Az ökoszisztémák vizsgálata rendszerszemléletű matematikai modellel

A képekre kattintva megtekinthetjük az adott képhez tartozó részletes leírást.

Diavetítés indítása

Az ökoszisztéma valamely ökológiai objektum /szupraindividuális szerveződési szint/ rendszerként értelmezett absztrakciója. Emiatt az ökoszisztémába nem lehet belépni és abban közlekedni. A társulást pl. ökoszisztémáként úgy vizsgáljuk, hogy abból, mint funkcionális egységből kiemelünk egy dinamikus aspektust - az anyag-, az energia- vagy az információforgalmat - és azt rendszermodellként írjuk le, ábrázoljuk, illetve használjuk. Az ökoszisztémában, mint rendszermodellben, a mérnökök által alkotott rendszerektől eltérően az élőlények populációi a közöttük kialakult kapcsolatok révén önszabályozó működést valósítanak meg. Ennek a rendszernek a jellemzőit és állapotváltozásait az ökológiai tényezők (pl. fény, víz, hő, tápanyagok, konkurenciaviszonyok, tolerancia) befolyásolják. Az ökoszisztéma tehát ökológiailag meghatározott, összetett, heterogén, bizonyos fokú stabilitással és ellenállóképességgel rendelkező rendszer, amit három jellemző tulajdonság - a tömeg, az energia- és az információ-tartalom - alakulásával jellemezhetünk. Négy legfontosabb alkotója az alábbi:

- az élettelen anyagok, pl. víz, tápanyagok, szén-dioxid;

- a termelő (producens vagy konstruktív) szervezetek /autotróf növények/, amelyek szervetlen anyagokból szerves vegyületeket állítanak elő;

- a fogyasztó vagy raktározó (konzumens vagy akkumulatív) szervezetek (főként állatok), amelyek közvetlenül vagy közvetve a termelő szervezetek által előállított szerves anyagokat fogyasztják, és

- a lebontó (reducens vagy dekomponáló) szervezetek - főként baktériumok és gombák, amelyek az elhalt szervezetek szerves vegyületeit szervetlenekké alakítják (mineralizálják).

Az ökoszisztémában a folyamatok a táplálkozási (trofikus) szintek közreműködésével valósulnak meg. Ezek az alábbiak:

1. a zöld növények, amelyek táplálékul szolgálnak a növényevő állatoknak;

2. a növényevő állatok, amelyekkel a ragadozók táplálkoznak;

3. a ragadozók;

4. a lebontók, amelyek az összes többi trofikus szint elpusztult szervezetével táplálkoznak.

A rendszerszemléletű ökológia a rendszerelemzés matematikai módszereit veszi igénybe az ökoszisztémák anyag-, energia- és információforgalmának vizsgálatára. A rendszerként értelmezett, lehatárolt objektumot a rendszerelemző strukturális és funkcionális elemekre (kompartmentekre, ilyenek pl. a trofikus csoportok) bontja, és ezek adott körülmények közötti állapotjellemzőit -¨pl. biomassza, elem-, energia- vagy információtartalom - meghatározza. A kompartmentek közötti be- és kimenetek (input, output) számszerűsítését követi a matematikai analízis, amelynek során a rendszer különböző időpontokban jellemző állapotait vagy azok változását matematikai modellek felhasználásával számítógépen elemzik. Ezek a modellek determinisztikus jellegűek, szimulációraés előrejelzésre adnak lehetőséget. Segítségükkel adott kezdeti állapotokból és a várható állapotváltozásokból következtetni lehet arra, hogy milyen lesz az állapot bizonyos idő elteltével, mikor ér el a rendszer egy meghatározott állapotot, illetve a körülmények változtatása (szimuláció) várhatólag milyen változásokat eredményez. A determinisztikus jellegű vizsgálatok mellett a sztochasztikus modellekalkalmazása is rendkívül fontos az ökoszisztéma-kutatásban.