2. Viktiga begrepp

Efter att ha studerat detta avsnitt bör du kunna:
2.1 Förstå hur händelser i naturen är sammanlänkade på olika nivåer av ekologisk organisation, såsom individer, populationer, samhällen och ekosystem.
2.2 Förklara grundläggande begrepp inom evolution, inklusive anpassning och naturligt urval, och hur dessa processer påverkar populationer över tid.
2.3 Beskriva energiflödet i ekosystem och vikten av processer som nettoprimärproduktion och näringsämnescykler.

Oavsett om vi pratar om enskilda organismer, populationer, samhällen eller ekosystem, betonar alla delar av denna bok att allt i naturen är sammankopplat. Till exempel förändrade en införd art, kammaneten Mnemiopsis leidyi, hela ekosystemet i Svarta havet när dess population exploderade. Eftersom vi fokuserar på dessa samband i naturen, kan vi ibland diskutera ekosystem i ett kapitel om organismer, eller tvärtom. För att hjälpa dig när du studerar, kommer här några viktiga begrepp som du behöver känna till.

En universell egenskap hos levande system är att de förändras över tid, eller utvecklas. Beroende på situationen kan evolution definieras som

1. en förändring i de genetiska egenskaperna hos en population över tid, eller som
2. nedärvning med modifikation, där organismer gradvis utvecklar skillnader från sina förfäder.

Jag kommer att diskutera evolution mer ingående senare, men här definierar jag två viktiga evolutionsbegrepp: anpassning och naturligt urval.

En anpassning är en egenskap hos en organism som förbättrar dess förmåga att överleva eller reproducera sig i sin miljö. Att förstå anpassningar är avgörande för att förstå hur organismer fungerar och interagerar med varandra. Som du kommer att se senare i Naturkunskap 2, även om flera mekanismer kan orsaka evolutionära förändringar, är det bara naturligt urval som konsekvent kan skapa anpassningar. I processen med naturligt urval tenderar individer med vissa egenskaper att överleva och reproducera sig i högre grad än andra individer på grund av dessa egenskaper. Om egenskaperna är ärftliga kommer avkomman hos de individer som gynnats av naturligt urval också att ha dessa egenskaper. Som ett resultat kan frekvensen av dessa egenskaper öka i populationen över tid. Om det sker har populationen utvecklats.

Tänk på vad som händer i kroppen hos en person som tar ett antibiotikum. Vissa bakterier i den personen kan ha gener som gör dem resistenta mot antibiotikumet. Dessa bakterier kommer att överleva och reproducera sig i högre grad än de bakterier som inte är resistenta. Eftersom resistensen är ärftlig kommer antalet resistenta bakterier att öka över tid, vilket betyder att bakteriepopulationen har utvecklats.

Nästa, låt oss tala om fyra viktiga termer som rör ekosystemprocesser. Ett sätt att förstå hur ekosystem fungerar är att se på hur energi och material rör sig genom ett samhälle. Energi kommer in i ett samhälle när en organism, som en växt eller bakterie, fångar energi från en extern källa, som solen, och använder den för att producera mat. En organism som kan producera sin egen mat från en extern energikälla, utan att behöva äta andra organismer, kallas en producent (dessa organismer kallas också primärproducenter eller autotrofer). En organism som får sin energi genom att äta andra organismer eller deras rester kallas en konsument. Den mängd energi som producenterna fångar genom fotosyntes, minus den mängd de förlorar som värme genom cellandning, kallas nettoprimärproduktion (NPP). Förändringar i NPP kan ha stora effekter på hur ekosystem fungerar, och NPP varierar mycket mellan olika ekosystem.

Varje energienhet som producenterna fångar upp förloras så småningom från ekosystemet som värme. Detta innebär att energi bara rör sig genom ekosystem i en riktning och kan inte återvinnas. Näringsämnen återvinns däremot mellan den fysiska miljön och organismer. Cirkulationen av ett näringsämne som kväve eller fosfor mellan organismer och deras miljö kallas en näringsämnescykel eller kretslopp. Livet som vi känner det skulle inte vara möjligt utan kretslopp eftersom de molekyler organismer behöver för sin tillväxt och reproduktion inte skulle vara lika lättillgängliga.

Oavsett om de studerar anpassningar, NPP, populationer eller ekosystem, har ekologer inte skapat en fast kunskapsmassa, huggen i sten. Istället förändras vår kunskap om ekologi ständigt när nya idéer testas och revideras med ny information.