Lasy Państwowe
Logo Encyklopedii Leśnej

Dział

Samoregulacja w ekosystemach leśnych

Ilość znalezionych haseł: 6

Samoregulacja w ekosystemach leśnych

samoregulacja na poziomie ekosystemu leśnego

(Ekologia lasu, samoregulacja w ekosystemach leśnych), w ekosystemie leśnym funkcjonują wszystkie mechanizmy regulacyjne niższych poziomów organizacji przyrody (komórka, osobnik, populacja, gatunek, biocenoza), ale ponadto mechanizmy związane wyłącznie z tym poziomem. W ujęciu globalnym, typy ekosystemów należące do poszczególnych biomów leśnych wykazują przystosowanie do warunków (termicznych, wodnych, glebowych) będących pochodną ich położenia geograficznego. Z tegoż położenia wynika potencjał ich biomasy i bioróżnorodności. Fakt ten jest wyrazem działania mechanizmów regulacji występowania poszczególnych typów ekosystemu w biosferze. Podstawowe mechanizmy samoregulacyjne w samym ekosystemie leśnym związane są z ich zdolnością pochłaniania i magazynowania energii słonecznej oraz sterowania jej przepływem przez skomplikowaną sieć troficzną. Przepływ energii jest ściśle sprzężony z krążeniem materii w tej sieci. Krążąca w ekosystemie leśnym materia i niesiona z nią energia pozwalają organizmom rosnąć, rozwijać się i rozmnażać. Dzięki temu życie w ekosystemach leśnych stale odradza się i trwa. Ekosystem leśny stanowi nierozerwalne połączenie biocenozy i jej siedliska, przy czym suma obu tych składowych tworzy warunki życia bytujących w nim organizmów (środowisko leśne, czyli biotop). Między czynnikami klimatycznymi i glebowymi a składnikami biocenozy istnieją w ekosystemie leśnym wielorakie sprzężenia zwrotne. Na przykład drzewa, poprzez kształtowanie klimatu wnętrza lasu i dostarczanie detrytusu tworzą korzystne warunki życia dla edafonu, którego aktywność wpływa pozytywnie na żyzność gleby, co z sprzyja wzrostowi drzew, a to znowu wpływa korzystnie na aktywność edafonu. Inny przykład dotyczy gospodarowania wodą przez las. Otóż drzewostan korzystnie wpływa na zdolności retencyjne gleb leśnych (ochrona ich wierzchniej warstwy, zwiększanie porowatości i drenażu), dzięki czemu zostają jednocześnie zabezpieczone jego potrzeby w zakresie pobierania wody. Podobnych przykładów można by podać znacznie więcej.

Zobacz więcej...

Samoregulacja w ekosystemach leśnych

samoregulacja na poziomie komórki

(Ekologia lasu, samoregulacja w ekosystemach leśnych), na tym poziomie modulator (zlokalizowany na przykład w jądrze komórkowym), pod odebraniu i przeanalizowaniu informacji o rodzaju i natężeniu bodźca, włącza lub wyłącza aktywność genów strukturalnych (odpowiedzialnych za fenotypowe cechy organizmu), dzięki czemu możliwa jest synteza odpowiednich białek, a następnie enzymów, co umożliwia przebieg określonej reakcji chemicznej i reakcję komórki, a tym samym jej powrót do względnego stanu równowagi (patrz ryc. 1). Osiąganie tego stanu nie odbywa się jednak od razu, bowiem pierwsza reakcja jest zazwyczaj nieprecyzyjna. Modulator analizuje ją (podobnie jak pierwotny bodziec), dzięki czemu następuje stopniowe dostrojenie natężenia reakcji (patrz ryc. 2). Geny strukturalne są włączane lub wyłączane przez geny operujące i regulujące, tworzące razem z nimi zespół zwany operonem (patrz ryc. 3). Geny strukturalne stanowią zaledwie około 5% całego DNA w operonie, pozostałe około 95% to geny regulujące i operujące, które decydują o włączeniu lub wyłączeniu ich działania, a zatem o ich ekspresji. Cały proces wyłączania (represji) jest dość skomplikowany, ale generalnie polega na tym, że produkty reakcji chemicznej (po przekroczeniu ich optymalnego stężenia) łączą się z białkiem produkowanym przez gen regulujący, a powstający z nich związek blokuje gen operujący, który z kolei wyłącza poszczególne geny strukturalne. W przypadku włączania genów strukturalnych (indukcji) z białkiem genu regulującego łączy się (po przekroczeniu optymalnego poziomu) substrat potrzebny do rozpoczęcia reakcji biochemicznej, a ich związek odblokowuje gen operujący, dzięki czemu ciąg reakcji biochemicznych może zostać wznowiony. Cały proces włączania i wyłączania przebiega cyklicznie, aż do ustalenia właściwego stężenia substancji, niezbędnej komórce do prawidłowego funkcjonowania. Ogólnym przykładem samoregulacji na tym poziomie może być otwieranie się aparatów szparkowych po wpływem padającego na nie promieniowania świetlnego. Światło pobudza fotosyntezę w komórkach przyszparkowych, dzięki czemu zwiększa się w nich stężenie glukozy i ciśnienie osmotyczne, co skutkuje otworzeniem szparki i bardziej intensywną wymianą gazową.

Zobacz więcej...

Samoregulacja w ekosystemach leśnych

samoregulacja na poziomie populacji

(Ekologia lasu, samoregulacja w ekosystemach leśnych), samoregulacja na poziomie populacji polega między innymi na coraz lepszym dostrajaniu jej struktury genetycznej w kolejnych pokoleniach, poprzez eliminację lub nie dopuszczanie do rozrodu osobników gorzej przystosowanych, dzięki czemu w genetycznej puli pokolenia potomnego największy udział mają osobniki najlepiej przystosowane, a jednocześnie najbardziej plenne (dobór naturalny). Wzrost populacji zwierzęcych w biocenozach jest regulowany między innymi przez mechanizm pogarszania się jakości osobników w miarę zwiększania się jej zagęszczenia. Po osiągnięciu zagęszczenia równowagi, przy którym śmiertelność równoważy rozrodczość, wielkość populacji pozostaje na poziomie odpowiadającym pojemności środowiska. Pojemność ta oscyluje w pewnych granicach, co wywołuje pulsację liczebności i areału populacji. U zwierząt nasilenie konkurencji zmusza słabsze osobniki do opuszczenia terytorium zajmowanego przez populację. Między osobnikami tworzącymi populacje roślinne obserwuje się zazwyczaj silną konkurencję, ponieważ osobniki tego samego gatunku mają podobne wymagania i korzystają z tych samych, ograniczonych zasobów środowiska. Konkurencja między osobnikami jest główną przyczyną samoprzerzedzania się zbiorowisk roślinnych, jak też eliminowania młodego pokolenia w zasięgu oddziaływania koron i systemów korzeniowych starszych drzew.

Zobacz więcej...

Samoregulacja w ekosystemach leśnych

samoregulacja w przyrodzie

(Ekologia lasu, samoregulacja w ekosystemach leśnych), polega zasadniczo na zdolności reagowania żywych organizmów (systemów biologicznych) i układów ekologicznych (systemów ekologicznych) na bodźce środowiska wewnętrznego i zewnętrznego. Dzięki właściwej reakcji na bodźce pozostają one w stanie dynamicznej równowagi (homeostazy). Brak właściwej reakcji oznacza niewydolność systemu, a jednocześnie ją pogłębia – prowadząc ostatecznie do śmierci organizmu lub dezintegracji układu ekologicznego. Do wyjaśniania mechanizmów samoregulacyjnych w przyrodzie stosuje się zazwyczaj modele cybernetyczne, oparte na zasadzie sprzężenia zwrotnego. Ogólny model dotyczący systemów przyrodniczych przedstawia się następująco: bodziec – receptor – modulator – efektor – reakcja. W dużym uproszczeniu można przyjąć, że receptor odbiera bodziec i przekazuje informację do modulatora, modulator ją analizuje i przekazuje polecenie do efektora, który je odbiera i wykonuje pracę, dzięki której możliwa jest reakcja systemu na bodziec. Stosując powyższy model można podjąć próbę wyjaśnienia mechanizmów samoregulacji na różnych poziomach organizacji przyrody: komórki, osobnika, populacji, gatunku, biocenozy czy ekosystemu. Można przyjąć (ponownie w dużym uproszczeniu), że: w żywych komórkach i organizmach jednokomórkowych elementami regulacji są organelle; w bardziej złożonych organizmach – komórki, tkanki czy narządy; w populacjach – osobniki; w obrębie gatunku – populacje; w biocenozie – gatunki (populacje różnych gatunków); w ekosystemie – biocenoza i jej nieożywione środowisko; w krajobrazie natomiast – ekosystemy różnego typu. Podstawę samoregulacji w przyrodzie stanowią geny, gdyż to właśnie one sterują metabolizmem żywej komórki oraz funkcjami życiowymi osobników. Od genów zależy zdolność przeżycia osobnika w danym środowisku, a osobniki tworzą przecież populacje i biocenozy. Procesy samoregulacyjne przebiegają najszybciej i najbardziej precyzyjnie na poziomie komórki i organizmu. Na wyższych poziomach przebiegają wolniej i mniej dokładnie. Wydaje się, że im dalej od genów, tym mniejsza szybkość i precyzja procesów samoregulacyjnych. Są one jednak wszechobecne w całej przyrodzie, bowiem bez samoregulacji nie ma życia. Mechanizmy samoregulacyjne (homeostatyczne) zapewniają zdolność powracania do stanu dynamicznej równowagi na wszystkich poziomach organizacji przyrody.

Zobacz więcej...
Kontakt

Szybki kontakt