Ekosystém je základná funkčná jednotka prírody, v ktorej prebieha trvalá výmena hmoty a energie. Je to otvorený systém. Pri komplexnom výskume sa ekosystémy primárne skúmajú z hľadiska ich dynamických zmien v priestore a čase, premeny energie a látok, a z hľadiska ich vnútornej autoregulácie.
Ekosystémy, ktoré sú charakteristické podobným zložením rastlinstva a živočíšstva, majú podobnú makroklímu ako aj pôdne podmienky, sa združujú do tzv. biómov. Súhrn všetkých biómov, resp. ekosystémov Zeme sa označuje pojmom biosféra.
Samotný ekosystém tvorí spoločenstvo všetkých jeho organizmov (biocenóza), ktoré žijú na určitom území (biotop). Teda platí, že:
ekosystém = biocenóza + biotop
Podrobnejšie členenie ekosystému rozlišuje štyri základné komponenty:
- biotop – všetky neživé (abiotické) súčasti prírody, ktoré vytvárajú prostredie pre biotické zložky
- producenty (tvorcovia) – všetky autotrofné organizmy produkujúce organickú hmotu (napr. rastliny, riasy, sinice)
- konzumenty (spotrebitelia) – heterotrofné makrokonzumenty živiace sa organickou hmotou vyprodukovanou producentami
- reducenty (dekompozítory, rozkladače) – heterotrofné mikrokonzumenty (huby, baktérie) rozkladajúce odumreté organické časti na anorganické látky. Uzatvárajú tak kolobeh hmoty a procesom tzv. metabiózy pripravujú prostredie pre nadväzujúce druhy.
Produkcia ekosystému link
Producenty tvoria primárnu produkciu v ekosystéme vďaka fotosyntéze. V tomto procese produkujú živé organizmy (rastliny) biomasu:
- hrubá primárna produkcia – celková masa organických zlúčenín vyprodukovaná rastlinami v procese fotosyntézy
- čistá primárna produkcia – hrubá produkcia zmenšená o tú časť, ktorú rastliny spotrebujú v procese bunkového dýchania pre vlastnú existenciu
Na súši je najväčšia primárna produkcia v oblasti rovníka (tropické dažďové pralesy), kde dopadá najviac slnečného žiarenia.
V morskom prostredí majú absolútne najvyššiu primárnu produkciu na 1 m² koralové útesy. Otvorený oceán (pelagiál) má na 1 m² produkciu extrémne nízku (porovnateľnú s púšťou), no vďaka svojej obrovskej rozlohe (tvorí 65 % povrchu Zeme) sa jeho celkový podiel na primárnej produkcii planéty vyrovná všetkým suchozemským ekosystémom.
Hoci sa procesom fotosyntézy zabuduje do biomasy len asi 1 % dopadajúcej slnečnej energie, predstavuje najdôležitejší fenomén prebiehajúci v prírode, od ktorého sa odvíja nasledovný kolobeh živín.
Živočíchy a dekompozičná zložka prijímajú biomasu vytvorenú producentami, transformujú ju a tak tvoria ďalšiu, sekundárnu produkciu. Využitie biomasy je v tomto stupni oproti prvému stupňu vyššie. Fytofágne (rastlinožravé / primárne) konzumenty dokážu do vlastnej biomasy zabudovať asi 10 % prijatej energie a zoofágne (mäsožravé) až 20 %.
Potravový reťazec link
Potravový (trofický) reťazec predstavuje prenos látok a toku energie medzi producentami, konzumentami a reducentami. Pri prenosoch potravy medzi jednotlivými zložkami dochádza k veľkým stratám energie (až 90 % na každom stupni) vo forme odpadu, trusu, tepla či pri dýchaní. Potravový reťazec je preto obmedzený z hľadiska počtu článkov, spravidla na 4–5.
Rozlišujeme tri základné typy potravových reťazcov:
- pastevno-koristnícky – založený na vzťahu predátor-korisť. Začína zelenými rastlinami. Smerom nahor sa populačná hustota dravcov znižuje a veľkosť jedincov sa zväčšuje (napr. riasy → planktón → drobné ryby → dravé ryby → človek)
- parazitický – založený na vzťahu parazit-hostiteľ. Na vrchole je populácia hyperparazita, veľkosť tela parazitov sa zmenšuje, ale ich počet sa zväčšuje (napr. cicavec → parazitujúci hmyz → parazitické baktérie → bakteriofágy/vírusy)
- dekompozičný (rozkladný / detritický) – vedie od odumretých tiel k mikroorganizmom, ktoré sa nimi živia. Výsledkom je mineralizácia odumretých tiel. Veľkosť tela dekompozítorov sa zmenšuje, ich hustota sa zväčšuje (napr. odumretý organizmus → saprofytický hmyz a červy → huby → baktérie)
Potravové reťazce sú konečné systémy, ktoré sú závislé na množstve potravy a veľkosti primárnej produkcie. Vzájomné potravové vzťahy v ekosystéme a tok energie graficky znázorňuje potravová pyramída.
Ekologická sukcesia link
Každý ekosystém prechádza svojim vývojom, ktorý má tri základné stupne:
- omladenie ekosystému – nastáva vtedy, keď sa predchádzajúci ekosystém zrúti (napr. vplyvom prírodných katastrof alebo negatívneho zásahu človeka), menia sa prírodné podmienky, medzidruhové vzťahy sú jednoduché a druhová diverzita nízka. Pre toto štádium je typická veľká produkcia nových jedincov rýchlo sa množiacich druhov. Ekosystém tu slúži ako tvrdé miesto prírodného výberu.
- dozrievanie ekosystému – obdobie stabilizácie (postupné nahrádzanie druhov), spoločenstvá sú druhovo bohatšie a vzťahy sa stávajú zložitejšie. Tempo vývoja sa spomaľuje a stabilizuje sa prírodný výber. Nevznikajú tu už masívne celkom nové druhy, ale skôr sa formujú len geografické rasy alebo miestne varianty.
- vyzretý ekosystém (klimax) – konečný, homeostaticky vyvážený a ustálený stav spoločenstva, v ktorom sa naplno uplatňuje autoregulácia, druhy sú bohato zastúpené a potravové vzťahy veľmi komplikované. Vplyv prírodného výberu na jedinca sa tu celkovo oslabuje. Pre toto štádium je charakteristické vládnuce postavenie veľmi špecializovaných druhov, pri ktorých však pri náhlej zmene stabilných podmienok môže dôjsť k ich rýchlej degenerácii.
Na základe príčin ekologického nahradzovania a prítomnosti pôdy rozoznávame dva typy sukcesie:
- primárna sukcesia – osídľujú sa územia po predchádzajúcom úplnom zničení ekosystému, kde chýba pôda a biologický materiál (ide o panenský substrát, napr. stuhnutá láva po výbuchu sopky, novovzniknutý ostrov alebo odhalená skala po ústupe ľadovca).
- sekundárna sukcesia – osídľuje sa územie, na ktorom bol ekosystém poškodený, nie však úplne zničený, pričom pôda a časť podzemného biologického materiálu (semená, korene) ostali zachované (napr. polom, rúbanisko, vyhorenie lesa, opustená poľnohospodárska pôda).
Pojmu ekologická sukcesia môže byť podobná evolúcia ekosystémov. Nie je to však to isté, pretože evolúcia ekosystémov je časovo nepomerne rozsiahlejšie obdobie, v ktorom nastáva postupná výmena ekosystémov zapríčinená hlavne globálnou platňovou tektonikou Zeme, ktorá spôsobuje pohyb kontinentov (kontinentálny drift). V tomto ohľade ani vyzretý ekosystém (klimax) nie je konečný stav vývoja ekosystému z historického hľadiska, pretože pohyb kontinentov a zmeny klímy prebiehajú neustále.
Ekologická nika link
Ekologická nika je všeobecne súhrn potrieb alebo nárokov určitého druhu na rôzne ekologické faktory (abiotické aj biotické), ktoré potrebuje k svojmu úspešnému prežitiu a reprodukcii v danom ekosystéme. Súbor všetkých trofických (potravových) nárokov druhu je jeho potravová nika. Druh má aj priestorovú niku, akýsi vlastný životný priestor.
Z hľadiska rozsahu rozlišujeme:
- fundamentálna (teoretická) nika – maximálny rozsah podmienok a zdrojov, ktoré by druh mohol využívať, keby nemal žiadnych konkurentov
- realizovaná (skutočná) nika – reálny, zvyčajne oveľa menší priestor a zdroje, ktoré druh využíva pod tlakom konkurencie a predátorov
