పర్యావరణ వ్యవస్థ – నిర్మాణం & విధులు (Ecosystem)

పర్యావరణ వ్యవస్థ (Ecosystem) అంటే ఒక ప్రదేశంలోని జీవులు (మొక్కలు, జంతువులు, సూక్ష్మజీవులు), వాటి చుట్టూ ఉన్న నిర్జీవ వాతావరణం (నేల, నీరు, గాలి, వెలుతురు) కలిసి పనిచేసే వ్యవస్థ. చెరువు, అడవి, పొలం – ఇవన్నీ ఒక్కో పర్యావరణ వ్యవస్థలే.

• 'ఎకోసిస్టమ్' పదం: 1935లో ఏ.జి. టాన్స్లీ (A.G. Tansley) ఈ పదాన్ని ప్రతిపాదించారు.
• 'ఎకాలజీ' పదం: 1866లో ఎర్నెస్ట్ హెకెల్ (Ernst Haeckel) ఉపయోగించారు. గ్రీకు పదాలు 'ఓయికోస్ (నివాసం)', 'లోగోస్ (అధ్యయనం)' నుండి వచ్చింది.
• భారత ఎకాలజీ పితామహుడు: రామ్‌దేవ్ మిశ్రా (Ramdeo Misra).
• రెండు ముఖ్య భాగాలు:
  1. జీవ అంశాలు (Biotic components)
  2. నిర్జీవ అంశాలు (Abiotic components)
• జీవ మండలం (Biosphere): భూమిపై జీవం ఉన్న మొత్తం ప్రాంతం. ఇదే అతిపెద్ద పర్యావరణ వ్యవస్థ.
• ఎకాలజీ స్థాయిలు: జీవి → జనాభా (Population) → సమాజం (Community) → పర్యావరణ వ్యవస్థ → బయోమ్ (Biome) → జీవ మండలం.
• జనాభా (Population): ఒకే జాతికి చెందిన జీవుల సమూహం, ఒకే ప్రదేశంలో.
• సమాజం (Community): ఒక ప్రదేశంలోని అన్ని జాతుల జనాభాల సమూహం.

పర్యావరణ వ్యవస్థలోని జీవులను అవి ఆహారం పొందే విధానం ఆధారంగా మూడు రకాలుగా విభజిస్తారు. పరీక్షల్లో ఉదాహరణలతో కలిపి అడుగుతారు.

• ఉత్పత్తిదారులు (Producers): సూర్యకాంతి సహాయంతో కిరణజన్య సంయోగక్రియ ద్వారా తమ ఆహారాన్ని తామే తయారు చేసుకునే జీవులు. వీటిని స్వయంపోషకాలు (Autotrophs) అంటారు.
• ఉదా: ఆకుపచ్చ మొక్కలు, శైవలాలు (Algae), సయనోబాక్టీరియా.
• వినియోగదారులు (Consumers): ఇతర జీవులను తిని ఆహారం పొందే విషమపోషకాలు (Heterotrophs).
• ప్రాథమిక వినియోగదారులు (Primary): శాకాహారులు – ఆవు, జింక, మిడత.
• ద్వితీయ వినియోగదారులు (Secondary): శాకాహారులను తినే మాంసాహారులు – కప్ప, నక్క.
• తృతీయ వినియోగదారులు (Tertiary): మాంసాహారులను తినేవి – పాము, డేగ.
• అగ్ర వినియోగదారులు (Top carnivores): వీటిని తినే జీవి ఉండదు – సింహం, పులి.
• విచ్ఛేదకాలు (Decomposers): చనిపోయిన జీవుల శరీరాలను కుళ్ళబెట్టి పోషకాలను తిరిగి నేలకు ఇచ్చే సూక్ష్మజీవులు – బ్యాక్టీరియా, శిలీంధ్రాలు (Fungi). వీటిని 'ప్రకృతి శుభ్రపరిచేవారు' అంటారు.
• సర్వభక్షకులు (Omnivores): మొక్కలు, జంతువులు రెండూ తినేవి – మనిషి, ఎలుగుబంటి, కాకి.
• డెట్రిటివోర్స్ (Detritivores): చనిపోయిన పదార్థాన్ని తినే జీవులు – వానపాములు, చెదపురుగులు.

జీవులు బతకడానికి అవసరమైన నిర్జీవ పరిస్థితులను నిర్జీవ అంశాలు (Abiotic components) అంటారు. ఇవి లేకుండా ఏ పర్యావరణ వ్యవస్థా నడవదు.

• భౌతిక కారకాలు: ఉష్ణోగ్రత, సూర్యకాంతి, నీరు, తేమ, గాలి, నేల, pH.
• అకర్బన పదార్థాలు: నైట్రోజన్, ఫాస్ఫరస్, కార్బన్ డయాక్సైడ్, నీరు, ఖనిజ లవణాలు.
• కర్బన పదార్థాలు: ప్రోటీన్లు, కార్బోహైడ్రేట్లు, కొవ్వులు, హ్యూమస్ (Humus – కుళ్ళిన పదార్థం).
• సూర్యకాంతి: ఇది పర్యావరణ వ్యవస్థకు శక్తికి ఏకైక ప్రధాన మూలం. కిరణజన్య సంయోగక్రియకు కాంతి అవసరం.
• ఉష్ణోగ్రత: జీవుల పెరుగుదల, పంపిణీని నిర్ణయిస్తుంది.
• విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిని తట్టుకునేవి యూరిథర్మల్ (Eurythermal).
• తక్కువ పరిధిని మాత్రమే తట్టుకునేవి స్టెనోథర్మల్ (Stenothermal).
• లీబిగ్ కనిష్ట నియమం (Liebig's Law of Minimum): అవసరమైన పదార్థాల్లో అతి తక్కువగా ఉన్నది పెరుగుదలను నిర్ణయిస్తుంది.
• షెల్‌ఫర్డ్ సహన నియమం (Shelford's Law of Tolerance):
  1. ప్రతి జీవికి ఒక కనిష్ట, గరిష్ట సహన పరిధి ఉంటుంది
  2. ఆ పరిధిలోనే అది బతుకుతుంది.

ఆహార గొలుసులో ప్రతి దశను పోషక స్థాయి (Trophic Level) అంటారు. ఈ స్థాయిల్లో సంఖ్య, జీవపదార్థం, శక్తిని పిరమిడ్ రూపంలో చూపిస్తారు. వీటిని ఎల్టన్ (Charles Elton) ప్రతిపాదించారు.

• పోషక స్థాయిలు:
  1. మొదటి స్థాయి (T1): ఉత్పత్తిదారులు
  2. రెండవ స్థాయి (T2): శాకాహారులు
  3. మూడవ స్థాయి (T3): చిన్న మాంసాహారులు
  4. నాలుగవ స్థాయి (T4): అగ్ర మాంసాహారులు
• సంఖ్యల పిరమిడ్ (Pyramid of Numbers): ప్రతి స్థాయిలోని జీవుల సంఖ్య. గడ్డి భూముల్లో నిటారుగా ఉంటుంది. చెట్టు పర్యావరణ వ్యవస్థలో (ఒక చెట్టు, వేల పురుగులు) తలకిందులుగా ఉంటుంది.
• జీవపదార్థ పిరమిడ్ (Pyramid of Biomass): ప్రతి స్థాయిలోని మొత్తం జీవపదార్థం. భూమిపై సాధారణంగా నిటారుగా ఉంటుంది. సముద్రంలో తలకిందులుగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఉత్పత్తిదారులైన ఫైటోప్లాంక్టన్ చిన్నవి, త్వరగా తినేయబడతాయి.
• శక్తి పిరమిడ్ (Pyramid of Energy): ఎల్లప్పుడూ నిటారుగానే ఉంటుంది, ఎప్పుడూ తలకిందులు కాదు. ప్రతి స్థాయిలో శక్తి తగ్గుతుంది.
• ఎందుకు తలకిందులు కాదు?: శక్తి ప్రతి స్థాయికి వెళ్ళేసరికి వేడి రూపంలో నష్టపోతుంది.

ఒక పర్యావరణ వ్యవస్థలో ఉత్పత్తిదారులు ఎంత జీవపదార్థాన్ని తయారు చేస్తాయో కొలవడాన్ని ఉత్పాదకత (Productivity) అంటారు. దీన్ని ఒక సంవత్సరంలో ఒక చదరపు మీటరుకు శక్తి లేదా జీవపదార్థంగా కొలుస్తారు.

• స్థూల ప్రాథమిక ఉత్పాదకత (GPP – Gross Primary Productivity): కిరణజన్య సంయోగక్రియలో ఉత్పత్తిదారులు తయారు చేసే మొత్తం కర్బన పదార్థం.
• నికర ప్రాథమిక ఉత్పాదకత (NPP – Net Primary Productivity): GPP నుండి మొక్కల శ్వాసక్రియలో ఖర్చయిన భాగాన్ని తీసేస్తే మిగిలేది.
• సూత్రం: NPP = GPP – R (శ్వాసక్రియ నష్టం)
• శాకాహారులు, ఇతర వినియోగదారులకు అందుబాటులో ఉండే ఆహారం ఇదే.
• ద్వితీయ ఉత్పాదకత (Secondary Productivity): వినియోగదారులు ఆహారాన్ని తిని కొత్త జీవపదార్థంగా మార్చే రేటు.
• భూమిపై అధిక ఉత్పాదకత: ఉష్ణమండల వర్షారణ్యాలు (Tropical rainforests).
• సముద్రంలో: ఎస్చురీలు, పగడపు దిబ్బలు (Coral reefs) అధిక ఉత్పాదకత కలవి. ఓపెన్ ఓషన్ యూనిట్ వైశాల్యానికి తక్కువ ఉత్పాదకత కలది, కానీ విస్తీర్ణం ఎక్కువ కాబట్టి మొత్తం ఉత్పత్తిలో పెద్ద వాటా ఉంటుంది.
• ప్రభావితం చేసే అంశాలు: సూర్యకాంతి, ఉష్ణోగ్రత, నీరు, పోషకాలు.

ఒక ప్రదేశంలో కాలక్రమేణా ఒక జీవ సమాజం స్థానంలో మరొకటి రావడాన్ని పర్యావరణ వారసత్వం (Ecological Succession) అంటారు. చివరికి స్థిరమైన సమాజం ఏర్పడుతుంది.

• ప్రాథమిక వారసత్వం (Primary Succession): ఎప్పుడూ జీవం లేని చోట మొదలవుతుంది – బండరాయి, లావా, కొత్త ఇసుక దిబ్బ. చాలా నెమ్మదిగా జరుగుతుంది.
• ముందుగా వచ్చే జీవులు (Pioneer species): రాళ్లపై లైకెన్లు (Lichens).
• ద్వితీయ వారసత్వం (Secondary Succession): అడవి కాలిపోయిన లేదా పంటభూమి వదిలేసిన చోట నేల ఉంటుంది కాబట్టి త్వరగా జరుగుతుంది.
• క్లైమాక్స్ సమాజం (Climax Community): వారసత్వం చివరి, స్థిరమైన దశ.
• జిరార్క్ (Xerarch) & హైడ్రార్క్ (Hydrarch):
  1. పొడి ప్రదేశంలో మొదలయ్యే వారసత్వం జిరార్క్
  2. నీటిలో మొదలయ్యేది హైడ్రార్క్.
• ఆవాసం (Habitat): ఒక జీవి నివసించే ప్రదేశం (చిరునామా లాంటిది).
• నిచ్ (Niche): ఆ జీవి పర్యావరణ వ్యవస్థలో నిర్వహించే పాత్ర (ఉద్యోగం లాంటిది).
• ఎకోటోన్ (Ecotone):
  1. రెండు పర్యావరణ వ్యవస్థల మధ్య ఉండే సంధి ప్రాంతం – ఉదా: అడవి, గడ్డి భూమి మధ్య
  2. ఎస్చురీ.
• ఎడ్జ్ ఎఫెక్ట్ (Edge Effect): ఎకోటోన్‌లో రెండు వ్యవస్థల జాతులు కలిసి ఉండి జీవవైవిధ్యం ఎక్కువగా ఉండే ప్రభావం.