מאפייני הסביבה באקולוגיה

אקולוגיה היא ענף בביולוגיה החוקר את יחסי הגומלין בין יצורים חיים לבין סביבתם ובינם לבין עצמם. הסביבה של כל יצור חי כוללת רכיבים לא חיים, יצורים חיים אחרים, משאבים ותנאים המשפיעים על הישרדותו ועל רבייתו. הבנת המאפיינים האלה מאפשרת להסביר את תפוצת המינים, את מבנה האוכלוסיות ואת דרכי ההזנה והתחרות בטבע.

רמות הארגון באקולוגיה

העולם החי נבחן ברמות ארגון שונות, מהפרט הבודד ועד לכלל המערכות האקולוגיות בכדור הארץ.

• פרט הוא יצור חי יחיד, כגון צמח, חרק או עוף, המקיים את תהליכי החיים בגופו.
• אוכלוסייה היא קבוצת פרטים מאותו מין ביולוגי, החיים באותו אזור ובאותו זמן ומקיימים ביניהם יחסי גומלין, כגון רבייה או תחרות.
• קהילה היא אוסף של אוכלוסיות ממינים שונים החיות באותו אזור ומקיימות ביניהן יחסי גומלין, כגון טריפה, תחרות והדדיות.
• מערכת אקולוגית כוללת את הקהילה על כל היצורים החיים שבה, יחד עם הגורמים הלא חיים של הסביבה ויחסי הגומלין ביניהם.
• ביוספרה היא כלל האזורים בכדור הארץ שבהם מתקיימים חיים, והיא כוללת את כל המערכות האקולוגיות.

ההבחנה בין הרמות חשובה: אוכלוסייה מתייחסת למין אחד, קהילה למינים אחדים, ומערכת אקולוגית כוללת גם את הסביבה הפיזית.

בית גידול

בית גידול הוא המקום הפיזי שבו חיים אורגניזמים, והוא מספק להם תנאים ומשאבים הדרושים לקיומם. בין המשאבים החשובים נכללים מזון, מים, מקום מחיה ותנאים מתאימים לרבייה. כל בית גידול מאופיין בצירוף ייחודי של גורמים לא חיים ויצורים חיים, ולכן מינים שונים מותאמים לבתי גידול שונים.

גורמים אביוטיים

גורמים אביוטיים הם הרכיבים הלא חיים בסביבה, המשפיעים על היצורים החיים בה. בין הגורמים האביוטיים המרכזיים נכללים אור, מים, טמפרטורה, חומציות, הרכב הקרקע ומינרלים. האקלים של אזור מתאר את דפוסי מזג האוויר לאורך זמן, והוא כולל בין היתר טמפרטורה וכמות משקעים.

הגורמים האביוטיים משפיעים על תהליכים כגון חילוף חומרים, גדילה, הישרדות ורבייה. לדוגמה, טמפרטורה קיצונית עלולה לפגוע בפעילות של חלבונים ובתהליכים תאיים, ומחסור במים יכול להגביל את תפוצתם של צמחים ושל בעלי חיים. גם עוצמת האור משמעותית לצמחים, משום שהיא נחוצה לפוטוסינתזה, התהליך שבו הם מייצרים חומר אורגני.

גורמים ביוטיים

גורמים ביוטיים הם היצורים החיים בסביבה וההשפעות הנובעות מפעילותם. הגורמים הביוטיים כוללים צמחים, בעלי חיים, חיידקים ופטריות, וכן יחסי גומלין כגון טריפה, תחרות, הדדיות, טפילות ומחלות.

נהוג לחלק את היצורים החיים במערכת אקולוגית לקבוצות תפקודיות:

• יצרנים הם אורגניזמים המייצרים חומר אורגני מחומרים אי־אורגניים. רוב היצרנים עושים זאת באמצעות פוטוסינתזה, שבה אנרגיית אור נאגרת כאנרגיה כימית בחומרים אורגניים.
• צרכנים הם אורגניזמים הניזונים מיצורים אחרים. צרכנים ראשוניים אוכלים יצרנים, וצרכנים שניוניים אוכלים צרכנים ראשוניים.
• מפרקים, כגון חיידקים ופטריות, מפרקים חומר אורגני מת ומחזירים חומרים אי־אורגניים לסביבה.

יחסי הזנה, זרימת אנרגיה ומחזור חומרים

יחסי ההזנה בין היצורים החיים מתוארים באמצעות שרשרת מזון ומארג מזון. שרשרת מזון מציגה רצף אחד של הזנה, כגון צמח שנאכל על ידי צרכן ראשוני, שנאכל על ידי צרכן שניוני. מארג מזון מציג כמה שרשראות מזון הקשורות זו בזו, ולכן הוא משקף טוב יותר את מגוון יחסי ההזנה בטבע.

פירמידה אקולוגית היא ייצוג גרפי של רמות ההזנה במערכת אקולוגית. הבסיס שלה הוא היצרנים, ומעליהם הצרכנים. רוחב כל רמה יכול לייצג את כמות הביומסה, כלומר כמות החומר האורגני, או את כמות האנרגיה באותה רמה. לכן אין להסיק מרוחב הרמה בהכרח על מספר הפרטים בה.

במערכת אקולוגית יש הבדל בין חומר לאנרגיה. החומר עובר בין היצורים לסביבה וחוזר אליה במחזורי חומרים, כגון מחזור הפחמן ומחזור החנקן. האנרגיה, לעומת זאת, זורמת בכיוון אחד: היא נקלטת על ידי יצרנים, עוברת לצרכנים, וחלקה נפלט לסביבה כאנרגיית חום בתהליכי נשימה.

גורם מגביל וכושר נשיאה

גודלה של אוכלוסייה בטבע אינו גדל ללא הגבלה. התנאים והמשאבים בסביבה קובעים כמה פרטים יכולים לחיות בה לאורך זמן.

גורם מגביל הוא גורם אביוטי או ביוטי הנמצא בחסר, או בתנאי שאינו מתאים, ולכן הוא מעכב את גידול האוכלוסייה או את רבייתה. גם אם שאר התנאים נוחים, גורם אחד מגביל יכול לקבוע את גודל האוכלוסייה. לדוגמה, מחסור במים, טמפרטורה קיצונית, מחסור במקום קינון, טריפה או מחלה יכולים להגביל אוכלוסייה.

כושר נשיאה הוא מספר הפרטים המרבי מאותו מין שבית גידול מסוים יכול לתמוך בו לאורך זמן, בהתחשב במשאבים ובתנאים הקיימים בו. כאשר אוכלוסייה מתקרבת לכושר הנשיאה, גורמים כגון תחרות על מזון, מחסור במקום מחיה, טריפה, מחלות ושינויים אביוטיים עשויים להאט את הגידול או להקטין את האוכלוסייה.

גורמים מגבילים נפוצים כוללים:

• משאבים מוגבלים, כגון מזון, מים, אור ומקום מחיה.
• גורמים ביוטיים, כגון טריפה, תחרות, טפילות ומחלות.
• גורמים אביוטיים, כגון בצורת, שיטפון, טמפרטורה קיצונית או שינוי בהרכב הקרקע.
• השפעות של האדם, כגון הרס בית גידול, ציד ודיג יתר.