2. ΑΝΘΡΩΠΟΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

1. Ποιο είναι το αντικείμενο της Οικολογίας;

Οικολογία είναι η επιστήμη που μελετά τις σχέσεις των οργανισμών — και φυσικά του ανθρώπου — με:

•τους αβιοτικούς παράγοντες του περιβάλλοντός τους, δηλαδή το κλίμα (υγρασία, θερμοκρασία, ηλιοφάνεια), τη διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων, τη σύσταση του εδάφους, την αλατότητα του νερού κ. ά.

•τους άλλους οργανισμούς που ανήκουν στο ίδιο ή σε διαφορετικό είδος από αυτούς. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2. Ποια είναι τα επιμέρους συστατικά του οικοσυστήματος;

Σε κάθε οικοσύστημα διακρίνουμε το βιοτικό στοιχείο, δηλαδή τους ζωντανούς οργανισμούς και το αβιοτικό στοιχείο, δηλαδή όλα τα χαρακτηριστικά του φυσικού περιβάλλοντος που επηρεάζουν τους οργανισμούς στο χώρο που αναπτύσσονται, δηλαδή το κλίμα (υγρασία, θερμοκρασία, ηλιοφάνεια), τη διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων, τη σύσταση του εδάφους, την αλατότητα του νερού κ. ά. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

3. Τι περιλαμβάνει το βιοτικό στοιχείο του οικοσυστήματος;

Το βιοτικό στοιχείο του οικοσυστήματος περιλαμβάνει όλους τους οργανισμούς του οικοσυστήματος. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

4. Τι περιλαμβάνει το αβιοτικό στοιχείο του οικοσυστήματος;

Το αβιοτικό στοιχείο του οικοσυστήματος περιλαμβάνει όλα τα χαρακτηριστικά του φυσικού περιβάλλοντος που επηρεάζουν τους οργανισμούς, δηλαδή το κλίμα (υγρασία, θερμοκρασία, ηλιοφάνεια), τη διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων, τη σύσταση του εδάφους, την αλατότητα του νερού κ. ά. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.1 Η EΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΟΙΚΟΣΥΣΤHΜΑΤΟΣ

5. Τι ονομάζουμε πληθυσμό;

Οι οργανισμοί ενός οικοσυστήματος οι οποίοι ανήκουν στο ίδιο είδος αποτελούν έναν πληθυσμό. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

6. Τι ονομάζουμε βιοκοινότητα;

Το σύνολο των διαφορετικών πληθυσμών που ζουν σε ένα οικοσύστημα, αλλά και οι σχέσεις που αναπτύσσονται μεταξύ τους αποτελούν τη βιοκοινότητα του οικοσυστήματος, ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

7. Τι ονομάζουμε οικοσύστημα;

Η έννοια του οικοσυστήματος αποτελεί θεμελιώδη έννοια για την Οικολογία. Το οικοσύστημα είναι ένα σύστημα μελέτης που περιλαμβάνει τους βιοτικούς παράγοντες μιας περιοχής, δηλαδή το σύνολο των οργανισμών που ζουν σ' αυτήν, τους αβιοτικούς παράγοντες της περιοχής, καθώς και το σύνολο των αλληλεπιδράσεων που αναπτύσσονται μεταξύ τους. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

8. Τι ονομάζουμε βιότοπο;

Βιότοπος είναι η περιοχή στην οποία ζει ένας πληθυσμός ή μια βιοκοινότητα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

9. Σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται οι οργανισμοί με κριτήριο τον τρόπο που εξασφαλίζουν την τροφή τους.

Οι οργανισμοί που ζουν σε ένα οικοσύστημα διακρίνονται, ανάλογα με τον τρόπο που εξασφαλίζουν την τροφή τους, σε παραγωγούς, καταναλωτές και αποικοδομητές. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

10. Ποιοι οργανισμοί ονομάζονται αυτότροφοι και ποιοι ετερότροφοι;

Οι παραγωγοί είναι οι οργανισμοί που φωτοσυνθέτουν, έχουν δηλαδή την ικανότητα να δεσμεύουν την ηλιακή ενέργεια και να την αξιοποιούν για την παραγωγή γλυκόζης και άλλων υδατανθράκων από απλά ανόργανα μόρια (διοξείδιο του άνθρακα και νερό). Στους παραγωγούς, που χαρακτηρίζονται και ως αυτότροφοι οργανισμοί, διότι παράγουν οι ίδιοι τις χημικές ουσίες από τις οποίες εξασφαλίζεται η απαραίτητη ενέργεια για την επιβίωσή τους, υπάγονται οι πολυκύτταροι φυτικοί οργανισμοί, τα φύκη και τα κυανοβακτήρια.

Όλοι οι άλλοι οργανισμοί των οικοσυστημάτων, οι οποίοι δε φωτοσυνθέτουν, χαρακτηρίζονται ως ετερότροφοι, γιατί παραλαμβάνουν με την τροφή τους τις χημικές ουσίες που είναι απαραίτητες για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών τους.

Οι ετερότροφοι οργανισμοί διακρίνονται σε καταναλωτές και αποικοδομητές. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

11. Ποιοι οργανισμοί ονομάζονται καταναλωτές πρώτης, δεύτερης, τρίτης τάξης;

Οι καταναλωτές, ανάλογα με «τον αριθμό των βημάτων» που τους χωρίζουν από τους παραγωγούς, διακρίνονται σε:

•καταναλωτές πρώτης τάξης, που είναι τα φυτοφάγα ζώα,

•καταναλωτές δεύτερης τάξης, που είναι τα σαρκοφάγα ζώα τα οποία τρέφονται με φυτοφάγα,

•καταναλωτές τρίτης τάξης, που είναι τα σαρκοφάγα τα οποία τρέφονται με άλλα σαρκοφάγα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

12. Τι χρειάζονται οι οργανισμοί για την επιβίωσή τους;

Η διατήρηση των οικοσυστημάτων, όπως και κάθε άλλης οργανωμένης δομής, απαιτεί συνεχή προσφορά ενέργειας. Επίσης, οι οργανισμοί χρειάζονται για την επιβίωσή τους διάφορα στοιχεία, με τα οποία θα συνθέσουν τα διάφορα βιομόρια που τους είναι απαραίτητα. Απαραίτητη προϋπόθεση για τη διατήρηση των οικοσυστημάτων είναι η ανακύκλωση των διάφορων χημικών στοιχείων, ώστε να είναι αυτά συνεχώς διαθέσιμα στους οργανισμούς ενός οικοσυστήματος. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

13. Γιατί η λειτουργία της αποικοδόμησης είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ζωής;

Οι αποικοδομητές παίζουν σπουδαίο ρόλο στη λειτουργία του οικοσυστήματος, καθώς μετατρέπουν την οργανική ύλη σε ανόργανη, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί εκ νέου από τους φυτικούς οργανισμούς. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

14. Γιατί η ύπαρξη των παραγωγών είναι απαραίτητη για την ύπαρξη της ζωής;

Οι παραγωγοί είναι οι οργανισμοί που φωτοσυνθέτουν, έχουν δηλαδή την ικανότητα να δεσμεύουν την ηλιακή ενέργεια και να την αξιοποιούν για την παραγωγή γλυκόζης και άλλων υδατανθράκων από απλά ανόργανα μόρια (διοξείδιο του άνθρακα και νερό). Τα σύνθετα οργανικά μόρια που παράγουν οι παραγωγοί αφ’ ενός χρησιμοποιούνται από τους ίδιους τους οργανισμούς για να καλύψουν τις ενεργειακές τους ανάγκες, να αναπτυχθούν και να αναπαραχθούν, αφ’ ετέρου όμως μέσω των τροφικών σχέσεων που αναπτύσσονται μεταξύ των διαφόρων οργανισμών, αποτελούν πηγή ενέργειας και υλικών για όλους τους άλλους οργανισμούς των οικοσυστημάτων (ετερότροφους οργανισμούς). Οι παραγωγοί είναι οι οργανισμοί που δημιουργούν οργανική ύλη που αποτελεί για τους άλλους οργανισμούς πηγή ενέργειας και υλικών. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

15. Θα μπορούσε να επιβιώσει ένα οικοσύστημα:

Μόνο με καταναλωτές;

Ι) Δεν θα μπορούσε να επιβιώσει μόνο με καταναλωτές, γιατί χωρίς τους παραγωγούς δεν θα υπήρχαν οργανικές ενώσεις που αποτελούν πηγή ενέργειας και υλικών για τους καταναλωτές. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

Μόνο με αποικοδομητές;

ΙΙ)Δεν θα μπορούσε να επιβιώσει μακροπρόθεσμα, γιατί για τη διατήρησή τους οι αποικοδομητές χρειάζονται οργανικό υλικό που προέρχεται από τους παραγωγούς ή τους διάφορους καταναλωτές. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

Μόνο με παραγωγούς;

ΙΙΙ)Δεν θα μπορούσε να επιβιώσει μόνο με παραγωγούς γιατί κάποια στιγμή δεν θα είχαν την δυνατότητα να δημιουργήσουν νέο οργανικό υλικό. Η ύλη στα οικοσυστήματα είναι πεπερασμένη. Όλα τα στοιχεία που χρειάζονται τα φυτά για να δημιουργήσουν οργανική ύλη θα εγκλωβιστούν σε οργανικές ενώσεις και έτσι δεν θα υπάρχουν άλλα υλικά (απλές ανόργανες ενώσεις) με τις οποίες τα φυτά θα δημιουργήσουν νέα βιομάζα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

Με παραγωγούς και αποικοδομητές;

IV) Ναι, γιατί οι μεν παραγωγοί με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και χρησιμοποιώντας την ενέργεια του ήλιου και απλά ανόργανα υλικά από το περιβάλλον σχηματίζουν βιομάζα η οποία μεταφέρεται με την μορφή νεκρής οργανικής ύλης (πεσμένα φύλλα, καρποί, ξερά χόρτα) στους αποικοδομητές οι οποίοι καλύπτουν έτσι τις ενεργειακές τους ανάγκες. Αλλά με τη δράση τους, σιγά-σιγά επιστρέφουν απλές ανόργανες ενώσεις στο περιβάλλον που μπορούν να χρησιμοποιηθούν και πάλι από τα φυτά. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

Με παραγωγούς και καταναλωτές

V) Όχι γιατί ναι μεν οι παραγωγοί θα παράγουν οργανικό υλικό που θα μπορεί να στηρίξει ενεργειακά τους καταναλωτές, όμως κάποια στιγμή θα αντιμετωπίσουν το πρόβλημα που περιγράφεται στην περίπτωση ΙΙΙ). ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

21. Γιατί μία πόλη χαρακτηρίζεται ως ετερότροφο οικοσύστημα;

Η διατήρηση των οικοσυστημάτων, όπως και κάθε άλλης οργανωμένης δομής, απαιτεί συνεχή προσφορά ενέργειας. Τα οικοσυστήματα που υπάρχουν στον πλανήτη μας, στην πλειονότητά τους, εισάγουν την ενέργεια που είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της δομής τους με τη μορφή της ηλιακής ακτινοβολίας. Τα οικοσυστήματα αυτά χαρακτηρίζονται ως αυτότροφα και διακρίνονται από τα ετερότροφα, στα οποία η εισαγωγή ενέργειας γίνεται με τη μορφή χημικών ενώσεων. Ένα παράδειγμα ετερότροφου οικοσυστήματος είναι μια πόλη, η οποία εισάγει την ενέργεια που χρειάζεται για την επιβίωση των κατοίκων της με τη μορφή των τροφίμων που δεν έχουν παραχθεί σ' αυτήν αλλά σε άλλα αυτότροφα οικοσυστήματα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

22. Ποιες είναι οι απαραίτητες προϋποθέσεις για τη διατήρηση των οικοσυστημάτων;

Βέβαια όσο αναγκαία είναι η τροφοδότηση ενός οικοσυστήματος με ενέργεια άλλο τόσο αναγκαία είναι και η διανομή της στους οργανισμούς του, ώστε να καλύπτουν αυτοί τις ανάγκες τους. Η διανομή ενέργειας γίνεται μέσω των τροφικών σχέσεων που αναπτύσσονται μεταξύ των οργανισμών του οικοσυστήματος (ροή ενέργειας).

Τέλος, απαραίτητη προϋπόθεση για τη διατήρηση των οικοσυστημάτων είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων που είναι απαραίτητα για τη σύνθεση των οργανικών ουσιών από τους παραγωγούς. Η ποσότητα των στοιχείων αυτών στα οικοσυστήματα είναι πεπερασμένη και κατά συνέπεια είναι απαραίτητη η ανακύκλωσή τους, ώστε να είναι αυτά συνεχώς διαθέσιμα στους οργανισμούς ενός οικοσυστήματος. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

23. Πώς οριοθετούνται τα οικοσυστήματα;

Επειδή το οικοσύστημα είναι ένα σύστημα μελέτης, δηλαδή ένα σύνολο από αντικείμενα που δεν εξετάζονται ανεξάρτητα το ένα από το άλλο αλλά στην αλληλεπίδρασή τους, το μέγεθος και τα όριά του καθορίζονται κάθε φορά από τον ερευνητή που το μελετά. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

24. Τι είναι η βιόσφαιρα; Θα μπορούσε η βιόσφαιρα να χαρακτηριστεί οικοσύστημα;

Βιόσφαιρα είναι όλο το τμήμα του πλανήτη μας που συντηρεί ή μπορεί να συντηρήσει ζωή. Η βιόσφαιρα είναι το καλύτερα οριοθετημένο οικοσύστημα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

25. Σε τι αναφέρεται ο όρος ποικιλότητα όσο αφορά τη δομή των οικοσυστημάτων;

Ο όρος «ποικιλότητα» αναφέρεται στα διαφορετικά είδη οργανισμών που υπάρχουν σε ένα οικοσύστημα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

26. Ποια είναι η σημασία της ποικιλότητας;

Ο όρος «ποικιλότητα» αναφέρεται στα διαφορετικά είδη οργανισμών που υπάρχουν σε ένα οικοσύστημα. Η ποικιλότητα των οικοσυστημάτων, αν και φαινομενικά αντιβαίνει στην ισορροπία τους, καθώς θα ήταν αναμενόμενο οι πιο απλές δομές να είναι και πιο σταθερές, αντίθετα την ενισχύει.

Πράγματι, όσο μεγαλύτερη ποικιλότητα έχει ένα οικοσύστημα, τόσο πιο ισορροπημένο είναι. Αυτό συμβαίνει, γιατί τα οικοσυστήματα με μεγαλύτερη ποικιλότητα παρουσιάζουν και μεγαλύτερη ποικιλία σχέσεων μεταξύ των βιοτικών παραγόντων τους.

Έτσι, όποτε μια μεταβολή διαταράσσει την ισορροπία τους, υπάρχουν αρκετοί διαθέσιμοι μηχανισμοί αυτορρύθμισης που την αποκαθιστούν. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

27. Με ποιον τρόπο συντελεί η ποικιλότητα στην ισορροπία των οικοσυστημάτων;

Όσο μεγαλύτερη ποικιλότητα έχει ένα οικοσύστημα, τόσο πιο ισορροπημένο είναι. Αυτό συμβαίνει, γιατί τα οικοσυστήματα με μεγαλύτερη ποικιλότητα παρουσιάζουν και μεγαλύτερη ποικιλία σχέσεων μεταξύ των βιοτικών παραγόντων τους.

Έτσι, όποτε μια μεταβολή διαταράσσει την ισορροπία τους, υπάρχουν αρκετοί διαθέσιμοι μηχανισμοί αυτορρύθμισης που την αποκαθιστούν. Αν, για παράδειγμα, σε ένα οικοσύστημα είναι περιορισμένος ο αριθμός των διαφορετικών ειδών που ζουν σ' αυτό, περιορίζεται αναλογικά και το πλήθος των τροφικών σχέσεων που αναπτύσσονται μεταξύ τους. Έτσι κάθε διαταραχή της ισορροπίας του οικοσυστήματος που θα προκαλούσε την εξαφάνιση ενός είδους θα απειλούσε άμεσα και την εξαφάνιση του είδους που εξαρτάται τροφικά από αυτό.

Αν αντίθετα υπάρχει μεγάλη ποικιλία οργανισμών, οι εναλλακτικές λύσεις στη διατροφή τους είναι περισσότερες και επομένως η εξαφάνιση ή η μείωση του πληθυσμού ενός είδους δεν απειλεί άμεσα τα είδη που τρέφονται από αυτό. Για το λόγο αυτό τα φυσικά οικοσυστήματα (δάση, λίμνες κτλ.), που έχουν μεγαλύτερη ποικιλότητα από τα τεχνητά (καλλιεργούμενοι αγροί, τεχνητές λίμνες κτλ. ), είναι και περισσότερο σταθερά. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.2. ΡΟΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

28. Πώς απεικονίζονται οι ποσοτικές και πώς οι ποσοτικές τροφικές σχέσεις των οργανισμών ενός οικοσυστήματος;

Οι τροφικές σχέσεις μεταξύ των οργανισμών διαφορετικών ειδών είναι ποιοτικές (ποιος τρώει ποιον) και ποσοτικές (τι ποσότητα τρώει).

Η απεικόνιση των ποιοτικών τροφικών σχέσεων που αναπτύσσονται μεταξύ των οργανισμών ενός οικοσυστήματος γίνεται με τις τροφικές αλυσίδες και τα τροφικά πλέγματα, ενώ η απεικόνιση των ποσοτικών τροφικών σχέσεων γίνεται με τις τροφικές πυραμίδες. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.2.1. Τροφικές αλυσίδες και τροφικά πλέγματα

29. Τι ονομάζουμε τροφική αλυσίδα;

Η τροφική αλυσίδα είναι μία σειρά οργανισμών στην οποία ο κάθε ένας αποτελεί την τροφή του επόμενου. Περιγράφουν τις τροφικές σχέσεις που υπάρχουν μεταξύ κάποιων οργανισμών.

Γνωρίζουμε ότι τα φίδια τρώνε βατράχια, ότι τα βατράχια τρέφονται με πεταλούδες και ότι οι πεταλούδες πίνουν το νέκταρ των λουλουδιών. Για την απεικόνιση αυτής της τροφικής αλληλεξάρτησης μπορούμε να κατασκευάσουμε μια αλυσίδα της οποίας τα βέλη θα δείχνουν τη ροή ενέργειας ανάμεσα στους οργανισμούς που έχουν σχέση καταναλισκόμενου -καταναλωτή. Τέτοιες σχέσεις μεταξύ των οργανισμών ενός οικοσυστήματος χαρακτηρίζονται ως τροφικές αλυσίδες. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

30. Τι ονομάζουμε τροφικό πλέγμα;

Η τροφική αλυσίδα είναι μία σειρά οργανισμών στην οποία ο κάθε ένας αποτελεί την τροφή του επόμενου. Περιγράφουν τις τροφικές σχέσεις που υπάρχουν μεταξύ κάποιων οργανισμών. Όμως επειδή στη φύση κάθε είδος οργανισμού δεν τρώει μόνο ένα είδος τροφής αλλά και το ίδιο δεν τρώγεται μόνο από ένα άλλο, για να περιγραφούν καλύτερα οι πολύπλοκες τροφικές σχέσεις χρησιμοποιείται ο όρος τροφικό πλέγμα, που περιγράφει καλύτερα τις τροφικές σχέσεις των οργανισμών ενός οικοσυστήματος και κατά συνέπεια την ροή ενέργειας μέσω της τροφής.

Αν θέλαμε να απεικονίσουμε πιο ρεαλιστικά τις πολύπλοκες τροφικές σχέσεις που αναπτύσσονται μεταξύ των οργανισμών στα οικοσυστήματα, θα καταφεύγαμε στη δημιουργία ενός δικτύου με το οποίο θα δηλώνονταν οι διαφορετικές πηγές από τις οποίες τρέφεται κάθε οργανισμός σε ένα συγκεκριμένο οικοσύστημα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

31. Ποιες πληροφορίες μπορεί να μας δώσει η μελέτη ενός τροφικού πλέγματος;

Η μελέτη ενός τροφικού πλέγματος μπορεί να μας δώσει πληροφορίες για τις ποιοτικές τροφικές σχέσεις που αναπτύσσονται μεταξύ των οργανισμών ενός οικοσυστήματος. Μπορούμε επομένως να πληροφορηθούμε τα διαφορετικά είδη τροφής που χρησιμοποιεί ένας οργανισμός του οικοσυστήματος και ακόμα να μάθουμε ποιους εχθρούς έχει (από ποιους οργανισμούς τρώγεται ο ίδιος).

Η μελέτη όμως ενός τροφικού πλέγματος μπορεί να μας δώσει και άλλες πληροφορίες. Ποιες πιπτώσεις θα έχει στους διάφορους οργανισμούς του οικοσυστήματος η αύξηση ή η μείωση του πληθυσμού κάποιου οργανισμού; Ας πάρουμε, για παράδειγμα, το τροφικό πλέγμα της εικόνας 2. 6. Τι θα συμβεί στο οικοσύστημα, αν το ραντίσουμε με εντομοκτόνο;

•Θα εξαφανιστούν ή θα μειωθούν τα έντομα (πεταλούδες, κάμπιες, μελίγκρες).

•Οι δρυοκολάπτες και οι βάτραχοι δε θα έχουν να φάνε και θα μεταναστεύσουν ή θα μειωθεί ο πληθυσμός τους.

•Τα κοτσύφια θα τρώνε μόνο σαλιγκάρια, των οποίων ο αριθμός θα μειωθεί.

•Τα ποώδη φυτά θα αυξηθούν.

•Οι πληθυσμοί των φιδιών και της κουκουβάγιας θα μειωθούν κ. ο. κ. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

32. Να τοποθετήσετε με τη σειρά τους κρίκους της τροφικής αλυσίδας που αποτελείται από τους οργανισμούς: μελίγκρα, πασχαλίτσα, τριανταφυλλιά, μικρό πουλί, γεράκι. Σε ποιο τροφικό επίπεδο θα κατατάξετε την πασχαλίτσα, σύμφωνα με την προηγούμενη τροφική αλυσίδα;

Τριανταφυλλιά a Μελίγκρα a Πασχαλίτσα a Μικρό πουλί a Γεράκι

Η Πασχαλίτσα ανήκει, σύμφωνα με την προηγούμενη τροφική αλυσίδα, στο τρίτο τροφικό επίπεδο του οικοσυστήματος.

Είναι καταναλωτής δεύτερης τάξης. (πρώτο τροφικό επίπεδο η τριανταφυλλιά = παραγωγός, δεύτερο τροφικό επίπεδο η μελίγκρα = καταναλωτής πρώτης τάξης) ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.2.2. Τροφικές πυραμίδες και τροφικά επίπεδα

33. Ποιους οργανισμούς κατατάσσουμε σε ένα τροφικό επίπεδο;

Στο ίδιο τροφικό επίπεδο κατάτάσσουμε τους οργανισμούς που έχουν τις ίδιες τροφικές συνήθειες. Π. χ. Οι παραγωγοί κατατάσσονται στο πρώτο τροφικό επίπεδο, οι φυτοφάγοι οργανισμοί στο δεύτερο τροφικό επίπεδο, οι σαρκοφάγοι που τρωνε φυτοφάγους στο τρίτο τροφικό επίπεδο κ. ο. κ . Γενικά οι διάφοροι καταναλωτές κατατάσσονται συμβατικά στο ανώτερο από τα τροφικά επίπεδα που μπορούν να καταταγούν με βάση την τροφή τους. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

34. Γιατί είναι δύσκολη η κατάταξη ενός οργανισμού σε κάποιο τροφικό επίπεδο;

Η κατάταξη των καταναλωτών στα τροφικά επίπεδα δεν είναι πάντοτε εύκολη, επειδή:

•Υπάρχουν οργανισμοί που είναι ταυτόχρονα φυτοφάγοι και σαρκοφάγοι (π. χ. άνθρωπος).

•Υπάρχουν οργανισμοί που μπορούν να αλλάζουν τις διατροφικές τους συνήθειες ανάλογα με την εποχή (π.χ. αλεπού).

•Οι διατροφικές προτιμήσεις κάποιων οργανισμών αλλάζουν ανάλογα με το στάδιο της ζωής τους. Για παράδειγμα, ο βάτραχος στο στάδιο του γυρίνου είναι φυτοφάγος, ενώ, όταν μεταμορφωθεί σε ώριμο βάτραχο, γίνεται εντομοφάγος. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

35. Τι είναι οι τροφικές πυραμίδες;

Οι τροφικές πυραμίδες αποτελούν απεικονίσεις των ποσοτικών σχέσεων που υπάρχουν μεταξύ των οργανισμών ενός οικοσυστήματος. Μια τροφική πυραμίδα αποτελείται από τροφικά επίπεδα (επάλληλα ορθογώνια), σε καθένα από τα οποία περιλαμβάνονται όλοι οι οργανισμοί που τρέφονται απέχοντας «ίδιο αριθμό βημάτων» από τον ήλιο. Πιο συγκεκριμένα:

•Το πρώτο τροφικό επίπεδο, που βρίσκεται στη βάση της τροφικής πυραμίδας, είναι αυτό των παραγωγών.

•Το δεύτερο τροφικό επίπεδο είναι αυτό των καταναλωτών πρώτης τάξης.

•Το τρίτο τροφικό επίπεδο είναι αυτό των καταναλωτών δεύτερης τάξης κ. ο. κ. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

36. Ποια είδη τροφικών πυραμίδων υπάρχουν και τι απεικονίζει το καθένα;

Μια τροφική πυραμίδα, ανάλογα με το αν απεικονίζει τη μεταβολή της δεσμευμένης ενέργειας ή τη μεταβολή της βιομάζας (δηλαδή της ξηρής μάζας των οργανισμών ανά μονάδα επιφάνειας ) ή τη μεταβολή του

πληθυσμού από το ένα τροφικό επίπεδο ενός οικοσυστήματος στο άλλο, χαρακτηρίζεται ως πυραμίδα ενέργειας, βιομάζας ή πληθυσμού αντίστοιχα. Μια τροφική πυραμίδα αποτελείται από τροφικά επίπεδα (επάλληλα ορθογώνια), σε καθένα από τα οποία περιλαμβάνονται όλοι οι οργανισμοί που τρέφονται απέχοντας «ίδιο αριθμό βημάτων» από τον ήλιο. Το εμβαδόν που δίνεται σε κάθε ορθογώνιο είναι ανάλογο με το μέγεθος της μεταβλητής που απεικονίζεται στο συγκεκριμένο τροφικό επίπεδο. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

37. Ένα οικοσύστημα περιλαμβάνει παραγωγούς, καταναλωτές πρώτης δεύτερης και τρίτης τάξης. Σε ποιο τροφικό επίπεδο θα κατατάξετε τους καταναλωτές δεύτερης τάξης;

Οι καταναλωτές δεύτερης τάξης ανήκουν στο τρίτο τροφικό επίπεδο. (Πρώτο τροφικό επίπεδο οι παραγωγοί, δεύτερο τροφικό επίπεδο οι καταναλωτές πρώτης τάξης). ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

38. Τι απεικονίζει το πρώτο τροφικό επίπεδο μίας τροφικής πυραμίδας ενέργειας κάποιου οικοσυστήματος που περιλαμβάνει: βελανιδιές, δρυοκολάπτες, σκίουρους, κάμπιες, ποώδη φυτά, λαγούς και αλεπούδες;

Μια τροφική πυραμίδα αποτελείται από τροφικά επίπεδα (επάλληλα ορθογώνια), σε καθένα από τα οποία περιλαμβάνονται όλοι οι οργανισμοί που τρέφονται απέχοντας «ίδιο αριθμό βημάτων» από τον ήλιο. Το εμβαδόν που δίνεται σε κάθε ορθογώνιο είναι ανάλογο με το μέγεθος της μεταβλητής που απεικονίζεται στο συγκεκριμένο τροφικό επίπεδο. Στο τροφικό επίπεδο των παραγωγών απεικονίζεται το ποσό της ενέργειας που είναι δεσμευμένο στις βελανιδιές και στα ποώδη φυτά που αποτελούν τους παραγωγούς του οικοσυστήματος και κατατάσσονται στο πρώτο τροφικό επίπεδο. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

39. Τι ονομάζουμε ανεστραμένες πυραμίδες και πώς εξηγείται ο σχηματισμός τους;

Έχει υπολογιστεί ότι μόνο το 10% περίπου της ενέργειας ενός τροφικού επιπέδου περνάει στο επόμενο, καθώς το 90% της ενέργειας χάνεται. Για το λόγο αυτό τόσο στις τροφικές πυραμίδες ενέργειας όσο και στις τροφικές πυραμίδες βιομάζας παρατηρείται μία πτωτική τάση από τροφικό επίπεδο σε τροφικό επίπεδο. Ανάλογη τάση παρουσιάζουν και οι πυραμίδες πληθυσμού εδώ όμως παρατηρείται μια ενδιαφέρουσα εξαίρεση. Όταν σε ένα οικοσύστημα υπάρχουν παρασιτικές τροφικές σχέσεις, ο πληθυσμός των ανώτερων επιπέδων γίνεται ολοένα μεγαλύτερος από τον πληθυσμό των κατώτερων. Μια τέτοια τροφική πυραμίδα χαρακτηρίζεται ως ανεστραμμένη. Αν, για παράδειγμα, μια βελανιδιά, που μπορεί να θεωρηθεί ως ένα οικοσύστημα, φιλοξενεί 1.000 κάμπιες, σε καθεμία από τις οποίες παρασιτούν 100 πρωτόζωα, η τροφική πυραμίδα του πληθυσμού θα έχει τη μορφή: ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

40. Με ποιο τρόπο μπορεί να συμβάλλει η υπερκατανάλωση κρέατος, από τους ανθρώπους των αναπτυγμένων χωρών, στο πρόβλημα της παγκόσμιας πείνας;

Έχει υπολογιστεί ότι μόνο το 10% περίπου της ενέργειας ενός τροφικού επιπέδου περνάει στο επόμενο, καθώς το 90% της ενέργειας χάνεται. Λόγω αυτού του χαρακτηριστικού ροής της ενέργειας, εκτάσεις καλλιεργημένες με σιτηρά, που θα μπορούσαν να θρέψουν 10000 ανθρώπους, εάν μετατραπούν σε βοσκοτόπους θα μπορέσουν να θρέψουν μόνο 1000. Οι υπόλοιποι 9000 θα πεινούν, αφού ο άνθρωπος θα περάσει από το τροφικό επίπεδο του πρωτογενούς καταναλωτού σε αυτό του δευτερογενούς, γεγονός που συνδέεται με απώλειες κατά 90% της αρχικά , όταν συμπεριφέρονταν ως πρωτογενής καταναλωτής, διαθέσιμης ενέργειας. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

41. Εξηγείστε γιατί μία καλλιεργήσιμη έκταση, αν καλλιεργηθεί με σιτηρά, μπορεί να εξασφαλίσει τροφή για περισσότερους ανθρώπους από αυτούς που θα μπορούσε να συντηρήσει η ίδια περιοχή αν καλλιεργούταν με τριφύλλι που με τη σειρά του θα αποτελούσε τροφή για εκτροφή προβάτων που θα έτρωγαν οι κάτοικοι.

Η ενέργεια, με τη μορφή της χημικής ενέργειας που εμπεριέχεται στην τροφή των οργανισμών, περνάει από το κατώτερο τροφικό επίπεδο (των παραγωγών) στο ανώτερο.

Έχει υπολογιστεί ότι μόνο το 10% περίπου της ενέργειας ενός τροφικού επιπέδου περνάει στο επόμενο, καθώς το 90% της ενέργειας χάνεται. Λόγω των χαρακτηριστικών ροής της ενέργειας, εκτάσεις καλλιεργημένες με σιτηρά, που θα μπορούσαν να θρέψουν 10000 ανθρώπους, εάν μετατραπούν σε βοσκοτόπους θα μπορέσουν να θρέψουν μόνο 1000. Οι υπόλοιποι 9000 θα πεινούν, αφού ο άνθρωπος θα περάσει από το τροφικό επίπεδο του πρωτογενούς καταναλωτού σε αυτό του δευτερογενούς, γεγονός που συνδέεται με απώλειες κατά 90% της αρχικά διαθέσιμης ενέργειας, αυτής δηλαδή που είχε στη διάθεσή του όταν συμπεριφέρονταν ως πρωτογενής καταναλωτής. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

42. Τι γνωρίζετε για τη ροή ενέργειας στα οικοσυστήματα;

Η ωφέλιμη ενέργεια καθώς ρέει στα οικοσυστήματα, μέσω της τροφής, συνεχώς μειώνεται καθώς κατά τη μεταφορά της από το ένα τροφικό επίπεδο στο επόμενο μόνο το 10% από αυτή μπορεί και ενσωματώνεται στη βιομάζα των οργανισμών. Το μεγαλύτερο ποσοστό από την ενέργεια χάνεται για το οικοσύστημα αφού μετατρέπεται σε θερμότητα. Η ενέργεια, με τη μορφή της χημικής ενέργειας που εμπεριέχεται στην τροφή των οργανισμών, περνάει από το κατώτερο τροφικό επίπεδο (των παραγωγών) στο ανώτερο.

Έχει υπολογιστεί ότι μόνο το 10% περίπου της ενέργειας ενός τροφικού επιπέδου περνάει στο επόμενο, καθώς το 90% της ενέργειας χάνεται. Επομένως η ωφέλιμη ενέργεια που φτάνει στα ανώτερα τροφικά επίπεδα είναι κατά πολύ λιγότερη από αυτή που αρχικά δεσμεύτηκε στη βιομάζα των παραγωγών με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Η ενέργεια δηλαδή στα οικοσυστήματα ρέει μονόδρομα και δεν ανακυκλώνεται. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητη η συνεχής τροφοδοσία των οικοσυστημάτων με ενέργεια από τον ήλιο. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

43. Γιατί τα οικοσυστήματα χρειάζονται συνεχή παροχή ενέργειας;

Έχει υπολογιστεί ότι μόνο το 10% περίπου της ενέργειας ενός τροφικού επιπέδου περνάει στο επόμενο, καθώς το 90% της ενέργειας χάνεται. Η ενέργεια δηλαδή, καθώς μεταφέρεται από το ένα τροφικό επίπεδο στο επόμενο μειώνεται. Επομένως η ωφέλιμη ενέργεια που φτάνει στα ανώτερα τροφικά επίπεδα είναι κατά πολύ λιγότερη από αυτή που αρχικά δεσμεύτηκε στη βιομάζα των παραγωγών με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Η ενέργεια δηλαδή στα οικοσυστήματα ρέει μονόδρομα και δεν ανακυκλώνεται. Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητη η συνεχής τροφοδοσία των οικοσυστημάτων με ενέργεια από τον ήλιο. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

44. Γιατί ο αριθμός των τροφικών επιπέδων σε ένα οικοσύστημα ή σε μία τροφική πυραμίδα δεν είναι απεριόριστος;

Γιατί η ωφέλιμη ενέργεια καθώς μεταφέρεται, μέσω της τροφής, από το ένα τροφικό επίπεδο στο επόμενο μειώνεται και κατά συνέπεια κάποια στιγμή η ενέργεια που βρίσκεται κλεισμένη στη βιομάζα κάποιου τροφικού επιπέδου είναι τόσο λίγη ώστε δεν επαρκεί για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών οργανισμών ενός επόμενου τροφικού επιπέδου. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

45. Γιατί η βιομάζα, η ποσότητα ενέργειας ή ο αριθμός των ατόμων, παρουσιάζουν πτωτική τάση, από τη βάση προς την κορυφή μίας τροφικής πυραμίδας;

Έχει υπολογιστεί ότι μόνο το 10% περίπου της ενέργειας ενός τροφικού επιπέδου περνάει στο επόμενο, καθώς το 90% της ενέργειας χάνεται. Μειώνεται κατά συνέπεια η ποσότητα της ενέργειας που βρίσκεται στη βιομάζα των οργανισμών και είναι διαθέσιμη στο επόμενο τροφικό επίπεδο κ.ο.κ. Από τη στιγμή όμως που μειώνεται η διαθέσιμη ενέργεια είναι επόμενο να μειώνεται και το οργανικό υλικό που περικλείει την ενέργεια αυτή, επομένως μειώνεται και η βιομάζα των οργανισμών. Συνέπεια αυτού είναι να μειώνεται και ο αριθμός των ατόμων από το ένα τροφικό επίπεδο στο επόμενο. Αυτό βέβαια ισχύει για τις τροφικές πυραμίδες πληθυσμών μόνο όταν αναφερόμαστε σε οργανισμούς που δεν έχουν τεράστιες διαφορές ως προς το μέγεθός τους, γιατί αν οι οργανισμοί του επόμενου τροφικού επιπέδου είναι πολύ μικρότεροι αυτών του προηγούμενου, τότε η μορφή της τροφικής πυραμίδας πληθυσμών θα είναι ανεστραμμένη. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

46. Γιατί λιγοστεύει η διαθέσιμη στους οργανισμούς ενέργεια όσο προχωράμε σε ανώτερα τροφικά επίπεδα;

47. Ποιο είναι το αποτέλεσμα της μείωσης της διαθέσιμης στους οργανισμούς ενέργειας, όσο προχωράμε προς ανώτερα τροφικά επίπεδα;

Αποτέλεσμα είναι η μείωση της βιομάζας ή και του αριθμού των ατόμων από τα κατώτερα προς τα ανώτερα τροφικά επίπεδα. Σε γενικές γραμμές, η ίδια πτωτική τάση (της τάξης του 90%) που παρουσιάζεται στις τροφικές πυραμίδες ενέργειας εμφανίζεται και στις τροφικές πυραμίδες βιομάζας, καθώς, όταν μειώνεται η ενέργεια που προσλαμβάνει κάθε τροφικό επίπεδο από το προηγούμενό του, είναι λογικό να μειώνεται και η ποσότητα της οργανικής ύλης που μπορούν να συνθέσουν οι οργανισμοί του και συνεπώς μειώνεται η βιομάζα του. Οι τροφικές πυραμίδες πληθυσμού εμφανίζουν και αυτές πτωτική τάση από τροφικό επίπεδο σε τροφικό επίπεδο. Βλέπε ΕΡΩΤΗΣΗ 45 ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

48. Εάν σε κάποιο οικοσύστημα μειωθεί η βιομάζα των παραγωγών, ποιοι οργανισμοί του οικοσυστήματος κινδυνεύουν πρώτοι με εξαφάνιση και γιατί;

Όλοι οι οργανισμοί ενός οικοσυστήματος εξασφαλίζουν την ενέργεια που χρειάζονται από τους παραγωγούς. Καθώς όμως η ενέργεια μεταφέρεται από το ένα τροφικό επίπεδο στο επόμενο υποβαθμίζεται (μόνο το 10% της ενέργειας ενός τροφικού επιπέδου περνάει στο επόμενο). Αν μειωθεί η βιομάζα των παραγωγών αυτοί που κινδυνεύουν με εξαφάνιση είναι πρώτα οι κορυφαίοι καταναλωτές γιατί είναι αυτοί που έχουν στην διάθεσή τους, ούτως ή άλλως, ελάχιστη ενέργεια που αν μειωθεί περισσότερο (λόγω της μείωσης της βιομάζας των παραγωγών και της συνακόλουθης μείωσης της βιομάζας όλων των επόμενων τροφικών επιπέδων) μπορεί να μην επαρκεί για την συντήρησή τους. Επιπλέον ο αριθμός των κορυφαίων καταναλωτών σε ένα οικοσύστημα είναι μικρός γεγονός που αυξάνει περισσότερο τον κίνδυνο εξαφάνισης. Λιγότερο από τους διάφορους καταναλωτές κινδυνεύουν αυτοί που εξασφαλίζουν τροφή και από κατώτερα τροφικά επίπεδα, όπου υπάρχει διαθέσιμη μεγαλύτερη ποσότητα τροφής και επομένως και ενέργειας. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

49. Αν κατασκευάσουμε το τροφικό πλέγμα ενός οικοσυστήματος την άνοιξη και το φθινόπωρο πιστεύεται ότι θα έχουν την ίδια μορφή;

Τα δύο τροφικά πλέγματα δεν θα έχουν απαραίτητα την ίδια μορφή. Οι τροφικές συνήθεις των διάφορων οργανισμών ενός οικοσυστήματος μεταβάλλονται κατά τη διάρκεια του έτους ανάλογα με την διαθεσιμότητα τροφής, αλλάζουν και οι τροφικές αλυσίδες και κατά συνέπεια το τροφικό πλέγμα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

50. Ποια είναι η τύχη της οργανικής ουσίας που παράγεται από τους παραγωγούς ενός οικοσυστήματος;

Από το υπόλοιπο μέρος της οργανικής ύλης που έχει παραχθεί από τους παραγωγούς ένα μέρος μεταβιβάζεται, ως τροφή, στους καταναλωτές, ενώ ένα άλλο καταλήγει ως νεκρή οργανική ύλη (φύλλα, καρποί, κλαδιά κ. ά.) στο έδαφος και γίνεται τροφή για τους αποικοδομητές (βακτήρια και μύκητες) μαζί με τη νεκρή οργανική ύλη ζωικής προέλευσης (σώματα νεκρών οργανισμών, απεκκρίσεις, περιττώματα κ. ά.). ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

51. Γιατί μόνο το 10% περίπου της ενέργειας ενός τροφικού επιπέδου περνάει στο επόμενο τροφικό επίπεδο;

Έχει υπολογιστεί ότι μόνο το 10% περίπου της ενέργειας ενός τροφικού επιπέδου περνάει στο επόμενο, καθώς το 90% της ενέργειας χάνεται. Αυτό οφείλεται στο ότι:

•Ένα μέρος της χημικής ενέργειας μετατρέπεται με την κυτταρική αναπνοή σε μη αξιοποιήσιμες μορφές ενέργειας (π.χ. θερμότητα).

•Δεν τρώγονται όλοι οι οργανισμοί.

•Ορισμένοι οργανισμοί πεθαίνουν.

•Ένα μέρος της οργανικής ύλης αποβάλλεται με τα κόπρανα, τα οποία αποικοδομούνται. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.2.3. Η έννοια της παραγωγικότητας

52. Τι ονομάζεται παραγωγικότητα ενός οικοσυστήματος και σε ποιες κατηγορίες διακρίνεται;

Ο ρυθμός με τον οποίο οι οργανισμοί ενός οικοσυστήματος παράγουν οργανική ύλη αποτελεί την παραγωγικότητα του οικοσυστήματος, που διακρίνεται σε πρωτογενή και σε δευτερογενή.

Πρωτογενής παραγωγικότητα είναι ο ρυθμός με τον οποίο οι παραγωγοί ενός οικοσυστήματος δεσμεύουν την ηλιακή ακτινοβολία και τη μετατρέπουν σε χημική (οργανική ύλη). ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

53. Τι είναι η μικτή και τι η καθαρή πρωτογενής παραγωγικότητα ενός οικοσυστήματος;

Πρωτογενής παραγωγικότητα είναι ο ρυθμός με τον οποίο οι παραγωγοί ενός οικοσυστήματος δεσμεύουν την ηλιακή ακτινοβολία και τη μετατρέπουν σε χημική (οργανική ύλη).

Επειδή όμως από την οργανική ύλη που παράγεται είτε στο επίπεδο των παραγωγών είτε στο επίπεδο των καταναλωτών ένα μέρος μόνο δεσμεύεται στους ιστούς τους (γιατί το μεγαλύτερο χρησιμοποιείται για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών τους), είναι απαραίτητο τόσο η πρωτογενής όσο και η δευτερογενής παραγωγικότητα να διακρίνονται σε μεικτή και σε καθαρή παραγωγικότητα. Και στις δύο περιπτώσεις η μεικτή παραγωγικότητα αποτελεί το ποσό της συνολικής οργανικής ύλης που παράγεται, ενώ η καθαρή παραγωγικότητα αποτελεί το ποσό της οργανικής ύλης που απομένει, μετά την αφαίρεση της οργανικής ύλης που οξειδώθηκε, προκειμένου να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των οργανισμών.

Στα πλαίσια ενός οικοσυστήματος, η καθαρή παραγωγικότητα αντιστοιχεί στο ποσό οργανικής ουσίας που θα προστεθεί ανά μονάδα χρόνου και ανά μονάδα επιφάνειας. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

54. Τι είναι η μικτή και τι η καθαρή δευτερογενής παραγωγή ενός οικοσυστήματος;

Η μεικτή παραγωγικότητα αποτελεί το ποσό της συνολικής οργανικής ύλης που παράγεται, ενώ η καθαρή παραγωγικότητα αποτελεί το ποσό της οργανικής ύλης που απομένει, μετά την αφαίρεση της οργανικής ύλης που οξειδώθηκε, προκειμένου να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των οργανισμών. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

55. Τι ονομάζουμε πρωτογενή παραγωγικότητα και τι δευτερογενή παραγωγικότητα;

Δευτερογενής παραγωγικότητα είναι ο ρυθμός με τον οποίο οι καταναλωτές ενός οικοσυστήματος, αξιοποιώντας τη χημική ενέργεια που παραλαμβάνουν με την τροφή τους, παράγουν οργανική ύλη. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

56. Ποια ομάδα οργανισμών είναι υπεύθυνη για την αύξηση της βιομάζας ενός οικοσυστήματος;

Τα φυτά είναι υπεύθυνα για την αύξηση της βιομάζας ενός οικοσυστήματος αφού αυτά και μόνο αυτά μπορούν να προσθέσουν νέα ενέργεια (βιομάζα) μέσα από τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης. Τα ζώα χρησιμοποιώντας τμήμα της πρωτογενούς παραγωγής (βιομάζας των παραγωγών), παράγουν και τα ίδια βιομάζα ζωική. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

57. Ποια διαδικασία πρέπει να ακολουθήσουμε προκειμένου να υπολογίσουμε την καθαρή πρωτογενή παραγωγικότητα ενός φρυγανικού οικοσυστήματος;

Μια απλή μέθοδος για τον υπολογισμό της καθαρής πρωτογενούς παραγωγικότητας ενός οικοσυστήματος είναι ο θερισμός.

Ας υποθέσουμε, για παράδειγμα, ότι θέλουμε να μετρήσουμε την καθαρή πρωτογενή παραγωγικότητα ενός φρυγανικού οικοσυστήματος, ενός δηλαδή οικοσυστήματος στο οποίο αφθονούν φυτά όπως το θυμάρι, η λαδανιά, η ρίγανη, η λεβάντα κ. ά.

Τα φυτά αυτά είναι ικανά να επιβιώνουν στο άνυδρο και μακρύ καλοκαίρι της πατρίδας μας. Επισκεπτόμαστε λοιπόν το οικοσύστημα και θερίζουμε το Νοέμβριο δέκα τυχαία τεμάχια εμβαδού 1 m² το καθένα. Το υλικό που συγκεντρώνουμε (θάμνοι, μικρά ποώδη φυτά κ.ά.) το θερμαίνουμε σε θερμοκρασία 80-90°C, ώστε να χάσει το νερό που περιέ χει, το ζυγίζουμε και υπολογίζουμε το μέσο όρο της ξηρής μάζας που αντιστοιχεί σε 1m² επιφάνειας (βιομάζα). Έστω ότι βρήκαμε πως η βιομάζα των παραγωγών του οικοσυστήματος είναι 800 gr ανά m². Αν επαναλάβουμε την ίδια διαδικασία τον Απρίλιο σε δέκα διαφορετικά τεμάχια, θα διαπιστώσουμε ότι η βιομάζα του οικοσυστήματος αυξήθηκε στα 1.200 gr/m². Η μεταβολή της βιομάζας στο διάστημα που έ χει μεσολαβήσει (5 μήνες), δηλαδή τα 400gr/m², αντιπροσωπεύει την οργανική ύλη που ενσωματώθηκε στους παραγωγούς του οικοσυστήματος ή, με άλλα λόγια, την καθαρή πρωτογενή παραγωγικότητα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

58. Ποιοι παράγοντες καθορίζουν το μέγεθος της παραγωγικότητας των οικοσυστημάτων;

Η παραγωγικότητα των οικοσυστημάτων διαφέρει έντονα. Στο ένα άκρο βρίσκονται οι έρημοι, οι βαθιές λίμνες με μικρή πρωτογενή παραγωγικότητα, ενώ στο άλλο άκρο βρίσκονται τα δέλτα των ποταμών, οι κοραλλιογενείς ύφαλοι με μεγάλη μεικτή πρωτογενή παραγωγικότητα.

Οι κύριοι παράγοντες που καθορίζουν το μέγεθος της πρωτογενούς παραγωγικότητας των οικοσυστημάτων είναι η ηλιοφάνεια, η θερμοκρασία, η διαθεσιμότητα των απαραίτητων θρεπτικών στοιχείων, η διαθεσιμότητα νερού (μόνο για χερσαία οικοσυστήματα)και το βάθος στο οποίο μπορεί να διεισδύσει το φως (στα υδάτινα οικοσυστήματα). ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

59. Δεδομένου ότι για να διατηρηθεί ένα τροφικό επίπεδο, θα πρέπει η καθαρή παραγωγή του προηγούμενου τροφικού επιπέδου να είναι τουλάχιστον 10 Kcal/έτος, να υπολογίσετε τον μέγιστο αριθμό τροφικών επιπέδων καταναλωτών που μπορεί να συντηρήσει ένα οικοσύστημα 100m2 που έχει καθαρή πρωτογενή παραγωγικότητα 100kcal/m2/ έτος.

Αφού η έκταση είναι 100m² και η καθαρή πρωτογενής παραγωγικότητά του είναι 1000kcal/m²/έτος θα έχουμε καθαρή πρωτογενή παραγωγή 100.000 kcal/έτος. Άρα το πρώτο τροφικό επίπεδο των παραγωγών, προσθέτει στη βιομάζα του ενέργεια 100.000 kcal. Από την ενέργεια αυτή το 10% μεταβιβάζεται στο δεύτερο τροφικό επίπεδο, των καταναλωτών α΄ τάξης, οι οποίοι θα έχουν ενέργεια 10.000 kcal. Στο τρίτο τροφικό επίπεδο, των καταναλωτών β΄ τάξης θα μεταβιβαστεί το 10% της ενέργειας του προηγούμενου τροφικού επιπέδου, δηλαδή 1000kcal , στο τέταρτο τροφικό επίπεδο μεταβιβάζεται ενέργεια 100 kcal, στο πέμπτο τροφικό επίπεδο ενέργεια 10 kcal. Το συγκεκριμένο οικοσύστημα περιλαμβάνει πέντε τροφικά επίπεδα συνολικά και τέσσερα τροφικά επίπεδα καταναλωτών, αφού το ποσό ενέργειας που φτάνει στο τέταρτο τροφικό επίπεδο καταναλωτών παρέχει την ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την στήριξη ενός τροφικού επιπέδου, σύμφωνα με τα δεδομένα της άσκησης. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.3. ΒΙΟΓΕΩΧΗΜΙΚΟΙ ΚΥΚΛΟΙ

60. Γιατί οι κύκλοι της ύλης στη φύση ονομάζονται βιογεωχημικοί;

Γιατί για την πραγματοποίησή τους δεν συμμετέχουν μόνο οι διάφοροι οργανισμοί αλλά πραγματοποιούνται επίσης χημικές αντιδράσεις και στο αβιοτικό περιβάλλον. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

61. Γιατί είναι απαραίτητη η ανακύκλωση των χημικών στοιχείων στον πλανήτη;

Αντίθετα με την ενέργεια, η ύλη που υπάρχει διαθέσιμη στη βιόσφαιρα είναι περιορισμένη, καθώς ο πλανήτης δέχεται ελάχιστα ποσά ύλης από το Διάστημα (μετεωρίτες κτλ.). Για το λόγο αυτό τα χημικά στοιχεία (C, H, O, N, S, P κ. ά. ) που είναι απαραίτητα για τη σύνθεση των χημικών ενώσεων, από τις οποίες εξαρτώνται οι δομές και οι λειτουργίες των οργανισμών, πρέπει να κυκλοφορούν, ώστε να γίνονται εκ νέου διαθέσιμα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.3.1. Ο κύκλος του άνθρακα

62. Ποια είναι η σημασία του διοξείδιου του άνθρακα της ατμόσφαιρας;

Ο άνθρακας είναι το χημικό στοιχείο με βάση το οποίο δομούνται όλες οι οργανικές ενώσεις και συνεπώς όλα τα βιολογικά μακρομόρια. O άνθρακας εισέρχεται στα οικοσυστήματα με τη μορφή του διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο βρίσκεται στην ατμόσφαιρα. Το διοξείδιο του άνθρακα παραλαμβάνεται από τους παραγωγούς προκειμένου να μετατραπεί, με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, σε γλυκόζη.

Τμήμα της ηλιακής ακτινοβολίας , που απορροφάται από την επιφάνεια της γης, επανεκπέμπεται στην ατμόσφαιρα ως μεγαλύτερα μήκη κύματος. Εκεί όμως απορροφάται εκ νέου σε ποσοστό της τάξης του 70% από τα ατμοσφαιρικά αέρια, κυρίως από το διοξείδιο του άνθρακα και τους υδρατμούς. Αυτή η παγιδευμένη ενέργεια κρατάει ζεστή την ατμόσφαιρα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

63. Ποιες βιολογικές διαδικασίες συντελούν κυρίως στην ολοκλήρωση του κύκλου του άνθρακα στη φύση και με ποιο τρόπο συμβάλλει στην πραγματοποίησή του η καθεμία από αυτές;

Στη βάση της ανταλλαγής του διοξειδίου του άνθρακα μεταξύ της ατμόσφαιρας και των βιοτικών παραγόντων των οικοσυστημάτων βρίσκεται η εναλλαγή δύο διαδικασιών:με τη φωτοσύνθεση προσλαμβάνεται το διοξείδιο του άνθρακα προκειμένου να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή γλυκόζης, ενώ με την κυτταρική αναπνοή οξειδώνεται η γλυκόζη και επιστρέφει το διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

64. Να περιγράψετε τον κύκλο του άνθρακα στη φύση.

Ο άνθρακας εισέρχεται στα οικοσυστήματα με τη μορφή του διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο βρίσκεται στην ατμόσφαιρα. Το διοξείδιο του άνθρακα παραλαμβάνεται από τους παραγωγούς προκειμένου να μετατραπεί, με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, σε γλυκόζη.

Ένα μέρος της γλυκόζης, αλλά και άλλων ενώσεων που συντίθενται από τους παραγωγούς, χρησιμοποιείται κατά την κυτταρική αναπνοή προκειμένου να απελευθερωθεί ενέργεια για την κάλυψη των αναγκών των παραγωγών. Επειδή όμως κατά την κυτταρική αναπνοή παράγεται και διοξείδιο του άνθρακα, το αέριο αυτό επιστρέφει στην ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα να ολοκληρώνεται ένας κύκλος πρόσληψης και επαναφοράς από και προς την ατμόσφαιρα.

Και στην περίπτωση των καταναλωτών και στην περίπτωση των αποικοδομητών η οργανική ύλη οξειδώνεται, με αποτέλεσμα αφ' ενός την απελευθέρωση ενέργειας που χρησιμοποιείται για την κάλυψη των ενεργειακών τους αναγκών και αφ' ετέρου την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα που επιστρέφει στην ατμόσφαιρα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

65. Ποιες δραστηριότητες του ανθρώπου προκαλούν διαταραχές στον βιογεωχημικό κύκλο του άνθρακα;

Με τη Βιομηχανική Επανάσταση (αρχές του 19ου αιώνα)άρχισε η συστηματική χρήση ορυκτών καυσίμων (γαιανθράκων αρχικά, πετρελαίου και φυσικού αερίου στη συνέχεια). Αυτά τα καύσιμα, τα οποία προέρχονται από το μετασχηματισμό οργανικής ύλης φυτικών και ζωικών οργανισμών του παρελθόντος, παρέμεναν για εκατομμύρια χρόνια στα έγκατα της Γης, αποτελώντας μια μεγάλη αποθήκη άνθρακα που έμενε αχρησιμοποίητη. Στη συνέχεια όμως οι αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες της βιομηχανίας και των μεταφορών επέβαλαν την εντατική εξόρυξη του άνθρακα, η καύση του οποίου οδήγησε στην απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Βέβαια το διοξείδιο του άνθρακα δεσμεύεται από τους παραγωγούς και χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση. Η καταστροφή ωστόσο των δασών, είτε λόγω της υλοτόμησης, που γίνεται με σκοπό την εκμετάλλευση των προϊόντων της ξυλείας, είτε λόγω των εκχερσώσεων, που αποσκοπούν στην εξεύρεση νέων χώρων κατοικίας και καλλιέργειας, περιορίζει το συνολικό αριθμό των φωτοσυνθετικών οργανισμών του πλανήτη. Υπάρχει δηλαδή μια τάση για βαθμιαία αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, μια εξέλιξη που μπορεί να έχει δυσάρεστες συνέπειες για το κλίμα του πλανήτη. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

66. Σε τι οφείλεται η αύξηση της συγκέντρωσης του διοξείδιου του άνθρακα της ατμόσφαιρας, που παρατηρείται τα τελευταία χρόνια;

Βέβαια το διοξείδιο του άνθρακα δεσμεύεται από τους παραγωγούς και χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση. Η καταστροφή ωστόσο των δασών, είτε λόγω της υλοτόμησης, που γίνεται με σκοπό την εκμετάλλευση των προϊόντων της ξυλείας, είτε λόγω των εκχερσώσεων, που αποσκοπούν στην εξεύρεση νέων χώρων κατοικίας και καλλιέργειας, περιορίζει το συνολικό αριθμό των φωτοσυνθετικών οργανισμών του πλανήτη. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.3.2. Ο κύκλος του αζώτου

67. Με ποιες διαδικασίες γίνεται το άζωτο διαθέσιμο για τους διάφορους οργανισμούς;

Το άζωτο αποτελεί ένα σημαντικό χημικό στοιχείο για τη ζωή, καθώς είναι συστατικό πολλών βιομορίων όπως των νουκλεϊκών οξέων και των πρωτεϊνών. Αν και το άζωτο αφθονεί στην ατμόσφαιρα, όπου αποτελεί το 78% κ. ό. , δεν μπορεί να αξιοποιηθεί από τους παραγωγούς στη μορφή με την οποία βρίσκεται σ' αυτή (μοριακό άζωτο). Για το λόγο αυτό η εισαγωγή του ατμοσφαιρικού αζώτου στις τροφικές αλυσίδες των οικοσυστημάτων γίνεται με τη διαδικασία της αζωτοδέσμευσης, η οποία μετατρέπει το ατμοσφαιρικό άζωτο σε μορφές αξιοποιήσιμες από τους παραγωγούς. Η αζωτοδέσμευση διακρίνεται σε φυσική και βιολογική. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

68. Τι είναι η αζωτοδέσμευση;

Αζωτοδέσμευση είναι η διαδικασία μετατροπής του αζώτου σε εύχρηστη μορφή, αξιοποιήσιμη από τους παραγωγούς. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

69. Πώς γίνεται η ατμοσφαιρική και πώς η βιολογική αζωτοδέσμευση;

Η αζωτοδέσμευση διακρίνεται σε ατμοσφαιρική και βιολογική. Κατά την ατμοσφαιρική αζωτοδέσμευση το άζωτο της ατμόσφαιρας αντιδρά είτε με τους υδρατμούς, σχηματίζοντας αμμωνία, είτε με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο, σχηματίζοντας νιτρικά ιόντα. Η απαραίτητη ενέργεια προσφέρεται από τις ηλεκτρικές εκκενώσεις (αστραπές, κεραυνοί). Η αμμωνία και τα νιτρικά ιόντα μεταφέρονται με τη βροχή στο έδαφος. Η ατμοσφαιρική αζωτοδέσμευση κατέχει το 10% της συνολικής αζωτοδέσμευσης.

Η βιολογική αζωτοδέσμευση πραγματοποιείται από ελεύθερους ή συμβιωτικούς μικροοργανισμούς. Σημαντικότερα αζωτοδεσμευτικά βακτήρια είναι αυτά που ζουν συμβιωτικά στις ρίζες των ψυχανθών (όπως είναι το τριφύλλι, η μπιζελιά, η φασολιά, η φακή, η σόγια) σε ειδικά εξογκώματα (φυμάτια ).

Αυτά τα βακτήρια έχουν την ικανότητα να δεσμεύουν το ατμοσφαιρικό άζωτο και να το μετατρέπουν σε νιτρικά ιόντα, τα οποία μπορούν να απορροφηθούν από τα ψυχανθή. Γι ’αυτό το λόγο άλλωστε τα όσπρια είναι πλούσια σε πρωτεΐνες. Η βιολογική αζωτοδέσμευση κατέχει το 90%της συνολικής αζωτοδέσμευσης.

70. Ποια είναι η προέλευση του αζώτου που προσλαμβάνεται από τις ρίζες των φυτών;

Τα φυτά χρησιμοποιούν τα νιτρικά ιόντα που προσλαμβάνουν από το έδαφος και τα οποιά προέρχονται:

Από τη διαδικασία της ατμοσφαιρικής είτε της βιολογικής αζωτοδέσμευσης

Από την αποικοδόμηση των οργανικών αζωτούχων ενώσεων της νεκρής οργανικής ύλης που αρχικά μετατρέπονται σε αμμωνία. Η αμμωνία που συγκεντρώνεται στο έδαφος, υφιστάμενη τη δράση των νιτροποιητικών βακτηρίων του εδάφους, μετατρέπεται τελικά σε νιτρικά ιόντα τα οποία παραλαμβάνονται από τα φυτά. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

71. Τι είναι η νιτροποίηση;

Τόσο τα φυτά όσο και τα ζώα εγκαταλείπουν στο έδαφος νεκρή οργανική ύλη (καρπούς, φύλλα, νεκρά σώματα, τρίχωμα κτλ. )που φυσικά περιέχει άζωτο. Τα ζώα επιπροσθέτως αποβάλλουν αζωτούχα προϊόντα του μεταβολισμού τους, όπως είναι η ουρία, το ουρικό οξύ και τα περιττώματα. Όλες αυτές οι ουσίες διασπώνται από τους αποικοδομητές του εδάφους μέσα από μια διαδικασία που καταλήγει στην παραγωγή αμμωνίας. Η αμμωνία που συγκεντρώνεται στο έδαφος, υφιστάμενη τη δράση των νιτροποιητικών βακτηρίων του εδάφους, μετατρέπεται τελικά σε νιτρικά ιόντα τα οποία παραλαμβάνονται από τα φυτά. Επομένως νιτροποίηση είναι η μετατροπή της αμμωνίας, με τη βοήθεια μικροοργανισμών, σε νιτρικά ιόντα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

72. Τι είναι απονιτροποίηση;

Η ανάστροφη διαδικασία της αζωτοδέσμευσης κατά την οποία τα νιτρικά ιόντα μετατρέπονται σταδιακά σε μοριακό άζωτο, που επιστρέφει πάλι πίσω στην ατμόσφαιρα. ΝΟ₃^- >ΝΟ₂^- > Ν₂Ο > Ν₂. Την εργασία αυτή την αναλαμβάνουν τα απονιτροποιητικά βακτήρια του εδάφους με τη μετατροπή των νιτρικών ιόντων σε μοριακό άζωτο, το οποίο επιστρέφει στην ατμόσφαιρα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

73. Πώς επανέρχεται το άζωτο στην ατμόσφαιρα;

Την επαναφορά μέρους του αζώτου στην ατμόσφαιρα, την αναλαμβάνουν τα απονιτροποιητικά βακτήρια του εδάφους με τη μετατροπή των νιτρικών ιόντων σε μοριακό άζωτο. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

74. Να περιγράψετε τον βιογεωχημικό κύκλο του αζώτου.

Η εισαγωγή του ατμοσφαιρικού αζώτου στις τροφικές αλυσίδες των οικοσυστημάτων γίνεται με τη διαδικασία της αζωτοδέσμευσης, η οποία μετατρέπει το ατμοσφαιρικό άζωτο σε μορφές αξιοποιήσιμες από τους παραγωγούς.

Τα φυτά χρησιμοποιούν τα νιτρικά ιόντα που προσλαμβάνουν από το έδαφος (είτε με τη διαδικασία της ατμοσφαιρικής είτε με αυτήν της βιολογικής αζωτοδέσμευσης) προκειμένου να συνθέσουν τις αζωτούχες ενώσεις τους όπως τις πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα. Το άζωτο που περιέχεται στις ουσίες αυτές διακινείται μέσω των τροφικών αλυσίδων στις διάφορες τάξεις των καταναλωτών προκειμένου να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή πρωτεϊνών. Όμως τόσο τα φυτά όσο και τα ζώα εγκαταλείπουν στο έδαφος νεκρή οργανική ύλη (καρπούς, φύλλα, νεκρά σώματα, τρίχωμα κτλ.) που φυσικά περιέχει άζωτο. Τα ζώα επιπροσθέτως αποβάλλουν αζωτούχα προϊόντα του μεταβολισμού τους, όπως είναι η ουρία, το ουρικό οξύ και τα περιττώματα. Όλες αυτές οι ουσίες διασπώνται από τους αποικοδομητές του εδάφους μέσα από μια διαδικασία που καταλήγει στην παραγωγή αμμωνίας. Η αμμωνία που συγκεντρώνεται στο έδαφος, υφιστάμενη τη δράση των νιτροποιητικών βακτηρίων του εδάφους, μετατρέπεται τελικά σε νιτρικά ιόντα τα οποία παραλαμβάνονται από τα φυτά.

Τα απονιτροποιητικά βακτήρια του εδάφους με τη μετατροπή νιτρικών ιόντων σε μοριακό άζωτο επιστρέφουν στην ατμόσφαιρα μια ποσότητα αζώτου. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

75. Με ποιες δραστηριότητές του και με ποιο τρόπο σε κάθε περίπτωση επηρεάζει ο άνθρωπος τον βιογεωχημικό κύκλο του αζώτου;

Ο άνθρωπος επηρεάζει τον κύκλο του αζώτου εισάγοντας αζωτούχα λιπάσματα στα αγροτικά οικοσυστήματα προκειμένου να αυξήσει την παραγωγικότητά τους. Στο παρελθόν χρησιμοποιούνταν για το σκοπό αυτό περιττώματα ζώων (κοπριά). Για παράδειγμα, στην Τήνο με τους υπέροχους περιστεριώνες χρησιμοποιούσαν τις κουτσουλιές των περιστεριών ως κύριο λίπασμα, ενώ στη Χιλή χρησιμοποιούνταν ευρέως τα περιττώματα των ψαροφάγων πουλιών (γκουανό).

Μετά την ανακάλυψη της μεθόδου παραγωγής αζωτούχων λιπασμάτων από το ατμοσφαιρικό άζωτο, τα οργανικά φυσικά λιπάσματα αντικαταστάθηκαν από τα βιομηχανικά, που μάλιστα χρησιμοποιούνται σε τεράστιες ποσότητες. Ωστόσο λιγότερο από το ένα τρίτο της εκάστοτε προστιθέμενης στο έδαφος ποσότητας προσλαμβάνεται από τα καλλιεργούμενα φυτά. Το υπόλοιπο παρασύρεται από τη βροχή και καταλήγει στα γλυκά ή στα θαλασσινά νερά οδηγώντας στο φαινόμενο του ευτροφισμού Τέλος τα αστικά λύματα που καταλήγουν μέσω των αγωγών αποχέτευσης στα υδάτινα οικοσυστήματα περιέχουν παραπροϊόντα του ανθρώπινου μεταβολισμού (περιττώματα, σωματικές εκκρίσεις) και διάφορες ουσίες καθημερινής χρήσης όπως απορρυπαντικά, προϊόντα καθαρισμού κ. ά. Το υδάτινο οικοσύστημα, αφού δεχτεί τα αστικά λύματα, εμπλουτίζεται με τα νιτρικά και τα φωσφορικά άλατα που αυτά περιέχουν και προκαλείται ευτροφισμός. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

76. Τι είναι η αμειψισπορά και τι η αγρανάπαυση; Τι εξυπηρετούν;

Οι δύο πιο οικολογικοί τρόποι εμπλουτισμού του εδάφους σε άζωτο είναι η αγρανάπαυση και η αμειψισπορά. Την ιδιότητα των ψυχανθών να φέρουν στις ρίζες τους αζωτοδεσμευτικά βακτήρια αξιοποιεί η παραδοσιακή γεωργική πρακτική της αμειψισποράς. Αμειψισπορά είναι η εναλλαγή στην καλλιέργεια σιτηρών και ψυχανθών, έτσι ώστε το έδαφος να εμπλουτίζεται με άζωτο και να μην εξασθενεί. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.3.3. Ο κύκλος του νερού

77. Ποια είναι η σημασία του νερού για τους οργανισμούς;

Το νερό καλύπτει το μεγαλύτερο τμήμα της Γης, οριοθετεί τα υδάτινα οικοσυστήματα και καθορίζει τις ιδιότητές τους. Είναι το μέσο με το οποίο τα θρεπτικά συστατικά εισέρχονται και κυκλοφορούν στο εσωτερικό των αυτότροφων οργανισμών. Το νερό αποτελεί σημαντικό τμήμα των ζωντανών ιστών (το 75%του νωπού βάρους τους) και συμβάλλει στη θερμορρύθμιση τόσο των φυτικών όσο και των ζωικών οργανισμών. Χρησιμοποιείται επίσης στη φωτοσύνθεση των φυτικών οργανισμών. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

78. Ποια φαινόμενα συμμετέχουν στην κυκλοφορία του νερού;

Αν και η ποσότητα του νερού που υπάρχει στην ατμόσφαιρα δεν είναι μεγάλη, εντούτοις το νερό, χάρη στην κινητικότητά του, κυκλοφορεί συνεχώς στον υδρολογικό κύκλο (ή κύκλο του νερού) και έτσι γίνεται διαθέσιμο στα οικοσυστήματα και στους οργανισμούς. Η κυκλοφορία του νερού στηρίζεται κυρίως στην εξάτμιση, στη διαπνοή των φυτών και στις κατακρημνίσεις. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

79. Τι ονομάζεται επιδερμική εξάτμιση και τι διαπνοή;

Η εξάτμιση του νερού από την επιφάνεια των φύλλων ονομάζεται επιδερμική εξάτμιση και διακρίνεται από τη διαπνοή, που είναι η απομάκρυνση του νερού μέσω των στομάτων, των πόρων δηλαδή της επιδερμίδας των φύλλων. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

80. Να περιγράψετε τον υδρολογικό κύκλο.

Η κυκλοφορία του νερού στηρίζεται κυρίως στην εξάτμιση, στη διαπνοή των φυτών και στις κατακρημνίσεις. Με τις κατακρημνίσεις (δηλαδή τη βροχή, το χιόνι, το χαλάζι) το νερό απομακρύνεται από την ατμόσφαιρα και γίνεται διαθέσιμο στα υδάτινα και στα χερσαία οικοσυστήματα.

Η ανταλλαγή του νερού μεταξύ των ωκεανών και της ατμόσφαιρας αποτελεί ένα σχετικά απλό μηχανισμό, καθώς περιλαμβάνει μόνο τις διαδικασίες της εξάτμισης και των κατακρημνίσεων. Αντιθέτως, το τμήμα του κύκλου που αφορά την ξηρά είναι περισσότερο πολύπλοκο, διότι σ' αυτήν οι πιθανές πορείες του νερού είναι περισσότερες. Το νερό που πέφτει στην ξηρά μπορεί:

•Να εξατμιστεί.

•Να εισχωρήσει στο υπέδαφος και στο σύστημα των υπόγειων υδάτων.

•Να προσληφθεί από τα φυτά και να απομακρυνθεί με τη διαπνοή.

•Να απομακρυνθεί με την επιφανειακή απορροή από το χερσαίο περιβάλλον. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

81. Ποια σχέση συνδέει τη διαπνοή με τους βιογεωχημικούς κύκλους στοιχείων όπως το άζωτο που εισέρχονται στο βιοτικό στοιχείο των οικοσυστημάτων μέσω των ριζών των φυτών;

Διαπνοή ονομάζεται το φαινόμενο απομάκρυνσης νερού , με την μορφή υδρατμών από τα στομάτια της επιδερμίδας των φύλλων.

Το νερό του εδάφους, που είναι πλούσιο σε θρεπτικά στοιχεία, απορροφάται από τις ρίζες των φυτών και κυκλοφορεί στο εσωτερικό τους. Φθάνοντας το νερό στα φύλλα απομακρύνεται με τη διαπνοή από τα στόματά τους. Η απώλεια νερού μέσω της διαπνοής ενεργοποιεί τον μηχανισμό αντικατάστασής του με νέο από τις ρίζες του φυτού. Η διαπνοή δηλαδή επιτρέπει την ανανέωση του νερού μέσα στο φυτό, προκαλώντας την άντληση νέου νερού από το έδαφος το οποίο θα μεταφέρει και τα απαραίτητα για τη λειτουργία του φυτού θρεπτικά συστατικά. Έτσι η διαπνοή έχει πρόσθετο, εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στο πλαίσιο του οικοσυστήματος, αφού συνδέεται άμεσα με τους βιογεωχημικούς κύκλους όλων εκείνων των στοιχείων, που εισέρχονται στις τροφικές αλυσίδες με πύλη εισόδου τις ρίζες των φυτών. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

82. Ποια μπορεί να είναι η τύχη του νερού που πέφτει στη ξηρά;

Το νερό που πέφτει στην ξηρά μπορεί:

•Να εξατμιστεί.

•Να εισχωρήσει στο υπέδαφος και στο σύστημα των υπόγειων υδάτων.

•Να προσληφθεί από τα φυτά και να απομακρυνθεί με τη διαπνοή.

•Να απομακρυνθεί με την επιφανειακή απορροή από το χερσαίο περιβάλλον. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

83. Σε τι οφείλεται η μεγάλη παραγωγικότητα των εκβολικών συστημάτων;

Τα επιφανειακά ρέοντα ύδατα απομακρύνουν και τα θρεπτικά συστατικά τα οποία με μακροχρόνιες διαδικασίες γίνονται διαθέσιμα στους οργανισμούς. Αυτά τα συστατικά θα καταλήξουν τελικά στους υδάτινους αποδέκτες. Γι ’αυτό το λόγο τα δέλτα των ποταμών εμφανίζουν πολύ υψηλή παραγωγικότητα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

84. Με ποιο τρόπο επηρεάζει τη διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών η επιφανειακή απορροή του νερού;

Τα φυτά παίζουν καθοριστικό ρόλο στην απορρόφηση του νερού από το έδαφος. Σε μικρές λεκάνες απορροής, όπου αφαιρέθηκαν όλα τα δέντρα, ο όγκος του επιφανειακού νερού αυξήθηκε πάνω από 200%. Το νερό αυτό κατέληξε στη θάλασσα, ενώ, αν είχε διεισδύσει στο έδαφος, θα είχε αποδοθεί πίσω στην ατμόσφαιρα με τη διαπνοή.

2.4.Ο ΑΝΘΡΩΠΙΝΟΣ ΠΛΗΘΥΣΜΟΣ

85. Σε τι οφείλεται η σημαντική αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού μετά τη Γεωργική Επανάσταση;

Η Γεωργική Επανάσταση έδωσε την πρώτη μεγάλη ώθηση στην αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού. Το πέρασμα του ανθρώπου από την ιδιότητα του τροφοσυλλέκτη-κυνηγού σ' αυτήν του γεωργού-κτηνοτρόφου αύξησε την ποσότητα των παραγόμενων τροφίμων. Έτσι μειώθηκε ο έλεγχος που ασκούσε η ανεπάρκεια της τροφής στο μέγεθος του πληθυσμού, επιτρέποντας την αύξησή του για πρώτη φορά στην ιστορία της ανθρωπότητας. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

86. Σε τι οφείλεται η πολύ μεγάλη αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού πριν από 200 περίπου χρόνια;

Η δεύτερη και πολύ μεγαλύτερη ώθηση δόθηκε πριν από 200 περίπου χρόνια και υπήρξε αποτέλεσμα της Βιομηχανικής Επανάστασης. Η εποίκηση αραιοκατοικημένων ηπείρων, η βελτίωση των συνθηκών υγιεινής, οι εξελίξεις στην Ιατρική και στη Βιολογία (εμβόλια, αντιβιοτικά), που πέτυχαν τη μείωση της παιδικής θνησιμότητας και την αύξηση της διάρκειας ζωής, ήταν οι κύριοι λόγοι που απογείωσαν αριθμητικά τον ανθρώπινο πληθυσμό στα 6.000.000.000 το 1999. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

87. Τι χαρακτηρίζει τις αναπτυγμένες χώρες και τι τις αναπτυσσόμενες χώρες;

Οι αναπτυγμένες χώρες χαρακτηρίζονται από μεγάλη παραγωγή και κατανάλωση αγαθών, με συνέπεια τη ρύπανση και την υποβάθμιση του περιβάλλοντος. Οι αναπτυσσόμενες χώρες μαστίζονται από την πείνα, τις αρρώστιες και την έλλειψη αγαθών ζωτικής σημασίας όπως φαρμάκων ή νερού. Σε πολλές χώρες, για να βρεθεί καλλιεργήσιμη γη, καταστρέφονται τα τροπικά δάση. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

88. Σε ποιες περιοχές εμφανίζεται η μεγαλύτερη πληθυσμιακή αύξηση; Σχολιάστε.

Ενώ θα περίμενε κανείς η αύξηση του πληθυσμού να είναι ταχύτερη στις αναπτυγμένες χώρες, συμβαίνει ακριβώς το αντίθετο.

89. Σε τι αναφέρετε η θεωρία της «δημογραφικής μετάπτωσης»;

Η πληθυσμιακή αύξηση παρουσιάζει μεγάλες διαφορές από χώρα σε χώρα. Σε πολλές αναπτυσσόμενες χώρες ο πληθυσμός αυξάνεται ετησίως με ρυθμό 3%ή και μεγαλύτερο, που σημαίνει ότι διπλασιάζεται κάθε 23 χρόνια. Αντίθετα, στις αναπτυγμένες χώρες είναι μικρότερος του 1% (με χρόνο διπλασιασμού τα 70 ή περισσότερα χρόνια) ή και μηδενικός. Αυτή η διαφορά ερμηνεύεται από οικονομολόγους και κοινωνιολόγους με βάση τη θεωρία της δημογραφικής μετάπτωσης. Σύμφωνα με αυτήν, οι γεννήσεις μειώνονται (παρά τις περί του αντιθέτου προσπάθειες της πολιτείας), καθώς αυξάνεται η ευμάρεια της οικογένειας και εκμηδενίζεται η εξάρτησή της από την εργασία των παιδιών για την κάλυψη στοιχειωδών αναγκών της. Καθώς αυξάνεται ο πλούτος, οι άνθρωποι τείνουν να αποκτούν λιγότερα παιδιά, έστω κι αν υπάρχουν επιδόματα για τους πολύτεκνους, έστω κι αν αυξάνονται οι βρεφονηπιακοί σταθμοί ή άλλες παροχές και εξυπηρετήσεις. Οι άνθρωποι στις βιομηχανοποιημένες, αναπτυγμένες χώρες τείνουν να «επενδύουν» περισσότερο, με όρους χρόνου και χρήματος, στη βελτίωση της ποιότητας της ζωής τους, των ίδιων και των παιδιών τους. Αντίθετα, στις αγροτικές κοινωνίες η απόκτηση πολλών παιδιών σημαίνει περισσότερα εργατικά χέρια που θα βοηθούν την οικογένεια. Το να είσαι παιδί στον Τρίτο Κόσμο δεν είναι, δυστυχώς, το ίδιο με το να είσαι παιδί στον αναπτυγμένο κόσμο. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.4.1. Άνθρωπος και περιβαλλοντικά προβλήματα

90. Σε τι οφείλονται τα τεράστια περιβαλλοντικά προβλήματα που αντιμετωπίζουμε; Σχολιάστε την έκφραση: «η φύση εκδικείται».

Η πρόοδος των επιστημών, και ιδιαιτέρως της Βιολογίας και της Ιατρικής, προσέθεσε στο οπλοστάσιο του ανθρώπου πανίσχυρα όπλα για τη διάγνωση και τη θεραπεία των ασθενειών, με αποτέλεσμα τη μείωση της θνησιμότητας. Τα επιτεύγματα της τεχνολογικής ανάπτυξης σε πολλούς τομείς βελτίωσαν εντυπωσιακά τα δεδομένα και την ποιότητα της ζωής του ανθρώπου.

Αυτή όμως η θετική εξέλιξη είχε περιβαλλοντικό κόστος, γιατί συνοδεύτηκε από την αλαζονική αντίληψη ότι ο άνθρωπος μπορεί να εκμεταλλεύεται χωρίς όρους και χωρίς όρια τον πλανήτη, αδιαφορώντας για τις περιβαλλοντικές συνέπειες των επιλογών του. Κατά τη μεταπολεμική εποχή ωστόσο, και κυρίως τις τρεις τελευταίες δεκαετίες του 20ού αιώνα, αποκαλύφθηκαν το μέγεθος των προβλημάτων και η αδυναμία των τεχνολογικών μέσων να τα αντιμετωπίσουν.

Μερικοί, χρησιμοποιώντας ανθρωποκεντρικούς όρους, είπαν ότι «η φύση εκδικείται».

Στην πραγματικότητα η φύση δεν εκδικείται. Απλώς, όπως ισχύουν κάποιοι νόμοι στη Φυσική και στη χημεία, έτσι ισχύουν και στη Βιολογία και στη συνολική λειτουργία της φύσης. Κι όταν παραβιάζονται αυτοί οι νόμοι, η φύση απορυθμίζεται και οι συνέπειες μπορεί να είναι δραματικές τόσο για το περιβάλλον όσο και για τον ίδιο τον άνθρωπο που αποτελεί μέρος του. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.4.2. Μείωση της βιοποικιλότητας

91. Τι ονομάζουμε βιοποικιλότητα;

Ο όρος «βιοποικιλότητα» αποδίδεται στην ποικιλία του φαινομένου της ζωής σε κάθε επίπεδο οργάνωσής της, από τα γονίδια, τα χρωμοσώματα και τους οργανισμούς ως τα είδη, τις βιοκοινότητες και τα οικοσυστήματα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

92. Ποια είναι η σημασία της βιοποικιλότητας;

Όσο περισσότερο πολύπλοκο είναι ένα οικοσύστημα, όσο δηλαδή περισσότερα είναι τα διαφορετικά είδη οργανισμών που υπάρχουν σ' αυτό, τόσο περισσότερες και πολυπλοκότερες είναι και οι σχέσεις που αναπτύσσονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα το οικοσύστημα να είναι σταθερότερο, γιατί αυξάνονται οι ευνοϊκές συνθήκες για διατήρηση της ισορροπίας του.

Η βιοποικιλότητα είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ζωής στον πλανήτη. Αυτό γίνεται εύκολα αντιληπτό αν συνειδητοποιήσουμε ότι η εξαφάνιση ενός είδους, μέσω των τροφικών σχέσεων επηρεάζει και τα υπόλοιπα είδη στο οικοσύστημα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

93. Τι προκαλεί την γρήγορη μείωση της βιοποικιλότητας;

Η διαχείριση της βιόσφαιρας από τον άνθρωπο έχει οδηγήσει στη μείωση της βιοποικιλότητας. Πράγματι, πληροφορούμαστε συχνά από τα μέσα μαζικής ενημέρωσης την εξαφάνιση σπάνιων φυτικών και ζωικών ειδών. Από εκτιμήσεις που έχουν γίνει από διεθνείς οργανισμούς και περιβαλλοντικές οργανώσεις υπολογίσιμο ότι, με τους σημερινούς ρυθμούς απωλειών, ένα σημαντικό μέρος των υπαρχόντων ειδών του πλανήτη θα έχει εξαφανιστεί ή συρρικνωθεί σε μικρούς πληθυσμούς πριν από τα μέσα του 21ου αιώνα.

Κύριο αίτιο της εξαφάνισης των ειδών είναι η καταστροφή ή η αλλοίωση των περιοχών στις οποίες αυτά μπορούν να επιβιώσουν. Μεταξύ των βιότοπων που έχουν υποστεί αλλοίωση ή καταστροφή περιλαμβάνονται οι υγρότοποι και τα τροπικά δάση. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

94. Τι είναι οι υγρότοποι;

Αποτελούν βιότοπους οι οποίοι βρίσκονται στο όριο μεταξύ χερσαίων και υδάτινων περιοχών και χαρακτηρίζονται από αβαθή, μόνιμα ή εποχικά, νερά.

Υγρότοποι είναι τα δέλτα των ποταμών, οι αβαθείς λίμνες (φυσικές ή τεχνητές), τα ποτάμια, τα έλη, οι λιμνοθάλασσες, οι πηγές, οι τυρφώνες (τέλματα που χαρακτηρίζονται από τη βλάστηση βρύων). ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

95. Ποια είναι η σημασία των υγροτόπων και ποια μέτρα έχουν ληφθεί για την προστασία τους;

Οι υγρότοποι έχουν τεράστια σημασία για τη διατήρηση της βιοποικιλότητας αλλά και για τη μεγάλη παραγωγικότητά τους, που τους κάνει ιδανικούς για την επιβίωση ενός πλήθους οργανισμών, στους οποίους περιλαμβάνονται έντομα, πουλιά, ερπετά, αμφίβια, ψάρια. Παράλληλα, τα άφθονα θρεπτικά συστατικά που περιέχουν ευνοούν την ανάπτυξη μιας πλούσιας υδρόβιας και χερσαίας χλωρίδας. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

96. Τι είναι τα τροπικά δάση και ποια είναι τα χαρακτηριστικά τους;

Τα τροπικά δάση είναι τα πιο πλούσια σε ποικιλία οικοσυστήματα του πλανήτη μας, αφού φιλοξενούν ένα μεγάλο αριθμό διαφορετικών οργανισμών. Παρ' όλο που τα εδάφη τους είναι φτωχά, (η αποικοδόμηση στα δάση αυτά είναι ταχύτατη, λόγω της επικράτησης υψηλών θερμοκρασιών και υγρασίας. Όμως όλα τα ανόργανα θρεπτικά συστατικά επαναπρoσλαμβάνονται από τα φυτά και τα εδάφη των δασών αυτών παραμένουν φτωχά), η βλάστησή τους είναι πλούσια. Διαθέτουν το 65% του συνόλου των γνωστών φυτικών ειδών. Επίσης διαθέτουν τεράστιο πλούτο σε ζωικά είδη που παραμένει ακόμα ανεξερεύνητος. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

97. Γιατί καταστρέφονται τα τροπικά δάση και ποιες είναι οι συνέπειες της καταστροφής τους;

Στις περιοχές των τροπικών δασών ζουν μεγάλοι ανθρώπινοι πληθυσμοί που πεινούν. Οι ανάγκες σε καλλιεργήσιμες εκτάσεις είναι τεράστιες και έτσι τα τροπικά δάση καίγονται για να δημιουργηθεί καλλιεργήσιμη γη. Όμως τα εδάφη αυτά είναι φτωχά και σύντομα παύουν να είναι γόνιμα οπότε εγκαταλείπονται.

Τα τροπικά δάση καταστρέφονται επίσης για να επεκταθούν πόλεις και να ανοιχτούν δρόμοι.

Τέλος υλοτομούνται για να γίνει εκμετάλλευση της πολύτιμης ξυλείας τους.

Η αποψίλωση των τροπικών δασών, που γίνεται με σκοπό την εξασφάλιση γεωργικής γης, την επέκταση των πόλεων, την υλοτόμηση ή τη διάνοιξη δρόμων, συμβαίνει με τόσο υψηλό ρυθμό, ώστε σε ετήσια βάση να χάνεται έκταση ίση με το μισό της έκτασης της Ελλάδας. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.4.3. Ερημοποίηση

98. Σε ποιες περιοχές αναπτύσσονται φυσιολογικά τα ερημικά οικοσυστήματα;

Φυσιολογικά, τα ερημικά οικοσυστήματα βρίσκονται εκεί όπου η βροχόπτωση είναι πολύ χαμηλή. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

99. Σε ποιες περιοχές αναπτύσσονται ερημικά οικοσυστήματα εξαιτίας ανθρώπινων παρεμβάσεων;

Οικοσυστήματα που χαρακτηρίζονται από άγονα εδάφη, μικρή παραγωγικότητα και μικρή βιομάζα συναντώνται και σε περιοχές όπου τα χαρακτηριστικά του κλίματος θα επέτρεπαν πλούσια βλάστηση. Τα οικοσυστήματα αυτά είναι αποτέλεσμα ανθρώπινων παρεμβάσεων οι οποίες οδηγούν στην ερημοποίηση.

Οι λόγοι για τους οποίους ένα οικοσύστημα μπορεί να ερημοποιηθεί είναι:

u η καταστροφή του από την όξινη βροχή,

u η αποψίλωση, όπως στην περίπτωση των τροπικών δασών

u οι πυρκαγιές και η υπερβόσκηση στα μεσογειακά οικοσυστήματα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

100. Ποιες προσαρμογές έχουν αναπτύξει οι οργανισμοί των μεσογειακών οικοσυστημάτων ώστε να επιτυγχάνεται η αναγέννησή τους μετά τη φωτιά;

Τα μεσογειακά οικοσυστήματα μπορούν να επανακάμψουν σε λιγότερο από δέκα χρόνια, γιατί οι οργανισμοί τους έχουν προσαρμοστεί στην περιοδική εμφάνιση της φωτιάς αναπτύσσοντας συγκεκριμένους μηχανισμούς αναγέννησης. Χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν ο σχηματισμός νέων βλαστών και φύλλων από υπόγειους οφθαλμούς, η αυξημένη φύτρωση σπερμάτων που διασκορπίστηκαν λόγω της φωτιάς κ. ά. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

101. Σε ποιες περιπτώσεις γίνεται δύσκολη η φυσική αναγέννηση των μεσογειακών οικοσυστημάτων;

Τα μεσογειακά οικοσυστήματα μπορούν να επανακάμψουν σε λιγότερο από δέκα χρόνια, γιατί οι οργανισμοί τους έχουν προσαρμοστεί στην περιοδική εμφάνιση της φωτιάς αναπτύσσοντας συγκεκριμένους μηχανισμούς αναγέννησης. Δυστυχώς όμως οι μηχανισμοί αυτοί δεν μπορούν να συμβάλουν στην επανάκαμψη ενός μεσογειακού οικοσυστήματος, όταν αυτό έχει καεί επανειλημμένα και όταν μετά τη φωτιά επιχειρούνται ανασταλτικές επεμβάσεις όπως η βόσκηση. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

102. Σε τι οφείλεται η ερημοποίηση των μεσογειακών συστημάτων μετά από επανειλημμένες φωτιές ή υπερβόσκηση μετά τη φωτιά;

Τα μεσογειακά οικοσυστήματα μπορούν να επανακάμψουν σε λιγότερο από δέκα χρόνια, γιατί οι οργανισμοί τους έχουν προσαρμοστεί στην περιοδική εμφάνιση της φωτιάς αναπτύσσοντας συγκεκριμένους μηχανισμούς αναγέννησης. Δυστυχώς όμως οι μηχανισμοί αυτοί δεν μπορούν να συμβάλουν στην επανάκαμψη ενός μεσογειακού οικοσυστήματος, όταν αυτό έχει καεί επανειλημμένα και όταν μετά τη φωτιά επιχειρούνται ανασταλτικές επεμβάσεις όπως η βόσκηση.

Μία από τις συνέπειες της φωτιάς ( και της καταστροφής της βλάστησης από υπερβόσκηση) είναι ότι αυξάνεται η διάβρωση του εδάφους, αφού καταστρέφονται τα φυτά που θα το συγκρατούσαν με τις ρίζες τους. Όταν μάλιστα η κλίση του εδάφους είναι μεγάλη και ακολουθήσουν καταρρακτώδεις βροχές, τότε η διάβρωση του εδάφους γίνεται ακόμη μεγαλύτερη και τελικά οδηγεί σε βαθμιαία κατάρρευση των οικοσυστημάτων και ερημοποίηση. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

2.4.4. Ρύπανση

103. Τι ονομάζουμε ρύπανση;

Ρύπανση είναι η επιβάρυνση του περιβάλλοντος με κάθε παράγοντα (ρύπο) που έχει βλαπτικές επιδράσεις στους οργανισμούς. Στους ρύπους ανήκουν συγκεκριμένες χημικές ουσίες και διάφορες μορφές ενέργειας όπως η θερμότητα, ο ήχος και οι ακτινοβολίες. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

104. Ποια είναι τα σύγχρονα περιβαλλοντικά προβλήματα που σχετίζονται με την ατμοσφαιρική ρύπανση;

Τα σύγχρονα περιβαλλοντικά προβλήματα που οφείλονται στην ατμοσφαιρική ρύπανση είναι:

u Το φαινόμενο του θερμοκηπίου.

u Το φωτοχημικό νέφος.

u Η εξασθένηση της στιβάδας του όζοντος.

u Η όξινη βροχή. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

105. Ποια σχέση έχει η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα με τη θερμοκρασία της;

Η ηλιακή ακτινοβολία που πέφτει στην επιφάνεια της Γης απορροφάται κατά ένα μέρος από αυτήν, ενώ κατά ένα άλλο μέρος εκπέμπεται πίσω στην ατμόσφαιρα με τη μορφή υπέρυθρης ακτινοβολίας. Από το σύνολο της ακτινοβολίας αυτής ένα μέρος δεσμεύεται από το διοξείδιο του άνθρακα και τους υδρατμούς που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα, γεγονός που οδηγεί στην ήπια αύξηση της θερμοκρασίας της. (Σημειώνεται ότι, αν δε δεσμευόταν η υπέρυθρη ακτινοβολία, η μέση θερμοκρασία της Γης θα ήταν -20°C αντί για τη μέση θερμοκρασία των 15°C που είναι ευνοϊκή για τη ζωή). Το υπόλοιπο διαπερνά την ατμόσφαιρα και διαφεύγει στο διάστημα, με αποτέλεσμα να αποτρέπεται η υπερθέρμανση του πλανήτη μας. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

106. Σε τι οφείλεται η αύξηση της συγκέντρωσης του διοξείδιου του άνθρακα της ατμόσφαιρας;

Η αύξηση της συγκέντρωση του διοξείδιου του άνθρακα της ατμόσφαιρας οφείλεται στην υπέρμετρη καύση ορυκτών καυσίμων (που ελευθερώνεει στην ατμόσφαιρα τεράστιες ποσότητες διοξείδιου του άνθρακα) και την ταυτόχρονη καταστροφή της βλάστησης (που θα μπορούσε να δεσμεύσει ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα με τη λειτουργία της φωτοσύνθεσης. Έτσι όμως αυξάνεται και το ποσοστό της υπέρυθρης ακτινοβολίας που δεσμεύεται από το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας, με αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας της. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

107. Πώς επιδρά η αύξηση της συγκέντρωσης του διοξείδιου του άνθρακα της ατμόσφαιρας στην ένταση του φαινομένου του θερμοκηπίου;

Αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα (και άλλων αερίων με παρόμοια δράση) οδηγεί σε αυξημένη απορρόφηση και άρα μεγαλύτερη παγίδευση θερμότητας στην γήινη ατμόσφαιρα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

108. Ποιες θα είναι οι πιθανές επιπτώσεις από την ένταση του φαινομένου του θερμοκηπίου στη βιόσφαιρα;

Επειδή η ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που προστίθεται στην ατμόσφαιρα αυξάνεται με ρυθμό 0,3% το χρόνο, πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι το 2040 η μέση θερμοκρασία του πλανήτη μας θα έχει αυξηθεί κατά 5°C. Αν η πρόβλεψη αυτή επιβεβαιωθεί, τότε οι σοβαρές κλιματικές μεταβολές που θα προκύψουν θα έχουν δραματικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Η τήξη των πολικών πάγων θα οδηγήσει σε ανύψωση της στάθμης της θάλασσας και επομένως στην απώλεια μεγάλων χερσαίων εκτάσεων οι οποίες θα καλυφθούν από το νερό. Είναι επίσης πιθανό πολλές γόνιμες περιοχές να μετατραπούν σε άγονες και αντίστροφα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

109. Ποιοι είναι οι πρωτογενείς και ποιοι οι δευτερογενείς ρύποι και ποιες είναι οι συνέπειές τους στην υγεία του ανθρώπου;

Οι πρωτογενείς ρύποι είναι ουσίες που παράγονται από τις μηχανές εσωτερικής καύσης (αυτοκινήτων, αεροπλάνων, εργοστασίων), με το οξυγόνο της ατμόσφαιρας, κάτω από την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας. Στις ουσίες αυτές συγκαταλέγονται τα οξείδια του αζώτου, το μονοξείδιο του άνθρακα και διάφοροι υδρογονάνθρακες. Στα προϊόντα της αντίδρασής τους, τους δευτερογενείς ρύπους, ανήκουν το όζον και το νιτρικό υπεροξυακετύλιο (PAN). Από τους πρωτογενείς ρύπους το μονοξείδιο του άνθρακα παρεμποδίζει, σε υψηλές συγκεντρώσεις, τη μεταφορά οξυγόνου στους ιστούς, γιατί ανταγωνίζεται το οξυγόνο για την ειδική θέση σύνδεσης στο μόριο της αιμοσφαιρίνης. Από τους πρωτογενείς ρύπους το μονοξείδιο του άνθρακα παρεμποδίζει, σε υψηλές συγκεντρώσεις, τη μεταφορά οξυγόνου στους ιστούς, γιατί ανταγωνίζεται το οξυγόνο για την ειδική θέση σύνδεσης στο μόριο της αιμοσφαιρίνης. Τα οξείδια του αζώτου προκαλούν καταστροφές στους ιστούς των πνευμόνων και εξασθενίζουν την αντίσταση του οργανισμού στην πνευμονία, ενώ η έκθεση, για μεγάλο χρονικό διάστημα, σε χαμηλές συγκεντρώσεις τους είναι υπεύθυνη για την πρόκληση εμφυσήματος.

Μερικοί από τους υδρογονάνθρακες που περιέχονται στους ατμοσφαιρικούς ρύπους, όπως το βενζοπυρένιο, έχουν καρκινογόνο δράση.

Από τους δευτερογενείς ρύπους το όζον επηρεάζει τη λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος κατά παρόμοιο τρόπο με τα οξείδια του αζώτου, ενώ το PAN ερεθίζει τα μάτια. Οι ρύποι αυτοί, εκτός από τις αρνητικές επιπτώσεις τους στην υγεία του ανθρώπου, προκαλούν σημαντικές καταστροφές στα φυσικά οικοσυστήματα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

110. Ποια είναι η σημασία της στιβάδας του όζοντος που βρίσκεται στα ανώτερα στρώματα της γήινης ατμόσφαιρας;

Αν και το όζον στα κατώτερα επίπεδα της ατμόσφαιρας αποτελεί ρύπο, στα ανώτερα επίπεδα της ατμόσφαιρας, σε ύψος 15 με 30 Km (κατώτερη στρατόσφαιρα), σχηματίζει μια στιβάδα που διαδραματίζει σπουδαίο ρόλο στη διατήρηση της ζωής, καθώς απορροφά ένα σημαντικό μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία αυτή έχει θανατηφόρο δράση στους μονοκύτταρους οργανισμούς, προκαλεί μεταλλάξεις στο DNA, προκαλεί καταρράκτη και καρκίνο του δέρματος. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

111. Σε τι οφείλεται η εξασθένιση της στιβάδας του όζοντος;

Από τη δεκαετία του 1970 παρατηρήθηκε μια βαθμιαία εξασθένηση της στιβάδας του όζοντος που στα μέσα της δεκαετίας του 1980 οδήγησε στη δημιουργία μιας τρύπας πάνω από την Ανταρκτική. Από τις έρευνες οι οποίες επακολούθησαν διαπιστώθηκε ότι αιτία για την εξασθένηση αυτή είναι οι χλωροφθοράνθρακες (εμπορική ονομασία freon), που χρησιμοποιούνται ως ψυκτικά υγρά στα ψυγεία και στα κλιματιστικά και ως προωθητικά αέρια στα σπρέι. Εξαιτίας της ελάττωσης του όζοντος στη στρατόσφαιρα, η ποσότητα της υπεριώδους ακτινοβολίας που φθάνει στη Γη γίνεται όλο και μεγαλύτερη, με αποτέλεσμα να αυξάνεται και η πιθανότητα για τις δυσμενείς επιπτώσεις της στους οργανισμούς. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

112. Ποια μέτρα λαμβάνονται για την προστασία της στιβάδας του όζοντος;

Από το 1994 το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο, προκειμένου να αναστραφεί η συνεχιζόμενη εξασθένηση της στιβάδας του όζοντος, αποφάσισε την απαγόρευση της παραγωγής χλωροφθορανθράκων και την αντικατάστασή τους από υδροφθοράνθρακες που δεν περιέχουν το καταστρεπτικό για το Όζον χλώριο. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

113. Σε τι οφείλεται η ρύπανση των υδάτων; Ποιες ανθρώπινες δραστηριότητες και με ποιο τρόπο προκαλούν τη ρύπανση των υδάτων;

Το νερό, μετά τον αέρα, αποτελεί το πλέον αναντικατάστατο φυσικό αγαθό. Ωστόσο η ρύπανσή του, δηλαδή κάθε φυσική, χημική ή βιολογική μεταβολή που το καθιστά ακατάλληλο για τους οργανισμούς οι οποίοι ζουν σ' αυτό ή το χρησιμοποιούν, παρακολουθεί την ιστορία του ανθρώπου από τότε που τα λύματα των πρώτων οικισμών του απελευθερώνονταν στα γειτονικά ποτάμια, τις λίμνες και τις θάλασσες. Πολύ αργότερα η συγκέντρωση των πληθυσμών στις ανεγειρόμενες πόλεις αύξησε την ποσότητα των οργανικών λυμάτων τα οποία παράγονταν από τους κατοίκους τους και προσέθεσε στους ήδη υπάρχοντες ρύπους τις τοξικές ουσίες και τα παραπροϊόντα των χημικών κατεργασιών όπως αυτά της βυρσοδεψίας και της μεταλλουργίας.

Μεταβολές στην ποιότητα του νερού οι οποίες το καθιστούν ακατάλληλο για τους οργανισμούς προκαλούνται με διάφορους τρόπους. Στις περισσότερες όμως περιπτώσεις η ρύπανση του νερού ξεκινά από την αστική και τη βιομηχανική δραστηριότητα της ξηράς και καταλήγει στις θάλασσες, στους ποταμούς και στις λίμνες.

Το θερμό νερό από τις ψυκτικές εγκαταστάσεις των πυρηνικών αντιδραστήρων και των εργοστασίων που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα, όταν διοχετεύεται σε ένα υδάτινο οικοσύστημα, μπορεί να προκαλέσει αύξηση της θερμοκρασίας του νερού και επομένως ελάττωση της συγκέντρωσης του οξυγόνου που βρίσκεται διαλυμένο σ' αυτό.

Σοβαρή πηγή ρύπανσης είναι και η βιομηχανική δραστηριότητα. Στα απόβλητά της περιέχεται ένα πλήθος από διαφορετικές χημικές ουσίες-όπως είναι τα βαρέα μέταλλα (ο μόλυβδος, ο υδράργυρος, ο ψευδάργυρος κ.ά.), οι οργανικοί διαλύτες και τα πετρελαιοειδή-οι οποίες, όταν εισάγονται στα υδάτινα οικοσυστήματα, διαταράσσουν την ισορροπία τους και εγκυμονούν κινδύνους για τη ζωή των υδρόβιων οργανισμών. Ιδιαίτερα τα βαρέα μέταλλα και οι σύνθετες οργανικές ουσίες που δε διαλύονται στο νερό μπορούν να περάσουν μέσω των τροφικών αλυσίδων στον άνθρωπο, με δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία του.

Οι πιο τοξικοί όμως ρυπαντές στη βιόσφαιρα είναι τα διάφορα παρασιτοκτόνα και εντομοκτόνα, και φυσικά τα ραδιενεργά απόβλητα και τα παραπροϊόντα των ραδιενεργών εκρήξεων. Οι ρύποι αυτοί απέκτησαν ιδιαίτερη σημασία μετά το Β-Παγκόσμιο Πόλεμο λόγω της αυξημένης απελευθέρωσής τους στο περιβάλλον. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

114. Ποιες διαταραχές προκαλούν τα αστικά λύματα στα υδάτινα οικοσυστήματα όπου καταλήγουν;

Στις διαταραχές που προκαλούν τα αστικά λύματα στα υδάτινα οικοσυστήματα περιλαμβάνονται η αύξηση του μικροβιακού φορτίου τους, που μπορεί να γίνει αιτία για τη διάδοση σοβαρών νοσημάτων, και το φαινόμενο του ευτροφισμού. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

115. Τι είναι ο ευτροφισμός των υδάτων, σε τι οφείλεται και ποιες συνέπειες έχει;

Τα αστικά λύματα που καταλήγουν μέσω των αγωγών αποχέτευσης στα υδάτινα οικοσυστήματα περιέχουν παραπροϊόντα του ανθρώπινου μεταβολισμού (περιττώματα, σωματικές εκκρίσεις) και διάφορες ουσίες Καθημερινής χρήσης όπως απορρυπαντικά, προϊόντα καθαρισμού κ. ά. Στις διαταραχές που προκαλούν τα αστικά λύματα στα υδάτινα οικοσυστήματα περιλαμβάνονται η αύξηση του μικροβιακού φορτίου τους, που μπορεί να γίνει αιτία για τη διάδοση σοβαρών νοσημάτων, και το φαινόμενο του ευτροφισμού. Όσον αφορά το φαινόμενο αυτό, το υδάτινο οικοσύστημα, αφού δεχτεί τα αστικά λύματα, αλλά και τα λιπάσματα που αποπλένονται από το νερό της βροχής, εμπλουτίζεται με τα νιτρικά και τα φωσφορικά άλατα που αυτά περιέχουν. Επειδή όμως οι ουσίες αυτές αποτελούν θρεπτικά συστατικά για τους υδρόβιους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς (φυτοπλαγκτόν), προκαλείται υπέρμετρη αύξηση του πληθυσμού τους. Έτσι αυξάνεται και ο πληθυσμός των μονοκύτταρων ζωικών οργανισμών (ζωοπλαγκτόν)που εξαρτώνται τροφικά από το φυτοπλαγκτόν. Με το θάνατο των πλαγκτονικών οργανισμών συσσωρεύεται νεκρή οργανική ύλη, η οποία με τη σειρά της πυροδοτεί την αύξηση των αποικοδομητών, δηλαδή των βακτηρίων που την καταναλώνουν.

Με την αύξηση όμως των μικροοργανισμών ο ρυθμός κατανάλωσης οξυγόνου γίνεται πολύ μεγαλύτερος από το ρυθμό παραγωγής του. Έτσι η ποσότητα του οξυγόνου που βρίσκεται διαλυμένη στο νερό γίνεται ολοένα μικρότερη, γεγονός που πλήττει τους ανώτερους οργανισμούς του οικοσυστήματος, όπως τα ψάρια, που πεθαίνουν από ασφυξία. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

116. Τι ονομάζουμε βιοσυσσώρευση;

Βιοσυσσώρευση ονομάζεται η αυξανόμενη συγκέντρωση, στους ιστούς οργανισμών, ουσιών που δεν μεταβολίζονται και δεν απεκκρίνονται, όσο προχωράμε από τα κατώτερα προς τα ανώτερα τροφικά επίπεδα.

Το φαινόμενο αυτό κατά το οποίο αυξάνεται η συγκέντρωση τοξικών χημικών ουσιών στους ιστούς των οργανισμών καθώς προχωρούμε κατά μήκος της τροφικής αλυσίδας ονομάζεται βιοσυσσώρευση. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

117. Ποια χαρακτηριστικά πρέπει να έχει μία τοξική ουσία ώστε να προκαλέσει το φαινόμενο της βιοσυσσώρευσης;

Θα πρέπει να μην αποικοδομείται ή να αποικοδομείται αργά, να μην μεταβολίζεται από τους οργανισμούς, να μην απεκκρίνεται και κατά συνέπεια να συσσωρεύεται στους διάφορους ιστούς. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

118. Πώς μπορεί να εξηγηθεί το γεγονός της ιδιαίτερα αυξημένης συγκέντρωσης ενός μη βιοδιασπώμενου εντομοκτόνου στους ιστούς ενός ατόμου;

Λόγω των χαρακηριστικών μεταφοράς ενέργειας από ένα τροφικό επίπεδο στο επόμενο, η βιομάζα των τροφικών επιπέδων μειώνεται όσο προχωράμε προς ανώτερα τροφικά επίπεδα. Οι μη βιοδιασπώμενες ουσίες όμως, όπως τα εντομοκτόνα, επειδή δεν μεταβολίζονται και δεν απεκκρίνονται μεταφέρονται αναλοίωτες, μέσω της τροφής και συγκεντρώνονται σε μικρότερη βιομάζα. Κατά συνέπεια η συγκέντρωσή τους (ποσότητα μίας τέτοιας ουσίας/μονάδα βιομάζας), αυξάνεται.

Ένα τέτοιο μόριο είναι το εντομοκτόνο DDT. Αν, για παράδειγμα, μια κάμπια φάει φύλλα φυτού που έχει ραντιστεί με DDT, αυτό θα απορροφηθεί από τον οργανισμό της, αλλά, επειδή δε μεταβολίζεται και δε διασπάται, θα συσσωρευτεί στους ιστούς της και φυσικά δε θα αποβληθεί με τις απεκκρίσεις της. Αν ένας κότσυφας καταναλώσει πολλές κάμπιες, τότε το DDT από όλες τις κάμπιες θα συγκεντρωθεί στους ιστούς του. Τελικά, το DDT θα βρεθεί σε ακόμα μεγαλύτερη συγκέντρωση στους ιστούς της κουκουβάγιας, που είναι ο τελικός καταναλωτής. εξαφάνισης.

Ας παρακολουθήσουμε όμως με ένα παράδειγμα πώς αποτυπώνεται ποσοτικά η αύξηση της συγκέντρωσης μιας μη βιοδιασπώμενης ουσίας σε έναν οργανισμό. Έστω ότι σε κάθε κιλό ενός φυτού έχει αποτεθεί 1 mg μιας μη βιοδιασπώμενης ουσίας. Ένα φυτοφάγο, για να αυξήσει τη βιομάζα του κατά 1 κιλό, θα πρέπει να φάει 10 κιλά από το φυτό, τα οποία βεβαίως θα περιέχουν 10 mg της ουσίας. Αφού η ουσία αυτή δεν μπορεί να διασπαστεί και να αποβληθεί από το φυτοφάγο οργανισμό, η συγκέντρωσή της στους ιστούς του θα φτάσει τα 10 mg ανά κιλό. Σε ένα σαρκοφάγο η συγκέντρωση θα γίνει 100 mg ανά κιλό κ. ο. κ. Βλέπουμε λοιπόν ότι η συγκέντρωση μιας μη βιοδιασπώμενης ουσίας αυξάνεται καθώς πηγαίνουμε σε ανώτερα τροφικά επίπεδα. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

119. Τι προκαλεί τη ρύπανση του εδάφους και ποιες είναι οι συνέπειές της;

Το έδαφος που καλύπτει μεγάλο μέρος της επιφάνειας του πλανήτη έ χει προέλθει από την αποσάθρωση πετρωμάτων η οποία προκαλείται από τον άνεμο, το νερό, τον πάγο και τη δράση των οργανισμών στη διάρκεια δεκάδων ετών. Το λεπτό στρώμα χώματος που καλύπτει την επιφάνεια του εδάφους είναι κατάλληλο για την ανάπτυξη των φυτών αλλά και τη δράση των αποικοδομητών. Εξαιτίας όμως της ανθρώπινης δραστηριότητας το έδαφος διαβρώνεται από τοξικές ουσίες (ραδιενεργά απόβλητα, εντομοκτόνα, βαρέα μέταλλα κ. ά. ), με συνέπεια την ερημοποίηση και τη διοχέτευση των τοξικών ουσιών στα υδάτινα οικοσυστήματα ή στα υπόγεια νερά.

Η ρύπανση του εδάφους, παρά το ότι είναι εξίσου σημαντική με τη ρύπανση των υδάτων και συνδέεται μ' αυτήν, άργησε να γίνει αντιληπτή, γιατί προ χωρεί με αργότερο ρυθμό από αυτήν. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

120. Πώς μετριέται η ισχύς των ήχων;

Η ένταση του ήχου μετριέται σε ντεσιμπέλ. Ένα ντεσιμπέλ αντιπροσωπεύει την ελάχιστη διαφορά στην ένταση δύο ήχων, ώστε να γίνονται αυτοί διακριτοί από το ανθρώπινο αυτί. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ

121. Ποιες είναι οι επιπτώσεις του θορύβου στην υγεία των ανθρώπων;

Ο ήχος από το θρόισμα των φύλλων έχει ένταση 10 ντεσιμπέλ, ο ψίθυρος έχει ένταση 20 ντεσιμπέλ, ο θόρυβος ενός δρόμου με έντονη κυκλοφορία έχει ένταση 90 ντεσιμπέλ, ενώ ο θόρυβος κατά την απογείωση ενός αεροσκάφους έχει ένταση 150 ντεσιμπέλ. Η συνεχής έκθεση του ανθρώπου σε ήχο έντασης μεγαλύτερο από 85 ντεσιμπέλ είναι ικανή να προκαλέσει απώλεια της ακοής.

Ο έντονος όμως ήχος επηρεάζει και την ψυχική υγεία των ανθρώπων, καθώς αυξάνει την επιθετικότητά τους, προκαλεί στρες και μειώνει την ικανότητά τους να προσηλώνονται και να λαμβάνουν αποφάσεις.

Ταυτόχρονα αυξάνει την αρτηριακή πίεση και την έκκριση των γαστρεντερικών υγρών, μια κατάσταση που μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση έλκους. ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ