في العلوم والهندسة النظام هو جزء من الكون الذي تتم دراسته، في حين أن البيئة هي الجزء المتبقي من الكون الذي يقع خارج حدود النظام، يُعرف أيضًا باسم المناطق المحيطة أو الحي وفي الديناميكا الحرارية مثل الخزان، اعتمادًا على نوع النظام قد يتفاعل مع البيئة من خلال تبادل الكتلة والطاقة (بما في ذلك الحرارة والعمل) أو الزخم الخطي أو الزخم الزاوي أو الشحنة الكهربائية أو غيرها من الخصائص المحفوظة، في بعض التخصصات مثل نظرية المعلومات يمكن أيضًا تبادل المعلومات ويتم تجاهل البيئة في تحليل النظام باستثناء فيما يتعلق بهذه التفاعلات.
يمكن أن تتراوح محتويات النظام البيئي من مستويات الضوء والرطوبة إلى الحياة النباتية والحيوانية، حيث تتراوح عمليات المناطق الأحيائية من الولادة والتكاثر إلى الموت والتكوين، في النظام البيئي يتم تجميع الكائنات الحية في المنتجين والمستهلكين والمحللين ويمثل الأول جميع أشكال الحياة النباتية والمستهلكين الكائنات الحية التي تأكلها مع بعضها البعض والأخيرة هي الزبالون والبكتيريا التي تكسر المواد العضوية الميتة.
تُعرف هذه المكونات الحية معًا باسم العوامل الحيوية، إذ يمكن أن تكون العوامل غير الحيوية أو المكونات غير الحية في النظام البيئي مناخية واجتماعية وعلاجية (تتأثر بالتربة أو نوع الأرض)، يتم توفير التدفق الحراري أو تدفق الطاقة الذي ينتقل عبر سلسلة الغذاء في النظام البيئي في البداية من خلال ادخال النظام البيئي نفسه – على سبيل المثال، كمية ضوء الشمس المتاحة لحياة النبات ومستويات المغذيات في التربة بدون العوامل اللاحيائية، حيث أنه لا يمكن لأي نظام بيئي أن يوفر العوامل الحيوية.
النظم البيئية تتغير باستمرار حيث تشمل التهديدات البشرية للتنوع البيولوجي إزالة الغابات والتلوث وانتقال الأمراض عبر الحدود الطبيعية وادخال الأنواع غير الأصلية وانخفاض الموائل الطبيعية من خلال الزيادة السكانية، والمزيد من التهديدات الطبيعية تشمل هجرة الأنواع إلى منطقة معينة أو تغير في الموسم أو مرض قاتل يؤثر على نوع واحد فقط.
أمثلة النظام البيئي لا حدود لها، إذ لا يجب أن يغطي النظام البيئي منطقة كبيرة وهي موجودة في أحواض صغيرة وداخل منازل بشرية وحتى في أمعاء الإنسان، بدلاً من ذلك يمكن أن تغطي النظم البيئية مناطق شاسعة من الكوكب.
واحد من أصغر النظم البيئية (في المنطقة، وليس في عدد السكان) هو من أمعاء الإنسان، حيث لا يتلقى هذا النظام البيئي الطاقة من ضوء الشمس ولكنه يدعم الملايين من الكائنات الحية ويتم تزويدها بمصدر غذائي في بيئة رطبة ومظلمة ودافئة، وهي ظروف مثالية لهذه الكائنات الحية الدقيقة، تحتوي أجسامنا على الآلاف من النظم البيئية وكلها تدعم مستعمرات ضخمة من الكائنات الحية السليمة.
تمثل بركة صغيرة مظللة في منطقة معتدلة نظامًا بيئيًا مائيًا، حيث تؤثر التربة المسقوفة بالماء والظل الزائد على التنوع البيولوجي للحياة النباتية وتتكاثر الأنواع المناسبة لهذه البيئة فقط، كما يؤثر توفر المنتجين على الكائنات الحية التي تزدهر في البركة وحولها، إذ يجب على المستهلكين الأساسيين (العواشب) توفير طاقة كافية للمستهلكين الثانويين وهكذا، وفي حالة إضافة مبيدات الآفات إلى البركة أو تجميد البركة أو اختناقها بطبقات سميكة من الحشائش يجب تعديل النظام البيئي لهذه البركة.
على نطاق أكبر بكثير يحتوي Bien Eden؛ وهو تمثيل أصغر للنظام البيئي العالمي على أنظمة بيئية متعددة لأغراض البحث، حيث تحتوي القباب المنفصلة على مناخات ومستويات إضاءة مختلفة ودعم المنتجين والمستهلكين والمتحللين المختلفين، يتم التحكم في العديد من المتغيرات في المناطق الحيوية الاصطناعية بشكل صارم، وعادة لا يضع المرء قطيع من الأفيال في منطقة أحيائية اصطناعية.
يمكن أن يكون النظام البيئي صغيرًا مثل واحة في الصحراء أو كبيرة مثل المحيط تمتد على مدى آلاف الأميال، حيث أن أنواع النظم الإيكولوجية كثيرة فإن التصنيف الأساسي يتضمن ثلاثة موائل: الأرضية والبحرية والمائية، وبطبيعة الحال يمكن تقسيم هذه المجموعات إلى آلاف الأنظمة الأصغر كل منها يقدم مزيجًا مختلفًا من المناخ والموطن وأشكال الحياة.
تم العثور على النظام البيئي للغابات المتساقطة في المناطق المعتدلة وتواجه تقلبات درجة الحرارة وهطول الأمطار وفقًا لأربعة مواسم، حيث تتضمن أهداف الحفظ الحالية إعادة ادخال الحيوانات المفترسة الذروة بعد ممارسات التصفية في القرون السابقة وتوفير بيئة مليئة بالأشجار الناضجة لتعويض إزالة الغابات غير المنظمة.
يمكن أن تكون النظم البيئية الصحراوية ساخنة وجافة وشبه قاحلة وساحلية أو باردة وهذه الميزة التي تربط هذه النظم هي نقص المياه وغياب طبقة التربة التي يمكن أن تزدهر فيها النباتات الكبيرة مثل الشجيرات والأشجار، في حين تكيفت حياة السكان الأصليين مع غياب المياه، إذ لا تزال الصحراء غير قادرة على دعم سكان الموئل الرطب ويوجد عواشب كبيرة الحجم غير قادرة على البقاء في بيئة صحراوية بأعداد كبيرة وهذا بدوره يحد من أعداد الحيوانات آكلة اللحوم الكبيرة.
تُعرف المراعي أيضًا باسم المروج أو السهول أو السافانا أو السهوب ويمكن أن تكون استوائية أو معتدلة وهي حلقة وصل بين الصحراء والغابات، نادرًا ما تتلقى أمطارًا كافية لدعم الأشجار ولكنها تمتلك ما يكفي من مغذيات التربة لإطعام المساحات العشبية الكبيرة، وهذا يوفر طاقة كبيرة للمستهلكين الأساسيين، مع وجود عدد كبير من المنتجين، كما يمكن أن يدعم النظام البيئي في المراعي قطعانًا كبيرة من الحيوانات العاشبة والتي بدورها تطعم المستهلكين أعلى في التسلسل الهرمي للسلسلة الغذائية.
التايغا هي منطقة من الغابات شبه القطبية جنوب الدائرة القطبية الشمالية، لديها طبقات من التربة الصقيعية أو الصخور تحت التربة الضحلة مما يجعل مستنقع التربة، حيث يدعم التايغا أعدادًا كبيرة من الصنوبريات وأشجار بطيئة النمو ومقاومة للبرد، كما أن الحياة النباتية الأخرى صغيرة وتشمل الأشنة ونباتات الأهوار والشجيرات الصغيرة.
من المحتمل أن الغابات المطيرة الاستوائية هي أكثر النظم البيئية اقتباسًا في مجال الحفاظ على البيئة حيث تقع حول خط الاستواء ويوفر هطول الأمطار المستمر والدفء مع قلة المواسم مناخًا مستقرًا، ولكن السحابة ومظلة الشجرة تجعل أرضية الغابات المطيرة مكانًا مظلمًا، إذ تتسرب التربة من العناصر الغذائية من خلال الترسيب المستمر ولقد تكيفت الحياة النباتية ووفرت مما جعل النظام الإيكولوجي للغابات المطيرة الاستوائية هو النظام الإيكولوجي الأرضي مع معظم التنوع البيولوجي.
التندرا آخر المناطق الحيوية الأرضية وهي البيئة الخالية من الأشجار في الدائرة القطبية الشمالية، حيث يتغير المناخ بسرعة هذا النظام البيئي ويجلب الطقس الأكثر دفئًا الحيوانات المفترسة غير الأصلية، حيث يتنافسون على فريسة محدودة، تتجذر بعض الشجيرات مع ذوبان طبقة الجليد الدائم في القطب الشمالي.
تغطي النظم البيئية البحرية والمائية 139 668500 ميل مربع أي ما يعادل 97 ٪ من هذه المياه المالحة، مما يجعل النظم البيئية البحرية أكبر فئة من المناطق الأحيائية، من الصعب بشكل خاص مراقبة الأنظمة البيئية البحرية الكبيرة والسيطرة عليها؛ نظرًا لأن موائل المياه المالحة المختلفة تحتوي على تركيبات كيميائية معقدة تختلف من الساحل إلى الساحل ومن الضحلة إلى العميقة، حيث أن هذه التركيبات تتغير إلى الأبد بسبب المد والجزر والتيارات.
تسافر الملوثات والكائنات الحية في الدورات التي على الرغم من إمكانية التنبؤ بها تتحرك باستمرار، وإن الحجم الهائل للمياه التي يغطيها النظام البيئي البحري الكبير جداً، إذ يتم تجميع النظم البيئية البحرية أو المحيطية في قاع بحرية مفتوحة أو قاع المحيط أو الشعاب المرجانية، تغطي هذه البيئات البحرية من أسطح وأرضيات أعماق المحيطات إلى مستنقعات المد والجزر الأرضية جزئيًا.
تغطي النظم البيئية للمياه العذبة ما يقرب من 3 ٪ من سطح الكوكب، حيث تشمل النظم البيئية المائية أيضًا مصبات الأنهار قبل أن تلتقي المياه العذبة بالملح والأراضي الرطبة والبرك (الطبيعية أو الاصطناعية) والبحيرات والأنهار؛ نظرًا لأن المياه العذبة ضرورية لجميع أشكال الحياة، فإن المناطق الأحيائية المائية مهمة للغاية ومع ذلك فهي صغيرة جدًا مقارنة بالموائل الأخرى وقد تم استخدامها كمدافن لقرون.
تشير ناشيونال جيوغرافيك إلى أن أنواع المياه العذبة معرضة لخطر الانقراض بأربع إلى ست مرات أكثر من الأنواع البرية أو البحرية، كما أن المناطق الحيوية للمياه العذبة والأنظمة البحرية الساحلية معرضة أيضًا لخطر التخثث وهي عملية طبيعية تتطلب قرونًا للتطور، يحدث التخثث بسبب زيادة مستويات الرواسب التي بدورها تزيد من مستويات المغذيات وتشجع النمو المفرط للنبات، عندما تموت النباتات بعد استنفاد العناصر الغذائية الإضافية أو أن تصبح ضحايا لنجاحها يؤدي تحللها إلى مناطق ميتة أو مناطق نقص الأكسجة.
يحتوي أي نظام تشريحي على جرثومة متبادلة أو بكتيرية متبادلة مسببة للأمراض أو طفيلية أو فطريات أو فيروسات، حيث تشير المنشورات الصحية الآن إلى وجود علاقة بين التنوع البيولوجي للأمعاء وصحة الأنظمة التشريحية والفسيولوجية الأخرى مثل المزاج والإنتاج الهرموني والمقاومة، ويمكن تشبيه ذلك بتأثير الحد من التنوع البيولوجي في النظم البيئية المائية وتأثير ذلك على السكان في مواقع بعيدة.
العربية
