Struktura ekosystemu

Las jako przykład ekosystemu o określonej strukturze Struktura ekosystemu leśnego kształtuje się w wyniku wzajemnego oddziaływania biotopu i biocenozy. Na schematycznym rysunku przedstawiono przykładowe typy zwarcia drzew (o różnej strukturze poziomej i pionowej). Gatunki drzew lasu, ich zagęszczenie i rozmieszczenie zależą od właściwości siedliska (m.in. klimat, rzeźba terenu, profil glebowy) i są efektem m.in. międzygatunkowej konkurencji o jego zasoby (np. sole mineralne czerpane przez korzenie i energia promieniowania słonecznego czerpana przez liście). Struktura ekosystemu kształtuje się z udziałem organizmów innych gatunków (rośliny, grzyby, mikroorganizmy, zwierzęta), wzajemnie powiązanych zależnościami, m.in. troficznymi, istniejącymi wewnątrz populacji i między nimi. Równocześnie zmieniają się cechy siedliska, np. struktura gleby, mikroklimat (powstaje biotop). Ekosystem dąży do stanu równowagi biocenotycznej, w którym jego struktura jest optymalna (w przybliżeniu stały skład gatunkowy, liczebności poszczególnych populacji i ich rozmieszczenie w trzech wymiarach przestrzeni).

Struktura ekosystemu – rozmieszczenie elementów specyficznego systemu, którym jest ekosystem, oraz wzajemne powiązania między tymi elementami.

Za najmniejsze elementy systemu uznano organizmy poszczególnych gatunków. Gatunki zajmują określone nisze ekologiczne, które uważa się za komplet odpowiadających organizmom czynników abiotycznych i biotycznych (np. zależności międzygatunkowe, konkurencja wewnątrzgatunkowa, zależności w stadach). Zamieszkujące ten sam obszar populacje różnych gatunków wspólnie tworzą biocenozę, która jest zależna od swojego siedliska, a równocześnie je kształtuje, tworząc biotop. System biocenoza-biotop dąży do klimaksu, w którym jest osiągana równowaga biocenotyczna – struktura optymalna pod względem rodzaju gatunków oraz liczebności i rozmieszczenia ich populacji. Zrównoważony ekosystem jest traktowany jak układ termodynamicznie zamknięty (zamknięty system ekologiczny). W takim systemie materia cyrkuluje dzięki dopływowi energii z zewnątrz, najczęściej pobieranej w postaci promieniowania słonecznego (fotosynteza). Energia jest oddawana na sposób ciepła.

Struktura ekosystemu ulega stopniowym przeobrażeniom. Jeżeli zmiany zewnętrznych warunków funkcjonowania danego systemu są powolne, nadąża za nimi jego ewolucyjna adaptacja biologiczna. Tego rodzaju przekształcenia zachodziły niejednokrotnie w historii Ziemi (zob. tabela stratygraficzna), np. pod wpływem powolnej wędrówki kontynentów przez strefy klimatyczne. Szybsze zmiany warunków życia, zachodzące lokalnie (np. pod wskutek wielkich pożarów lasów i innych klęsk żywiołowych) lub w skali globalnej (np. spowodowane katastrofami kosmicznymi), prowadzą do zniszczenia ekosystemu. Zmiany warunków spowodowane działalnością człowieka (np. tworzeniem budowli hydrotechnicznych i sieci autostrad, zanieczyszczaniem powietrza, wód i gleb) są zawsze na tyle szybkie, że naturalna adaptacja ekosystemu (zob. sukcesja ekologiczna) nie jest możliwa.