Een ecosysteem is een geografisch gebied waar dieren, planten en andere organismen bestaan ​​met hun landschap en weer in een onderling verbonden systeem van leven. TorriPhoto/Getty Images

Laten we zeggen dat je een vrouw ontmoet in een vliegtuig op een vlucht van Boston naar Brisbane. Jullie twee zitten een paar dozijn uur naast elkaar, en je praat de hele tijd - over boeken, politiek, huidige gebeurtenissen, religie, het weer, enz. Je hoort enkele persoonlijke verhalen van deze vrouw, observeren hoe ze eet en drinkt, je ziet haar een spelletje spelen op haar telefoon en merkt dat ze snurkt als ze slaapt.

Tegen de tijd dat je in Australië aankomt, je het gevoel hebt dat je een redelijk goed idee hebt van wie deze persoon is, maar dan haar hele familie komt haar ontmoeten op het vliegveld, en onmiddellijk leer je meer - en sommige van de veronderstellingen die je in het vliegtuig hebt gemaakt, moeten opnieuw worden geëvalueerd gezien deze nieuwe input.

Later, ze nodigt je uit om haar thuis te bezoeken en haar verhaal verbreedt zich:de geur van haar huis, de smaak van haar drinkwater, het uitzicht vanaf haar veranda, de inhoud van haar koelkast en de stand van haar thermostaat spreken boekdelen. Sommige van deze details versterken wat je dacht al te weten, en sommigen veranderen van gedachten. Op een gegeven moment, je onderzoeken worden, niet over de vrouw zelf, maar over het hele systeem waarin ze leeft.

Om iets te begrijpen, het is handig om alles te begrijpen - of, zoveel als je kunt. In de studie van ecologie, het concept van een ecosysteem erkent het feit dat, zoals de 19e-eeuwse natuuronderzoeker John Muir zei:"Als we iets zelf proberen uit te zoeken, we vinden het gekoppeld aan al het andere in het heelal."

Maar het is moeilijk om alles tegelijk te bekijken! En natuurlijke systemen, van alle dingen die we met de wetenschap kunnen onderzoeken, zijn bijzonder moeilijk vast te leggen. Maar ecologen proberen het altijd.

In 1935, een Engelse botanicus genaamd Arthur Tansley - sterk beïnvloed door de Deense botanicus Eugenius Warming - introduceerde de term "ecosysteem" in een paper getiteld "The Use and Abuse of Vegetal Concepts and Terms, " gepubliceerd in het tijdschrift Ecology. Hij definieerde een ecosysteem als "het hele systeem, ... inclusief niet alleen het organisme-complex, maar ook het hele complex van fysieke factoren die vormen wat we de omgeving noemen."

De niveaus van een ecosysteem

Wat Tansley probeerde te bereiken, was het idee dat je naar een natuurlijk systeem op een heleboel verschillende niveaus kunt kijken - en er was één niveau dat nog geen naam had. Bijvoorbeeld, je zou naar een veelvraat kunnen kijken - dat is een enkel organisme, net als de vrouw die je in het vliegtuig ontmoette. Maar die veelvraat leeft niet in een vacuüm - hij leeft in een populatie van andere veelvraat die op specifieke manieren met elkaar omgaan en zichzelf organiseren (dus een ecoloog kan ervoor kiezen om veelvraten op populatieniveau te onderzoeken). Maar dat is niet de enige manier om veelvraat te bestuderen! Ecologen praten ook over gemeenschappen van levende wezens:een veelvraat heeft niet alleen interactie met leden van zijn eigen soort - het is een alleseter, dus het eet andere dieren zoals elanden en konijnen, evenals bessen, wortels en eieren. Het krijgt parasieten, het graaft holen die het wortelstelsel van planten aantasten - een veelvraat beïnvloedt veel levende wezens in zijn thuisgebied, en die levende wezens beïnvloeden het. Tanlsey's definitie van ecosysteem erkende dat er een niveau van wetenschappelijk onderzoek was dat alle organismen in het huis van de veelvraat zou kunnen omvatten, naast de dingen die niet leven.

"Het ecosysteemconcept dat ecologen nu gebruiken, is verfijnd sinds het voor het eerst werd geïntroduceerd door Tansley bijna een eeuw geleden, " zegt Stephen Carpenter, een wetenschapper in het Centrum voor Limnologie aan de Universiteit van Wisconsin-Madison. "Ecosysteemwetenschap bestudeert de interacties van alle levende en niet-levende wezens op een bepaalde plaats. Deze definitie is consistent met moderne concepten van energie, nutriëntenstroom en biogeochemie, die nauwelijks bestond tijdens de carrière van Tansley's."

De aantrekkingskracht van het ecosysteem op wetenschappers heeft te maken met het 'systeem'-gedeelte van het woord. Een ecosysteem zoals een koraalrif heeft software die erg lijkt op die van de Arctische toendra waar de veelvraat leeft, of een tropisch bos. Dezelfde grootschalige grootschalige processen kunnen overal worden toegepast:organische stof vergaat en wordt voedsel voor iets anders in een grasland of een bergbeek; voedingsstoffen zoals koolstof, fosfor, stikstof en zwavel gaan overal als Monopoly-geld rond - het gebeurt gewoon veel sneller en er is veel meer van in een tropisch regenwoud dan in de woestijn; ziekten worden op vergelijkbare manieren meegevoerd op water of lucht of door ongelukkige organismen, waar je ook kijkt; een toproofdier wordt verwijderd uit het ecosysteem op een bergtop in de Andes, en de hele dynamiek verandert, net zoals het zou zijn als je alle wolven uit het Yellowstone National Park in Wyoming zou verwijderen.

Een ecosysteem is een raamwerk

Dit wil zeggen, ecosystemen zijn een goed onderwerp voor theorie - als een raamwerk voor hangende ideeën over hoe complexe natuurlijke systemen werken. Maar, hoewel het een theoretisch idee is, een ecosysteem is ook een echt ding - het is gewoon een ding zonder duidelijke grenzen.

Volgens Eugene Odum's Fundamentals of Ecology, voor het eerst gepubliceerd in 1953, je weet dat je aan de rand van een ecosysteem bent beland als er meer materiaal en energie binnen de grens circuleert dan er overheen gaat. Dus, een riffle in een stroom kan geen ecosysteem zijn, want hoewel bepaalde soorten vissen en ongewervelde waterdieren graag in een vastentijd leven, ondiep gedeelte van een stroom, overvloedig materiaal stroomt de hele tijd in en uit het geweer. Sommigen blijven er misschien een tijdje in, maar het meeste vertrekt vrij snel nadat het is aangekomen. Zelfs het sediment en de rotsen blijven niet voor altijd; als ze bewegen, het zit meestal niet in het geweer, maar erin of eruit.

Anderzijds, stroomgebieden zijn klassieke ecosysteemgrenzen, maar ze zijn ook extreem lastig:de rivier zelf is een ecosysteem, want hoewel er voortdurend veel materiaal en energie in en uit gaat (bladeren en grond en dode dieren vallen in, landdieren gebruiken de rivier als kruidenierswinkel), er wordt veel gefietst, te. Dus, hoewel de rivier op zich als een ecosysteem kan worden beschouwd, het is moeilijk om de rivier en het droge land eromheen als echt gescheiden te zien, omdat materiaal en energie voortdurend over de zeer vloeiende grens worden uitgewisseld, in beide richtingen (rivieren overstromen, ten slotte, en deponeren het voedselrijke sediment op het land).

ecosystemen, dan, zijn niet statisch.

"Het abiotische en biotische zijn essentiële onderdelen van het ecosysteem, en ze hebben grenzen, zij het door mensen gedefinieerde grenzen, " zegt Kathleen Weathers, een ecoloog aan het Cary Institute of Ecosystem Studies. "En niet alleen hebben ecosystemen structuur en functie, maar deze worden bepaald door vele factoren, en dat ecosystemen in de loop van de tijd veranderen."

Dat is nu interessant

In zijn boek, "Een geschiedenis van het ecosysteemconcept in de ecologie, " auteur Frank Golley maakt het punt dat, niet alleen is er nooit een brede wetenschappelijke consensus geweest over de definitie van een ecosysteem, het is geen strikt wetenschappelijk concept geweest sinds het in de jaren zestig populair werd bij natuurbeschermers.