintyy harvoin, koska metsät hakataan ennen kliimaksivaihetta ja kasvatetaan usein yksipuulajisina. Kaupungeissa alkuperäinen kasvillisuus on tuhoutunut, ja vapailla alueilla kasvaa pioneerilajeja, jotka suosivat valoa ja lisääntyvät nopeasti, mutta ovat heikkoja kilpailijoita. Hylätyssä kaupungissa alkaisi sukkessio, joka palauttaisi vähitellen alkuperäisen lajiston.

Aineen kierto ekosysteemeissä

  • Eniten eliöissä on hiiltä, vetyä, happea, typpeä, fosforia ja natriumia.
  • Niistä rakentuu erilaisia orgaanisia yhdisteitä, kuten hiilihydraatteja ja proteiineja.
  • Esimerkkejä kasvien tarvitsemista ravinteista ja mihin kasvit niitä tarvitsevat
  • Kasvit tarvitsevat typpeä määrällisesti eniten kaikista ravinteista. Jos kasvi ei saa sitä riittävästi maasta, vanhoissa lehdissä olevien orgaanisten typpiyhdisteiden hajottaminen käynnistyy ja syntynyttä typpeä kuljetetaan nuoriin lehtiin.
  • Tuottajat valmistavat epäorgaanisista aineista orgaanisia yhdisteitä, joita kasvinsyöjät ja pedot käyttävät ravinnokseen.
  • Hajottajat pilkkovat kuolleiden eliöiden orgaaniset yhdisteet takaisin ravinteiksi, jotka palaavat tuottajien käyttöön.
  • Aineet voivat kiertää ekosysteem