Ökosüsteemi iseregulatsioon

Ökosüsteemi iseregulatsioon

Sissejuhatus

Eelnevalt õppisime, et ökosüsteemis on elusorganismid omavahel seotud toiduahelate kaudu, mis üksteisega põimudes moodustavad toiduvõrgu. Omavahel toitumisseostes olevaid organisme mõjutavad nii eluta kui ka eluslooduse ökoloogilised tegurid. Tulenevalt sellest toimuvad populatsioonide arvukuses, elujõulisuses ja teistes sedatüüpi näitjates pidevad muutused.
Teatavasti jagavad üht eluruumi mitme liigi populatsioonid. Järgnevalt õpime, kuidas erisugused kooslused mahuvad ökosüsteemi, millised on nende arvukuse reguleerimise mehhanismid, mis on ökosüsteemi tasakaal ja kuidas ökosüsteem selle saavutab.

Õpieesmärgid

Selle peatüki lõpuks:
teate,

• kuidas kujuneb välja ökosüsteemi iseregulatsioon;
• millised on ökosüsteemi iseregulatsiooni mõjutavad tegurid;

oskate

• selgitada iseregulatsiooni kujunemist ökosüsteemis.

Kuidas muutub populatsiooni arvukus?

Reeglina on populatsioonis nii palju isendeid, kui on võimalik populatsiooni territooriumi piires neid toita ja elus hoida. Kui mingi liik satub uude, tema kasvamiseks ja paljunemiseks soodsate tingimustega keskkonda, kasvab ta arvukus esialgu aeglaselt, siis üha kiiremini ja lõpuks saavutab arvukus maksimumi, kust ta edasi ei tõuse, vaid koguni langeb pisut. Seda nähtust illustreerib näide piimhappebakteri kasvust piimas. 
Näide
Veise udaras on steriilne piim. Esimesed piimhappebakterid satuvad udaralt piima sisse lüpsi ajal. Oletagem, et sel hetkel saab piim 1 ml kohta 10 bakterit. Kui piima kohe ei jahutata, siis leiavad bakterid eest suurepärased elutingimused – rikkalikult toitu, mille pärast konkurentsi peaaegu ei ole. Bakterid hakkavad kiiresti poolduma ja umbes poole tunni jooksul kahekordistavad oma arvu. Kuue tunni pärast jõuab bakterite arv milliliitris 45 000-ni. Kui paljunemine jätkuks samas tempos, siis oleks bakterite arv 9 tunni möödudes umbes 3 miljonit. Siiski, umbes 8. tunnil on bakterite arv jõudnud umbes miljonini. Sel ajal on nende asustus sedavõrd tihe, et igaühele ei jätku toitu. Lisaks sellele algab bakterite ainevahetuse jääkproduktide kuhjumine, mis omakorda pidurdab bakterite edasist kasvu. Kasvukiirus langeb ja saavutab taseme, millel bakterite suremus tasakaalustab sündimuse. Saabub ökoloogiline tasakaal (joonis 4.2.4.1.).

Joonis 4.2.4.1. Kõver iseloomustab populatsiooni arvukuse muutumist, kui elusorganismid on sattunud uude ja soodsasse keskkonda. 

Kuidas toimib ökosüsteemi iseregulatsioon?

Populatsiooni arvukust reguleerivad eelkõige toiduahelate kaudu valitsevad toitumissuhted. Iga järgnev toiduahela lüli ehk troofiline tase reguleerib eelneva lüli arvukust, st söövad eelneval tasemel asuvaid organisme. Toiduahela järjestikuste lülide mõju on vastastikune. Kui saakloomade arvukus sigimise tagajärjel suureneb, siis hakkab toidukülluses varsti suurenema ka nendest toituvate kiskjate hulk. Kuna kiskjad hävitavad peagi teatud hulga saakloomi, siis jääb saakloomi vähemaks, kuni ka kiskjaid tabab toidupuudus. Kiskjate arvukus väheneb ja saakloomi hakkab taas juurde tulema. Nii toimub ökosüsteemi iseregulatsioon, mille tulemusena püsib populatsioonide arvukus kindlates piirides. Ehk – ökoloogiline tasakaal on ökosüsteemis toimiva iseregulatsiooni tulemus. Iseregulatsioon toimub pidevalt, see on pidev protsess.  

Use left and right arrow to change slide in that direction whenever canvas is selected

Slaid 1

Populatsioonilained

Arutlege: Miks on saaklooma arvukust iseloomustav kõver pidevalt kõrgemal kiskja omast? 

Joonis 4.2.4.2. Kiskja ja saaklooma populatsioonilained

Nagu eelnevalt nägime, muutub populatsiooni arvukus ajas pidevalt, liikudes maksimumi ja madalseisu vahel. Populatsiooni arvukuse perioodilisi ajalisi muutusi nimetatakse populatsioonilaineteks.
Kiskja ja saaklooma arvukus on teineteisest sõltuvuses. Saaklooma arvukuse suurenedes kasvab mõne aja pärast toidu külluse tõttu ka kiskja arvukus. Tuleb tähele panna, et nii saaklooma kui ka kiskja arvukust iseloomustavad lained on ajalises nihkes ega ole kunagi täpselt ühesugused (joonis 4.2.4.2.).

Populatsioonilained

Arutlege: Miks on saaklooma arvukust iseloomustav kõver pidevalt kõrgemal kiskja omast? 

Joonis 4.2.4.2. Kiskja ja saaklooma populatsioonilained

Nagu eelnevalt nägime, muutub populatsiooni arvukus ajas pidevalt, liikudes maksimumi ja madalseisu vahel. Populatsiooni arvukuse perioodilisi ajalisi muutusi nimetatakse populatsioonilaineteks.
Kiskja ja saaklooma arvukus on teineteisest sõltuvuses. Saaklooma arvukuse suurenedes kasvab mõne aja pärast toidu külluse tõttu ka kiskja arvukus. Tuleb tähele panna, et nii saaklooma kui ka kiskja arvukust iseloomustavad lained on ajalises nihkes ega ole kunagi täpselt ühesugused (joonis 4.2.4.2.

Ökoloogiline tasakaal on ökosüsteemis toimiva iseregulatsiooni tulemus

Ökoloogiline tasakaal tekib ökosüsteemide loomuliku arengu tulemusena. Tasakaal sõltub ökosüsteemi suurusest ja mitmekesisusest ning eluta looduse tegurite mõjust. Ökosüsteemi tasakaalu korral on liikidevaheline konkurents madal. Väikesed populatsiooni muutused tasakaalustatakse iseregulatsiooni mehhanismide abil.

Ökosüsteemi iseregulatsiooni tegureid

Ökosüsteemi iseregulatsiooni mõjutavad suuresti ressursside olukord (enamasti toidubaas) ja ilmastik. Eri liikide puhul toimivad erisugused iseregulatsiooni tegurid.

Liigisisene konkurents

Mida tihedam on populatsioon, seda tugevam on konkurents liikmete vahel. Näiteks võib tuua rotipopulatsiooni mõnes suurlinna kvartalis, kus territooriumi piiritlevad tiheda liiklusega tänavad. Rottidel on kõrge sündimus, kuid neil on ka kõrge suremus, mis hoiab arvukuse tasakaalus. Kui asustustihedus kasvab liiga suureks, siis hakkab toitu nappima. Emasloomad lakkavad järglaste eest hoolitsemast ja paljud neist surevad nälga. Esineb ka kannibalismi - vastsündinud poegi võib ära süüa emasloom või teised täiskasvanud liigikaaslased.

Ainevahetusjääkide kuhjumine

Tiheda asustusega populatsiooni arvukust hakkavad piirama ainevahetusjäägid. Ainevahetusjääkide võimaliku mõjuga populatsiooni arvukusele tutvusime juba eelnevalt piimhappebakterite näitel.
Keskkonnas, mida tihedalt asustavad sarnaste omadustega organismid, levivad kiiresti ka haigused. Haigused levivad kiiresti ühelt isendilt teisele, misjärel tõuseb suremus.

Ränne

Kõrge asutustihedusega ja füüsiliselt piiritlemata territooriumiga populatsiooni puhul asuvad teatud liigid rändele. Tuntud näide on tundras elavad lemmingud, kellel (nagu ka mõnel teisel liigil) esinevad tsüklilised masspaljunemised. Mõnel aastal paljunevad nad sel määral, et tekkinud toidunappuses asuvad nad liikvele, õgides oma teelt kogu ettesattuva orgaanilise aine. Lemmingutele järgnevad loomad, kes omakorda rändajatest toituvad – rebased, hundid, karud jt. Ometi jääb rännaku lähtepaika veel teatud hulk lemminguid, kelle abil järelejäänud populatsioon pikkamööda taastub.

Isendite hierarhia

Loomakarja isendite hierarhia määrab ära selle, kes saab sigida. Hundikarjas saab sigida ainult juhtiv isas- ja emasloom. Metsseakarja prouad võtavad „jutule” vaid kõige vägevamat kulti. Omavahel territooriumi jagavad isastel tuleb omavahel võidelda koha eest hierarhias.
Taolised populatsioonid on võrdlemisi stabiilsed, kuid varieeruvad koos looduse muutusega.

Ilmastiku muutused

Suurte ilmastiku muutustega piirkondades varieerub tugevasti ka populatsioonide arvukus. Näiteks sõltub ilmastikust putukate arvukus, sest munad ja vastsed ei ela sageli külma talve üle. Kui ilmastikutegurid on noorjärkudele soodsad, siis võib selline populatsioon kiiresti kasvada. Tingimuste taastudes väheneb ka populatsioon.
Putukatel on ka palju looduslikke vaenlasi, kes neist toituvad. Putukate kõrget suremust tasakaalustab nende hea paljunemisvõime.

NB!

Arvukuse suurenemisel põhinevatel populatsioonilainetel on oluline evolutsiooniline ja levimisbioloogiline tähtsus. Lained võimaldavad populatsiooni laienemist, uute elupaikade hõivamist, seni eraldatud elupaikade ühinemist jms.

Kokkuvõte

Ökosüsteemis toimub loomuliku arengu käigus iseregulatsioon. Iseregulatsioon põhineb toitumissuhetel, mis esineb kõigi järjestikuste troofiliste tasemete vahel: toiduahela järgmine lüli toitub eelmisel tasemel asuvatest organismidest. Populatsiooni arvukuse kõikumised mõjutavad järgmisel troofilisel tasemel asuvate populatsioonide arvukust. Tulemusena püsib populatsioonide arvukus kindlates piirides ja ökosüsteem saavutab tasakaalu. Ökoloogiline tasakaal on ökosüsteemi seisund, kus populatsioonide arvukus püsib pikemat aega stabiilsena.
Eri liikidel juhivad iseregulatsiooni erisugused tegurid nagu liigisisene konkurents, isendite hierarhia, ränded jms.

Mõisted

ökoloogiline tasakaal
populatsioonilained
iseregulatsioon