పర్యావరణ వ్యవస్థ ప్రధాన క్రియాత్మక లక్షణాలు
A) పోషక స్థాయి లేదా ట్రోఫిక్ నిర్మాణం
* ఆవరణ వ్యవస్థ ట్రోఫిక్ నిర్మాణం అనేది ఒక రకమైన ఉత్పత్తిదారులు, వినియోగదారుల ఏర్పాటు, జనాభా పరిమాణంతో వారి పరస్పర చర్య. ప్రతి ఆహార స్థాయిని ట్రోఫిక్ స్థాయి అంటారు. ఒక నిర్దిష్ట సమయంలో ప్రతి ట్రోఫిక్ స్థాయిలో జీవ పదార్థాల మొత్తాన్ని స్టాండింగ్ క్లాప్ బయోమాస్ అంటారు. పర్యావరణ వ్యవస్థలో వివిధ ట్రోఫిక్ స్థాయులు ఆహార గొలుసు ద్వారా అనుసంధానమై ఉంటాయి.
i) ఆహార గొలుసు:
* ఉత్పత్తిదారుల నుంచి ఆహర శక్తిని, జీవుల శ్రేణి ద్వారా పదేపదే తినడం, తినబడటం ద్వారా ఆహార గొలుసు రూపొందుతుంది.
* జీవించి ఉన్న లేదా చనిపోయిన జీవులు కొన్ని ఇతర జీవులకు సంభావ్య ఆహారంగా ఉంటాయి. అందువల్ల సహజ పర్యావరణ వ్యవస్థ పనితీరులో వ్యర్థాలు లేవు.
ఆహార గొలుసు రకాలు:
మేత ఆహార గొలుసు: ఇది పచ్చని మొక్కల (ప్రాథమిక ఉత్పత్తిదారులు) నుంచి మొదలవుతుంది. మేత శాకాహారుల వద్దకు వెళ్లి మాంసాహారులతో ముగుస్తుంది. గొలుసు ఈ విధంగా స్వయం పోషకశక్తి స్థాపన, సంగ్రహించిన శక్తిని మాంసాహారులకు తరలించడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
డెట్రిటస్ ఆహార గొలుసు: ఇది చనిపోయిన సేంద్రియ పదార్థం నుంచి మొదలవుతుంది. సూక్ష్మజీవుల ద్వారా డెట్రిటివోర్స్ (డెట్రిటస్ను తినే జీవులు), మాంసాహారులు డీకంపోజర్కు వెళుతుంది. డెట్రిటస్ ఆహార గొలుసును ప్రదర్శించే పర్యావరణ వ్యవస్థలు ప్రత్యక్ష సౌరశక్తిపై తక్కువగా ఆధారపడి ఉంటాయి. ఇవి ప్రధానంగా మరో పర్యావరణ వ్యవస్థలో ఉత్పత్తి చేసిన సేంద్రియ పదార్థాల ప్రవాహంపై ఆధారపడి ఉంటాయి. ఇటువంటి ఆహార గొలుసు సమశీతోష్ణ అడవుల్లో కుళ్లిపోతున్న, పేరుకుపోయిన చెత్తలో పనిచేస్తుంది. వీటికి ఉదాహరణ మడ అడవుల్లో కనిపిస్తుంది.
* మేత ఆహార గొలుసు మొక్కల నుంచి శక్తిని పొందుతుంది. అయితే డెట్రిటస్లో ఆహార గొలుసు శక్తి ప్రధానంగా మొక్కల బయోమాస్ నుంచి పొందుతుంది. రెండు ఆహార గొలుసులు సహజ పర్యావరణ వ్యవస్థల్లో కలిసి ఉంటాయి.
ii) జీవుల ఆహార వెబ్ - ఇంటర్ లాకింగ్
విభిన్న ఆహారపు గొలుసుల్లోని జీవుల మధ్య ఆహారపరమైన సంబంధంతో ఏర్పడే సంక్లిష్ట సమాజ నిర్మాణాన్ని ఆహారపు వల అంటారు. పర్యావరణ వ్యవస్థల్లోని ఆహార గొలుసులు వివిక్త సరళ శ్రేణిలో పనిచేయడం అరుదు. అవి ఫుడ్వెబ్గా సూచించే ఇంటర్లాకింగ్ నమూనాతో పరస్పరం అనుసంధానమై ఉంటాయి. ఫుడ్వెబ్ అనేది ఆహార గొలుసుల నెట్వర్స్, ఇక్కడ వివిధ రకాల జీవులు పలు ట్రోఫిక్ స్థాయుల్లో ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానమై ఉంటాయి.
B) పర్యావరణ వ్యవస్థలో శక్తి ప్రవాహం
* పర్యావరణ వ్యవస్థ పని తీరు పదార్థం ద్వారా శక్తి ప్రవాహంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
* శక్తి ప్రవాహం ముఖ్యలక్షణం - ఏక దిశాత్మక లేదా ఏక మార్గ ప్రవాహం. ఆటోట్రోఫ్ల ద్వారా సంగ్రహించిన శక్తి సౌర ఇన్పుట్కు తిరిగిరాదు.
* పోషకాలు(C, N, Pలాంటివి ) చక్రీయ పద్ధతిలో కదులుతాయి. ఇవి ఆహార గొలుసు ద్వారా ప్రవహించిన తరువాత ఉత్పత్తిదారులు తిరిగి ఉపయోగిస్తారు, శక్తి ఆహార గొలుసులో తిరిగి వినియోగించలేరు.
* శక్తి ప్రవాహం ఉష్ణగతికశాస్త్రం రెండు నియమాలను అనుసరిస్తుంది.
* మొదటి నియమం - శక్తిని సృష్టించలేం లేదా నాశనం చేయలేం. కానీ ఒకరూపం నుంచి మరో రూపంలోకి మారుతుంది. పచ్చని మొక్కలు (నిర్మాతలు) సంగ్రహించిన సౌరశక్తి మొక్కల జీవరసాయన శక్తిగా, వినియోగదారుల శక్తిగా మారుతుంది.
* రెండో నియమం - ప్రతి రూపాంతరం లేదా శక్తి బదిలీ దాని వ్యాప్తితో కూడి ఉంటుంది. ఆహార గొలుసు ద్వారా శక్తి ప్రవహిస్తున్నప్పుడు ప్రతి ట్రోఫిక్ శక్తిని వెదజల్లుతుంది. శ్వాసక్రియ లేదా ఇతర జీవక్రియ చర్యల ద్వారా శక్తి నష్టం జరుగుతుంది. ప్రతి ట్రోఫిక్ స్థాయుల్లో దాదాపు 90% శక్తి నష్టం ఏర్పడగా, ఒక ట్రోఫిక్ స్థాయి నుంచి మరొక దానికి బదిలీ అయిన శక్తి కేవలం 10% మాత్రమే.
C) పర్యావరణ పిరమిడ్లు:
* ప్రాతినిధ్యం, మూలాధారం, వరుస ట్రోఫిక్ స్థాయుల్లో (శాకాహారులు → మాంసాహారులు) నిర్మాతలతో ప్రారంభించి, శిఖరాగ్రాన్ని ఏర్పరచడాన్ని పర్యావరణ పిరమిడ్ అంటారు. వీటిని ఎల్టోనియన్ పిరమిడ్లు అని కూడా పిలుస్తారు.
* వీటిని మొదట బ్రిటిష్ పర్యావరణ శాస్త్రవేత్త చార్లెస్ ఎల్టన్ రూపొందించారు.
పర్యావరణ పిరమిడ్లు మూడు రకాలు:
సంఖ్యల పిరమిడ్:
ఇది ప్రతి ట్రోఫిక్ స్థాయిలో వ్యక్తిగత జీవుల సంఖ్యను సూచిస్తుంది. పర్యావరణ వ్యవస్థ, ఆహార గొలుసు రకాన్ని బట్టి సంఖ్యలు నిటారుగా లేదా విలోమ పిరమిడ్గా ఉండవచ్చు. గడ్డి భూములు, చెరువు పర్యావరణ వ్యవస్థలు నిటారుగా ఉండే పిరమిడ్ను చూపుతాయి. గడ్డి భూముల్లో ఉత్పత్తిదారులు (గడ్డి) అధిక సంఖ్యలో ఉండి విస్తృత స్థావరాన్ని ఏర్పరుస్తారు.
* ప్రాథమిక వినియోగదారులు (కుందేలు, ఎలుకల లాంటి శాకాహారులు), ద్వితీయ వినియోగదారులు (పాములు, బల్లులు మొదలైనవి), తృతీయ వినియోగదారుల సంఖ్య (గద్దలు లేదా ఇతర పక్షులు) క్రమంగా తగ్గుతాయి. అందువల్ల పిరమిడ్ శిఖరం నిటారుగా ఉండే పిరమిడ్ను ఏర్పస్తుంది.
* చెరువు పర్యావరణ వ్యవస్థ విషయంలోనూ ఇదే పరిస్థితి. ఇక్కడ ఉత్పత్తిదారులు ప్రధానంగా ఆల్గే, బ్యాక్టీరియా లాంటి ఫైటోప్లాంక్టన్ల సంఖ్య గరిష్ఠంగా ఉంటుంది. మాంసాహారులు (చిన్న చేపలు, బీటిల్స్ మొదలైనవి), అగ్ర మాంసాహారులు (పెద్ద చేపలు) అధిక ట్రోఫిక్ స్థాయుల్లో సంఖ్యలను నిటారుగా పిరమిడ్లా ఏర్పరుస్తాయి.
* అటవీ పర్యావరణ వ్యవస్థలో ఉత్పత్తిదారులు పెద్ద చెట్లు. ఇవి తక్కువ సంఖ్యలో ఉండి ఇరుకైన స్థావరాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. పక్షులు, కీటకాలు, అనేక జాతుల జంతువులతో సహా పెద్ద సంఖ్యలో శాకాహారులు చెట్లను తిని, మధ్య స్థాయిని ఏర్పరుస్తాయి. నక్క, పాములు, బల్లులు తదితర ద్వితీయ వినియోగదారుల సంఖ్య శాకాహారుల కంటే తక్కువగా ఉన్నాయి. సింహం, పులి వంటి అగ్రశ్రేణి మాంసాహారుల సంఖ్య ఇప్పటికీ తక్కువగా ఉంది. దీనివల్ల పిరమిడ్ కుదురు ఆకారంలో ఉంటుంది. అంటే, రెండువైపులా ఇరుకుగా, మధ్యలో విశాలంగా ఉంటుంది.
* పరాన్నజీవి ఆహార గొలుసు సంఖ్యల విలోమ పిరమిడ్ను చూపుతుంది. కొన్ని పెద్ద చెట్ల వంటి ఉత్పత్తిదారులు పండ్లను తినే పక్షులకు ఆశ్రయం కల్పించగా, అవి పెద్ద సంఖ్యలో శాకాహారులుగా పనిచేస్తాయి. ఈ పక్షులపై చాలా అధిక సంఖ్యలో కీటకాలు ఎక్టోపేరాసైట్లుగా పెరుగుతాయి. అయితే బగ్లు, ఈగలు, సూక్ష్మజీవుల లాంటి హైపర్పేరాసైట్లు ఎక్కువ సంఖ్యలో వాటిని తింటాయి. తద్వారా విలోమ పిరమిడ్గా తయారవుతుంది. సంఖ్యల పిరమిడ్లు ఆహార గొలుసు నిజమైన చిత్రాన్ని ప్రతిబింబించవని గమనించాలి. ఎందుకంటే అవి క్రియాత్మకంగా లేవు. జ్యామితి, ఆహార గొలుసు, జీవుల పరిమాణ కారకాల సాపేక్ష ప్రభావాలను సూచించవు. ఒకే వాతావరణంలో వివిధ రకాల ఆహార గొలుసులతో విభిన్న కమ్యూనిటీలతో మారుతూ ఉంటాయి.
పిరమిడ్ ఆఫ్ బయోమాస్:
* ఇవి తులనాత్మకంగా మరింత ప్రాథమికమైనవి. ఎందుకంటే రేఖాగణిత కారకం బదులుగా, అవి నిలబడి ఉన్న ట్రోఫిక్ స్థాయుల పరిమాణాత్మక సంబంధాన్ని చూపుతాయి. పిరమిడ్ ఆహార గొలుసులోని ప్రతి ట్రోఫిక్ స్థాయిలో మొత్తం బయోమాస్పై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఒక అడవిలో బయోమాస్ పిరమిడ్ దాని సంఖ్యల పిరమిడ్కు భిన్నంగా నిటారుగా ఉంటుంది. ఎందుకంటే ఉత్పత్తిదారులు (చెట్లు) భారీ బయోమాస్ను కూడబెట్టుకుం టాయి. అయితే వినియోగదారుల మొత్తం బయోమాస్ వాటిని తినే అధిక ట్రోఫిక్ స్థాయిలో క్షీణిస్తుంది.
* చెరువు పర్యావరణ వ్యవస్థలో శాకాహారులు (జూప్లాంక్టన్లు, కీటకాలు), మాంసాహారులు (చిన్న చేపలు) లేదా తృతీయ మాంసాహారులు (పెద్ద చేపలు)తో పోలిస్తే ఉత్పత్తిదారుల (ఫైటోప్లాంక్టన్లు) మొత్తం బయోమాస్ చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. దీనితో పిరమిడ్ ఇరుకైన బేస్, విస్తృత శిఖరంతో విలోమ ఆకారంలో ఉంటుంది.
శక్తి పిరమిడ్: శక్తి పిరమిడ్ అనేది ఆహార గొలుసులోని వివిధ ట్రోఫిక్ స్థాయుల్లో యూనిట్ సమయం, ప్రాంతానికి బంధించిన శక్తి పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇది ట్రోఫిక్ సంబంధాలకు ఉత్తమ ప్రాతినిధ్యాన్ని ఇస్తూ, ఎల్లప్పుడూ నిటారుగా ఉంటుంది. శక్తి కంటెంట్ సాధారణంగా KJ/m 2/yr గా వ్యక్తీకరిస్తారు. ప్రతి వరుస ట్రోఫిక్ స్థాయిలో ఉత్పత్తిదారుల నుంచి అగ్రశ్రేణి మాంసాహారులకు మారినప్పుడు శక్తిలో స్పష్టమైన క్షీణత (వేడి, శ్వాస రూపంలో దాదాపు 90% ఉంటుంది. కేవలం 10% శక్తి మాత్రమే నిటారుగా ఉండే పిరమిడ్ను ఏర్పరుస్తుంది.
ప్రధాన ఆవరణ వ్యవస్థ రకాలు
జీవావరణంలో వివిధ రకాల ఆవరణ వ్యవస్థలు స్వయం సమృద్ధి పరస్పర చర్య వ్యవస్థలుగా పనిచేస్తాయి. వాటి స్థూల నిర్మాణం, పనితీరుకు సంబంధించి ఎక్కువ లేదా తక్కువ, ఒకే విధమైన ప్రాథమిక ప్రణాళికను కలిగి ఉంటాయి. అవి వాటి జాతుల కూర్పు, ఉత్పత్తి రేట్లు తదితర వాటికి సంబంధించి విభిన్నంగా ఉంటాయి.
1. భూఆధారిత పర్యావరణ వ్యవస్థ: భూమి పర్యావరణ వ్యవస్థ వాతావరణం, నేలపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఎత్తయిన మొక్కలు (విత్తన మొక్కలు), జంతువులు (సకశేరుకాలు, కీటకాలు, సూక్ష్మజీవులు) భూమిపై ఆధిపత్యం చెలాయిస్తాయి. ప్రధాన భూసంబంధమైన సమాజాల్లో గుల్మకాండ మొక్కలు, పొదలు, గడ్డి, చెట్లతోపాటు అనేక కీటకాలు, ఆర్థ్రోపోడ్స్, పక్షులు ఉంటాయి. అటవీ పర్యావరణ వ్యవస్థ వాతావరణ వాయువులు, ట్రేస్ ఎలిమెంట్ల మార్పిడిని నియంత్రిస్తుంది.
2. మంచి నీటి పర్యావరణ వ్యవస్థ: తాజా నీటి వనరుల్లో (సరస్సులు, చెరువుల, నదులు, బుగ్గలు) పోషకాలు (నైట్రేట్లు, ఫాస్పేట్లు) సమృద్ధిగా ఉంటాయి. ఇవి జూప్లాంక్టన్లు, ఫైటోప్లాంక్టన్లు, జల మొక్కలు, చేపలకు మంచి ఆవాసాన్ని అందిస్తాయి.
3. సముద్ర పర్యావరణ వ్యవస్థ: భూమి ఉపరితలంలో మహాసముద్రాలు 70% ఆక్రమించాయి. ఇవి మొక్కలు (ప్రధానంగా ఆల్గే), జూప్లాంక్టన్లు, చేపలు, సరీసృపాలు, పక్షులు, క్షీరదాలు (తిమింగలాలు, సీల్స్) వంటి జంతువులకు ఆవాసాలను అందిస్తాయి. మంచి నీటితో పోలిస్తే సముద్రపు నీటిలో అధిక ఉప్పు శాతం ఉంటుంది. ఇందులో నైట్రేట్లు, ఫాస్పేట్లు లేకపోవడంతో సంతానోత్పత్తి తక్కువగా ఉంటుంది.
4. వెట్ ల్యాండ్ ఎకోసిస్టమ్: భూమి, జల పర్యావరణ వ్యవస్థల మధ్యనున్న పరివర్తన భూములు. ఇక్కడ నీరు 3 నుంచి 300 సెం.మీ. వరకు ఉంటుంది. వివిధ రకాల మొక్కలు, జంతువులు, చేపలు, సూక్ష్మజీవులకు ఆశ్రయం కల్పిస్తుంది.
5. మడ అడవులు: భూమధ్య రేఖ, ఉష్ణమండల తీరాల్లోని ముఖ్యమైన అడవులు. గంగా నది డెల్టాలో సుందర్బన్, కృష్ణ గోదావరి, రత్నగిరి, మహానంది, గోవా, అండమాన్ నికోబార్ల్లోని పలు ప్రాంతాలు మడ అడవులుగా గుర్తింపు పొందాయి.
ఆహార గొలుసులు, చక్రాల ప్రాముఖ్యత
* ఆహార గొలుసులు, చక్రాలు పర్యావరణ వ్యవస్థలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి. ఎందుకంటే శక్తి ప్రవాహం, పోషక చక్రాల ముఖ్యమైన విధులు వీటి ద్వారా జరుగుతాయి.
* ఆహార గొలుసులు పర్యావరణ సమతౌల్యతను కాపాడటంతోపాటు నియంత్రించడంలో సహాయపడతాయి.
* ఆహార గొలుసులు ప్రకృతిలో జీవ అధోకరణం చెందని అనేక పురుగు మందులు, భారీ లోహాల జీవ సంబంధమైన వృద్ధికరణాన్ని ప్రత్యేక లక్షణంగా చూపుతాయి. ఇటువంటి రసాయనాల గాఢతను ప్రతి వరుస ట్రోఫిక్ స్థాయిలో పెంచుతాయి.