Biosféra, ekosystém

Biosféra je živý obal zeme. Tvoria ho rastliny živočíchy a mikroorganizmy. Zaberá časť atmosféry, hydrosféry a zemskej kôry. Biosféru ako súčasť krajinnej sféry skúma biogeografia. Orientuje sa na dve odlišné krajinné zložky: rastlinstvo (tvorí 90% biosféry) a živočíšstvo. Jednotlivé krajinné zložky rôznym spôsobom vplývajú na živé organizmy ako ekologické činitele (voda, svetlo, teplo, pôda, reliéf). Veľmi dôležitým ekologickým činiteľom v biosfére je voda – časť rastlinstva môže žiť iba vo vode – sú to vodné organizmy (morské a sladkovodné). Podľa nárokov na vodu sú rastliny vlhkomilné – hygrofyty, suchomilné – xerofyty a sukulenty úsporne hospodária s vodou.

Podľa nárokov na teplo a svetlo sú rastliny teplomilné, cladnomilné, svetlomilné a tieňomilné. Podľa nárokov na pôdu sú hygrofyty (vlhké pôdy), nitrofilné (sú náročné na dusík), kalcifilné ( sú náročné na vápnik), acidofilné ( kyslé pôdy) a halofyty (zasolené pôdy). Rastliny a živočíchy združujú a vytvárajú spoločenstvo rastlín – fytocenózu a spoločenstvo živočíchov – zoocenózu.

Biosférou rozumieme priestor na našej planéte, ktorý obývajú organizmy. Zahŕňa povrch Zeme, hornú vrstvu pôdy, vzduch, sladké vody i moria. Môžeme teda povedať, že biosféru tvoria všetky ekosystémy Zeme. Biosféra sa vyznačuje samoreguláciou, samoobnovovaním, obehom látok a tokom energie. Tie ekosystémy, ktoré sa vyznačujú spoločnými znakmi, nazývame biom. Biom je teda geograficky rozsiahly ekosystém, ktorý je charakteristický určitým prevládajúcim typom vegetácie, napr. tropické dažďové lesy, tundra, préria, savana, severský ihličnatý les, opadavý les mierneho pásma.

Zákonitý súbor rastlín a živočíchov, v ktorom platia vlastné pravidlá vzájomného spolužitia, sa nazýva – biocenóza. V rovníkovej oblasti sa vytvorilo pásmo dažďových rovníkových lesov s najbohatšou vegetáciou na Zemi. Lesy sú bujné, husté vysoké 50 – 60 m, stromy tvoria 4 – 5 poschodí. Rozšírené sú v povodí Amazonu a Konga. Smerom od rovníka sa znižuje výška stromov, lesy sú redšie, prechádzajú do tropických saván, kde prevládajú trávnaté a krovité porasty. Trávy dosahujú výšku 2 – 3 m. Savany sú najviac rozšírené v Afrike a Južnej Amerike.

Smerom od rovníka k pólu ubúda zrážok i rastlinstva a savany prechádzajú do pásma tropických a subtropických polopúští s chudobným teplomilným rastlinstvom. V blízkoosti obratníkov nastupujú púšte, ktoré sú takmer bez rastlinstva. Toto pásmo je typické najmä pre severnú Afriku (Sahara) a juhozápadnú Áziu (Arabský poloostrov). V oblasti okolo Stredozemného mora sa vytvorilo pásmo stredomorského rastlinstva s riedkymi vždyzelenými porastami. V juhovýchodnej Ázií sa vytvorilo subtropické pásmo monzúnových lesov s veľmi bohatou vegetáciou – vplyv monzúnových dažďov. Smerom do vyšších geografických šírok nasleduje pásmo stepí s množstvom druhov nízkych tráv a cibuľovitých rastlín. Miestami prechádzajú stepi až do polopúšti a púšti mierneho pásma (stredná Ázia). S pribúdaním zrážok smerom do mierneho pásma nasleduje pásmo listnatých a zmiešaných lesov. Najviac rozšírené sú v Európe. Pásmo ihličnatých lesov (tajga) je typické pre Áziu (Sibír) – tiahne sa rovnobežkovým smerom od Škandinávie až po Tichý oceán – a Severnú Ameriku (Kanada). Pásmo tundier je rozšírené iba na severnej pologuli na okrajoch Euroázie a Severnej Ameriky. Sú tu najdrsnejšie podmienky pre vývoj rastlinstva. Za polárnou hranicou lesa, kde nízke stromy prechádzajú do krovitých foriem – krovitá tundra – nastupujú bylinné a machovo – lišajníkovité porasty – bylinná tundra. V oblasti pólov sa rozprestierajú polárne pustatiny.

Vertikálne členenie biosféry:

Najvýraznejšou črtou diferenciácie rastlinného krytu v pohoriach je výrazná vertikálna stupňovitosť, ktorú podmieňujú náhle teplotné a vlhkostné zmeny s rastúcou nadmorskou výškou. V rôznych oblastiach na Zemi je rôzne usporiadanie vegetácie. Závisí od rozšírenia drevín a od geografických podmienok. Vertikálne usporiadanie rastlinstva možno vyjadriť všeobecnou schémou:

1. Nelesná zóna (savany, púšte, stepi v suchých oblastiach)
2. Zóna lesa
3. Zóna krovitých porastov
4. Zóna vysokohorských bylinných formácií
5. Zóna večného snehu a ľadu
V našich pohoriach rozlišujeme tieto vegetačné stupne: dubový (do 550m), bukový (do 1250 až 1300 m), smrekový (po hornú hranicu lesa), kosodrevinový (nad lesnou hranicou), nad ním stupeň alpinskej bylinnej vegetácie.
EKOSYSTÉM

Abiotické prostredie spolu so spoločenstvom tvorí ekologický systém – ekosystém. Ekosystém je teda časť biosféry. Je to základná jednotka, v ktorej dochádza k prenosu a obehu hmoty, energie a informácií. Zdrojom energie pre ekosystém je slnečná energia. Energia zo Slnka prechádza každým ekosystémom a podmieňuje jeho všetky procesy: vyparovanie vody, pohyb vzduchu, životné procesy rastlín a živočíchov i rozklad odumretej hmoty. Na svojej ceste ekosystémom sa táto žiarivá energia nakoniec premení na teplo a je z atmosféry vyžiarená späť do kozmického priestoru ako infračervené žiarenie.

Živé organizmy ekosystému tvoria podľa vzťahu k hmote 3 skupiny:
producenty
konzumenty
reducenty

Producenty

Funkciu producentov v ekosystémoch plnia zelené rastliny. Zelené rastliny majú v ekosystéme rozhodujúcu úlohu. Menia žiarivú energiu slnečného žiarenia na energiu chemických väzieb v organických zlúčeninách v procese fotosyntézy. Je to ich jedinečná úloha, ktorá podmieňuje existenciu života na Zemi. Ich produkty sú zdrojom hmoty a energie nielen pre všetky ostatné procesy v samotných rastlinách, ale aj pre stavbu tiel živočíchov, húb a heterotrofných mikroorganizmov.

Konzumenty

Veľká časť organických látok vyprodukovaných zelenými rastlinami sa stáva potravou heterotrofných organizmov. Tieto označujeme ako konzumenty. Určitý druh konzumentov sa stáva potravou pre iného konzumenta a ten zas je potravou pre ďalšieho konzumenta. Takýto tok hmoty a s ním spojený tok energie označujeme ako potravový (trofický) reťazec. Podľa toho, či účastníci potravového reťazca využívajú živú alebo odumretú organickú hmotu (biomasu), rozoznávame dva typy potravových reťazcov: pastevno-koristnícky a rozkladný potravový reťazec. Oba typy potravových reťazcov na seba nadväzujú a uzatvárajú tak kolobeh látok v prírode.

Pastevno-koristnícky potravový reťazec

Pastevno-koristnícky potravový reťazec začína živou organickou hmotou vytvorenou autotrofnými rastlinami. Túto hmotu preberajú (konzumujú) konzumenty I. stupňa. Tými môžu byť v prípade vodného ekosystému napr. jednobunkové živočíchy, v prípade suchozemských ekosystémov bylinožravý hmyz alebo bylinožravé stavovce. Konzumenty I. stupňa sa stávajú potravou pre konzumenty II. stupňa a tie pre konzumenty ďalších stupňov.

Reducenty

Rozkladný potravový reťazec. Časť živých organizmov prirodzeným spôsobom odumiera a stáva sa mŕtvou biomasou. Práve mŕtva biomasa je materiálom pre postupný rozklad a začiatkom rozkladného potravového reťazca. Prvým stupňom v tomto type potravového reťazca sú pôdne baktérie a huby. Reťazec pokračuje tak, že produkt rozkladu primárnych rozkladačov je substrátom pre ďalšie rozkladače. Výsledkom tohoto dlhú dobu trvajúceho procesu je premena pôvodnej biomasy späť na anorganickú hmotu, teda mineralizácia odumretej hmoty živých organizmov. Tak sa uzatvára tok látok a energie v prírode.

Potravová pyramída

Každý ekosystém musí obsahovať anorganické a organické látky zapojené do obehu, producentov