ΕΙΚΟΝΕΣ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ

Transcript

1 ΕΙΚΟΝΕΣ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ Εικόνα 1.1. Ένα διάγραμμα συστημάτων το οποίο παρουσιάζει τις πέντε βασικές συνιστώσες που είναι πρωταρχικής σημασίας για την κατασκευή μοντέλων οικοσυστημάτων. Δ=δυνάμεις, Ι= ιδιότητες, Ρ=δίαυλοι ροής, Α=Αλληλεπιδράσεις και Αν=Αναδράσεις. Εικόνα 1.2. Κλειστό σύστημα ελέγχου αρνητικής ανάδρασης. Χωρίς τη σύζευξη ανάδρασης της εκροής y(t) από την εισροή x(t) θα είχαμε Kx(t), αλλά λόγω του «κέρδους» της ανάδρασης από τον αντιδρώντα, η εκροή είναι (t) = Kx(t) b(t). Εικόνα 1.3. Ιεραρχία οργανισμού - οικοσυστήματος και κυβερνητική. Συγκρινόμενη η κυβερνητική με τους ισχυρούς ελέγχους στο επίπεδο του οργανισμού και πιο κάτω, η οργάνωση και η λειτουργία από το οικοσύστημα και πάνω ρυθμίζεται πολύ λιγότερο σφικτά με περισσότερη παλμική και χαοτική συμπεριφορά, αλλά ελέγχονται κατά το μάλλον ή ήττον από εναλλασσόμενες θετικές και αρνητικές αναδράσεις, με άλλα λόγια, εμφανίζουν ομοιόρρηση καθώς αντιτίθενται στην ομοιόσταση. Η αποτυχία της κυβερνητικής στο να αναγνωρίσει τη διαφορά αυτή κατέληξε σε μεγάλη σύγχυση σχετικά με το πραγματικό γεγονός της «ισορροπίας της φύσης». Εικόνα 1.4. Μοντέλο οικοσυστήματος, με τη μορφή ενός ανοικτού, θερμοδυναμικά μη ισορροπημένου συστήματος, με έμφαση στο εξωτερικό περιβάλλον, το οποίο και πρέπει να θεωρείται ως ένα αναπόσπαστο μέρος της έννοιας του οικοσυστήματος. Εικόνα 1.5. Λειτουργικό διάγραμμα οικοσυστήματος με έμφαση στην εσωτερική δυναμική, η οποία περιλαμβάνει τη ροή της ενέργειας, τους κύκλους των υλικών και τους αποθηκευτικούς χώρους (Αχ), και τα τροφικά δίκτυα στα οποία περιλαμβάνονται οι αυτότροφοι (Α) και οι ετερότροφοι (Ε) οργανισμοί. Εικόνα 1.6. Τα σύμβολα της «γλώσσας της ενέργειας» του Odum που χρησιμοποιούνται στα διαγράμματα των οικολογικών μοντέλων. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ Εικόνα 2.1. Τέσσερα μοντέλα διάρθρωσης των ειδών κατά μήκος των περιβαλλοντικών βαθμιδώσεων. (α) Η αφθονία ενός είδους σε μια περιβαλλοντική βαθμίδωση είναι ανεξάρτητη από τις άλλες. Έτσι, η ένωση διαφόρων ειδών κατά μήκος των βαθμίδων μεταβάλλεται με την αντίδραση των ανεξάρτητων ειδών στη βαθμίδα αυτή. (β) Η αφθονία ενός είδους συνδέεται με την αφθονία ενός άλλου. Τα δύο ή περισσότερα είδη βρίσκονται πάντοτε σε σύνδεση το ένα με το άλλο. (γ) Η διάρθρωση ενός είδους σε μια περιβαλλοντική βαθμίδα είναι ανεξάρτητη του ενός από το άλλο, αλλά η αφθονία και η διάρθρωση κάθε είδους είναι αυστηρά περιορισμένη σε κάποιο σημείο της βαθμίδωσης από τον ανταγωνισμό μεταξύ των ειδών. (δ) Η διάρθρωση των ειδών είναι αυστηρά περιορισμένη με την αλλαγή σε κάποια περιβαλλοντική μεταβλητή.

2 Εικόνα 2.2. Κατανομή της βλάστησης κατά μήκος της βαθμίδας της υγρασίας από την ξηρή στην υγρή κατάσταση. Κάθε είδος ανταποκρίνεται με τον δικό του ανεξάρτητο τρόπο στην υγρασία, η επικάλυψη όμως στην αντίδραση επιτρέπει σε έναν αριθμό ειδών να συνδυάζονται μεταξύ τους. Η φύση της βιοκοινότητας, τα κυρίαρχα και συνδυαζόμενα είδη εξαρτώνται από το σημείο στο οποίο τοποθετούνται τα όρια της βιοκοινότητας. Κάθε χαρακτηριστική βιοκοινότητα προσδιορίζεται από τα δικά της κυρίαρχα είδη, παρότι υπάρχουν μερικά είδη που μοιράζονται με άλλες βιοκοινότητες. Σε κάθε πέρας της βαθμίδωσης οι βιοκοινότητες είναι διακριτές, μολονότι μοιράζονται πανταχού παρόντα είδη. Μεταβαλλόμενα όρια βιοκοινοτήτων μπορεί να καταλήξουν σε αλλαγές στην σύνθεση της βιοκοινότητας και τα κυρίαρχα είδη. Εικόνα 2.3. Η μορφή ζωής κατά Raunkier. (1) φανερόφυτα, (2) χαμαίφυτα, (3) ημικρυπτόφυτα (4) γαιόφυτα (κρυπτόφυτα) (5) θερόφυτα. Τα θνήσκοντα μέρη του φυτού είναι μη σκιασμένα σημεία, ενώ τα ανανεωτικά όργανα με οφθαλμούς (ή σπόρους στην περίπτωση των θεροφύτων) είναι τα σκοτεινά. Εικόνα 2.4. Μια εγκάρσια τομή της άποψης βιοκοινοτήτων σε μια μεταβατική φορά από τις υδατικές προς τις χερσαίες μορφές. Σε αμφότερες τις βιοκοινότητες, οι ζώνες αποσύνθεσης και δημιουργίας είναι ο όροφος του πυθμένα, ενώ η ζώνη της δέσμευσης της ενέργειας είναι το ανώτερο στρώμα. Η διαστρωμάτωση και η πολυπλοκότητα της βιοκοινότητας γίνεται μεγαλύτερη από τις υδάτινες προς τις χερσαίες. Η διαστρωμάτωση στις υδατικές βιοκοινότητες είναι ευρέως φυσική, επηρεαζόμενη από τις βαθμίδες του οξυγόνου της θερμοκρασίας και του φωτός. Η διαστρωμάτωση στις χερσαίες βιοκοινότητες είναι ευρέως βιολογική. Η κυριαρχούσα βλάστηση επηρεάζει τη φυσική δομή της βιοκοινότητας και τις μικροκλιματικές συνθήκες της θερμοκρασίας, της υγρασίας και του φωτός. Επειδή το δάσος εμφανίζει τέσσερις με πέντε ορόφους, μπορεί να διατηρήσει μια μεγαλύτερη βιοποικιλότητα απ ό,τι ένα ποολίβαδο με δύο ορόφους. Επιπλέουσες και αναδυόμενες υδρόβιες φυτοκοινότητες μπορούν να στηρίξουν μια μεγαλύτερη βιοποικιλότητα απ ό,τι οι αντίστοιχες των ανοιχτών νερών. Εικόνα 2.5. Εισδοχή και τύποι οικοτόνου που μπορούν να αναπτυχθούν. (α) αλλαγή, στενή εισδοχή χωρίς καμιά ανάπτυξη οικοτόνου. (β) Στενός οικοτόνος που δημιουργείται με την προέλαση της Υ κοινότητας στην κοινότητα Χ. (γ) Η κοινότητα Χ προελαύνει και εισέρχεται στην κοινότητα Υ για να δημιουργήσει τον οικοτόνο ΧΥ. (δ) Ιδανική ανάπτυξη οικοτόνου, στον οποίο τα φυτά από τις δύο κοινότητες αλληλοεπελαύνουν για να δημιουργήσουν ένα ευρύ οικοτόνοχ 2 Υ 2. Ο τύπος αυτός του οικοτόνου θα εξυπηρετήσει τα περισσότερα είδη εισδοχής. Εικόνα 2.6. Η αντίθεση στην εισδοχή είναι σημαντική για την αύξηση της αφθονίας των ειδών. Μια υψηλής αντίθεσης εισδοχή (α) έχει μεγαλύτερη αξία για τα είδη της εισδοχής από μια χαμηλής αντίθεσης εισδοχή (β) διότι ενώνονται δύο εντελώς διαφορετικοί τύποι βλάστησης. Οι χαμηλής αντίθεσης εισδοχές δεν δημιουργούν αρκετές διαφορές μεταξύ των βλαστητικών κοινοτήτων για να καταστούν μέγιστης αξίας για τα είδη της εισδοχής. Μεγαλύτερης αξίας είναι η προωθημένη εισδοχή (γ), όπως αυτή που δημιουργείται από μια ξυλώδη βλάστηση που επελαύνει σε ένα γειτνιάζοντα εγκαταλελειμένο αγρό. Μια προωθημένη εισδοχή δεν παρέχει μόνο μεταβολή στο ύψος αλλά στην ουσία δημιουργεί δύο εισδοχές στο συγκεκριμένο χώρο. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ Εικόνα 3.1. Συνεξέλιξη των εποχιακών και ετήσιων μεταβολών στης βλάστησης με την πρόοδο της διαδοχής από χρόνο 0 μέχρι το τελικό στάδιο της ένωσης κλίμαξ. Εικόνα 3.2. Ανταγωνιστική συμπεριφορά της βλάστησης στην αλλαγή βαθμίδωσης των πόρων καθώς η διαδοχή προχωράει. (α) Η διαδοχή σε ένα ανοικτό, γυμνό σταθμό με

3 αφθονία φωτισμού και χαμηλή παροχή θρεπτικών στοιχείων. (β) Η διαδοχή σε ένα ανοικτό δευτερογενές περιβάλλον με ένα υψηλό επίπεδο θρεπτικών στοιχείων τα οποία στηρίζουν μια πρόσκοπη ξυλώδη βλάστηση. Εικόνα 3.3. Εικόνα 3.3. Η διαδοχή της άγριας πανίδας σε φυτείες κωνοφόρων της κεντρικής Νέας Υόρκης. Kαθώς η πυκνότητα και το ύψος της βλάστησης αλλάζει, μερικά είδη εμφανίζονται ή εξαφανίζονται. Άλλα είδη είναι κοινά σε όλα τα στάδια. Εικόνα 3.4. Η σχέση μεταξύ του διαδοχικού σταδίου και του αριθμού των θηλαστικών ειδών που είναι παρόντα στα δάση του Βορειοδυτικού Ειρηνικού. Εικόνα 3.5. Διάγραμμα ροής διαδοχικής ανάπτυξης. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΕΤΑΡΤΟ Εικόνα 4.1. Τα είδη προϋποθέτουν διαφορετικούς βαθμούς σημασίας κατά μήκος της διαχρονικής κλιμάκωσης που ακολουθεί μια διαταραχή ενός τυπικού βόρειου δάσους σκληρόξυλων ειδών. Αμέσως μετά την διαταραχή οι βάτοι (α) κυριαρχούν στον σταθμό, πολύ γρήγορα όμως υποχωρούν χάριν της (κίτρινης) σημύδας (β), της τρέμουσας λεύκης (γ) και της κερασιάς της Πενσυλβάνιας (δ). Η μη ανθεκτική κερασιά αναλαμβάνει την κυριαρχία νωρίς, όμως μέσα στα επόμενα 30 έτη χάνεται από το δάσος. Η σημύδα, ένα ενδιάμεσο είδος, αναλαμβάνει πρώιμη κυριαρχία την οποία διατηρεί και στην ώριμη συστάδα. Η λεύκη, μη ανθεκτικό είδος και αυτή, αρχίζει να υποχωρεί μετά τα 50 έτη, ενώ εν τω μεταξύ ο ψευδοπλάτανος (ε) και η οξιά (στ), πολύ ανθεκτικά είδη, αποκτούν την κυριαρχία με αργό ρυθμό. Μετά από 100 έτη, στο δάσος κυριαρχούν η οξιά, ο ψευδοπλάτανος και η σημύδα. Εικόνα 4.2. Τύποι δασικών πυρκαγιών (α) επιφανείας, (β) επικόρυφη (γ) εδάφους. ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ Εικόνα 5.1. Το τροφικό δίκτυο σε μια λιβαδική βιοκοινότητα. Τα βέλη «ρέουν» από τα είδη τα οποία τρώγονται (εδώδιμα) προς τους καταναλωτές. Εικόνα 5.2. Το παράδειγμα του παμφάγου οργανισμού της αλεπούς, οι διατροφικές συνήθειες της οποίας είναι εποχιακές. Ο συγχρονισμός της άνθισης και της έναρξης των δραστηριοτήτων της αναπαραγωγής επηρεάζουν την διαθεσιμότητα της τροφής μέσα στο έτος. Ας σημειωθεί η κυριαρχία στη δίαιτα της των καρπών και των εντόμων κατά το θέρος και των τρωκτικών κατά το φθινόπωρο και την άνοιξη. Εικόνα 5.3. Ένα μοντέλο των κινήσεων βόσκησης και οργανικών συντριμμάτων. Οι δύο ατραποί οδηγούν τους αυτότροφους οργανισμούς (autotrophs), ο ένας προς τους βόσκοντες φυτοφάγους και ο άλλος προς τους τρεφόμενους με οργανικά συντρίμματα (detritus). Ας προσέξουμε τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των κινήσεων. Εικόνα 5.4. Μια διατροφική αλυσίδα οργανικών συντριμμάτων στην οποία εμπλέκονται ασπόνδυλα που διαβιώνουν στην δασοφυλλάδα (ξηροτάπητα). Εικόνα 5.5. Ένας κύκλος χερσαίας αποσύνθεσης. Εικόνα 5.6. Η ροή της ενέργειας μέσω μιας τροφικής αλυσίδας σε ένα εγκαταλελειμμένο αγρό. Τα σχετικά μεγέθη των βελών υποδηλώνουν την ποσότητα της ενεργείας τα οποία ρέουν μέσα από κάθε δίαυλο. Εικόνα 5.7. Παραδείγματα οικολογικών πυραμίδων. (α) Πυραμίδα αριθμών μεταξύ των μεταζώων του ξηροτάπητα ενός δάσους φυλλοβόλου, (β) Πυραμίδα βιομάζας ενός λιβαδιού. (γ) Πυραμίδα ενέργειας μιας σαβάνας.

4 Εικόνα 5.8. Ροή ενέργειας δια μέσου ενός ποολiβαδικού οικοσυστήματος κατά τη διάρκεια της αυξητικής περιόδου. Τα ορθογώνια είναι λογαριθμικά ανάλογα με την ποσότητα της ενέργειας σε Kcal που περιέχεται σε κάθε φάση του συστήματος. Εικόνα 5.9. Ροή ενέργειας σχήματος Υ που δείχνει τη σύνδεση μεταξύ των τροφικών αλυσίδων βόσκησης και αποσύνθεσης. Εικόνα Μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε βόειο κρέας στα λιβάδια της Καλιφόρνιας των Η.Π.Α. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ Εικόνα 6.1. Ο κύκλος του νερού μέσα από ένα οικοσύστημα ύδατος, με τις σπουδαιότερες κυκλικές διαδρομές του. Εικόνα 6.2. Το παγκόσμιο ισοζύγιο νερού, καθώς το μέσο ετήσιο ύψος κατακρημνισμάτων των 83,6 cm μετατράπηκε σε 100 μονάδες. Εικόνα 6.3. Ο κύκλος του οξυγόνου. Εικόνα 6.4. Ο κύκλος του άνθρακα. Εικόνα 6.5. Οι ημερήσιες αλλαγές στη συγκέντρωση του CO 2. Ας σημειωθεί ότι η αύξηση κατά τη διάρκεια της νύκτας πάνω από το δάσος και μέσα σ αυτό, ιδιαίτερα πάνω από τον χλωροτάπητα, προέρχεται από την αναπνοή των φυτών και τους μικροοργανισμούς του εδάφους. Εικόνα 6.6. Εποχιακές διακυμάνσεις στις ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις του CO 2 που έγιναν στην Αρκτική και την Ανταρκτική. Στο Βόρειο ημισφαίριο οι διακυμάνσεις είναι εντονότερες, συγκρινόμενες με αυτές του Νότιου ημισφαίριου. Εικόνα 6.7. Οι μεγαλύτεροι ενεργοί αποθηκευτικοί χώροι στον παγκόσμιο κύκλο του άνθρακα, σε γιγατόνους. Εικόνα 6.8. Οι συγκεντρώσεις του CΟ 2 στην ατμόσφαιρα από τον τελευταίο παγετώνα και εφεξής. Είναι χαρακτηριστική η εκθετική αύξηση στον ατμοσφαιρικό άνθρακα που αρχίζει με την Βιομηχανική Επανάσταση στον 18 ο αιώνα. Εικόνα 6.9. Ο κύκλος του αζώτου. Εικόνα Ο κύκλος του φωσφόρου. Εικόνα Ο κύκλος του θείου. Εικόνα Γενικευμένος προϋπολογισμός των θρεπτικών στοιχείων σε ένα δασικό οικοσύστημα. Οι εισροές των θρεπτικών στοιχείων προέρχονται από τα κατακρημνίσματα, τη σκόνη του αέρα, τα ξηρά φυτικά υπολείμματα, την αποσάθρωση, και την αποσύνθεση των ριζών. Οι εκροές συντελούνται με την συγκομιδή του ξύλου, το κυνήγι, την απορροή, την διάβρωση και απόπλυση. Εικόνα Ο κύκλος του 134 Cs στην άσπρη δρυ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΒΔΟΜΟ Εικόνα 7.1. Οι δύο νόμοι της θερμοδυναμικής. Ο πρώτος νόμος απεικονίζεται με την μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε τροφή (σάκχαρα, Γ) με την φωτοσύνθεση (Α + Β + Γ). Ο δεύτερος νόμος υπαγορεύει ό,τι το (Γ) είναι πάντα λιγότερο από το (Α) λόγω της έκλυσης της θερμότητας (Β) κατά τη διάρκεια της μετατροπής. Εικόνα 7.2. Δομή και παραγωγικά συστήματα ενός μικτού δάσους ελάτης οξιάς. Οι σκούρες θέσεις αναπαριστούν τα νέα φύλλα- βελόνες και τα νέα κλαδιά. Να σημειωθεί ότι το μεγαλύτερο τμήμα της φωτοσυνθετικής περιοχής ευρίσκονται κάτω από τα υψηλότερα σημεία της κομοστέγης, μια μορφή όμοια με αυτή της κοινότητας του φυτοπλαγκτόν. Εικόνα 7.3. Κατανομή της πρωτογενούς παραγωγής, της βιομάζας και της εισροής της ηλιακής ακτινοβολίας σε σχέση με τα κατακρημνίσματα και τη θερμοκρασία. Π =

5 πρωτογενούς παραγωγής (τόνοι / hα), Β = βιομάζα (τόνοι / hα), και Α = εισροής ηλιακής ακτινοβολίας {(Α) kcal m -2 έτος -1, 0,3-3,0 microns}. Εικόνα 7.4. Συγκριτική παραγωγικότητα των οικοσυστημάτων του πλανήτη μας. Εικόνα 7.5. Συσχέτιση της υπέργειας βιομάζας και της παραγωγής σε μέγεθος δένδρων, από 63 δείγματα τριών βασικών ειδών: ψευδοπλάτανου, σημύδας και οξιάς. Να σημειωθεί ότι καθώς τα δένδρα αυξάνουν στο μέγεθος, ο λόγος μεταξύ κλαδιών προς κορμό αυξάνει. Εικόνα 7.6. Σχετικές αξίες των τελικών προϊόντων της ενέργειας του μεταβολισμού, στο λευκόουρο ελάφι. Σημειώστε το μικρό ποσό της καθαρής ενέργειας που αποκτήθηκε (σωματικό κέρδος) σε σχέση με αυτό που χάθηκε με τη μορφή της θερμότητας, αερίου, ουρίας και κοπράνων. Το ελάφι είναι ένα φυτοφάγο, ένας καταναλωτής πρώτου επιπέδου. Εικόνα 7.7. Συστατικά του μεταβολισμού της ενέργειας στη δευτερογενή παραγωγή. (α). Γενικό μοντέλο. (β). Πραγματικό παράδειγμα ενός πληθυσμού αράχνης που διαμένει στο έδαφος, την άνοιξη. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΟΓΔΟΟ Εικόνα 8.1. Ένα παράδειγμα της παλινδρόμησης των τιμών που παρατηρήθηκαν (π. χ. της παραγωγής) σε σύγκριση με τις τιμές που έχουν προβλεφθεί από διάφορες ανεξάρτητες μεταβλητές (π. χ. θερμοκρασία και βροχόπτωση). Οι εγκάρσιες αποκλίσεις των τιμών περί την γραμμή παλινδρόμησης συνοψίζονται από το ευρισκόμενο στο δεξιό μέρος του διαγράμματος ιστόγραμμα. Εικόνα 8.2. Η σχέση της ροής της ξηρής ουσίας στον ξηροτάπητα προς τις ροές του αζώτου και του φωσφόρου στα δάση των ευκράτων και των τροπικών ζωνών. (Νutrient Use Efficiency = Αποτελεσματικότητα της χρήσης των θρεπτικών στοιχείων). Εικόνα 8.3. Αναπαράσταση μιας μονάδας σε ένα μοντέλο οικοσυστήματος με εισροή (J 1 ), εκροή (J 0 ) και μέγεθος μονάδας ή δεξαμενής (X 1 ). Εικόνα 8.4. Το αποτέλεσμα της αλλαγής των ρυθμών της εισροής (J 0 ) και της εκροής (J 1 ) στον όγκο του νερού (X 1 ) στον κάδο. Επειδή το νερό εγκαταλείπει τον κάδο μέσω της οπής του πυθμένα, ο ρυθμός της εκροής είναι ανάλογος με την πίεση του νερού στον πυθμένα, και συνεπώς με το βάθος και τον όγκο του νερού. Εικόνα 8.5. Διάγραμμα ενός κλειστού, δύο μονάδων, συστήματος. Εικόνα 8.6. Με την αύξηση της αέριας μορφής του ύδατος στην ατμόσφαιρα, ο ρυθμός της εξάτμισης αυξάνεται και ο ρυθμός της συμπύκνωσης μειώνεται. Αυτό δημιουργεί ένα επίπεδο ισορροπίας της αέριας μορφής του νερού στην ατμόσφαιρα, στο οποίο σημείο η εξάτμιση ισούται με την συμπύκνωση. Εικόνα 8.7. Διάγραμμα του συστήματος του Lotka με τρεις μονάδες στο οποίο η ροή μεταξύ του ενός με το επόμενο είναι μια λειτουργία μόνο της πρώτης μονάδας. Εικόνα 8.8. Μοντέλο συστήματος πρώτου βαθμού της κυκλική διαδρομής του αζώτου, στο οποίο εμφανίζονται οι αλλαγές στα μεγέθη των μονάδων μεταξύ καλοκαιριού και χειμώνα. Εικόνα 8.9. Μοντέλο συστήματος δεύτερου βαθμού της κυκλική διαδρομής του αζώτου, σε ένα δασικό οικοσύστημα. Ας σημειωθεί ότι η αφομοίωση του αζώτου από τα φυτά είναι μια λειτουργία τόσο της διαθεσιμότητας του αζώτου στο έδαφος όσο και της ποσότητας τη ζώσας φυτικής βιομάζας. Εικόνα Μεγέθη μονάδων και τιμών για το άζωτο και τον φωσφόρο που εκτιμήθηκαν από διαμερισματικά μεγέθη σε συστάδες δασικής πεύκης (Αγγλία, D. J. Ovington, 1962) και τροπικού δάσους (Γκάνα, Greenland & Kowal, 1960). Εικόνα Η σχέση μεταξύ της ροής και του σταθερού ρυθμού αποσύνθεσης των συντριμμάτων (g 3 ) σε ένα μοντέλο συστήματος δεύτερης τάξης ενός δάσους. Η ροή

6 είναι σχετικά ευαίσθητη στη μεταβολή του g 3 στις υψηλές τιμές σε σχέση με το g 1 και το g 2. Εικόνα Ένα μοντέλο συστήματος στο οποίο διακρίνονται οι υλικές ροές (συνεχείς γραμμές) και ροές "πληροφόρησης" (διακεκομμένες γραμμές). Εικόνα Μοντέλο που εμφανίζει τις παράλληλες και ζευκτές ροές του αζώτου και του άνθρακα (ενέργεια) εντός του οικοσυστήματος. ΜΕΡΟΣ ΤΡΙΤΟ Εικόνα III. 1. Ο Χάρτης των Βιωμάτων της Γης. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΝΑΤΟ Εικόνα 9.1. Η Τούντρα κατά το θέρος. Εικόνα 9.2. Το εδαφικό προφίλ της τούντρας και ο διαρκώς κατεψυγμένος εδαφικός μανδύας. Εικόνα 9.3. Τυπικοί μορφοποιημένοι εδαφικοί σχηματισμοί της τούντρας: (α) μηταξινομημένες εδαφικές λωρίδες, (β) παγωμένοι γήλοφοι, (γ) ταξινομημένα δίκτυα βράχων και πολύγωνα και (δ) ένας σχηματισμός εδαφορρέουσας βαθμίδας. Εικόνα 9.4. Τα πολύγωνα των βράχων. Εικόνα 9.5. Τροπική αλπική τούντρα στο όρος Κένυα της Ανατολικής Αφρικής, με γιγαντιαίες ροζέτες του γένους Lobelia. Τέτοια αλπικά φυτά είναι ικανά να ανθίστανται στις ψυχρές θερμοκρασίες. Το ύψος των φυτών τείνει να αυξηθεί με την υψομετρική αύξηση. Εικόνα 9.6. Ο ταύρος της αρκτικής (Ovidos moschatus). Εικόνα 9.7. Το «πτάρμιγκαν» (Lagopus mutus). Εικόνα 9.8. Η κουκουβάγια του χιονιού (Bubo scandiacus). Εικόνα 9.9. Το pika. Εικόνα Το voles. Εικόνα Το «μαρμότ». Εικόνα Ο ύδρακας (hydrax) των βράχων. Εικόνα Krummholz ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΚΑΤΟ Εικόνα Τεχνητό ποολίβαδο (λειμώνας)στη Νέα Ζηλανδία. Εικόνα Η Bouteloua curtipendula. Εικόνα Η κοινότητα της Stipa pulchra. Εικόνα Το Andropogon scoparius. Εικόνα Η Avena fatua. Εικόνα Η Avena barbata. Εικόνα Η Themeda triandra. Εικόνα Σχέση μεταξύ της υπέργειας πρωτογενούς παραγωγής και μέσου ύψους ετησίων κατακρημνισμάτων σε 52 ποολίβαδα σε όλο τον κόσμο. (Με τους συμπαγείς κύκλους παρουσιάζονται τα ποολίβαδα της Βόρειας Αμερικής). Εικόνα Υπέργεια και υπόγεια καθαρή πρωτογενής παραγωγή για βοσκόμενους και αβόσκητους τύπους ποολίβαδων της Βόρειας Αμερικής. Εικόνα Η παραγωγή των ποολίβαδων (μέσα στα πράσινα κουτιά) και η κατανάλωση (ανάμεσα από τα κουτιά) σε μέσους όρους και για τέσσερις τύπους ποολίβαδων της Βόρειας Αμερικής. Η παραγωγή σε ένα τροφικό επίπεδο αναπαριστάται ως ένα ποσοστό της παραγωγής για το επόμενο επίπεδο και η αποτελεσματικότητα ως ο λόγος της παραγωγής προς την κατανάλωση.

7 Εικόνα Διάγραμμα ταξινόμησης των οικοσυστημάτων της σαβάνας στον πλανήτη μας. Η ταξινόμηση βασίζεται στα ετήσια κατακρημνίσματα και την υγρασία του εδάφους όπως αυτή επηρεάζεται από την υφή του. Στα κυρίαρχα αγρωστώδη περιλαμβάνονται τα γένη Andropogon, Panicun, Oryza και Eragrostis. Εικόνα Το οικοσύστημα των cerrados. Εικόνα Το οικοσύστημα των llanos στην Κολομβία. Εικόνα Σαβάνα στην Κένυα, με διάσπαρτα δένδρα και τα «ουάλντμπιστ» (wildebeest) να βόσκουν. Εικόνα Το«ουάλντμπιστ» (wildebeest). ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΝΔΕΚΑΤΟ Εικόνα Ο θάμνος Adenostoma fasciculatum. Εικόνα Η κοινότητα των σκληρόφυλλων θάμνων της Βόρεια Αμερική ονομάζεται «τσάπαραλς» (chaparrals). Εικόνα Αριστερά η αείφυλλη γαλάζια δρυς (Quercus douglasii) και δεξιά η δρυς της κοιλάδας (Quercus lobata). Εικόνα Θαμνώνας «μαλλί» (mallee). Εικόνα 11.. Βαθιές επεκτάσεις φερτών υλικών στην έρημο (bajadas). Εμφανίζονται τα είδη : (1) Opuntia bigelovii, (2) Ferocactus wisilizanii, (3), (4) Cereus giganticus (σαγκουέρο), (5) Stenocereus thurberi, (6) Fouquieria splendens (οκοτίγιο), και (7) Ambrosia deltoidea. Εικόνα 11.. Χαράδρες που σχηματίζονται στην έρημο από το νερό (arroyos). Εικόνα 11. Δάσος από «σανγκουάρο» (Cereus gigantea), σε bajada της ερήμου της Σονόρα. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΩΔΕΚΑΤΟ Εικόνα Ο κύκλος του αζώτου στην κομοστέγη μιας υπερήλικης συστάδας ψευδοτσούγκας. Τα μικροοικοσυστήματα ευρίσκονται στην ανώτατη κομοστέγη της ψευδοτσούγκας, όπως προφανώς και σε άλλα δάση, στα οποία συμπεριλαμβάνονται τα τροπικά δάση της βροχής. Η βιοκοινότητά τους αποτελείται από πρωτογενείς παραγωγούς (λειχήνες) και βιοφάγους και σαρκοφάγους καταναλωτές. Τα μικροοικοσυστήματα αυτά διατηρούν και ανακυκλώνουν τα θρεπτικά στοιχεία όπως π.χ. το άζωτο και επηρεάζουν την επιστροφή τους στο δασικό έδαφος με το ξέπλυμα και την πτώση των φύλλων. Εικόνα Ένα σημαντικό τμήμα όλων των δασικών οικοσυστημάτων είναι το νεκρό ξύλο, ιστάμενο και επί του εδάφους. Τεμάχια ξύλου ή νεκρά δένδρα μέσα από μια διαδοχική διαδικασία αποσύνθεσης, δημιουργούν τις προϋποθέσεις το καθένα απ αυτά να υποστηρίξει τη δική του ομάδα ζωής. Όταν τα νεκρά δένδρα πέσουν στο έδαφος ακολουθούν μια από τις τέσσερις κλάσης αποσύνθεσης. Οι πεσμένοι κορμοί δημιουργούν οικοθέσεις για μια σειρά από διάφορους ζωικούς οργανισμούς και θέσεις φυτρώματος των νέων αρτιφύτρων. Εικόνα Απλοποιημένη παρουσίαση της βιολογικής ανακύκλωσης των θρεπτικών στοιχείων σε δύο δάση (α) ένα μικτό δάσος δρυός και (β) ένα δάσος ερυθρελάτης. Αμφότερα τα δάση ευρίσκονται στο Βέλγιο και έχουν την ίδια παραγωγικότητα ίση με 24,6 Kg/ha/έτος. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΚΑΤΟ ΤΡΙΤΟ Εικόνα Τοπίο τροπικού δάσους τής βροχής στη Ν.Α. Ασία (Μαλαισία). Εικόνα Κάθετη στρωμάτωση ενός τροπικού δάσους της βροχής.

8 Εικόνα Οι ευρέως διεσπαρμένες ρίζες και οι συνυπάρχουσες με αυτά λεπτές, ισχυρές, όμοιες με φυτά εκφύσεις, που ονομάζονται αντερείσματα (buttresses). Εικόνα Η μεταβολή στην παραγωγή των τροπικών δασών., όπως εμφανίζεται από την αυτότροφη αναπνοή ως ποσοστό της ακαθάριστης πρωτογενούς παραγωγής. Αναπαριστώνται όλοι οι τύποι της βλάστησης. Οι μεταβολές μεταξύ των συστάδων καθιστούν δύσκολη τη γενίκευση.

9 ΠΙΝΑΚΕΣ ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ Πίνακας 1.1. Οικοσυστήματα που ταξινομούνται ανάλογα με την πηγή και το επίπεδο ενέργειας. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ Πίνακας 2.1. Φάσματα βιοτικών μορφών των σπουδαιότερων oικοσυστημάτων. Πίνακας 2.2. Η δομή ενός ώριμου δάσους φυλλοβόλων πλατύφυλλων στις Η.Π.Α. Πίνακας 2.3. Η δομή ενός ώριμου δάσους φυλλοβόλων πλατύφυλλων στις ΗΠΑ. ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ Πίνακας 5.1. Αποτελεσματικότητα της αφομοίωση και της παραγωγής στους ομοιόθερμους και τους ποικιλόθερμους οργανισμούς. Πίνακας 5.2. Λειτουργική κατάταξη οργανισμών σε τροφικά επίπεδα. Πίνακας 5.3. Μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε υδατάνθρακες. Πίνακας 5.4. Συντελεστές ενεργειακής αποτελεσματικότητας (%) ορισμένων λιβαδιών των Η.Π.Α. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ Πίνακας 6.1. Μερικά Σημαίνοντα Βιολογικά Στοιχεία. Πίνακας 6.2. Οι παγκόσμιοι πόροι του νερού. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΒΔΟΜΟ Πίνακας 7.1. Εκτιμητές παραγωγικότητας και αναπνοής για μερικούς τύπους οικοσυστημάτων (Άνθρακας kg m -2 έτος -1 ). Πίνακας 7.2. Δευτερογενής παραγωγή επιλεγμένων καταναλωτών (Kcal/m 2 /έτος). ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΟΓΔΟΟ Πίνακας 8.1. Συντελεστές πολλαπλής παλινδρόμησης που συσχετίζει την παραγωγικότητα σε ξηρή φυτική ουσία με την θερμοκρασία και τη βροχόπτωση. Πίνακας 8.2. Στοιχειακή σύνθεση ως ποσοστό του ξηρού βάρους των φύλλων πλατύφυλλων δένδρων. Πίνακας 8.3. Ρυθμοί μεταφοράς (g 1 ) για το άζωτο στον κόλπο του Quinte, Ontario.

10 ΜΕΡΟΣ ΤΡΙΤΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΩΔΕΚΑΤΟ Πίνακας Μεταφορές αζώτου (Kg/Ha/έτος) σε νεαρό και υπερώριμο οικοσύστημα της ψευδοτσούγκας. Πίνακας Ετήσιο ισοζύγιο θρεπτικών στοιχείων ενός 30 έως 80 ετών μικτού δάσους κίτρινης λεύκης δρυός του Walker Branch, στο Oak Ridge των ΗΠΑ (Kg/ha/έτος). Πίνακας Εισροές και απώλειες θρεπτικών στοιχείων στο δάσος του Hubbard Brook, στις ΗΠΑ (Kg/ha/).