Skip to main content
Global

19.4: אקולוגיה קהילתית

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208599

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    באופן כללי, אוכלוסיות של מין אחד לעולם אינן חיות במנותק מאוכלוסיות של מינים אחרים. האוכלוסיות המקיימות אינטראקציה התופסות בית גידול נתון מהוות קהילה אקולוגית. מספר המינים התופסים את אותו בית גידול והשפע היחסי שלהם ידוע כמגוון הקהילה. אזורים עם מגוון מינים נמוך, כמו הקרחונים של אנטארקטיקה, עדיין מכילים מגוון רחב של אורגניזמים חיים, ואילו המגוון של יערות הגשם הטרופיים הוא כה גדול עד שלא ניתן להעריך אותו במדויק. מדענים חוקרים אקולוגיה ברמה הקהילתית כדי להבין כיצד מינים מתקשרים זה עם זה ומתחרים על אותם משאבים.

    טריפה ואוכלי עשב

    אולי הדוגמה הקלאסית לאינטראקציה בין מינים היא יחסי טורף-טרף. ההגדרה הצרה ביותר של האינטראקציה בין טורף-טרף מתארת פרטים מאוכלוסייה אחת שהורגים ולאחר מכן צורכים את הפרטים של אוכלוסייה אחרת. גודל האוכלוסייה של טורפים וטרף בקהילה אינו קבוע לאורך זמן, והם עשויים להשתנות במחזורים שנראים קשורים זה לזה. הדוגמה המצוטטת ביותר לדינמיקה של אוכלוסיית טורף-טרף נראית ברכיבה על אופניים של הלינקס (טורף) וארנבת נעלי השלג (טרף), תוך שימוש בנתוני לכידה של 100 שנים מצפון אמריקה (איור). \(\PageIndex{1}\) למחזוריות זו של גודל אוכלוסיית הטורפים והטרפים יש תקופה של כעשר שנים, כאשר אוכלוסיית הטורפים בפיגור של שנה עד שנתיים מאחורי אוכלוסיית הטרף. הסבר ברור לדפוס זה הוא שככל שמספר הארנבות גדל, יש יותר מזון זמין עבור הלינקס, מה שמאפשר גם לאוכלוסיית הלינקס לגדול. אולם כאשר אוכלוסיית הלינקס גדלה לרמת סף, הם הורגים כל כך הרבה ארנבות שמספר הארנבות מתחיל לרדת, ואחריו ירידה באוכלוסיית הלינקס בגלל מחסור במזון. כאשר אוכלוסיית הלינקס נמוכה, גודל אוכלוסיית הארנבות מתחיל לגדול, בין השאר, בגלל לחץ טריפה נמוך, שמתחיל את המחזור מחדש.

    גרף משרטט מספר בעלי חיים באלפים לעומת זמן בשנים. מספר הארנבות נע בין 10,000 בנקודות השפל לבין 75,000 עד 150,000 בנקודות השיא. בדרך כלל יש פחות lynxes מאשר ארנבות, אבל המגמה במספר lynxes נובע מזה של מספר ארנבות.
    איור\(\PageIndex{1}\): רכיבה על אופניים של אוכלוסיות ארנבת שלג ולינקס בצפון אונטריו היא דוגמה לדינמיקה של טורף-טרף.

    מנגנוני הגנה מפני טריפה ואוכלי עשב

    טריפה והימנעות מטורפים הם סוכנים סלקטיביים חזקים. כל דמות תורשתית המאפשרת לאדם מאוכלוסיית טרף להתחמק טוב יותר מהטורפים שלו תוצג במספרים גדולים יותר בדורות מאוחרים יותר. כמו כן, תכונות המאפשרות לטורף לאתר וללכוד את טרפו בצורה יעילה יותר יובילו למספר רב יותר של צאצאים ולעלייה בשכיחות התכונה בתוך האוכלוסייה. קשרים אקולוגיים כאלה בין אוכלוסיות ספציפיות מובילים להתאמות המונעות על ידי תגובות אבולוציוניות הדדיות באותן אוכלוסיות. מינים פיתחו מנגנונים רבים כדי להימלט מטריפה ואוכלי עשב (צריכת צמחים למאכל). ההגנות עשויות להיות מכניות, כימיות, פיזיות או התנהגותיות.

    הגנות מכניות, כגון נוכחות שריון בבעלי חיים או קוצים בצמחים, מרתיעות טריפה ואוכלי עשב על ידי מניעת מגע פיזי (איור א). \(\PageIndex{2}\) בעלי חיים רבים מייצרים או משיגים הגנות כימיות מצמחים ומאחסנים אותם כדי למנוע טריפה. מיני צמחים רבים מייצרים תרכובות צמחיות משניות שאינן משרתות תפקיד לצמח פרט לכך שהן רעילות לבעלי חיים ומרתיעות את הצריכה. לדוגמה, כפפת השועל מייצרת מספר תרכובות, כולל דיגיטליס, שהן רעילות ביותר בעת אכילה (איור \(\PageIndex{2}\) ב). (מדענים ביו-רפואיים ייעדו את הכימיקל המיוצר על ידי שועל כתרופת לב, שהצילה חיים במשך עשרות שנים רבות.)

    תמונה (א) מציגה את הקוצים הארוכים והחדים של עץ ארבה דבש. תמונה (ב) מציגה את הפרחים הוורודים בצורת פעמון של כפפת שועל.
    איור\(\PageIndex{2}\): (א) עץ ארבה הדבש משתמש בקוצים, הגנה מכנית, מפני אוכלי עשב, בעוד (ב) כפפת השועל משתמשת בהגנה כימית: רעלים המיוצרים על ידי הצמח עלולים לגרום לבחילות, הקאות, הזיות, עוויתות או מוות בעת הצריכה. (קרדיט א: שינוי עבודה מאת הוו וויליאמס; קרדיט ב: שינוי עבודה מאת פיליפ ג'גנשטט)

    מינים רבים משתמשים בצורת גופם ובצבעם כדי להימנע מגילוי על ידי טורפים. מקל ההליכה הטרופי הוא חרק בעל צבע וצורת גוף של זרד, מה שמקשה מאוד לראות מתי הוא נייח על רקע זרדים אמיתיים (איור \(\PageIndex{3}\) א). בדוגמה אחרת, הזיקית יכולה לשנות את צבעה כך שתתאים לסביבתה (איור \(\PageIndex{3}\) ב).

    תמונה (א) מראה חרק מקל הליכה ירוק הדומה לגבעול עליו הוא יושב. תמונה (ב) מציגה זיקית ירוקה הדומה לעלה.
    איור\(\PageIndex{3}\): (א) מקל ההליכה הטרופי ו- (ב) הזיקית משתמשים בצורת גופם ו/או בצבעם כדי למנוע זיהוי על ידי טורפים. (אשראי א: שינוי עבודה על ידי לינדה טאנר; קרדיט ב: שינוי עבודה על ידי פרנק ואסן)

    מינים מסוימים משתמשים בצבע כדרך להזהיר טורפים שהם לא טעימים או רעילים. לדוגמה, זחל פרפר המלוכה מוציא רעלים ממזונו (צמחים ועשבי חלב) כדי להפוך את עצמו לרעיל או לא נעים לטורפים פוטנציאליים. הזחל צהוב ושחור בהיר כדי לפרסם את רעילותו. הזחל מסוגל גם להעביר את הרעלים המופרדים למלך הבוגר, שגם הוא בצבע דרמטי בשחור ואדום כאזהרה לטורפים פוטנציאליים. קרפדות כרס אש מייצרות רעלים שהופכים אותן לא נעימות לטורפים הפוטנציאליים שלהן. יש להם צבע אדום או כתום בוהק על בטנם, אותם הם מציגים בפני טורף פוטנציאלי כדי לפרסם את אופיים הרעיל ולהרתיע מהתקפה. אלה רק שתי דוגמאות לצביעת אזהרה, שהיא הסתגלות נפוצה יחסית. צבע אזהרה פועל רק אם טורף משתמש בראייה כדי לאתר טרף ויכול ללמוד - טורף נאיבי חייב לחוות את ההשלכות השליליות של אכילת אחד לפני שהוא ימנע מאנשים אחרים בצבעים דומים (איור). \(\PageIndex{4}\)

    תמונה מראה מבט צדדי של קרפדה באקווריום צף במים: הבטן כתומה בהירה ושחורה וגבה וראשו ירוקים ושחורים.
    איור\(\PageIndex{4}\): לקרפדה בעלת כרס האש יש צבע בהיר על בטנה המשמש להזהיר טורפים פוטנציאליים שהיא רעילה. (אשראי: שינוי עבודה מאת רוברטו ורזו)

    בעוד שחלק מהטורפים לומדים להימנע מאכילת טרף פוטנציאלי מסוים בגלל צבעם, מינים אחרים פיתחו מנגנונים לחקות צבע זה כדי להימנע מאכילה, למרות שהם עצמם לא יכולים להיות לא נעימים לאכילה או מכילים כימיקלים רעילים. במקרים מסוימים של חיקוי, מין לא מזיק מחקה את צבע האזהרה של מין מזיק. בהנחה שהם חולקים את אותם טורפים, הצבע הזה מגן על הלא מזיקים. מיני חרקים רבים מחקים את צבעם של צרעות, שהן חרקים עוקצניים וארסיים, ובכך מרתיעים את הטריפה (איור). \(\PageIndex{5}\)

    תמונות A ו- B מראות מה שנראה כצרעות כמעט זהות למראה, אך B הוא למעשה זבוב רחף לא מזיק.
    איור\(\PageIndex{5}\): צורה אחת של חיקוי היא כאשר מין לא מזיק מחקה את צבעו של מין מזיק, כפי שניתן לראות עם (א) צרעה (Polistes sp.) ו- (ב) זבוב הרחף (Syrphus sp.). (אשראי: שינוי העבודה על ידי טום אינג'ס)

    במקרים אחרים של חיקוי, מינים מרובים חולקים את אותו צבע אזהרה, אך לכולם יש למעשה הגנות. שכיחות האות משפרת את התאימות של כל הטורפים הפוטנציאליים. האיור \(\PageIndex{6}\) מציג מגוון פרפרים בעלי טעם רע עם צבע דומה.

    תמונות מציגות ארבעה זוגות פרפרים שהם כמעט זהים זה לזה בצבע ובדפוס הפסים.
    איור\(\PageIndex{6}\): כמה מיני פרפר הליקוניוס בעלי טעם לא נעים חולקים דפוס צבע דומה עם זנים בעלי טעם טוב יותר, דוגמה לחיקוי. (קרדיט: ג'רון מ ', פאפא ר', בלטראן מ ', צ'מברליין נ', מווארז ג'יי ואח '.)

    עקרון הדרה תחרותי

    משאבים מוגבלים לעתים קרובות בתוך בית גידול ומינים מרובים עשויים להתחרות כדי להשיג אותם. אקולוגים הבינו שלכל המינים יש נישה אקולוגית. נישה היא מערך המשאבים הייחודי המשמש מין, הכולל את האינטראקציות שלו עם מינים אחרים. עקרון ההדרה התחרותי קובע ששני מינים אינם יכולים לתפוס את אותה נישה בבית גידול: במילים אחרות, מינים שונים אינם יכולים להתקיים יחד בקהילה אם הם מתחרים על כל אותם משאבים. עיקרון זה פועל מכיוון שאם יש חפיפה בשימוש במשאבים ולכן תחרות בין שני מינים, אז ייבחרו תכונות המפחיתות את ההסתמכות על המשאב המשותף כדי להוביל לאבולוציה המפחיתה את החפיפה. אם אחד המינים אינו מסוגל להתפתח כדי להפחית את התחרות, אז המינים המנצלים את המשאב בצורה היעילה ביותר יניעו את המינים האחרים להכחדה. דוגמה ניסיונית לעיקרון זה מוצגת באיור \(\PageIndex{7}\) עם שני מינים פרוטוזואנים: Paramecium aurelia ו Paramecium caudatum. כאשר הם גדלים בנפרד במעבדה, שניהם משגשגים. אך כאשר הם ממוקמים יחד באותה מבחנה (בית גידול), P. aurelia עולה על P. caudatum על מזון, מה שמוביל להכחדתו בסופו של דבר של האחרון.

    שלושת הגרפים כולם משרטטים את מספר התאים לעומת הזמן בימים. בגרף (א), פ אורליה גדל לבד. בגרף (ב), P. caudatum גדל לבד. בגרף (ג), שני המינים גדלים יחד. כאשר הם גדלים לבד, שני המינים מפגינים צמיחה לוגיסטית וגדלים לצפיפות תאים גבוהה יחסית. כאשר שני המינים גדלים יחד, P. aurelia מראה צמיחה לוגיסטית כמעט לאותה צפיפות תאים כפי שהציגה כאשר היא גדלה לבדה, אך P. caudatum כמעט ולא גדל כלל, ובסופו של דבר אוכלוסייתו יורדת לאפס.
    איור\(\PageIndex{7}\): Paramecium aurelia ו Paramecium caudatum גדלים היטב בנפרד, אך כאשר הם מתחרים על אותם משאבים, P. aurelia עולה על P. caudatum.

    סימביוזה

    יחסים סימביוטיים הם אינטראקציות קרובות וארוכות טווח בין פרטים ממינים שונים. סימביוזות עשויות להיות קומנסליות, בהן מין אחד מרוויח ואילו השני אינו נפגע ואינו מועיל; הדדי, בו שני המינים מרוויחים; או טפילי, שבו האינטראקציה פוגעת במין אחד ומועילה לאחר.

    קומנסליזם

    מערכת יחסים קומנסלית מתרחשת כאשר מין אחד מרוויח מאינטראקציה ממושכת קרובה, בעוד שהשני אינו מרוויח ואינו נפגע. ציפורים המקננות בעצים מספקות דוגמה לקשר קומנסלי (איור\(\PageIndex{8}\)). העץ אינו נפגע מנוכחות הקן בין ענפיו. הקנים קלים ומייצרים עומס מועט על השלמות המבנית של הענף, ורוב העלים, בהם העץ משתמש כדי לקבל אנרגיה על ידי פוטוסינתזה, נמצאים מעל הקן ולכן הם אינם מושפעים. הציפור, לעומת זאת, מרוויחה מאוד. אם הציפור היתה צריכה לקנן בשטח פתוח, הביצים והצעירים שלה יהיו פגיעים לטורפים. קשה לזהות מערכות יחסים פוטנציאליות רבות מכיוון שקשה להוכיח שבן זוג אחד אינו מפיק תועלת מסוימת מנוכחותו של האחר.

    תמונה מראה ציפור צהובה בונה קן בעץ.
    איור\(\PageIndex{8}\): האורג המסווה הדרומי מתחיל ליצור קן בעץ בעמק זמבזי, זמביה. זוהי דוגמה לקשר קומנסלי, שבו מין אחד (הציפור) מרוויח, ואילו השני (העץ) לא מרוויח ולא נפגע. (אשראי: "הנאי" /ויקימדיה Commons)

    הדדיות

    סוג שני של קשר סימביוטי נקרא הדדיות, שבה שני מינים נהנים מהאינטראקציה שלהם. לדוגמה, לטרמיטים יש מערכת יחסים הדדית עם פרוטיסטים החיים במעיים של החרק (איור א). \(\PageIndex{9}\) הטרמיטים נהנים מיכולתם של הפרוטיסטים לעכל תאית. עם זאת, הפרוטיסטים מסוגלים לעכל תאית רק בגלל נוכחותם של חיידקים סימביוטיים בתוך התאים שלהם המייצרים את האנזים התאית. הטרמיט עצמו אינו יכול לעשות זאת: ללא הפרוטוזואה הוא לא יוכל להשיג אנרגיה ממזונו (תאית מהעץ שהוא לועס ואוכל). הפרוטוזואה מרוויחה בכך שיש סביבה מגנה ואספקה מתמדת של מזון מפעולות לעיסת העץ של הטרמיט. בתורו, הפרוטיסטים נהנים מהאנזימים המסופקים על ידי האנדוסימביונטים החיידקיים שלהם, בעוד שהחיידקים נהנים מסביבה מגנה כפולה ומקור קבוע של חומרים מזינים משני מארחים. חזזית היא מערכת יחסים הדדית בין פטרייה לאצות פוטוסינתטיות או ציאנובקטריה (איור ב). \(\PageIndex{9}\) הגלוקוז המיוצר על ידי האצות מספק הזנה לשני האורגניזמים, בעוד שהמבנה הפיזי של החזזית מגן על האצות מפני היסודות והופך חומרים מזינים מסוימים באטמוספירה לזמינים יותר לאצות. אצות החזזיות יכולות לחיות באופן עצמאי בהינתן הסביבה הנכונה, אך רבים מבני הזוג הפטרייתיים אינם מסוגלים לחיות בכוחות עצמם.

    תמונה (א) מציגה טרמיטים צהובים, ותמונה (ב) מציגה עץ מכוסה חזזית.
    איור\(\PageIndex{9}\): (א) טרמיטים יוצרים מערכת יחסים הדדית עם פרוטוזואה סימביוטית במעיים שלהם, המאפשרים לשני האורגניזמים להשיג אנרגיה מהתאית שהטרמיט צורך. (ב) חזזית היא פטרייה שיש לה אצות פוטוסינתטיות סימביוטיות החיות בקשר הדוק. (אשראי א: שינוי עבודה על ידי סקוט באואר, USDA; אשראי ב: שינוי עבודה על ידי קורי זנקר)

    טפילות

    טפיל הוא אורגניזם הניזון מאחר מבלי להרוג מיד את האורגניזם ממנו הוא ניזון. במערכת יחסים זו הטפיל מרוויח, אך האורגניזם הניזון ממנו, המארח, נפגע. המארח נחלש בדרך כלל על ידי הטפיל מכיוון שהוא שואב משאבים שהמארח ישתמש בהם בדרך כלל כדי לשמור על עצמו. טפילים עשויים להרוג את המארחים שלהם, אך בדרך כלל יש ברירה להאט את התהליך הזה כדי לאפשר לטפיל זמן להשלים את מחזור הרבייה שלו לפני שהוא או צאצאיו מסוגלים להתפשט למארח אחר.

    מחזורי הרבייה של טפילים הם לרוב מורכבים מאוד, ולעיתים דורשים יותר ממין מארח אחד. תולעת סרט גורמת למחלות בבני אדם כאשר צורכים בשר מזוהם ולא מבושל כגון חזיר, דגים או בקר (איור\(\PageIndex{10}\)). תולעת הסרט יכולה לחיות בתוך המעי של המארח במשך מספר שנים, ולהפיק תועלת ממזונו של המארח, והיא עשויה לגדול לאורך של מעל 50 מטר על ידי הוספת מקטעים. הטפיל עובר ממין מארח אחד למין מארח שני על מנת להשלים את מחזור חייו. Plasmodium falciparum הוא טפיל נוסף: הפרוטיסטים הגורמים למלריה, מחלה משמעותית באזורים רבים בעולם. חי בתוך הכבד האנושי ותאי הדם האדומים, האורגניזם מתרבה באופן א-מיני במארח האנושי ולאחר מכן מינית במעיים של יתושים המזינים דם כדי להשלים את מחזור חייו. כך המלריה מתפשטת מאדם ליתוש ובחזרה לאדם, אחת ממחלות זיהומיות רבות הנישאות על ידי פרוקי רגליים של בני אדם.

    מחזור החיים של תולעת סרט מתחיל כאשר ביצים או קטעי תולעי סרט בצואה נבלעים על ידי חזירים או בני אדם. העוברים בוקעים, חודרים לדופן המעי ומסתובבים לשרירים הן בחזירים והן בבני אדם. איור זה מראה כיצד בני אדם עשויים לרכוש זיהום בתולעי סרט על ידי בליעת בשר נא או לא מבושל. זיהום עלול לגרום לציסטות בשרירים, או בתולעי סרט במעי. תולעי סרט מצמידות את עצמן למעי באמצעות מבנה דמוי וו הנקרא סקולקס. קטעי תולעי סרט וביצים מופרשים בצואה ומשלימים את המחזור.
    איור\(\PageIndex{10}\): תרשים זה מציג את מחזור החיים של תולעת הסרט, טפיל תולעת אנושי. (אשראי: שינוי העבודה על ידי CDC)

    מושג בפעולה

    למידע נוסף על "סימביוזה בים", צפו באתר האינטרנט הזה של העולם הכחול של ג'ונתן בירד.

    מאפייני קהילות

    קהילות הן מערכות מורכבות שניתן לאפיין במבנה שלהן (מספר וגודל האוכלוסיות והאינטראקציות שלהן) והדינמיקה (כיצד החברים והאינטראקציות שלהם משתנים לאורך זמן). הבנת המבנה והדינמיקה הקהילתית מאפשרת לנו למזער את ההשפעות על מערכות אקולוגיות ולנהל קהילות אקולוגיות שאנו נהנים מהן.

    המגוון הביולוגי

    אקולוגים חקרו בהרחבה את אחד המאפיינים הבסיסיים של קהילות: המגוון הביולוגי. מדד אחד למגוון הביולוגי בו משתמשים אקולוגים הוא מספר המינים השונים באזור מסוים והשפע היחסי שלהם. האזור המדובר יכול להיות בית גידול, ביומה או הביוספרה כולה. עושר המינים הוא המונח המשמש לתיאור מספר המינים החיים בבית גידול או ביחידה אחרת. עושר המינים משתנה על פני הגלובוס (איור\(\PageIndex{11}\)). אקולוגים התקשו להבין את הגורמים הקובעים של המגוון הביולוגי. עושר המינים קשור לקו הרוחב: עושר המינים הגדול ביותר מתרחש בסמוך לקו המשווה והעושר הנמוך ביותר מתרחש ליד הקטבים. גורמים אחרים משפיעים גם על עושר המינים. ביוגיאוגרפיה של האי מנסה להסביר את עושר המינים הגדול שנמצא באיים מבודדים, ומצאה קשרים בין עושר המינים, גודל האי והמרחק מהיבשת.

    שפע המינים היחסי הוא מספר הפרטים במין ביחס למספר הפרטים הכולל בכל המינים בתוך מערכת. למיני הקרן, המתוארים להלן, יש לעתים קרובות את השפע היחסי הגבוה ביותר של מינים.

    המפה מציגה את התפוצה המיוחדת של עושר מיני היונקים בצפון ודרום אמריקה. המספר הגבוה ביותר של מיני יונקים, 179-228 לקמ"ר, מתרחש באזור האמזונס בדרום אמריקה. עושר המינים הוא בדרך כלל הגבוה ביותר בקווי הרוחב הטרופיים, ואז יורד לצפון ולדרום, והוא נמצא באפס באזורים הארקטיים.
    איור\(\PageIndex{11}\): עושר המינים הגדול ביותר ליונקים בצפון אמריקה קשור בקווי הרוחב המשווניים. (אשראי: שינוי העבודה על ידי נאס"א, CIESIN, אוניברסיטת קולומביה)

    מינים של קרן

    מיני יסוד נחשבים ל"בסיס "או" סלע "של קהילה, בעלי ההשפעה הגדולה ביותר על המבנה הכללי שלה. לעתים קרובות הם יצרנים ראשוניים, והם בדרך כלל אורגניזם בשפע. לדוגמה, אצה, מין של אצות חומות, היא מין יסוד המהווה את הבסיס ליערות האצות מול חופי קליפורניה.

    מיני יסוד עשויים לשנות פיזית את הסביבה כדי לייצר ולתחזק בתי גידול המועילים לאורגניזמים האחרים המשתמשים בהם. דוגמאות כוללות את האצה שתוארה לעיל או מיני עצים המצויים ביער. האלמוגים הפוטוסינתטיים של שונית האלמוגים מספקים גם מבנה על ידי שינוי פיזי של הסביבה (איור\(\PageIndex{12}\)). השלדים החיצוניים של אלמוגים חיים ומתים מהווים את מרבית מבנה השונית, המגן על מינים רבים אחרים מפני גלים וזרמי אוקיינוס.

    בתמונה נראים אלמוגים דמויי מוח ורודים ואלמוגים ארוכים דמויי אצבע הגדלים על שונית. דגים שוחים בין האלמוגים.
    איור\(\PageIndex{12}\): אלמוגים הם מין היסוד של מערכות אקולוגיות של שונית האלמוגים. (קרדיט: ג'ים א 'מרגוס, USFWS)

    מינים של קיסטון

    מין אבן מפתח הוא כזה שלנוכחותו יש השפעה מופרזת בשמירה על שכיחותם של מינים שונים במערכת אקולוגית, במבנה הקהילה האקולוגית ולעיתים גם במגוון הביולוגי שלה. Pisaster ochraceus, כוכב הים הבין-גאות והשפל, הוא מין אבן מפתח בחלק הצפון מערבי של ארצות הברית (איור). \(\PageIndex{13}\) מחקרים הראו שכאשר אורגניזם זה מוסר מהקהילות, אוכלוסיות המולים (טרפם הטבעי) גדלות, מה שמשנה לחלוטין את הרכב המינים ומפחית את המגוון הביולוגי. מין אבן מפתח נוסף הוא הטטרה המחוברת, דג בנחלים טרופיים, המספק כמעט את כל הזרחן, חומר מזין אנאורגני הכרחי, לשאר הקהילה. הטטרה החבושה ניזון במידה רבה מחרקים מהמערכת האקולוגית היבשתית ואז מפריש זרחן למערכת האקולוגית המימית. היחסים בין אוכלוסיות בקהילה, ואולי המגוון הביולוגי, ישתנו באופן דרמטי אם הדגים הללו ייכחדו.

    תמונה מראה כוכב ים חום-אדמדם.
    איור\(\PageIndex{13}\): כוכב הים Pisaster ochraceus הוא מין אבן מפתח. (קרדיט: ג'רי קירקהרט)

    ביולוגיה בפעולה: מינים פולשים

    מינים פולשים הם אורגניזמים לא מקומיים שכאשר הם מוצגים לאזור מחוץ לתחום הילידים שלו, משנים את הקהילה שאליה הם פולשים. בארצות הברית מינים פולשים כמו הלוססטריף הסגול (Lythrum salicaria) ומולת הזברה (Dreissena polymorpha) שינו מערכות אקולוגיות מימיות, וחלק מהיערות מאוימים על ידי התפשטות אשחר מצוי (Rhamnus cathartica) וחרדל שום (Alliaria petiolata). כמה בעלי חיים פולשים ידועים כוללים את בורר אפר האזמרגד (Agrilus planipennis) ואת הזרזיר האירופי (Sturnus vulgaris). בין אם אתם נהנים מטיול ביער, יוצאים לטיול שייט בקיץ או פשוט הולכים ברחוב עירוני, סביר להניח שנתקלתם במין פולש.

    אחת ההתרבות הרבות האחרונות של מין פולש נוגעת לקרפיון האסייתי בארצות הברית. קרפיונים אסייתיים הוצגו לארצות הברית בשנות השבעים על ידי דיג (בריכות שפמנון מסחריות) ועל ידי מתקני טיהור שפכים שהשתמשו ביכולות הזנת המסננים המצוינות של הדגים כדי לנקות את בריכותיהם מעודף פלנקטון. חלק מהדגים נמלטו, ובשנות השמונים הם התיישבו בנתיבי מים רבים באגן נהר המיסיסיפי, כולל נהרות אילינוי ומיזורי.

    מזינים רעבים ורבבים מהירים, קרפיון אסייתי עשוי להתחרות על מינים מקומיים על מזון ועלול להוביל להכחדתם. מין אחד, קרפיון הדשא, ניזון מפיטופלנקטון וצמחי מים. הוא מתחרה במינים מקומיים על משאבים אלה ומשנה את בתי הגידול של המשתלה עבור דגים אחרים על ידי הסרת צמחי מים. מין אחר, קרפיון הכסף, מתחרה בדגים מקומיים הניזונים מזואופלנקטון. בחלקים מסוימים של נהר אילינוי, קרפיון אסייתי מהווה 95 אחוז מהביומסה של הקהילה. למרות שהוא אכיל, הדג גרמי ולא רצוי בארצות הברית. יתר על כן, נוכחותם מאיימת כעת על הדגים והדיג המקומיים של האגמים הגדולים, החשובים לכלכלות המקומיות ולדייגי הפנאי. קרפיון אסייתי אפילו פצע בני אדם. הדגים, המבוהלים מקולות סירות המנוע המתקרבות, דחפו את עצמם לאוויר, לעתים קרובות נוחתים בסירה או פוגעים ישירות בשייטים.

    האגמים הגדולים ודיג הסלמון ופורל האגם היקר שלהם מאוימים על ידי קרפיון אסייתי. הקרפיון עדיין לא נמצא באגמים הגדולים, ונעשים ניסיונות למנוע את גישתו לאגמים דרך ספינת שיקגו ותעלת התברואה, שהיא הקשר היחיד בין נהר המיסיסיפי לאגני האגמים הגדולים. כדי למנוע מהקרפיון האסייתי לעזוב את התעלה, נעשה שימוש בסדרה של מחסומים חשמליים כדי להרתיע את נדידתם; עם זאת, האיום משמעותי מספיק כדי שכמה מדינות וקנדה תבעו לנתק לצמיתות את ערוץ שיקגו מאגם מישיגן. פוליטיקאים מקומיים ולאומיים שקלו כיצד לפתור את הבעיה. באופן כללי, ממשלות לא היו יעילות במניעה או האטה של הכנסת מינים פולשים.

    הנושאים הקשורים לקרפיון אסייתי מראים כיצד אקולוגיה של אוכלוסייה וקהילה, ניהול דיג ופוליטיקה מצטלבים בנושאים בעלי חשיבות חיונית לאספקת המזון והכלכלה האנושית. נושאים חברתיים-פוליטיים כמו הקרפיון האסייתי עושים שימוש נרחב במדעי האקולוגיה של האוכלוסייה, בחקר בני מין מסוים התופסים בית גידול; ואקולוגיה קהילתית, חקר האינטראקציה של כל המינים בתוך בית גידול.

    דינמיקה קהילתית

    דינמיקה קהילתית היא השינויים במבנה הקהילה ובהרכבה לאורך זמן, לעתים קרובות בעקבות הפרעות סביבתיות כגון הרי געש, רעידות אדמה, סערות, שריפות ושינויי אקלים. אומרים שקהילות עם מספר קבוע יחסית של מינים נמצאות בשיווי משקל. שיווי המשקל הוא דינמי כאשר זהויות המינים ויחסים משתנים עם הזמן, אך שומרים על מספרים קבועים יחסית. בעקבות הפרעה, הקהילה עשויה לחזור למצב שיווי המשקל או לא.

    רצף מתאר את הופעתם והיעלמותם של מינים בקהילה לאורך זמן לאחר הפרעה קשה. ברצף ראשוני, סלע שנחשף לאחרונה או שנוצר לאחרונה מושבת על ידי אורגניזמים חיים; ברצף משני, חלק ממערכת אקולוגית מופרע ונשארים שרידים מהקהילה הקודמת. בשני המקרים, חל שינוי רציף במינים עד שמתפתחת קהילה קבועה פחות או יותר.

    ירושה ראשונית ומינים חלוצים

    רצף ראשוני מתרחש כאשר נוצרת אדמה חדשה, למשל, בעקבות התפרצות הרי געש, כמו אלה באי הגדול בהוואי. כאשר לבה זורמת לאוקיאנוס, נוצרת ללא הרף אדמה חדשה. באי הגדול מתווספים אליו כ -32 דונם אדמה בכל שנה. בליה וכוחות טבע אחרים מפרקים את הסלע מספיק להקמת מינים לבביים כמו חזזיות וכמה צמחים, המכונים מינים חלוצים (איור\(\PageIndex{14}\)). מינים אלה עוזרים לפרק עוד יותר את הלבה העשירה במינרלים לאדמה שבה יצמחו מינים אחרים, פחות קשוחים אך תחרותיים יותר, כגון עשבים, שיחים ועצים, ובסופו של דבר יחליפו את המין החלוץ. עם הזמן האזור יגיע למצב שיווי משקל, עם קבוצה של אורגניזמים שונים לגמרי מהמינים החלוצים.

    תמונה מראה צמח עסיסי גדל באדמה חשופה.
    איור\(\PageIndex{14}\): במהלך הרצף הראשוני בלבה במאווי, הוואי, צמחים בשרניים הם המין החלוץ. (קרדיט: פורסט וקים סטאר)

    רצף משני

    דוגמה קלאסית לרצף משני מתרחשת ביערות אלון והיקורי שפונו בשריפה (איור). \(\PageIndex{15}\) שריפות יער ישרפו את רוב הצמחייה, ואם בעלי החיים לא יכולים לברוח מהאזור, הם נהרגים. החומרים המזינים שלהם, לעומת זאת, מוחזרים לקרקע בצורה של אפר. לפיכך, למרות שהקהילה שונתה באופן דרמטי, קיימת מערכת אקולוגית בקרקע המספקת בסיס ליישוב מהיר.

    לפני השריפה, הצמחייה נשלטה על ידי עצים גבוהים עם גישה למשאב האנרגיה הצמחי העיקרי: אור השמש. גובהם נתן להם גישה לאור השמש תוך הצללת הקרקע ומינים נמוכים אחרים. אולם לאחר השריפה, העצים הללו כבר אינם דומיננטיים. לפיכך, הצמחים הראשונים שצומחים בחזרה הם בדרך כלל צמחים חד-שנתיים ואחריהם תוך מספר שנים גידול והפצת עשבים במהירות ומינים חלוצים אחרים. בשל, לפחות באופן חלקי, משינויים בסביבה שנגרמו כתוצאה מגידול עשבים ועשבים, לאורך שנים רבות צצים שיחים יחד עם עצי אורן, אלון והיקורי קטנים. אורגניזמים אלה נקראים מינים ביניים. בסופו של דבר, מעל 150 שנה, היער יגיע לנקודת שיווי המשקל שלו וידמה לקהילה לפני השריפה. מצב שיווי משקל זה מכונה קהילת השיא, שתישאר עד ההפרעה הבאה. קהילת השיא אופיינית בדרך כלל לאקלים ולגיאולוגיה נתונים. למרות שהקהילה בשיווי משקל נראית זהה ברגע שהיא מושגת, שיווי המשקל הוא דינמי עם שינויים מתמידים בשפע ולעיתים בזהויות מינים. החזרת מערכת אקולוגית טבעית לאחר פעילות חקלאית היא גם תהליך רצף משני מתועד היטב.

    שלושת האיורים מראים רצף משני של יער אלון והיקורי. האיור הראשון מציג חלקת אדמה מכוסה מינים חלוצים, כולל עשבים וצמחים רב שנתיים. האיור השני מציג את אותה חלקת אדמה שכוסתה מאוחר יותר במינים בינוניים, כולל שיחים, אורנים, אלון והיקורי. האיור השלישי מציג את חלקת האדמה המכוסה בקהילת שיא של אלון והיקורי בוגרים. קהילה זו נשארת יציבה עד ההפרעה הבאה.
    איור\(\PageIndex{15}\): רצף משני נראה ביער אלון והיקורי לאחר שריפת יער. מתואר רצף של הקהילה שנמצאת בשלוש פעמים רצופות באותו מקום.

    סיכום המדור

    הקהילות כוללות את כל המינים השונים החיים באזור נתון. מגוון המינים הללו מכונה המגוון הביולוגי. אורגניזמים רבים פיתחו הגנות מפני טריפה ואוכלי עשב, כולל הגנות מכניות, צבע אזהרה וחיקוי. שני מינים אינם יכולים להתקיים ללא הגבלת זמן באותו בית גידול המתחרים ישירות על אותם משאבים. מינים עשויים ליצור קשרים סימביוטיים כגון קומנסליזם, הדדיות או טפילות. מבנה הקהילה מתואר על ידי יסודו ומיני אבן המפתח שלו. קהילות מגיבות להפרעות סביבתיות ברצף: המראה הצפוי של סוגים שונים של מיני צמחים, עד להקמת מבנה קהילתי יציב.

    רשימת מילים

    קהילת שיא
    השלב האחרון ברצף, בו נוצרת קהילה יציבה על ידי מבחר אופייני של מיני צמחים ובעלי חיים
    עקרון הדרה תחרותי
    אין שני מינים בתוך בית גידול שיכולים להתקיים יחד ללא הגבלת זמן כאשר הם מתחרים על אותם משאבים באותו זמן ומקום
    הפרעה סביבתית
    שינוי בסביבה הנגרם על ידי אסונות טבע או פעילויות אנושיות
    מיני יסוד
    מין המהווה לעתים קרובות את החלק המבני העיקרי של בית הגידול
    מארח
    אורגניזם שטפיל חי עליו
    ביוגיאוגרפיה של האי
    חקר החיים בשרשראות האי וכיצד הגיאוגרפיה שלהם מתקשרת עם מגוון המינים שנמצאים שם
    מיני אבן מפתח
    מין שנוכחותו היא המפתח לשמירה על המגוון הביולוגי במערכת אקולוגית ולשמירה על מבנה הקהילה האקולוגית
    חיקוי
    הסתגלות שבה אורגניזם נראה כמו אורגניזם אחר שהוא מסוכן, רעיל או לא נעים לטורפים שלו
    הדדיות
    קשר סימביוטי בין שני מינים שבהם שני המינים מרוויחים
    טפיל
    אורגניזם המשתמש במשאבים ממין אחר: המארח
    מינים חלוצים
    המין הראשון שהופיע ברצף ראשוני ומשני
    ירושה ראשונית
    הירושה ביבשה שבעבר לא היו לה חיים
    שפע מינים יחסי
    גודל האוכלוסייה המוחלט של מין מסוים ביחס לגודל האוכלוסייה של מינים אחרים בקהילה
    רצף משני
    הירושה בתגובה להפרעות סביבתיות שמרחיקות קהילה משיווי המשקל שלה
    עושר מינים
    מספר המינים השונים בקהילה

    תורמים וייחוסים