1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ 3 9 ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ: Η έννοια του οικοσυστήματος 11 Κεφάλαιο Πρώτο: Το μοντέλο του οικοσυστήματος 1.1. Βασικές αρχές και ορισμοί της Οικολογίας των Οικοσυστημάτων 1.2. Η Γενική Θεωρία των Συστημάτων 1.3. Βιοκυβερνητική 1.4. Η οικολογική ιεραρχία 1.5. Εφαρμογές της θεωρίας της ιεραρχίας 1.6. Έλεγχοι στην Οικολογική ιεραρχία 1.7. Είδη Οικοσυστημάτων 1.7.1. Οικοσυστήματα με βάση τα βιώματα 1.7.2. Οικοσυστήματα με βάση τις οικολογικές περιοχές 1.7.3. Οικοσυστήματα με βάση την ενέργεια 1.7.4. Οικοσυστήματα με βάση διάφορες οικολογικές παραμέτρους 1.8. Μοντέλα Οικοσυστημάτων Κεφάλαιο Δεύτερο: - Ανάπτυξη και εξέλιξη - Μορφές στο χώρο (Οργάνωση και Δομή της Βιοκοινότητας) 2.1. Οι βιοκοινότητες 2.2. Η φύση της βιοκοινότητας: Δύο απόψεις 2.3. Μορφές ανάπτυξης φυτών και βιοτικές μορφές 2.4. Η κυριαρχία των ειδών 2.5. Η ποικιλότητα των ειδών 2.5.1. Μέτρηση της ποικιλότητας των ειδών 2.5.2. Οι θεωρίες της ποικιλότητας 2.5.3. Οι βαθμιδώσεις της ποικιλότητας 2.6. Η κατακόρυφη δομή της βιοκοινότητας 2.7. Οι οριζόντιες μορφές της βιοκοινότητας 2.8. Εισδοχή και Οικοτόνος 16 17 20 12 13 14 16 18 21 25 26 29 31 32 33 36 39 40 42 42
2 Κεφάλαιο Τρίτο: Ανάπτυξη και εξέλιξη - Μορφές στο χρόνο (Η Διαδοχή - Αλλαγές στην Κοινότητα) 3.1. Γενικά 3.2. Διαχρονικές μεταβολές 3.2.1. Κατηγορίες μεταβολών 3.2.2. Βραχυχρόνιες μεταβολές 3.2.2.1. Ημερήσιες μεταβολές 3.2.2.2. Εποχιακές μεταβολές 3.2.2.3. Ετήσιες μεταβολές 3.2.3. Μακροχρόνιες μεταβολές 3.3. Διαδοχή και στάδιο ισορροπίας 3.3.1. Η έννοια της διαδοχής 3.3.2. Διαδοχή και χρόνος 3.3.3. Χαρακτηριστικά της διαδοχής των φυτών 3.3.4. Στάδια διαδοχής των φυτών 3.3.5. Είδη διαδοχής των φυτών 3.4. Η διαδοχή στα χερσαία οικοσυστήματα 3.4.1. Η πρωτογενής διαδοχή 3.4.2. Η δευτερογενής διαδοχή 3.4.3. Η διαδικασία της διαδοχής 3.4.4. Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της βιοκοινότητας 3.4.5. Η ετερότροφη διαδοχή 3.4.6. Η κοινότητα των ζώων 3.5. Η κατεύθυνση της διαδοχής 3.5.1. Κυκλική αντικατάσταση 3.5.2. Οι διακυμάνσεις 3.6. Στάδιο ισορροπίας ή ένωση climax Κεφάλαιο Τέταρτο: Οι φυσικές διαταραχές και οι ανθρώπινες επιδράσεις στα οικοσυστήματα 4.1. Γενικά για τις φυσικές διαταραχές 4.2. Το μέγεθος των διαταραχών 4.2.1. Διαταραχές μικρής κλίμακας 4.2.2. Διαταραχές μεγάλης κλίμακας 4.3. Οι φυσικοί παράγοντες διαταραχών 4.3.1. Ο άνεμος 4.3.2. Το κινούμενο νερό 4.3.3. Η ξηρασία 4.3.4. Η φωτιά (φυσική πυρκαγιά) 4.3.4.1. Οι συνθήκες και οι αιτίες της φυσικής πυρκαγιάς 4.3.4.2. Οι τύποι των φυσικών πυρκαγιών 4.3.4.3. Η συχνότητα των φυσικών πυρκαγιών 4.3.4.4. Τα αποτελέσματα των φυσικών πυρκαγιών στο έδαφος 4.3.4.5. Η ανταπόκριση των φυτικών ειδών 4.3.4.5. Η ανταπόκριση των ζωικών ειδών 4.3.5. Διαταραχές προκαλούμενες από τα ζώα 4.4. Η επίδραση του ανθρώπου 4.4.1. Η ξύλευση (υλοτομικές επεμβάσεις) 4.4.2. Οι γεωργικές καλλιέργειες 47 49 50 51 51 52 53 54 54 55 55 56 57 59 60 62 63 65 66 69 69 69 70 71 73 73 74 74 75 75 76 78 79 79 81 82 83 83 85
3 4.4.3. Η δημιουργία των οικιστικών περιοχών (αστικοποίηση) 4.4.4. Η ρύπανση 4.4.5. Τα επιφανειακά λατομεία 4.5. Σταθερότητα, αντίσταση και ευστάθεια 86 87 88 89 ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ: Η δομή και λειτουργία του Οικοσυστήματος Κεφάλαιο Πέμπτο: Η τροφική δομή 5.1. Οι τροφικές σχέσεις 5.2. Οι τροφικές αλυσίδες 5.2.1. Οι οργανισμοί οι οποίοι συμμετέχουν στις τροφικές αλυσίδες 5.2.1.1. Καταναλωτές πρώτου βαθμού (φυτοφάγοι οργανισμοί) 5.2.1.2. Καταναλωτές δευτέρου βαθμού (σαρκοφάγοι οργανισμοί) 5.2.1.3. Άλλες ομάδες καταναλωτών 5.2.2. Οι μείζονες τροφικές αλυσίδες 5.2.2.1. Η κίνηση της βόσκησης 5.2.2.2. Η κίνηση των οργανικών συντριμμάτων 5.2.3. Η αποσύνθεση 5.2.3.1. Οι οργανισμοί αποσύνθεσης 5.2.3.2. Η ροή των θρεπτικών στοιχείων 5.2.3.3. Παράγοντες οι οποίοι επιδρούν στην αποσύνθεση 5.2.4. Η ροή της ενέργειας δια μέσου της τροφικής αλυσίδας 5.3. Τα τροφικά επίπεδα 3.4. Οι οικολογικές πυραμίδες 5.5. Τα τροφικά δίκτυα 5.6. Η Οικολογική αποτελεσματικότητα Κεφάλαιο Έκτο: Τα βιογεωχημικά κυκλώματα στα οικοσυστήματα 6.1. Γενικά 6.2. Τα ουσιώδη θρεπτικά στοιχεία 6.3. Οι βιοχημικοί κύκλοι 6.4. Το κύκλωμα του νερού 6.4.1. Το νερό μέσα από την παγκόσμια οπτική γωνιά 6.4.2. Η κατανομή του νερού 6.5. Οι κύκλοι των αερίων 6.5.1. Η θεωρία της υπόθεσης της «Γαίας» 6.5.2. Ο κύκλος του οξυγόνου 6.5.3. Ο κύκλος του άνθρακα 6.5.3.1. Ημερήσιες και εποχιακές μορφές 6.5.3.2. Ο παγκόσμιος κύκλος του άνθρακα 6.5.4. Ο κύκλος του αζώτου 6.6. Οι κύκλοι απόθεσης 6.6.1. Ο κύκλος του φωσφόρου 6.6.2. Ο κύκλος του θείου 6.7. Οι εσωτερικοί κύκλοι θρεπτικών στοιχείων 95 95 96 97 97 98 99 102 102 103 105 107 108 109 111 113 114 118 121 127 129 129 130 133 133 136 136 138 139 142 142 146 149 0 2 3
4 Κεφάλαιο Έβδομο: Η παραγωγή στα οικοσυστήματα 7.1. Γενικά 7.2. Η φύση της ενέργειας 7.3. Η ενέργεια στο οικοσύστημα 7.4. Οι νόμοι της θερμοδυναμικής 7.5. Ενέργεια και παραγωγικότητα 7.5.1. Η Πρωτογενής Παραγωγή 7.5.1.1. Η βιομάζα 7.5.1.2. Η κατανομή της βιομάζας 7.5.1.3. Η κάθετη κατανομή της βιομάζας 7.5.1.4. Διαφορές στην παραγωγικότητα 7.5.1.5. Οι αλλαγές στο χρόνο 7.5.2. Η Δευτερογενής Παραγωγή Κεφάλαιο Όγδοο: Η ρύθμιση της λειτουργίας του Οικοσυστήματος 8.1. Οι εξωτερικές δυναμικές λειτουργίες και ο εσωτερικός έλεγχος ανάδρασης 8.2. Οι εξωτερικές δυναμικές λειτουργίες και η πρωτογενής παραγωγή 8.3. Η εναρμόνιση της ενέργειας και της ροής των στοιχείων στη λειτουργία των οικοσυστημάτων 8.4. Συστηματική προσέγγιση της παρουσίας των παραγόντων οι οποίοι ρυθμίζουν την λειτουργία του οικοσυστήματος 8.5. Το πρώτο μοντέλο της λειτουργίας του οικοσυστήματος (A. J. Lotka) 8.6. Τα μεγέθη των μονάδων και η εκτίμησή τους μέσω των σχετικών ρυθμών μεταφοράς 8.7. Μοντέλο για τα χερσαία οικοσυστήματα [με ενσωματωμένες μονάδες για το έδαφος, τη φυτική βιομάζα και τα οργανικά συντρίμματα (detritus)] 8.8. Η ρύθμιση της παραγωγής στα δάση των τροπικών και των «εύκρατων ζωνών» 8.9. Ο ρόλος - κλειδί της πληροφόρησης και των ελέγχων της ανάδρασης στην ανάλυση του οικοσυστήματος 9 9 9 160 161 163 164 166 168 170 173 174 179 179 181 183 186 190 192 195 197 199 ΜΕΡΟΣ ΤΡΙΤΟ: Οι μείζονες μορφές των χερσαίων φυσικών οικοσυστημάτων Κεφάλαιο Ένατο: Τα οικοσυστήματα της Τούντρας και της Τάιγκας 9.1. Η Τούντρα 9.1.2. Η δομή της τούντρας 9.1.2.1. Η βλάστηση 9.1.2.2. Ο βίος των ζώων στην τούντρα 9.1.3. Η λειτουργία της τούντρας 9.1.5. Η επίδραση του ανθρώπου στην τούντρα 9.2.1. Η Τάιγκα 9.2.2. Η δομή της τάιγκα 9.2.2.1. Η βλάστηση της τάιγκα 207 211 211 214 2 218 219 220 220 221
5 9.2.2.2. Ο βίος των ζώων στην τάιγκα 9.2.3. Η λειτουργία της τάιγκα 9.2.4. Η επίδραση του ανθρώπου στην τάιγκα 9.3. To Krummholz Κεφάλαιο Δέκατο: Τα οικοσυστήματα των λιβαδιών 10.1.Τα ποολίβαδα 10.1.1. Οι τύποι των ποολίβαδων 10.1.1.1. Τα ανθρωπογενή ποολίβαδα 10.1.1.2. Τα ποολίβαδα της Βόρειας Αμερικής 10.1.1.3. Οι Ευρασιατικές στέππες 10.1.1.4. Οι πάμπες της Νότιας Αμερικής 10.1.1.5. Τα βέλντ (Veld) της Νότιας Αφρικής 10.1.1.6. Τα Αυστραλιανά ποολίβαδα 10.1.2. Η δομή των λιβαδιών 10.1.2.1. Η βλάστηση 10.1.2.2. Η ζωή στα ποολίβαδα 10.1.3. Η λειτουργία των ποολίβαδων 10.1.4. Η επίδραση του ανθρώπου 10.2. Οι τροπικές σαβάνες 10.2.1. Η δομή της σαβάνας 10.2.1.1. Η βλάστηση 10.2.1.2. Η ζωή στη σαβάνα 10.2.2. Η λειτουργία της σαβάνας 10.2.3. Η επίδραση του ανθρώπου στη σαβάνα Κεφάλαιο Ενδέκατο: Τα οικοσυστήματα των θαμνώνων και των ερήμων 11.1. Οι θαμνώνες 11.1.1. Γενικά για τους θαμνώνες 11.1.2. Οι τύποι των θαμνώνων 11.1.2.1. Οι μεσογειακού τύπου θαμνώνες 11.1.2.2. Οι βόρειοι ερημικοί θαμνώνες 11.1.2.3. Οι ερεικώνες (heathlands) 11.1.2.4. Οι διαδοχικοί θαμνώνες 11.1.3. Η δομή των θαμνώνων 11.1.4. Η λειτουργία των θαμνώνων 11.1.5. Η ανθρώπινη επίδραση στους θαμνώνες 11.2. Οι έρημοι 11.2.1. Γενικά για τις ερήμους 11.2.2. Η δομή των ερήμων 11.2.3. Η λειτουργία των ερήμων 11.2.4. Η ανθρώπινη επίδραση στις ερήμους Κεφάλαιο Δωδέκατο: Τα οικοσυστήματα των δασών των «Εύκρατων» περιοχών 12.1. Γενικά 12.2. Τα κωνοφόρα δάση 222 223 225 227 228 228 229 231 231 234 236 241 243 244 244 245 246 247 249 249 250 250 253 254 255 256 257 258 260 260 261 263 265 267
6 12.2.1. Οι τύποι των κωνοφόρων δασών 12.2.1.2. Τα ορεινά δάση 12.2.1.3. Τα δάση της πεύκης 12.2.1.4. Τα «Εύκρατα» δάση της βροχής 12.2.2. Η δομή των κωνοφόρων δασών 12.2.3. Η λειτουργία των κωνοφόρων δασών 12.2.4. Η ανθρώπινη επίδραση στα κωνοφόρα δάση 12.3. Τα πλατύφυλλα δάση 12.3.1. Οι τύποι των πλατύφυλλων δασών 12.3.1.1. Τα φυλλοβόλα δάση 12.3.1.2. Τα «Εύκρατα» αραιά δάση 12.3.1.3. Τα «Εύκρατα» αείφυλλα δάση 12.3.2. Η δομή των πλατύφυλλων δασών 2.3.3. Η λειτουργία των πλατύφυλλων δασών 12.3.4. Η ανθρώπινη επίδραση στα φυλλοβόλα δάση Κεφάλαιο Δέκατο Τρίτο: Τα οικοσυστήματα των Τροπικών δασών 13.1. Τα τροπικά δάση 13.2. Οι τύποι των τροπικών δασών 13.2.1. Τα τροπικά δάση της βροχής 13.2.2. Τα εποχιακά τροπικά δάση 13.2.3. Τα ξηρά τροπικά δάση 13.3. Γενικά για τα τροπικά δάση της βροχής 13.3.1. Η δομή των τροπικών δασών της βροχής 13.3.1.1. Η βλάστηση 13.3.1.2. Οι ζωικοί πληθυσμοί 13.3.2. Η λειτουργία του οικοσυστήματος των τροπικών δασών της βροχής 13.3.3. Η επίδραση του ανθρώπου στα τροπικά δάση της βροχής 269 269 271 275 276 276 276 278 278 278 280 282 287 287 287 288 289 289 290 290 294 296 299 299 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 303 ΕΙΚΟΝΕΣ 311