Potravní řetězce popisují potravní vztahy mezi druhy v ekosystému. Na počátku potravních řetězců stojí producenti, což bývají fotosyntetizující organismy. Díky fotosyntéze ukládají energii slunečního záření do chemických vazeb a vytvářejí organické látky bohaté na energii. Producenty se živí konzumenti 1. řádu, což jsou obvykle býložraví (živící se rostlinami) či všežraví živočichové. Konzumenty 1. řádu žerou konzumenti 2. řádu (podobně dále s konzumenty dalších řádů). Mrtvá těla všech účastníků potravního řetězce zpracovávají rozkladači (dekompozitoři). Ti uvolňují různé látky zpět do prostředí, jsou tak k dispozici dalším organismům.
Ekosystémy, producenti a rozkladači
Živé organismy zahrnují rostliny, živočichy, houby a mikroorganismy; neživé složky zahrnují vzduch, vodu, horniny a minerály. Ekosystémy se dělí na suchozemské a vodní a jejich stabilita se odvíjí od různých faktorů a procesů, jako je surové koloběhu uhlíku či klimatické změny. Rozkladači, mezi něž patří bakterie, houby a někteří bezobratlí, zpracovávají mrtvou organickou hmotu na jednodušší látky, čímž uzavírají koloběh živin a umožňují jejich opětovné využití v ekosystémech.
Růst a koloběh uhlíku v ekosystémech
Chemický prvek uhlík (C) je zásadní pro život na Zemi a nachází se v zemské kůře i v organických látkách. Oxid uhličitý je skleníkový plyn; jeho množství v atmosféře ovlivňuje klimatickou změnu. Fotosyntézu provádějí zejména řasy a rostliny, které při ní spotřebovávají oxid uhličitý a vodu a za světla vznikají organické látky bohaté na energii a kyslík. Rozkladači získávají energii zpracováním látek z odumřelých organismů a vracejí živiny do prostředí pro další organismy. Člověk ke své činnosti často získává energii spalováním biomassy či fosilních paliv, čímž přispívá k emisím oxidu uhličitého; změny využití půdy a odlesňování dále ovlivňují koloběh uhlíku.
Uhlíkový cyklus
Životní prostředí a abiotické faktory
Abiotické podmínky (faktory) prostředí souvisejí s neživou přírodou. Viditelné světlo je zdrojem energie pro fotosyntézu a zároveň slouží k orientaci a komunikaci. Teplo ze Slunce na Zemi přichází hlavně ve formě viditelného světla a infračerveného záření; teplota je dána počasím a klimatem místa, v němž organismy žijí. Suchozemské rostliny udržují teplotu svých těl pomocí transpirace. Živočichové mohou být ektotermní či endotermní; stálá tělesná teplota je typická pro ptáky a savce. Vzduch ovlivňuje biochemické procesy, včetně fotosyntézy a dýchání; rostliny jej také využívají k šíření pylu a semen. Voda obsahuje minerální látky a plyny, a povrchové napětí vody usnadňuje pohyb některých bezobratlých po hladině. Rostliny mohou mít různou zprávu na vodu; některé rostliny v suchých podmínkách vyvíjejí sukulenci a CAM fotosyntézu, aby si udržely vodu.
Vztahy mezi organismy a jejich role
V terénu lze pozorovat adaptace rostlin a interakce mezi predátory a kořistí. Živočišní dravci bývají vybaveni vychytralými smysly, rychlým pohybem a ostrými částmi těla pro lov; kořist bývá často menší než dravec. Býložraví živočichové se mohou rostlinnou potravu porcovat či drtit, zatímco rostliny často využívají mimetismus či maskování k odvrácení predace. Parazitismus ukazuje, jak parazité poškozují hostitele, ať už vnější parazité (klíště, blecha) či vnitřní parazité. Parazitické rostliny mohou mít různou schopnost fotosyntézy, a některé jsou nezelené. Mutualismus zahrnuje úzký kontakt či příležitostný kontakt mezi organismy, například včely opylující květy a jiné symbiotické vztahy, které prospívají oběma stranám.
Ekosystémové služby a jejich význam pro člověka
Ekosystémy lidem poskytují služby: zdroje potravy, vodu, biomasy a minerály; genetické zdroje; a také regulační služby jako čištění vody a ovzduší. Příroda zároveň slouží k ochraně půdy před erozí a k bioremediaci škodlivých látek. Biologická rozmanitost (biodiverzita) je klíčová pro stabilitu ekosystémů a jejich schopnost vyrovnávat negativní procesy. Ekosystémové služby lze rozdělit do kategorií poskytovacích, regulačních a kultivačních či nefrekventovaných, které zahrnují např. kulturní a rekreační hodnoty. Člověk je na těchto službách do značné míry závislý a jejich zachování vyžaduje ochranu biodiverzity a udržitelný management ekosystémů.
Pozorování a praktická cvičení
Pozorováním organismů lze určit jejich ekologické vztahy s dalšími organismy a prostředím. V praxi se ukazují potravní řetězce a vztahy, např. dravec-kořist nebo typy symbiózy, které mohou mít pozitivní i negativní dopady na jednotlivé druhy. V terénu lze snadno pozorovat adaptace rostlin a živočichů na různé podmínky a ilustrovat jejich role v ekosystémech. Zdroje a aktivity poskytují žákům praktické zkušenosti a rozšiřují jejich povědomí o významu ochrany přírody.