7.1 Økologiske nivåer og økosystemer

Læren om naturens hjem

Gå ut i en skog, sett deg ned, og se deg rundt. Du ser trær, mose, kanskje en maur eller en fugl. Men det du egentlig ser på, er et sinnrikt nettverk av samspill -- mellom levende vesener og mellom dem og det livløse rundt. Studiet av dette samspillet kalles økologi, fra de greske ordene oikos (hus) og logos (lære): læren om organismenes hjem.

Hjertet i økologien er økosystemet -- et avgrenset område der levende organismer og det ikke-levende miljøet fungerer som en enhet. Et økosystem kan være alt fra en liten dam til hele biosfæren. Det som binder det sammen, er tre ting: energi som strømmer gjennom (fra sola via planter til dyr), stoffer som sirkulerer (karbon, nitrogen, vann), og organismer som påvirker hverandre på utallige måter.

I dette kapittelet skal vi bryte ned hvordan et økosystem er bygd. Vi skal skille mellom de levende og ikke-levende faktorene, klatre opp gjennom de økologiske nivåene fra det enkelte individ til hele biosfæren, og forstå to nøkkelbegreper -- habitat og nisje -- som forklarer hvordan ulike arter klarer å dele den samme naturen uten å utslette hverandre.

Levende og livløst -- biotisk og abiotisk

Alt som påvirker en organisme i et økosystem, kan deles i to. De biotiske faktorene er alt som lever -- planter, dyr, sopp, bakterier -- og alle samspillene mellom dem, som konkurranse, predasjon og samarbeid. De abiotiske faktorene er alt det ikke-levende -- temperatur, lys, vann, næringsstoffer, pH, salt, oksygen, vind. Det er disse abiotiske rammene som avgjør hvilke arter som i det hele tatt kan leve et sted.

De abiotiske faktorene kommer i flere typer. De klimatiske handler om temperatur (som styrer enzymaktivitet og stoffskifte), lys (nødvendig for fotosyntese og døgnrytmer), nedbør og vind. De edafiske handler om jorda -- jordtype, næringsstoffer, pH og jordorganismer. Og de topografiske handler om landskapet -- høyde over havet, om en skråning vender nord eller sør, og terrengformen. Et godt eksempel på hvordan disse varierer, finner du i en innsjø: nedover i dypet avtar lyset raskt (så fotosyntesen bare skjer i det øverste laget), temperaturen synker, oksygenet blir knappere mot bunnen, og næringsstoffene hoper seg opp i dypet. Dette skaper helt ulike levekår på ulike dyp.

De biotiske faktorene virker både innenfor og mellom arter. Innenfor egen art finner vi konkurranse om ressurser, parring og sosiale strukturer. Mellom arter finner vi konkurranse, predasjon (rovdyr og byttedyr), parasittisme, mutualisme (begge tjener på det) og kommensalisme (den ene tjener, den andre påvirkes ikke). Sammen vever de biotiske og abiotiske faktorene det teppet som er et økosystem.

Fra individ til biosfære -- økologiens nivåer

Økologer studerer naturen på flere nivåer, som å zoome ut fra et enkelt vesen til hele planeten. La oss klatre oppover.

Nederst er individet -- den enkelte organismen, den grunnleggende enheten. Her studerer man fysiologi, atferd og tilpasninger. Neste nivå er populasjonen -- alle individer av samme art som lever i et område og kan pare seg med hverandre. Her ser man på populasjonsstørrelse, tetthet, fødsels- og dødsrater, aldersstruktur og vekstmønstre. Over dette ligger samfunnet (biocønosen) -- alle populasjonene av ulike arter som lever sammen i et område. Her studerer man artsrikdom, samspill mellom arter og næringsnett.

Tar vi med de abiotiske faktorene, får vi økosystemet -- samfunnet pluss det livløse miljøet. Nå handler det om energistrøm, stoffkretsløp og produktivitet. Zoomer vi enda lengre ut, kommer biomet -- store geografiske områder med karakteristisk klima og artssammensetning, som regnskog, taiga, ørken og tundra. Og helt øverst troner biosfæren -- alle økosystemer på jorda til sammen, det tynne laget rundt kloden der liv overhodet finnes.

Det er nyttig å holde rekkefølgen i hodet: individ → populasjon → samfunn → økosystem → biom → biosfære. Hvert nivå bygger på det forrige, og hvilket nivå du velger å studere, avhenger av spørsmålet du stiller. Vil du forstå hvordan én rev jakter, ser du på individet; vil du forstå hvordan revene i et område svinger i antall, ser du på populasjonen; vil du forstå hvordan rev, hare og plantene henger sammen, ser du på samfunnet og økosystemet.

Adresse og yrke -- habitat og nisje

Nå til to begreper som forklarer mye om hvordan arter sameksisterer. Tenk på det som en arts adresse og dens yrke.

Habitatet er artens adresse -- det fysiske stedet der den lever, med sine karakteristiske forhold. En skogbunn med løvfall, grunt vann langs kysten, en høyfjellsvidde. Habitatet svarer på hvor arten bor. En art kan til og med ha ulike habitater i ulike livsstadier -- en frosk lever i vann som rumpetroll, men på land som voksen.

Nisjen er derimot artens yrke -- dens rolle i økosystemet. Nisjen svarer på hvordan arten lever: hva den spiser, når den er aktiv (dag eller natt, hvilken årstid), hvor i habitatet den oppholder seg, hvilke ressurser den bruker, og hvem den konkurrerer med. Vi skiller mellom fundamental nisje -- alle forhold arten teoretisk kunne tolerert uten konkurrenter og fiender -- og realisert nisje -- den delen den faktisk bruker når konkurranse og predasjon spiller inn. Den realiserte nisjen er alltid mindre enn eller lik den fundamentale.

Her kommer et grunnleggende prinsipp: konkurranseeksklusjonsprinsippet. To arter kan ikke ha helt identisk nisje i samme habitat over tid -- den ene vil utkonkurrere den andre. Hvordan kan da flere arter leve side om side? Gjennom nisjeseparasjon: de bruker ressursene på litt ulike måter. Et vakkert norsk eksempel er meisene. Blåmeis, kjøttmeis og granmeis lever i samme skog, men deler den smart. Blåmeisen, liten og lett, henger på de ytterste, tynne kvistene og spiser små insekter og frø. Kjøttmeisen, større med kraftigere nebb, leter på stamme og tykke greiner og åpner større nøtter. Granmeisen holder seg gjerne høyere oppe, spesialisert på barksprekker, og hamstrer frø i gjemmesteder. De deler altså habitat, men har delvis adskilte nisjer -- og slik unngår de å utkonkurrere hverandre.

Oppsummering

Økologi er læren om hvordan organismer samspiller med hverandre og med omgivelsene. Et økosystem er et avgrenset område der levende og ikke-levende fungerer som en enhet, bundet sammen av energistrøm, stoffkretsløp og samspill.

Faktorene deles i biotiske (levende -- planter, dyr og deres samspill som konkurranse og predasjon) og abiotiske (ikke-levende -- temperatur, lys, vann, pH). De abiotiske setter rammene for hvilke arter som kan leve et sted.

Økologien studerer naturen på nivåene individ → populasjon → samfunn → økosystem → biom → biosfære. Til slutt forklarer habitat (artens «adresse» -- hvor) og nisje (artens «yrke» -- hvordan) hvordan arter deler naturen. Etter konkurranseeksklusjonsprinsippet kan ikke to arter ha identisk nisje, men gjennom nisjeseparasjon -- som hos meisene -- kan mange arter likevel leve sammen.