منظور از اکوسیستم مجموعه جانداران یک محیط به همراه کلیه عوامل و تشکیل دهنده‌های آن محیط است. بنابراین بطور خلاصه اکوسیستم را می‌توان با عبارت محیط و موجودات زنده آن تعریف کرد. و این واژه از دو کلمه Endogical و System تشکیل یافته است که به معنای مجموعه موجودات زنده و محیط زندگی آنها می‌باشد.

مفاهیم کلی

هر موجود زنده به تنهایی یک سیستم یا مجموعه منظم است و در عین حال ممکن است از سیستمهای کوچکتر تشکیل یابد. وقتی موجودات زنده اجتماع و تشکل می‌یابند، روتبط نظام‌مندی بین آنها پدیدار می‌شود و در نهایت وقتی همه موجودات زنده در یک محیط قرار می‌گیرند، یک سیستم بزرگتر را تشکیل می‌دهند که به دلیل وجود روابط قانونمند و هدفدار بین محیط و جانداران ، این مجموعه سیستم اکولوژیک یا اکوسیستم نامیده می‌شود. استقرار پایدار هر اکوسیستم منحصرا به مشارکت همه اجزای اصلی در ساختمان آن بستگی دارد. بدیهی است اگر مثلا عوامل غیر زنده لازم وجود نداشته باشد، پایداری اکوسیستم هم ، غیر ممکن خواهد بود. بر این اساس اکوسیستم از اجزای زیر تشکیل یافته است.

1. مجموعه عوامل غیر زنده.
   
   
2. تولید کننده‌ها یا گیاهان کلروفیل‌دار.
   
   
3. مصرف کننده‌ها شامل دو گروه: گیاهخواران یا مصرف کننده‌های ردیف اول و گوشتخواران یا مصرف کننده‌های ردیف دوم.
   
   
4. تجزیه کننده‌ها.

انواع اکوسیستم از نظر ناقص یا کامل بودن چرخه مواد

اکوسیستمهای ناقص آنهایی هستند که چرخه ماده در آنها تقریبا بسته است و اکوسیستمهای کامل آنهایی هستند که مبادله ماده بین محیط و موجود زنده کاملا بسته نیست. مثلا در یک دریاچه ، انرژی آفتاب به دلیل جذب مواد و تثبیت انرژی آفتاب از طریق گیاهان ، ذخیره می‌شود و به مصرف ماهیها مصرف می‌رسد. مرغان ماهیخوار این مواد را با صید ماهی دریافت کرده و فضولات مرغان ماهیخوار و اجساد آنها به اکوسیستمهای دیگر وارد می‌شود.

به این ترتیب چرخه ماده ، به صورت کامل بسته در نمی‌آید. در اکوسیستمهای مصنوعی (مصرف کننده و تولید کننده با دخالت انسان استقرار یافته است) نیز به این صورت است. اما اگر همه اکوسیستمهای کره زمین را یک اکوسیستم تلقی کنیم، این مجموعه حالت اکوسیستم کامل دارد. زیرا در این اکوسیستم بزرگ مجموعه موادی که از محیط گرفته می‌شود سرانجام به محیط باز می‌گردد.

مکانیسم روند تولید در اکوسیستم

روند توالی یا انباشتن انرژی در اتمهای کربن مستلزم آن است که اتمهای هیدروژن از یک ملکول محتوی هیدروژن جدا گردد و به اتمهای کربن که از تجزیه CO₂ بدست می‌آیِند، اتصال داده شود. گیاهان کلروفیل‌دار برای اخذ هیدروژن ، ملکولهای آب (H₂O) را تجزیه و ضمن تولید مواد آلی ، اکسیژن را آزاد می‌کنند. علاوه بر گیاهان کلروفیل‌دار ، برخی از باکتریها نیز عمل فتوسنتز را انجام می‌دهند. اما منبع هیدروژن برای این باکتریها H₂O نیست، بلکه یک ترکیب دیگر است. برای مثال ، باکتریهای سبز آزاد کننده گوگرد بجای H₂O و H₂S را تجزیه و در نتیجه بجای رها کردن O₂ ، گوگرد یا S را آزاد می‌کنند.

مکانیسم روند مصرف در اکوسیستم

اساس روند مصرف مبتنی بر تجزیه یا شکستن ترکیبات آلی حاصل از روند تولید است که به دو صورت انجام می‌شود:

• تنفس هوازی: در این روند ، مواد آلی با طی مسیرهای طولانی در نهایت با اتمهای اکسیژن ترکیب می‌شوند.
• تخمیر یا تنفس غیر هوازی: در جریان این روند ، مواد قندی به صورت کامل شکسته نمی‌شوند، بلکه سهمی از آرایش مواد قندی حفظ می‌شود. به همین دلیل تمام انرژی انباشته در آنها آزاد نمی‌گردد.

زنجیر غذایی و شبکه غذایی در اکوسیستم

در دانش اکولوژی هر یک از از سطوح انباشتگی مواد آلی یا انرژی را یک پله غذایی یا یک سطح غذایی (trophilevel) می‌نامند و تولید کننده‌ها بالطبع سطح اول و هر یک از ردیفهای مصرف کننده ، یک سطح دیگر تلقی می‌شوند. این زنجیره‌های غذایی مستقل از هم نیستند و بین اکثر زنجیره‌های غذایی حلقه‌های مشترک وجود دارد.

برای مثال در یک اکوسیستم مرتعی ، یک زنجیره غذایی با سه حلقه گیاه ، خرگوش و گرگ استقرار می‌یابند و زنجیر دیگری نیز با سه حلقه گیاه ، گوسفند و گرگ تشکیل می‌شود. حلقه سوم بین دو زنجیر مشترک است. پس گرگ این دو زنجیر را بهم پیوند می‌دهد. مجموعه زنجیره‌های غذایی را که باهم حلقه‌های مشترک دارند در اصطلاح رشته یا شبکه غذایی (tood Web) می‌نامند.

هرمهای اکوسیستم

هر چقدر از پله پایین‌تر اکوسیستم به طرف پله‌های بالاتر پیش رویم، تعداد موجودات زنده پله‌ها کمتر می‌شود، در واقع می‌توان گفت مقدار انرژی انباشته در پله‌های اکوسیستم از پایین به بالا به تدریج کاهش می‌یابد. توجه به این مطلب ، انگیزه اصلی طرح مبحثی تحت عنوان هرمهای اکوسیستم است. اگر در یک اکوسیستم ، موجودات زنده پله اول را یک جا جمع کنیم و بعد موجودات زنده پله‌های دیگر را به همان توالی طبیعی به ترتیب پله‌ها روی هم قرار دهیم، شکل عمومی آنها ، به صورت یک هرم خواهد بود.

اگر گیاهان و حیوانات موجود در اکوسیستم از نظر مدت زمان رشد ، حجم و وزن بدن با همدیگر هماهنگ باشند می‌توان از هرم تعداد ، به عنوان هرم وزن استفاده نمود به این نوع هرم ، هرم وزن زنده یا توده زنده نیز گفته می‌شود. اما شرط اصلی این هرم این است که همه موجودات زنده همه پله‌های آن یکساله باشد اگر بیشتر از این باشد هرم وزن زنده گویایی خود را از دست می‌دهد.

چرا که در اینحالت ، وزن زنده جانداران مختلف در این هرم ، در طول یکسال یکسان نخواهد بود. مثلا وزن زنده مصرف کنندگانی مانند فیل و زرافه ، در یکسال تفاوت فاحشی خواهد داشت. به خاطر همین ، هرم انرژی مطرح گردید که منظور از آن ، محاسبه مقدار انرژی‌ای است که در مدت معینی در هر کدام از پله‌های اکوسیستم ذخیره می‌شود در اینحالت مقدار انرژی انباشته شده در مدت معین مثلا یکسال ، ملاک رسم هرم قرار می‌گیرد.

اکوسیستم آب

عوامل غیرزنده

• دما: در اکوسیستمهای آب دما نقش ارزنده‌ای دارد زیرا گرمای ویژه آب زیاد است و می‌تواند به تدریج مقدار زیادی گرما را جذب کند و یا ازدست بدهد. بنابراین موجودات آبزی کمتر از موجودات خشکی‌زی در معرض تغییرات شدید دما قرار می‌گیرند. حیات دراعماق زیاد بستگی به این دارد که مواد غذایی تا چه حد از سطح به آنها برسد. در هر حال جثه جانوران نواحی عمیق کوچک است. در اعماق تاریک اقیانوسها تولید کننده‌ای وجود ندارد و تنها عده کمی مصرف کننده با جثه کوچک دیده می‌شود.
  
  
• گازها: دو گاز مهم و موثر در حیات یعنی O₂ و CO₂ را بررسی می‌کنیم که اکسیژن در آب بسیار کمتر از هواست. مقدار اکسیژن هوا در یک لیتر هوا و در دمای 15 درجه سانتیگراد ، 210 سانتیمتر مکعب است ولی مقدار O₂ در یک لیتر آب شیرین و دمای 15 درجه سانتیگراد 7.2 سانتیمتر مکعب است. که مقدار آن درآب شور به 5.8 سانتیمتر مکعب کاهش می‌یابد. آبزیان با این مقدار کم اکسیژن سازش حاصل کرده‌اند و دستگاه تنفسی آنها قادر است که اکسیژن مورد نیاز بدن را از آب جذب نمایند.
  
  

عوامل زنده اکوسیستم‌های آب

موجودات زنده اکوسیستمهای آب عبارتنداز : تولیدکننده‌ها ، مصرف کننده‌ها و تجزیه کننده‌ها که این موجودات برحسب اینکه اکوسیستم ، آب شور داشته باشد یا آب شیرین فرق خواهد کرد.

• تولیدکنندگان: در آبهای شور یا دریاها فقط فیتوپلانکتونها هستند ولی در آبهای شیرین گیاهان آبی نیز جزء تولیدکنندگان هستند.
  
  
• مصرف کنندگان: عبارتنداز موجوداتی که از فیتوپلانکتونها تغذیه می‌کنند (مثل سخت پوستان) و ماهی‌های کوچکتر و بعد ماهی‌های بزرگتر.
  
  
• تجزیه کنندگان: شامل بعضی باکتریها و قارچها هستند که با تجزیه اجساد جانداران آبزی باعث می‌شوند که چرخه مواد در آب برقرار بماند.

اکوسیستمهای خشکی

توندرا

آب و هوای سرد دارد و زمین اغلب پوشیده از یخ است و فصل گرما حدود 60 روز است. منطقه وسیع و بی‌درخت حاشیه اقیانوس منجمدشمالی توندرا است و گیاهانی مثل خزه ، گلسنگ ، گیاهان علفی و درختان کوتاه دارد.

جنگل

جنگل درختان پهن برگ ، جنگلهای مناطق گرمسیری و جنگل مخروطداران از مهمترین اکوسیستمها محسوب می‌شوند.

مرتع

در این منطقه باران نامنظم می‌بارد و بین 18 تا 70 سانتیمتر در سال است. به همین دلیل درختان پایدار نمی‌مانند. درتمام نقاط سطح زمین کم و بیش وجود دارند. گیاهان بیشتر علفی یا درختچه هستند. جانورانی مثل خرگوش ، کانگورو ، روباه ، سنجاب و گرگ دیده می‌شود.

بیابان

باران در بیابان سالانه کمتر از 25 سانتیمتر و نامرتب است. رطوبت هوا کم و نور خورشید در روزها شدید است و شبها سرد و تبخیر زیاد است. دراثر باران کم مرتع ممکن است به بیابان تبدیل شود. 1.5 سطح زمین را پوشانده و در اغلب نقاط دنیا وجود دارد مانند کویرمرکزی ایران ، گیاهان این منطقه اغلب یک ساله و یا پایدار و دارای برگها و ساقه ضخیم و گوشتی هستند.

چشم انداز بحث

با توجه به اهمیت هر کدام از اعضای یک اکوسیستم خاص در تداوم آن بقای تک تک آنها ضروری و غیر قابل اغماض می‌باشد. اما درجه اهمیت هر یک از این اعضا ، با همدیگر فرق می‌کند. با این وجود ، باید برنامه‌های مربوط به زیست محیطی ، آنچنان در نظر گرفته شود که بقای همه موجودات یک اکوسیستم تضمین گردد.

مباحث مرتبط با عنوان

• آلودگیهای زیست محیطی ایران
• اکوسیستم دریایی
• اکوسیستم‌های طبیعی ایران
• اکولوژی عمومی
• اکولوژی گیاهی
• تکوین اکوسیستم
• جریان ماده و انرژی در اکوسیستم
• ساختار اکوسیستم
• منابع طبیعی ایران
• ویژگیهای زیست محیطی ایران