אקולוגיה

Poll without page-refresh

Article on other languages:

	del.icio.us
	Digg
	Furl
	Reddit
	Rojo
	Add to OnlyWire

אקולוגיה היא ענף בביולוגיה החוקר את יחסי הגומלין בין האורגניזמים השונים לבין סביבתם ואת השפעותיהם של יחסי גומלין אלה על מגוון המינים ותפוצתם, ועל הסביבה עצמה.

מקור המונח "אקולוגיה" הוא במילים היווניות: οικος (אקוס) שפרושה "בית" ו-λόγος (לוגוס) שפרושה "תורה" או "למידה". כך ש"אקולוגיה" היא "חקר הבית", כשהבית הוא המקום בו אורגניזמים חיים — הסביבה.

בשפת היומיום, משתמשים לעתים קרובות במונח "אקולוגיה" במשמעות של הסביבה הטבעית, איכות הסביבה או שמירת איכות הסביבה (כמו למשל "כלכלה אקולוגית", "יישוב אקולוגי", וכדומה). הערך שלהלן עוסק במונח "אקולוגיה", אך ורק במשמעותו הביולוגית-מדעית. עבור המשמעויות האחרות, ראו בערכים המתאימים.

היסטוריה

ארנסט הקל הגה את המונח "אקולוגיה" בשנת 1866

האקולוגיה נחשבת לאחד המדעים הצעירים ביותר. המונח אקולוגיה נטבע לראשונה על ידי ארנסט הקל (Haeckel) רק בשנת 1866, זמן בו רוב תחומי הביולוגיה כבר נחקרו ביסודיות, או לפחות החלו להיחקר. הקל הגדיר את האקולוגיה כ"תחום מדע העוסק ביחסי גומלין בין יצורים לסביבתם". זו הייתה הפעם הראשונה שבה חקר הסביבה, הרמה הכוללנית ביותר של הביולוגיה, הוגדר כתחום מדע. אך חלפו שנים עד שמדע זה אכן הוכר כתחום ראוי לציון. מאז הקל, ניסו אקולוגים שונים למצוא הגדרה חד משמעית לתחום מחקרם.

אודום (Odum) הגדיר בשנת 1971 את האקולוגיה כחקר מבנה ותפקוד הטבע. זוהי הגדרה כוללנית ביותר, שאינה מתקשרת במישרין לביולוגיה. לעומתו קרבס (Krebs) בשנת 1972 התייחס בהגדרתו ל"חקר יחסי הגומלין הקובעים את התפוצה והשפע של אורגניזמים". הגדרתו של קרבס לא רק שהינה ממוקדת יותר (וקרובה יותר להגדרה הראשונה של היקל), אלא גם מקשרת במישרין את האקולוגיה לאחד התחומים הבסיסיים שאותה היא חוקרת- דגמי תפוצה של מינים, ומגוון ביולוגי. האקולוגיה על פי תפישתו, וכן כחלק מהתפישה המודרנית, מחפשת מענה לשאלות כגון "מדוע מינים נפוצים בסביבה זו ונדירים באחרת?" או "מה קובע את הרכב המינים ואת עושרם בסביבה מסוימת?". אלו הן השאלות העומדות בבסיס המחקר האקולוגי המודרני. בהגדרתו קרבס לא קובע שיחסי הגומלין בין האורגניזמים לסביבתם הם הקובעים את תפוצת המינים, אלא מכנה את הגורמים לכך "יחסי גומלין" – בצורה כללית יותר; אם כי רבים סוברים שכוונתו היא בהכרח ליחסי הגומלין שבין אורגניזמים לסביבתם. ב– 1977 הגדיר Ricklefs את האקולוגיה כחקר הסביבה הטבעית, ובמיוחד יחסי הגומלין בין אורגניזמים לסביבתם. הרחבה זו של הגדרת האקולוגיה כוללת בה תחומי חקר נוספים על יחסי הגומלין, אך לא מפרטת אותם.

ב– 1992 איחד ג'ין ליקנס (Likens) את ההגדרות למה שהתקבל על ידי ה-Institute for Ecological Research בניו יורק כהגדרה הרשמית של האקולוגיה המודרנית: חקירה מדעית של התהליכים המשפיעים על תפוצה ושפע של אורגניזמים, יחסי הגומלין ביניהם, וההשפעות ההדדיות בין אורגניזמים וההמרה והנעה של אנרגיה וחומר.

עקרונותיה של האקולוגיה

למרות היותה תחום צעיר, האקולוגיה פיתחה במרוצת השנים מערכת עקרונות והגדרות ענפה, עליה מתבסס המחקר האקולוגי כיום. נסקור כאן את העקרונות הבסיסיים עליה מושתתת האקולוגיה המודרנית, ואשר חיוניים להבנתה.

גורמים סביבתיים

גורמי סביבה הם אותם "יחסי גומלין בין אורגניזמים לסביבתם" המוזכרים שוב ושוב בהגדרות האקולוגיה. למעשה, כל גורם אשר מקורו בסביבה ואשר משפיע בדרך כלשהי על תפוצתם של אורגניזמים עונה להגדרה האקולוגית של גורם סביבה. טמפרטורה, עוצמת האור, רמת הpH, כמות המזון, פיזור אויבים טבעיים (כגון טורפים ופתוגנים) ועוד, כולם עונים להגדרה זו. הגדרה זו, קל להיווכח, רחבה מאוד. לכן, מקובל לחלק את גורמי הסביבה לשתי קטגוריות: גורמים ביוטים וגורמים אביוטים. גורם ביוטי הוא כל גורם סביבה אשר כרוך בהימצאותם של אורגניזמים בסביבה. כך, נכלול תחת קטגוריה זו את הימצאותם של אויבים טבעיים, של אורגניזמים מתחרים, של טרף וכיוצא בזה. גורם אביוטי הוא כל גורם סביבתי כימי או פיזיקלי, דהיינו שאינו ביוטי. תחת קטגוריה זו כלולים טמפרטורה, pH, רמת לחות, קיומם של חומרי הזנה וכדומה.

קיימת שיטת חלוקה נוספת, גסה פחות, המחלקת בין גורמי הסביבה ע"פ אופן השפעתם על האורגניזמים בסביבה. בשיטה זו מבדילים בין משאבים, תנאים, ויחסי גומלין בין אורגניזמים. יחסי גומלין בין אורגניזמים מהווים תחום עיסוק נרחב בפני עצמו באקולוגיה וההתעסקות בהם בדרך כלל אינה כגורמים סביבתיים, ולכן עיקר החלוקה היא בין תנאים למשאבים.

תנאי סביבה הוא כל גורם אביוטי, (המשתנה במרחב ובזמן) אשר לא נצרך על ידי האורגניזם, אך האורגניזם עשוי להיות מושפע מנוכחותם. כך טמפרטורה, המשפיעה על תפוצתם של אורגניזמים אך לא נצרכת על ידם, הינה תנאי סביבה. כך גם pH, מליחות קרקע, לחות יחסית וכיוצא בזה, כולם תנאי סביבה. לעומת זאת, משאב הוא כל גורם סביבה שניתן למדידה באופן כמותי, ושפעולת אורגניזמים גורמת להקטנה בכמותו (במילים אחרות: הוא נצרך על ידי אורגניזמים). תחת קטגוריה זו כלולים החומרים אותם צורך האורגניזם לבניית גופו, האנרגיה הדרושה לתפקודו, וכן המקום הנדרש למחייתו.

חלק מהגורמים יכולים לשמש הן כמשאב והן כתנאי. לדוגמה, אור הינו תנאי סביבה כיוון שהוא משפיע על תפוצת המינים מבלי שאלה יצרכו אותו, אך הוא גם משאב לצמחים, המשתמשים בו כאנרגיה בתהליך הפוטוסינתזה.

קיימים גורמים סביבתיים המשפיעים בצורה משמעותית הרבה יותר מגורמים אחרים על מין מסוים. גורמים אלה מכונים גורמים מגבילים או גורמים קובעים, כיוון שהם מגבילים או קובעים את גודל אוכלוסיית אותו המין. גורם מגביל יכול להיות משאב או תנאי. משאב מגביל הוא כל משאב שנמצא בחוסר המספיק כדי להגביל את צפיפות אוכלוסיית המין. כך מים למשל יכולים לשמש משאב מגביל כשהם אינם מצויים ברמה מספקת כדי לכלכל אורגניזם כלשהו.

קיימים גורמים נוספים, שאינם גורמי סביבה, אשר יכולים להשפיע על תפוצתם של מינים. בין גורמים אלה כלולים העבר האבולוציוני של המין - הגורמים הסביבתיים שהשפיעו עליו בעבר והתמורות שחלו בסביבתו, וכן כושר הרביה וההגירה (ההפצה) שלו.

בית גידול וגומחה

ערך מורחב – בית גידול, גומחה אקולוגית

שני מושגי יסוד שימושיים ביותר באקולוגיה הם בית גידול וגומחה אקולוגית. המושג בית גידול החל לשמש אקולוגים כבר בתחילת דרכה של האקולוגיה, והוגדר כסביבה האופיינית לקיומו של מין מסוים. בית הגידול כונה "כתובתו" של המין, שהרי על סמך ידיעת בית גידולו של מין מסוים נדע היכן סביר למוצאו. בית הגידול הוא אופי המקום הפיזי בו מצוי מין זה או אחר. ניתן להתייחס לבית הגידול ברמות מיקוד שונות לצורך מחקר, בהתאם לקביעתו של האקולוג. כך בית גידול יכול להיות פיסת בשר, עליה מתקיימים חיים אפייניים של אורגניזמים הניזונים ממנה; והוא יכול להיות באותה מידה העולם כולו.

למרות תועלתו הרבה של מושג בית הגידול, עד מהרה נדרש מושג נוסף לתיאור מיקומו של המין. המושג גומחה אקולוגית נטבע כדי לתאר את מיקומו של המין במערכת יחסי הגומלין המתקיימת בסביבה, וכונתה "תפקידו" של המין. זהו מושג מופשט ולכן הגדרתו הייתה מטבעה קשה יותר מהגדרת בית הגידול. ההגדרה המקובלת כיום נטבעה על ידי ג'ורג' הצ'ינסון ועל פיה גומחה אקולוגית היא תחומי התנאים, המשאבים, והזמנים בהם מין יכול לשרוד ולהתרבות. לדוגמה, תחום הטמפרטורה של מין מסוים יכול להיות הטמפרטורה שבין 20 ל-40 מעלות צלזיוס: מעבר לטווח זה המין לא מסוגל לשרוד. הגדרה מעין זו לכל התנאים והמשאבים הדרושים למין, יוצרת את הגומחה.

בנוסף, מבחינים בין גומחה בסיסית לגומחה ממומשת של מין. גומחה בסיסית היא גומחה היפותטית, המייצגת את גומחתו של המין כשהוא לא בא במגע עם מינים אחרים. הגומחה הממומשת של המין היא הגומחה בפועל, והיא תוצאה של צמצומה של הגומחה הבסיסית על ידי יחסי גומלין עם אורגניזמים אחרים. הימצאותו של טורף, למשל, עשויה לגרום לכך שהמין הנטרף יצמצם את גומחתו רק לתחומים שאינם נגישים לטורף כדי לחמוק ממנו.

רמות הארגון של האקולוגיה

האקולוגיה מארגנת את הסביבה בארבע רמות ארגון הירארכיות, המשמשות את המחקר האקולוגי:

פרט: פרט הוא אורגניזם יחיד. המחקר ברמת הפרט עוסק בעיקר בהשפעות הסביבה על פרטים בודדים. להשפעות אלה חשיבות גדולה לגבי תהליך הברירה הטבעית אשר גורמת להעדפת הישרדותם והתרבותם של הפרטים אשר מותאמים בצורה הטובה ביותר להשפעות הסביבה. הברירה הטבעית היא הבסיס לאבולוציה – השתנותם של מינים לאורך זמן.
אוכלוסייה: קבוצת פרטים בני אותו המין (במובן הטקסונומי – זן או סוג של אורגניזם, ולא במובן של זוויג – זכר או נקבה) אשר מתקיימים באותו בית גידול ועשויים לקיים ביניהם קשרי רבייה. על אף שהפרטים הינם בני אותו המין, ניתן למצוא באוכלוסייה פרטים השונים זה מזה בתכונות שונות כזוויג וגיל. הגדרתה של קבוצת פרטים מסוימת כאוכלוסייה, כתחומים רבים באקולוגיה, משתנה בהתאם לסקלה שמונהגת בכל מחקר. זאת אומרת, שמחקר אחד עשוי להגדיר את קבוצת העשבוניים הנמצאת סביב עץ מסוים כאוכלוסייה אחת ואת קבוצת העשבוניים הנמצאת תחת עץ שני כאוכלוסייה נפרדת, בעוד שמחקר שני באותו המקום יגדיר את שתי הקבוצות כאוכלוסייה אחת. המחקר האקולוגי ברמת האוכלוסייה מתמקד בשינויים בגודלי האוכלוסיות בזמן ובמרחב ובגורמים להם. תחום העיסוק הזה קרוי דינמיקה של אוכלוסיות.
חברה ביולוגית: החברה הביולוגית היא אוסף אוכלוסיות המצויות בבית גידול משותף ומקיימות קשרי גומלין זו עם זו. גם מושג החברה משתנה עם הסקלה הנהוגה במחקר. חברה יכולה להיות מוגדרת כמכלול המינים המצויים בבית גידול מסוים; אך אם החוקר חפץ בכך, הוא יכול להגדיר למשל את 'חברת הציפורים בבית הגידול' או 'חברת העצים בבית הגידול'. האקולוגיה ברמת החברה עוסקת בעיקר בתכונותיה של החברה, במאפיינים המבדילים אותה מחברות אחרות, וביחסי הגומלין הרקומים בה. בנוסף, מחקר החברה כולל את חקר תהליך התפתחותה של חברה ביולוגית- תהליך הסוקצסיה.
מערכת אקולוגית: המערכת האקולוגית (קרויה לעתים אקוסיסטמה) היא רמת הארגון הגבוהה ביותר. היא מוגדרת כמכלול החברה הביולוגית ומרכיבי הסביבה האביוטיים שביניהם עשויים להתקיים יחסי גומלין. יחסי גומלין אלה הם זרימת אנרגיה ומחזורי חומרים. אלה הם למעשה מעברים של משאבים שמקורם בסביבה האביוטית דרך החברה הביולוגית. המחקר ברמת המערכת האקולוגית עוסק במעברים אלה. מעצם הגדרתה כחיבור של בית הגידול והחברה, אשר שניהם יכולים לבוא ברמות התייחסות שונות בהתאם לסקלה הנקבעת, הרי שמערכת אקולוגית גם היא תלויה בסקלה: ניתן להתייחס למערכת האקולוגית המתקיימת מתחת לסלע בשדה בור; ניתן להתייחס לסלע ולחיים תחתיו כחלק ממערכת האקולוגית של השדה כולו; וניתן לומר גם שכדור הארץ כולו הוא מערכת אקולוגית אחת גדולה, כיוון שכולם עונים להגדרתה של המערכת האקולוגית.

יחסי גומלין בין אורגניזמים

סימביוזה (יחסי גומלין בין-מיניים) הדדית בין השושנון החי בין זרועות הציד של שושנות ים טרופיות. הדג הטריטוריאלי מגן על שושנת הים מפני דגים המסוגלים לאכול אותה, ובתורו זוכה להגנה מפני טורפיו בין זרועות הציד הצורבות של השושנה.

כפי שכבר צוין, יחסי גומלין מהווים גורם חשוב בעיצובן של חברות ביולוגיות. יחסי גומלין הם ההשפעות ההדדיות שמשפיעים זה על זה אורגניזמים שונים. כשמתייחסים ליחסי גומלין מבחינה אקולוגית, לרוב תוחמים אותם כיחסי גומלין ישירים בין אורגניזמים (שאם לא כן, אין לדבר סוף). יחסי הגומלין מתחלקים לשני סוגים:

הראשון הוא יחסי גומלין תוך-מיניים. אלה הם ההשפעות ההדדיות שמשפיעים פרטים בני אותה אוכלוסייה זה על זה. הסוג השכיח ביותר של יחסי גומלין תוך-מיניים הם יחסי תחרות תוך-מינית: פרטים בני אותו המין מתחרים זה בזה על צריכתם של משאבי סביבה מגבילים (משאבים שאינם מצויים בשפע מספיק כדי לקיים את האוכלוסייה כולה). מכיוון שפרטים בני אותו המין הם בעלי דרישות דומות במיוחד לגבי המשאבים אותם הם צורכים, תחרות תוך-מינית היא בלתי נמנעת מעבר לצפיפות מסוימת של אוכלוסייה. קיימים מחקרים חדשים אודות סוגים נוספים של יחסים תוך-מיניים, מלבד תחרות, אך קיימת מחלוקת קשה האם אלה אכן קיימים. ליחסים תוך-מיניים השפעה ניכרת על צפיפות האוכלוסייה.

הסוג השני הוא יחסי גומלין בין-מיניים, דהיינו ההשפעות ההדדיות שמשפיעים בני מינים שונים זה על זה. יחסים בין-מיניים הם בעלי סוגים רבים ומגוונים. על כן נהוג לחלקם תחת מספר קטגוריות ע"פ השפעתם על כל אחד מהמשתתפים בהם, אשר יכולה להיות חיובית, שלילית או נייטרלית. כך, יחסי טריפה הם יחסים מסוג +/-, כיוון שמשפיעים על הטורף בצורה חיובית (+) ועל הנטרף בצורה שלילית (-). יחסים בין-מיניים חשובים נוספים הם יחסי הדדיות בהם שני המינים מושפעים חיובית מהיחסים (+/+); טפילות בה מין אחד חי "על חשבון" האחר תוך גרימת נזק (+/-), ותחרות בין-מינית בה מתחרים בני מינים שונים על משאב מגביל. תחרות מכל סוג שהוא משפיעה בצורה שלילית על הפרטים המתחרים, כיוון שהיא מכריחה כל אחד מהם לצרוך פחות מהמשאב עליו הם מתחרים (-/-). ליחסי גומלין בין מיניים השפעות נרחבות על עיצוב החברה הביולוגית והמערכת האקולוגית בכללותה.

סימביוזה היא סוג של יחסים בין מיניים. בניגוד למשמעותה בשפה העממית כמילה נרדפת להדדיות, הסימביוזה על פי הגדרתה המדעית היא כל סוג יחסי גומלין בין מיניים בהם המשתתפים חיים בצמידות מרחבית (זה על זה או זה בתוך זה). ישנם מספר טיפוסי יחסים אשר עשויים לענות להגדרה זו: הדדיות; קומנסליזם- יחסים בהם מין אחד מפיק תועלת והאחר לא ניזוק (+/0); וטפילות.

גלגולי אנרגיה וחומר

לכל מערכת אקולוגית, מלבד המבנה שלה - חברה ביולוגית ובית גידול, יש תפקוד אפייני. תפקוד זה הוא מעבר של אנרגיה וחומרים דרך המרכיבים הביוטים והאביוטים שלה. בפשטות, בכל מערכת אקולוגית מתבצעים תהליכים בהם נצרכים אנרגיה וחומרים על ידי האורגניזמים מהסביבה, אלה מעובדים במערכת ולבסוף נפלטים חזרה לסביבה.

בכל מערכת אקולוגית דרושים אורגניזמים שיוכלו להכניס אנרגיה וחומרים אל המערכת ממקורות אביוטיים. אורגניזמים אלה מכונים אוטוטרופים (אוטו- עצמי, טרופיות- הזנה). האוטוטרופים מקיימים תהליכים בהם הם קולטים אנרגיה ממקורות אביוטים, וחומרים אנאורגניים, לצורך הפקת חומרים אורגניים עתירי אנרגיה. האוטוטרופים השכיחים ביותר, הצמחים, מקיימים את תהליך הפוטוסינתזה, בו הם צורכים אור מן השמש, וחומרים כמים ופחמן דו-חמצני, כדי ליצור גלוקוז - תרכובת אורגנית עתירת אנרגיה. תרכובות אורגניות כגלוקוז משמשות מקור אנרגיה לאורגניזמים על ידי פירוקו חזרה למים ופחמן דו-חמצני תוך פליטת אנרגיה בתהליך הקרוי נשימה תאית. לאחר הפירוק, האנרגיה הנוצרת משמשת את האורגניזם לבניית גופו ולתפקודו. האוטוטרופים אמנם משתמשים בתרכובות עתירות האנרגיה אותם יצרו, אך תרכובות אלה משמשות גם אורגניזמים אחרים. אלה קרויים הטרוטרופים (הטרו- שונה), והם אינם מסוגלים לנצל אנרגיה וחומרים ממקורות אביוטיים. לכן הטרוטרופים צורכים ("אוכלים") אורגניזמים אוטוטרופים, או אורגניזמים הטרוטרופים אחרים. בגופם של הנאכלים מצויים תרכובות אורגניות "מן המוכן", שיכולות לשמש את ההטרוטרוף לצורך תפקודו.

האורגניזמים במערכת האקולוגית נחלקים למספר רמות הזנה (או רמות טרופיות). האנרגיה והחומר עוברים ממקור האנרגיה (ברוב המכריע של המערכות - השמש) אל רמות ההזנה השונות כשכל רמת הזנה ניזונה על פי רוב מקודמתה. תהליך זה קרוי שרשרת מזון או מארג מזון

רמת ההזנה הראשונה היא יצרנים ראשוניים. לרמת הזנה זו משתייכים האוטוטרופים. היצרנים קולטים אנרגיה וחומר ממקורות אביוטים.
הצרכנים הם הטרוטרופים, רובם ככולם בעלי חיים, הניזונים מחומר אורגני למחייתם. הצרכנים דורשים אנרגיה וחומר ממקורות ביוטיים למחייתם, והם משיגים אותה על ידי צריכת אורגניזמים אחרים. הצרכנים מתחלקים למספר סוגים:
- צמחונים צרכנים ראשוניים (מכונים לעתים יצרנים שניוניים) הם בעלי חיים הניזונים למחייתם ישירות מהאוטוטרופים (צמחים על פי רוב).
- צרכנים שניוניים (או יצרנים שלישוניים) ניזונים מבעלי חיים אחרים (צרכנים ראשוניים או שניוניים)
- צרכנים שלישוניים או טורפי על ניזונים (גם) מצרכנים שניוניים.
- אוכלי רקב ניזונים מחומר אורגני מת.
מפרקים הם מיקרואורגניזמים אשר ניזונים מחומר אורגני מת, אך בניגוד לאוכלי הרקב הם מפרקים אותו מחוץ לגופם (תוך שהם מעשירים את סביבתם בחומרים שהיו כלואים בו).
כמובן שישנם אורגניזמים המשתייכים לכמה מהקטגוריות לעיל, אלו קרויים אוכלי כל.

תהליך זה של מעבר אנרגיה בין רמות ההזנה השונות כרוך באיבוד אנרגיה. האנרגיה אובדת כחום אל הסביבה בכל אחד מהמעברים, כ"תוצר לוואי" של התהליכים המשמשים כל רמת הזנה. חום הוא צורת אנרגיה שלא ניתן לנצלה, ולכן אנרגיה המתגלגלת לחום נחשבת מבחינת המערכת האקולוגית כאובדת. כתוצאה מכך, כמות האנרגיה הזמינה לאורגניזם פוחתת ככל שזה משתייך לרמת הזנה גבוהה יותר. בנוסף, עקב "בריחת" האנרגיה השוטפת מתוכה, המערכת האקולוגית חייבת להכניס כל העת אנרגיה חדשה לתוכה, כדי שתמשיך להתקיים. לכן כל חברי המערכת האקולוגית תלויים למעשה בתפקודם התקין של היצרנים באצירת האנרגיה.

בניגוד לאנרגיה אשר אובדת כחום, החומרים המשמשים לבניית גופם של האורגניזמים נותרים שמישים. לכן חומרים עוברים דרך מערכות אקולוגיות במחזורי חומרים. החומרים נצרכים ממקורות אביוטיים על ידי היצרנים, ואלה נצרכים על ידי הצרכנים. שלא כמו בזרימת האנרגיה במערכת, החומרים יכולים להיות מנוצלים שוב על ידי היצרנים. זאת כיוון שלאחר מותם, אורגניזמים עוברים תהליכי פירוק למרכיביהם האנאורגניים, שיכולים לשמש את היצרנים. תהליכי פירוק אלה נעשים על ידי המפרקים. לכן, מערכות אקולוגיות עשירות במפרקים יאופיינו במחזורי חומרים יעילים ביותר.

הביוספרה

בתמונה זו של חוף ים ניתן לראות שלוש סביבות בביוספירה, שבכל אחת מהן תנאים ייחודיים: ההידרוספרה הימית, הליתוספרה היבשתית והאטמוספירה האווירית

כפי שהוזכר, העולם כולו יכול להחשב למערכת אקולוגית אחת. בדרך כלל נכנה מערכת-על זו בשם ביוספרה. הביוספרה היא מעין רמת ארגון חמישית של האקולוגיה, והיא מוגדרת ככלל המקומות בהם מתקיימים חיים על פני כדור הארץ. הגדרה זו כוללת את חלקים נרחבים מהליתוספרה - מעטה הסלע והקרקע החיצוניים של כדור הארץ; את ההידרוספרה - המים הנוזליים והמוצקים (קרח) על פני כדור הארץ, ובכלל זה אוקיינוסים, נהרות, כיפות הקרח בקטבים וכדומה; וכן את שכבתה התחתונה של האטמוספירה - האוויר והחלקיקים שבו (על אף שאין צורת חיים היושבת באטמוספירה דרך קבע).

הביוספרה איננה הומוגנית, והיא כוללת סביבות שונות ואזורים בעלי הרכבי מינים שונים. בצורה גסה אך מדויקת ניתן לומר שהמגוון הביולוגי נמצא בשיאו בקרבת קו המשווה, והולך ופוחת ככל שמתרחקים מקו המשווה ומתקרבים אל הקוטב הצפוני והדרומי. הסיבה לכך נעוצה בהיותו של העולם בעל צורה כדורית, כך שקרינת השמש (אור וחום) לא מתחלקת בצורה שווה על פני העולם כולו. למעשה מגיעה הקרינה הרבה ביותר אל אזור קו המשווה. משתי סיבות עניין זה גורם להתחלקות המגוון הביולוגי כפי שתואר: ראשית, המערכת האקולוגית תלויה באנרגיה מן השמש הנקלטת על ידי צמחים ולכן ככל שרמות הקרינה גבוהות יותר כך המערכת תהייה עשירה יותר. שנית, ההתחלקות האסימטרית של הקרינה גורמת לחימום האוויר בצורה אסימטרית, מה שיוצר דפוסי אקלים אופייניים בחלקים שונים של כדור הארץ, המובילים ליצירת חברות ביולוגיות המתאימות לאקלימים אלו בכל אחד מחלקי כדור הארץ.

מסיבות אלו, מחלקים אקולוגים את הביוספרה לאזורי משנה, כשכל אחד מאופיין באקלים ייחודי ובעקבות כך בהרכב ומגוון מינים שונה. אזורים אלו מכונים ביומות. דוגמאות לביומות הן מדבר, יער גשם טרופי, סוואנה, טונדרה וכדומה. הגורם אשר מייחד ביומה אחת מחברותיה הוא חברת שיא אופיינית. חברת שיא היא חברה ביולוגית המתקיימת לאורך זמן ללא שינוי ניכר במגוון הביולוגי שלה או בבית הגידול בה היא מצויה, והיא מהווה את השלב הסופי של התפתחות החברה. למרות שקיימת מחלוקת לגבי התייחסות לחברות שיא, ברור בביומות שונות תתקיימנה חברות שיא שונות. כך, חברת השיא בביומת המדבר, שונה לחלוטין מחברת השיא ביער גשם.

בגלל דפוס המגוון הביולוגי שהוזכר לעיל, קווי רוחב שונים מתאפיינים בביומות שונות. קו המשווה למשל (קו רוחב 0°) מתאפיין ביערות גשם טרופיים וסוואנות טרופיות, בעוד שחוג הקוטב מתאפיין בטונדרות קפואות.

האיזון האקולוגי

בבית גידול חשוב שיווצר איזון אקולוגי, זאת אומרת הגעה למצב בו מכלול המשאבים שווה למכלול הצריכה של כלל האורגניזמים בבית הגידול. איזון אקולוגי מופר בקלות רבה ומספיק להוציא גורם אחד, ביוטי או אביוטי כדי לערערו. לעתים, תגובות פיצוי מאפשרות לחזור לאיזון.