מבנה המערכת האקולוגית
כיצד מאורגן עולם החיים - מיצור בודד ועד לביוספרה כולה?
מהי מערכת אקולוגית?
רמות הארגון בטבע
עולם החיים מאורגן ברמות הולכות וגדלות, מהיצור הבודד ועד לביוספרה כולה. כל רמה כוללת את הרמות שלפניה:
יצור (אורגניזם)
יחידת החיים הבסיסית.
פרט אחד ממין מסוים.
דוגמה: זאב אחד, עץ אלון אחד.
אוכלוסייה
קבוצת פרטים מאותו מין שחיים באותו אזור ובאותו זמן.
דוגמה: כל הצבאים ביער הכרמל.
חברה (קהילה)
כל האוכלוסיות (מינים שונים) שחיות יחד באותו בית גידול.
דוגמה: כל בעלי החיים, הצמחים והפטריות ביער.
מערכת אקולוגית
החברה + הסביבה האביוטית (אור, מים, קרקע).
כוללת את כל הקשרים: שרשראות מזון, מחזורי חומרים, זרימת אנרגיה.
דוגמה: יער הכרמל, ים המלח, הכנרת.
ביוספרה
כל המערכות האקולוגיות על כדור הארץ יחד.
השכבה הדקה שבה קיימים חיים - מעומק האוקיינוסים ועד גבהים של כ-10 ק"מ.
כל החיים על כדור הארץ מחוברים.
בית גידול
בית גידול (habitat) הוא המקום הפיזי שבו חי מין מסוים, עם כל התנאים הסביבתיים שהוא צריך. לכל מין יש בית גידול שמתאים לו: דג חי במים, לטאה חיה על סלעים בשמש, תולעת חיה בקרקע לחה. אובדן בית הגידול הוא הגורם המרכזי להכחדת מינים.
גורמים ביוטיים מול אביוטיים
כל מערכת אקולוגית מורכבת משני סוגי גורמים שמשפיעים זה על זה:
שני סוגי הגורמים
גורמים ביוטיים (חיים)
כל היצורים החיים במערכת:
- צמחים (יצרנים)
- בעלי חיים (צרכנים)
- פטריות וחיידקים (מפרקים)
הם משפיעים זה על זה: טריפה, תחרות, הדדיות, טפילות.
דוגמה: עצים, צבאים, זאבים, חיידקי קרקע, פטריות
גורמים אביוטיים (לא חיים)
הסביבה הפיזית והכימית:
- אור שמש, טמפרטורה
- מים, לחות
- סוג קרקע, מינרלים
- אוויר (CO2, O2)
- רוח, גשם
דוגמה: כמות הגשם השנתית, טמפרטורה ממוצעת, סוג הקרקע
הגורמים הביוטיים והאביוטיים תמיד משפיעים זה על זה. למשל: כמות הגשם (אביוטי) קובעת אילו צמחים (ביוטי) יצמחו, והצמחים משפיעים על לחות הקרקע (אביוטי).
תפקידים במערכת האקולוגית
לכל יצור חי יש תפקיד (נישה אקולוגית) במערכת. שלושת התפקידים העיקריים הם:
יצרנים (אוטוטרופים)
צמחים ואצות.
מייצרים חומר אורגני מחומרים אנאורגניים באמצעות פוטוסינתזה.
מהווים את בסיס כל שרשרת מזון.
מכניסים אנרגיה מהשמש למערכת.
צרכנים (הטרוטרופים)
בעלי חיים שניזונים מיצורים אחרים.
צרכן ראשוני = אוכל עשב (ארנב)
צרכן שניוני = אוכל בשר (שועל)
צרכן שלישוני = טורף עליון (נשר)
כל-יכול = אוכל גם צמחים וגם בשר (דוב, אדם)
מפרקים
חיידקים ופטריות.
מפרקים חומר אורגני מת (עלים נושרים, גופות) לחומרים אנאורגניים.
מחזירים מינרלים לקרקע שצמחים יכולים לספוג.
סוגרים את המעגל - בלעדיהם המערכת קורסת.
שאלה לחשיבה
מה היה קורה אם כל המפרקים היו נעלמים מהמערכת?
חומר אורגני מת (עלים נושרים, גופות, צואה) היה מצטבר ולא מתפרק. מינרלים חיוניים כמו חנקן וזרחן היו 'ננעלים' בתוך החומר המת ולא חוזרים לקרקע. צמחים לא היו מקבלים מינרלים ולא יכולים לגדול, פוטוסינתזה הייתה פוחתת, ובסופו של דבר כל שרשרת המזון הייתה קורסת. המפרקים הם 'מחזרי החומרים' של הטבע.
מערכת אקולוגית דינמית
מערכת אקולוגית אינה קבועה - היא דינמית, כלומר משתנה כל הזמן. שני מדדים עיקריים מאפיינים אותה:
הרכב מינים
אילו מינים נמצאים במערכת, וכמה פרטים מכל מין.
משתנה לפי עונות השנה, שינויי אקלים, והתערבות אדם.
דוגמה: ציפורים נודדות מגיעות לישראל בחורף ועוזבות בקיץ.
זרימת אנרגיה וחומר
אנרגיה זורמת בכיוון אחד: שמש ← יצרנים ← צרכנים ← חום.
חומר (פחמן, חנקן) ממוחזר - עובר ממצב למצב וחוזר.
שינוי בזרימה משפיע על כל המערכת.
השוואה בין סוגי מערכות אקולוגיות
| מאפיין | יער טרופי | מדבר | ים |
|---|---|---|---|
| מגוון מינים | גבוה מאוד | נמוך | גבוה |
| יצרנים | עצים, שיחים | צמחי מדבר | אצות, פיטופלנקטון |
| גורם אביוטי מגביל | אור (תחרות) | מים | אור (עומק) |
| טמפרטורה | חמה ולחה כל השנה | קיצונית (חם/קר) | יציבה יחסית |
| גשם שנתי | 2000+ מ"מ | פחות מ-250 מ"מ | לא רלוונטי |
* כל מערכת אקולוגית מותאמת לתנאים הסביבתיים שלה.
שאלה לחשיבה
מדוע ביער טרופי יש מגוון מינים גבוה בהרבה מבמדבר?
ביער טרופי יש שפע של מים, אור וחום - משאבים רבים שמאפשרים לצמחים רבים לגדול. ריבוי צמחים יוצר מגוון בתי גידול (קרקע, גזע, צמרת), שמאפשר למינים רבים של בעלי חיים למצוא אוכל ומחסה. במדבר, המחסור במים מגביל את מספר הצמחים ולכן גם את מספר המינים האחרים.
למרות שטחה הקטן (כ-22,000 קמ"ר), ישראל מכילה מגוון מפתיע של מערכות אקולוגיות. הסיבה: מיקומה על צומת שלוש יבשות ובמעבר בין אקלים ים-תיכוני לאקלים מדברי.
- חורש ים-תיכוני - יער ירוק-עד של אלונים, אלות ושיחים. הכרמל, הרי ירושלים.
- מדבר - הנגב ומדבר יהודה. צמחים ובעלי חיים מותאמים ליובש קיצוני.
- ים המלח - המערכת הנמוכה בעולם. תנאים קיצוניים עם מליחות גבוהה.
- עמק החולה - אגמון שנשמר. תחנה חשובה לציפורים נודדות (כ-500 מיליון ציפורים בשנה!).
- שונית האלמוגים באילת - אחת הצפונית בעולם. עשרות מיני אלמוגים ומאות מיני דגים.
- הכנרת - מערכת מים מתוקים. מקור מים ובית גידול למינים רבים.