Ekosistema

Ekosistema kontzeptuak barne hartzen ditu ingurune jakin batean gertatzen diren elkarrekintzak. Hau da, bertako osagai bizidunek (faktore biotikoek) eta osagai  bizigabeek (faktore abiotikoek) osatzen dituzten sistema dinamikoak dira.  

Alde batetik, faktore abiotikoak dira sistema horren oinarria hauek dira: tenperatura, hezetasuna, argia, ura, lurzorua eta mantenugai kimikoak. Faktore horiek baldintzatzen dute zein motatako bizitza garatu daitekeen leku jakin batean. Ingurune fisiko horri biotopoa deritzo.

Bestalde, faktore biotikoak dira ingurune berean bizi diren organismo guztiak hauek izan daitezke: landareak, animaliak, onddoak eta mikroorganismoak. Bizidun multzo horri biozenosia esaten zaio. Aipatutako faktore biotikoek eta abiotikoek osatzen duten sare konplexuak, ekosistemaren oreka eta funtzionamendua mantentzen du.

Ekosistemak kate trofikoen eta energia-fluxuen bidez egituratzen dira. Kate trofiko horietan organismoak elikadura-harremanetan lotzen dira, eta energia-iturri primario batetik (adibidez, eguzkitik) abiatzen den fluxu jarrai baten osagai dira.  

Ekosistema vs bioma

Sakontzeko, irakurri: «Bioma»

Bioma antzekoak diren azaleren sailkapen globala da, klima, landare eta animalia komunitateak kontuan hartuta, besteak beste. Horregatik, biomak hedadura handiko ekosistemak direla esan ohi da.

Biomen definizioa landareen (zuhaitz, zuhaixka eta belarrak) egituran eta haien arteko distantzian (basoa, oihana edo sabana) oinarrituta egiten da. Hori horrela izanik, ondorengoa litzateke biomen sailkapenik sinpleena:

Bioma lurtarrak

Bioma mota hauek klima eta ekosistema antzekoak dituzte, nahiz eta geografikoki banatuta egon. Lur planetan existitzen diren bioma lurtarrak ondorengoak dira: oihanekoa, basokoa, belardietakoa, sabanakoa, taigakoa, estepakoa, basamortukoa eta tundrakoa.

Bioma urtarrak

Lur planetako urez estalitako eremu guztiak barne hartzen dituzte; hau da, ozeanoak, itsasoak, ibaiak, lakuak, etab. Bi talde nagusitan bana daitezke: ur gazikoak eta ur gezekoak. Lehenengoen artean honakoak bereizten dira: ur-lasterretakoak (lotikoak), hau da, ibaietakoak; eta geldirik dauden uretakoak (lentikoak), hau da, lakuetakoak. Bigarrenak, berriz, litoralea dira. Horrez gain, bioma baten parte diren izaki bizidun guztiek ingurunearekiko eta elkarrekiko harremana dute. Ekosistema batean aztertzen dena, berriz, izaki bizidunek ingurune fisikoarekin duten harremana da.

Egitura fisikoa

Ekosistemek egitura fisiko bereizgarria dute, homogeneotasunetik aldentzen dituena.

Horrela, balditza desberdindun atalek osatzen dituzte, uniformetasun handiago edo txikiagokoak. Ekosistema baten egitura fisikoa bi norabide desberdinetan (bertikalean edo horizontalean) garatu daiteke eta bietan agertu ohi da estratifikazio fenomenoa.

Lurzoru horizonteak

Egitura bertikala

Kasu honetan, altueraren araberako geruza desberdinak agertzen dira ekosistemetan. Horren adibide argia lakuak dira. Horietan geruza ezberdinak bereizten dira; hala nola, epilimnion, mesolimnion (edo termoklina) eta hipolimnion, tenperatura, argiztapen eta hezetasunaren arabera, hurrenez hurren. Beste adibide bat lurzoru profila litzateke, horizonteetan azpiegituratuta dagoena.

Egitura horizontala

Kasu honetan, egitura horizontala da ekosistemetan definituta dagoena, askotan periodikoki agertzen dena. Urbazterreko ekosistemetan, adibidez, ibaiaren ibilguarekiko paraleloak diren zintak agertu ohi dira, maila freatikoaren araberakoak direnak. Beste ekosistema batzuetan, ordea, egitura horizontalak mosaikoan garatzen dira, ezaugarri berberak dituzten gune desberdinak tartekatuz.

Sailkapena

Ekosistemak lau talde nagusitan sailka daitezke: urtarrak, lurtarrak, hibridoak eta mikrobiarrak.

Ekosistema urtarrak

Ekosistema urtarrek ozeanoetako eta kontinenteetako urak (gaziak eta gezak) barne hartzen dituzte. Horietako bakoitzak egitura eta propietate fisiko bereizgarriak ditu, argitasun, tenperatura, olatu, ur-laster, konposizio kimiko eta antolaketa ekologikoari dagokienez.

Itsas ekosistemak

Coloradoko ibaiko ekosistema

Ozeanografia da ekosistema mota hauen ikasketaz arduratzen den zientzia. Argitasunaren arabera, bi motatakoak izan daitezke: fotiko edo afotikoak. Lehenengoek fotosintesia aurrera eramateko argi nahikoa jasotzen dute, 200 m baino gutxiagoko sakontasuna izateagatik, kostaldeko ekosistemetan gertatzen den bezala. Bigarrenen kasuan, ordea, ez da fotosintesia gertatzeko argi nahikorik iristen, ekosistema abisaletan gertatzen den bezala.

Ur gezeko ekosistemak

Limnologia da ibai eta lakuetako ekosistemetako ikasketaz arduratzen den zientzia. Talde honetan, aurretik aipatutako ingurune lotiko eta lentikoez gain, iturburuak edo ura metatzen den landareetako zuloak ere sartzen dira.

Ekosistema lurtarrak

Ekosistema hauetan, flora eta fauna lurzoru edo lurpean garatzen dira. Ekosistema lurtarren aberastasuna hezetasuna, tenperatura, altitude eta latitudearen araberakoa da. Horrela, biologikoki aberastasun handieneko ekosistemak hezetasun eta tenperatura handieneko eta altitude eta latitude txikienekoak dira.

Landaredia motaren arabera sailka daitezke: biodibertsitaterik handiena basoetan dago eta maila hori txikitzen doa, sasi zein belardietan zehar, basamortuetako ekosistemetara heldu arte.

Basoko ekosistemak

Basoko ekosistemek lurreko biosferaren gehiengoa osatzen dute. Hauek ere, bi talde nagusitan sailkatzen dira: hostozabalen basoak eta koniferen basoak. Lehenengoetan, angiospermak dira nagusi eta mota horietako ekosistemen adibide dira oihanak, baso lehorrak edo baso epelak. Bigarrenetan, gimnospermak dira nagusi eta mota horietako ekosistemen adibide dira taiga, koniferoen baso epela edo koniferoen baso subtropikalak.

Sasietako ekosistemak

Sasietako ekosistemetan tamaina txikiagoko landareak dira nagusi; hala nola, zuhaixka eta sastrakak. Hiru motatakoak izan daitezke: zuhaixkadiak, xerofiloak edo mendietako sasiak.

Belardietako ekosistemak

Ekosistema mota hauetan belarrak, gramineak hain zuzen ere, dira nagusi eta urtaroko klima duten eremu erdilehorretan egon ohi dira. Hauek ere, lau azpitaldetan sailkatzen dira: belardia, estepa, sabana eta alpetar belardia.

Tundrako ekosistemak

Tundrakoa zuhaitzik gabeko ekosistema hezea da, izoztutako lurpea daukana. Eremu hauetan, goroldioak, likenak, belarrak eta zuhaixka txikiak dira nagusi eta taigaren eta elur iraunkorraren artean daude. Ekosistema mota honetako adibideak dira artikoko eta antartikako tundrak, esate baterako.

Basamortuko ekosistemak

Dalí basamortuko ekosistema

Ekosistema mota hauek bi taldetan bereizten dira: alde batetik basamortua bera; eta bestetik, indlandsisa. Basamortuetako flora eta fauna oso eskasak dira eta klima subtropikala izaten da. Indlandsisa, ordea, izotz geruza edo basamortu polarra da eta kostaldean kokatu ohi da.

Eraldatutako paisaiadun ekosistemak

Ekosistema hauek ez dira naturalak, gizakiak eraldatu baititu. Horien artean, hiriko edo landako inguruneak agertzen dira, baita ekosistema artifizialak ere, gizakiak landatutako basoak edo eragindako basamortutzeak, adibidez.

Ekosistema hibridoak

Ekosistema hauek lurtar edo urtar gisa sailka daitezke, egoeraren arabera, edo haien arteko hibrido gisa, zehatzago esanda. Ur gazi edo gezez estalitako lurrak dira, une oro edo urteko zati handi batean. Ekosistema hibridoetan ageri den florari dagokionez, landare urtarrak, zuhaitzak, belarrak edo algak izan daitezke, ingurunearen ezaugarrien arabera. Faunari dagokionez, ordea, habitat jakin horretara egokitutakoa izango da. Mota honetako ekosistemak dira, adibidez, urperatutako sabana, koniferoen zingira, mangladia, etab.

Ekosistema mikrobiarrak

Mikrobiologian ere, elkarrenganako interdependentzia duten eta habitat bera partekatzen duten organismo mikroskopikoez osatutako sistemak definitzen dira. Horien artean, mikrobiotak edo biofilmak nabarmendu daitezke.

Prozesuak

Funtzioa eta Biodibertsitatea

Biodibertsitateak eginkizun garrantzitsua du ekosistemen funtzionamenduan. Ekosistemetako prozesuak ekosistema horretako espezieek bultzatzen dituzte, baita espezie indibidualen izaerak, eta espezie horien organismoen ugaritasun erlatiboak ere. Ekosistema-prozesuak, organismoen ekintzen ondorio zuzena dira, ingurunearekin elkarreragiten duten heinean.  

Teoria ekologikoak iradokitzen du, elkarrekin bizitzeko, espezieek antzekotasun mugatzaileren bat izan behar dutela. Izan ere, elkarren artean desberdinak izango dira barne-faktore edo indarrek bultzatuta; hala nola, espezieen arteko lehiaren bidez, espezie edo indibiduo bat beste bat baztertzen saiatuko da ^.  

Ekosistema baten espezie kopurua handitzeak ez du adierazten ekosistemak hobeto funtzionatuko duenik. Egia da, hasieran espezie berriak sartzeak funtzio ekologikoak hobetu ditzakeela, nitrogenoa atxikitzea esaterako; baina, espezie kopuru maila jakin batera iristean , espezie gehiago sartzeak ez du ekarpen gehigarririk egingo Espezie exotikoak fenomeno honen adibide garbia dira: ez dute ezertan lagunduko, dagoeneko funtzio bera egiten duten espezieak egongo baitira.  

Argi dago, beraz, ekologikoki ezberdinak diren espezieek, eragin handiagoa izango dutela, nitxo desberdinak hartuko baitituzte. Era berean, espezie dominatzaileek eragin handiagoa dute ekosistemen funtzionamenduan espezie txikiagoek baino. Espezie gakoak, hala ere, nahiz eta kopuru txikian agertu, ekosistemen funtzioan eragin handia dute, elikadura-kateak, animalien portaerak edota landarediak erregulatzen baititu, besteak beste.  

Ekosistemen ingeniaria, habitat bat sortu, aldatu, mantendu edo suntsitzen duen edozein organismo izango da.

Ekosistemen dinamika

Ekosistemen dinamika komunitate biologikoen egituran eta konposizioan denboran zehar gertatzen diren aldaketak dira. Ekosisteman elementu berriak sartzean, biotikoak edo abiotikoak izan daitezkeenak, eragin disruptiboak izango dituzte. Kasu batzuetan, ekosistemaren barruan espezie asko kolapsatu eta hil daitezke.

Hala ere, kasu batzuetan ekosistemek berreskuratzeko gaitasuna dute. Ekosistema bat kolapsatu eta berreskuratzeko duen gaitasuna bi faktoreren araberakoa da: sartutako elementuaren toxikotasuna eta jatorrizko ekosistemak berreskuratzeko duen gaitasuna.

Ekosistema ez da estatikoa, izaki bizidunen arteko elkarrekintzen ondorioz aldatzen doa, izaki bizidunen (faktore biotikoak) eta haien ingurunearen (faktore abiotikoak, adibidez, argia, ura, lurzoru edo tenperatura) arabera.

Bestela esanda, ekosistemen dinamikak gertaera hauek deskribatzen ditu:  

• Animalien, landareen eta beste organismo batzuen populazioak emendatzen edo gutxitzen dira.

• Mantenugaiek eta energiak elikadura-katean zehar zirkulatzen dute.  

• Ekosistema egokitu edo aldatu egiten da asaldura naturalen (suteak, lehorteak edo urakanak) edo giza asalduren (deforestazioa, kutsadura edo urbanizazioa) aurrean.

Ekosistemak hainbat elementu desberdinez osatuta eta kontrolatuta daude: ausazko gertaeraz (ekaitzak, suteak, tenperatura aldaketak…), gertaera horiek elementu abiotikoetan eragiten dituzten erreakzioez (klima, lurra, ura…) eta organismoek inguruko baldintzei ematen dizkieten erantzunez. Horrela, organismoek inguruneko elementuetatik estimuluak jasotzen dituzte. Estimulu horien baturaren emaitza ekosistema da.  

Espezie bakoitzaren populazioen presentzia edo gabezia ugalketa-arrakastaren eta sakabanatzearen araberakoa da; populazio-mailak gorabeheratsuak dira ingurunean ematen diren zorizko gertaerei erantzuteko. Ekosistema bateko espezie kopurua gero eta handiagoa bada, haien arteko estimulu eta interakzioen kopurua ere handiagoa da.

Organismoek etengabeko aldaketei aurre egiteko, hautespen naturalaren bidezko moldapenei esker biziraun dute. Hautespen naturala dela medio, planetako espezieak etengabe egokitu dira aldaketetara, osaketa biologikoan eta banaketan izandako aldaketen bidez. Honi esker, ekosistemak gutxinaka-gutxinaka eta etengabe aldatzen dira eta espezie batzuk desagertu ahala, beste batzuk sortzen edo sartzen dira . Natura iragarrezina denez eta oreka perfekturik ez dagoenez, ekosistemek aldaketei aurre egiteko eta egoera berrietara egokitzeko gaitasuna dute. Horrela, bizitza planetan etengabe aldatzen eta berritzen jarraitzen du.  

Mantenugaien zirkulazioa

Nitrogenoaren Ziklo biologikoa

Ekosistemek etengabe trukatzen dituzte energia eta karbonoa ingurunearekin. Mantenugai mineralak, aldiz, landareek, animaliek, mikrobioek eta lurrak osatzen duten ziklo batean dabiltza gehien bat. Nitrogeno gehiena nitrogenoaren finkapen biologikoaren bidez sartzen da ekosistemetan; prezipitazioen, hautsaren edo gasen bidez jalkitzen da, edo ongarri gisa aplikatzen da ere. ^[20]:266 Lurreko ekosistema gehienak nitrogenoz mugatuta daude epe laburrean, eta, ondorioz, nitrogenoaren zirkulazioa ekosistemen ekoizpenaren kontrol garrantzitsua da.   Epe luzera, fosforoaren eskuragarritasuna ere kritikoa izan daiteke.

Landare guztiek kantitate handietan behar dituzten makronutrienteak honako hauek dira: oinarrizko nutrienteak (gehien mugatzen dituztenak, kantitate handienetan erabiltzen direlako): nitrogenoa, fosforoa eta potasioa.

Bigarren mailako nutriente nagusiak (maiz mugagarri izaten ez direnak ) dira: kaltzioa, magnesioa eta sufrea.  

Bestalde, landare guztiek kantitate txikietan behar dituzten mikronutrienteak hauek dira: boroa, kloruroa, kobrea, burdina, manganesoa, molibdenoa eta zinka.

Azkenik, badaude nutriente onuragarriak ere, landare jakin batzuek edo ingurumen-baldintza zehatzetan dauden landareek behar izan ditzaketenak: aluminioa, kobaltoa, iodoa, nikela, selenioa, silizioa, sodioa eta banadioa.

Garai modernoetara arte, nitrogenoaren finkapena zen ekosistemen nitrogeno-iturri nagusia. Nitrogenoa finkatzen duten bakterioak landareekin sinbiosian edo lurrean aske bizi dira. Kostu energetikoa handia da bakterio horiekin sinbiosian bizi diren landareentzat —ekoizpen primario gordinaren %25 adina, baldintza kontrolatuetan neurtzen direnean—. Landare horiek lekadunak izaten dira maiz. Bakterio nitrogeno finkatzaileez gain , zianobakterio batzuk gai dira nitrogenoa finkatzeko ere. Horiek fototrofoak dira, fotosintesia burutzen baitute. Bakterioen kasuan bezala, aske bizi daitezke edo landareekin harreman sinbiotikoak izan ditzakete. Horrez gain, beste nitrogeno-iturri batzuk ere badira: erregai fosilen errekuntzaren bidez sortutako jalkipen azidoa, ongarriak aplikatu zaizkien nekazaritza-eremuetatik lurruntzen den amoniako gasa eta hautsa. Nitrogeno-input antropogenikoak ekosistemetako nitrogeno-fluxu guztien % 80 inguru dira.

Landare-ehunak erortzen edo jaten direnean, ehun horietako nitrogenoa animalientzat eta mikrobioentzat eskuragarri geratzen da. Mikrobio-deskonposizioak hildako materia organikoaren  konposatu nitrogenatuak askatzen ditu, eta  landareak, onddoak eta bakterioak horiek lortzeko lehiatzen dira.  Lurzoruko bakterio batzuek nitrogeno organikoa duten konposatuak erabiltzen dituzte karbono-iturri gisa, eta amonio ioiak askatzen dituzte lurzorura. Prozesu horri nitrogenoaren mineralizazioa esaten zaio. Beste batzuek amonioa nitrito eta nitrato ioi bihurtzen dute, nitrifikazio deritzon prozesua gauzatuta. Gainera, nitrifikazioan, oxido nitrikoa eta oxido nitrosoa ere sortzen dira. Nitrogenoan aberatsak diren eta oxigeno urriko baldintzetan, nitratoa eta nitritoa nitrogeno gasa bihurtzen dira, desnitrifikazio deritzon prozesuan.

Onddo mikorrizikoak landareen sustraiekin sinbiosian bizi daitezke; onddoek landareek emandako karbohidratoak erabiltzen dituzte eta, trukean, fosforoa eta nitrogeno konposatuak landareen sustraietara itzultzen dituzte. Hau nitrogeno organikoaren transferentzia bide garrantzitsua da, hildako materia organikotik landareetara ematen dena. Mekanismo horrek urtero asimilatutako landare-nitrogenoaren 70 Tg baino gehiagoko ekarpena egiten du, eta, beraz, funtsezko zeregina du mantenugaien zirkulazioa globalean eta ekosistemen funtzioan.

Fosforoa meteorizazioaren bidez sartzen da ekosistemetan. Ekosistemak zahartu ahala elementu horren hornikuntza urritu egiten da, eta, ondorioz, fosforo-mugaketa ohikoagoa da paisaia zaharragoetan (batez ere tropikoetan).  

Kaltzioa eta sufrea ere meteorizazioaren ondorioz sortzen dira, baina deposizio azidoa sufre-iturri garrantzitsua da ekosistema askotan. Magnesioa eta manganesoa ere meteorizazioaren bidez sortzen diren arren, lurreko materia organikoaren eta zelula bizien arteko trukeek fluxu ekosistemikoen zati garrantzitsu bat hartzen dute. Potasioa batez ere zelula bizien eta lurzoruko materia organikoaren artean ziklatzen da.

Energiaren eta materiaren fluxua ekosistemetan

Elikadura-katearen energia

Ekosistema bateko bizidun guztiek materia eta energia behar dituzte beren bizi-funtzioak bete eta, horrela, beren bizi-zikloa osatzeko. Ekosistema bateko izaki bizidunak maila trofiko desberdinetan sailkatzen dira, bakoitzak materia eta energia lortzeko duen mekanismoaren arabera. Hiru maila edo talde hauek bereizten dira.

1. Ekoizleak: organismo autotrofoek osatzen dute eta eguzki-energia eta materia ez-organikoa erabiliz, materia organikoa bilakatzen dutenak dira.
2. Kontsumitzaileak: bizidun heterotrofoak dira, organismo ekoizleak haien elikagai iturria izanik. Kontsumitzaileak primarioak, sekundarioak ala tertziarioak izan daitezke.
3. Deskonposatzaileak: Talde honetan sartzen dira hondakin organiko eta ez-organikoak eraldatu eta ekoizleentzako materia erabilgarrian bihurtzen dituzten onddo eta bakterioak.

Energia fluxua prozesu honen bidez ematen da ekosistemetan:

1. Energiaren sarrera: ekosistema baten energia gehiena eguzkitik dator (eguzki-erradiazioa)
2. Ekoizleek energia harrapatzea: Landareek, algek eta bakterio fotosintetizatzaileek argia harrapatzen dute fotosintesiaren bidez eta energia kimiko bihurtzen dute (gluzidoak, lipidoak...). Energia hori ekoizleen biomasan geratzen da gordeta.
3. Kontsumitzaile primarioen kontsumoa: Belarjaleek ekoizleak jaten dituzte, eta landarean metatutako energiaren zati bat beren gorputzera transferitzen da. Hala ere, energia guztia ez da transferitzen: zati bat digeritu gabeko materian geratzen da (hostoak, zelulosa) eta beste zati bat bero gisa galtze da prozesu metabolikoetan.
4. Kontsumitzaile sekundario eta tertziarioen kontsumoa: Harrapariek belarjaleak (2. Mailako kontsumitzaileak) eta beste harrapari batzuk (3. Mailako kontsumitzaileak) jaten dituzte, eta energiaren zati bat bereganatzen dute. Maila trofikoen arteko urrats bakoitzean energia asko galtzen da, batez ere arnasketa bidez, bero moduan.
5. Deskonposizioa eta birziklatzea: Hondar organikoak (hosto hilak, gorpuak, gorotzak...) detritiboroek (zizareak, intsektuak...) jaten dituzte, eta bakterioek eta onddoek deskonposatu egiten dituzte.  Deskonposatzaileek mantenugaiak askatzen dituzte lurrera,  berriz ere eskuragarri egoteko ekoizleentzat.

Prozesu honen bidez, beraz, transferentzia bakoitzean energia galera bat dagoela ikus dezakegu. Energiaren gehiena maila trofiko batetik bestera galtzen da arnasketa, mugimendu, gorputzaren mantentze eta digeritu gabeko materialen ondorioz. Gutxi gorabeherako arau praktikoaren arabera, maila bateko energiaren %10 inguru besterik ez da pasatzen hurrengo mailara.

Bibliografia

• Ehrlich, P. & Walker B. (1998). Rivets and Redundancy, BioScience, 48 (5).