Samantekt kafla

44.1 Viðfangsefni vistfræðinnar

Vistfræði er rannsókn á samskiptum lífvera við umhverfi sitt. Vistfræðingar spyrja spurninga sem ná yfir fjögur stig almenns líffræðilegs skipulags: lífveru, stofn, samfélag og vistkerfi. Á lífverustigi rannsaka vistfræðingar einstakar lífverur og samskipti þeirra við umhverfið. Á stofn- og samfélagsstigi kanna vistfræðingar annars vegar hvernig stofn lífvera breytist með tímanum og hins vegar hvernig stofninn hefur samskipti við aðrar tegundir í samfélaginu. Vistfræðingar sem rannsaka vistkerfi skoða lifandi tegundir, eða lífræna þætti vistkerfisins, og einnig ólifandi hluta umhverfisins, eða ólífræna þætti, svo sem loft, vatn og jarðveg.

44.2 Líflandafræði

Líflandafræði er rannsókn á landfræðilegri útbreiðslu lífvera og þeim ólífrænu þáttum sem hafa áhrif á útbreiðslu þeirra. Einlendar tegundir eru tegundir sem finnast náttúrulega aðeins á tilteknu landfræðilegu svæði. Útbreiðsla lífvera verður fyrir áhrifum af nokkrum umhverfisþáttum sem stjórnast að hluta af breiddargráðu eða hæð yfir sjávarmáli þar sem tegundin finnst. Uppstreymi í hafi og vor- og haustblöndun eru mikilvæg ferli sem stjórna dreifingu næringarefna og annarra ólífrænna þátta sem skipta máli í vistkerfum í vatni. Orkulindir, hitastig, vatn, ólífræn næringarefni og jarðvegur eru þættir sem takmarka útbreiðslu lífvera í vistkerfum á landi. Hrein frumframleiðni er mælikvarði á magn lífmassa sem lífbelti framleiðir.

44.3 Lífbelti á landi

Jörðin hefur bæði lífbelti á landi og lífbelti í vatni. Lífbelti í vatni ná yfir bæði ferskvatns- og sjávarumhverfi. Helstu lífbelti á landi eru átta: hitabeltisregnskógar, gresjur, eyðimerkur heittempraða beltisins, kjarrlendi, graslendi tempraða beltisins, laufskógar tempraða beltisins, barrskógar og heimskautatúndra. Sama lífbelti getur komið fyrir á ólíkum landfræðilegum stöðum með svipuðu loftslagi. Hitastig og úrkoma, og breytileiki í hvoru tveggja, eru lykilólífrænir þættir sem móta samsetningu dýra- og plöntusamfélaga í lífbeltum á landi. Sum lífbelti, svo sem graslendi og laufskógar tempraða beltisins, hafa greinilegar árstíðir þar sem kalt og heitt veður skiptast á yfir árið. Í hlýjum og rökum lífbeltum, svo sem hitabeltisregnskógum, er hrein frumframleiðni mikil, því hlýtt hitastig, mikið vatn og vaxtartímabil allt árið knýja plöntuvöxt og veita orku fyrir mikinn fjölbreytileika um allan fæðuvefinn. Önnur lífbelti, svo sem eyðimerkur og túndrur, hafa lága frumframleiðni vegna öfgakennds hitastigs og skorts á aðgengilegu vatni.

44.4 Lífbelti í vatni

Vistkerfi í vatni ná yfir bæði saltvatns- og ferskvatnslífbelti. Ólífrænu þættirnir sem skipta máli fyrir uppbyggingu vistkerfa í vatni geta verið aðrir en þeir sem sjást í vistkerfum á landi. Sólarljós er drifkraftur í uppbyggingu skóga og einnig mikilvægur þáttur í vatnshlotum, sérstaklega mjög djúpum, vegna hlutverks ljóstillífunar í að viðhalda tilteknum lífverum.

Eðlismassi og hitastig móta uppbyggingu vatnakerfa. Líta má á höf sem mismunandi belti eftir vatnsdýpi, fjarlægð frá strönd og því hversu langt ljós nær niður. Mismunandi gerðir lífvera eru aðlagaðar aðstæðum í hverju belti. Kóralrif eru einstök sjávarvistkerfi sem hýsa mikinn fjölda tegunda. Árósar finnast þar sem ár mæta hafinu; grunnt vatn þeirra veitir ungviði krabbadýra, lindýra, fiska og margra annarra tegunda næringu og skjól. Til ferskvatnslífbelta teljast stöðuvötn, tjarnir, ár, lækir og votlendi. Mosamýrar eru áhugaverð gerð votlendis sem einkennist af kyrrstæðu vatni, lægra pH-gildi og skorti á nitri.

44.5 Loftslag og áhrif hnattrænna loftslagsbreytinga

Hitastig jarðar hefur gengið í gegnum reglubundnar sveiflur hækkunar og lækkunar. Á síðustu 2.000 árum var miðaldahlýskeiðið hlýrra tímabil en litla ísöldin óvenjulega köld. Bæði þessi frávik má skýra með náttúrulegum orsökum loftslagsbreytinga og þótt hitabreytingarnar væru litlar höfðu þær veruleg áhrif. Náttúrulegir drifkraftar loftslagsbreytinga eru meðal annars Milankovitch-sveiflur, breytingar á sólarvirkni og eldgos. Enginn þessara þátta leiðir þó til hraðrar hækkunar á hitastigi jarðar eða viðvarandi aukningar á koltvíoxíði.

Brennsla jarðefnaeldsneytis er mikilvæg uppspretta gróðurhúsalofttegunda, sem gegna stóru hlutverki í gróðurhúsaáhrifum. Fyrir 250 milljónum ára leiddi hlýnun jarðar til Perm-útdauðans, stórfellds útdauðaatburðar sem er skráður í steingervingasögunni. Nú á dögum tengjast loftslagsbreytingar aukinni bráðnun jökla og íshetta á heimskautasvæðum, sem leiðir til hægfara hækkunar sjávarborðs. Plöntur og dýr geta einnig orðið fyrir áhrifum af hnattrænum loftslagsbreytingum þegar hlýnun jarðar hefur áhrif á tímasetningu árstíðabundinna atburða, svo sem blómgunar eða frævunar.