سیستم ها و سیکل ها
فهم و درک مسایل دشوار و پیچیده ی حتی قسمتی کوچک از زندگی دنیوی برای مغز بشر امکان پذیر نیست. یک اکولوژیست برجسته می گوید: «طبیعت به آن پیچیدگی که ما فکر می کنیم نیست بلکه طبیعت پیچیده تر از آنست که ما بتوانیم تصور کنیم.» هر ا«چه شناخت ما از طبیعت افزونتر می گردد، به همان گونه الگوهای معین بیشتری آغاز به ظهور می کنند. همبستگی هایی چون زنجیره های انرژی غذایی، کربن و اکسیژن نشان می دهند که واژه ی «سیستم» می تواند با معنی حقیقی مورد استفاده واقع شده و تاثیر متقابل گیاه و اجتماع جانوران را با خود و نیز با تمام محیط زیست تشریح نماید. این سیستم های اکولوژیکی درجه ی معینی از ثبات را به حدی توسعه می بخشد که عنوان «موازنه ی طبیعت» به این وسیله پدید آمده است.
تصاویری که ما از الگوها بوجود می آوریم و در طبیعت مشاهده می شود اغلب به شکل مدل هایی معرفی می گردند. این اصطلاح به احتمال برای بیان قسمتی از تردیدی به کار گرفته یم شود تا بیان کند راهی که ما الگوها را عرضه می داریم واقعیت خویش را دارا نیست ولی به هر تقدیر بهترین راهی است که قادریم در آن حال واقعیت را مجسم کنیم. مدل های اکولوژیکی ممکن است ریاضی، شفاهی یا تصویری یا هر سه ی آن ها باشد. و شاید مدل هایی کامپیوتری ساخته شود تا بتواند پرسش های بی نهایت پیچیده و مبهم را جوابگو باشد و پیش گویی هایی را موجب گردد. همچنین اشکال گویا و اسده شده می تواند از این ایده ها درباره ی زنجیره ی جریان های انرژی و سیکل های غذایی موجود در اکوسیستم ها ساخته شود و همبستگی های پیچیده و ناباور را رهنمون باشد.
شکل طبیعت بعنوان اکوسیستم یا عالم حیاتی راه نسبتا نوینی از تفکر پیرامون جهان زیست است . این شکل از راه های بسیار مهمی کاوش و درک از جهان زیست را عملی می سازد . یکی از ارزش های بزرگ سیمای اکوسیستم آن است که تجزیه و تحلیلی عمیق از طبیعت را در قالبی از شرح و توصیفی ساده از آنچه که بوقوع می پیوندد امکان پذیر می سازد. و مبنایی برای اندازه گیری از تولید انرژی غذایی حاصله از سیستم های زیستی و جریان ها ودیگر حوادثی که در بین آنها رخ می دهد تدارک می بیند. تصویری از سیتم هایت مزبور در تشریح، آموزندگی و ارتباط پیرامون طبیعت و عناصر دیگر با اهمتی است و مبنای روشی برای مطالعه ی زندگی است که به گونه ی کار متقابل در همه جا عمل می کند خواه سوسک های آرد در جعبه ی شیرینی، شکنبه گاو، سیستم پیچیده ی یک دریاچه بزرگ یا گستردگی تمام کره ی حیات باشد.
مدل ها از نشانه ها و تجزیه و تحلیل ها یا از مقایسه های مربوط و نامربنوط ساخته یم شوند. در این بین آنالوژیست ها بسیار مفیدند و امکان دارد راه عمده ای نشان بدهند که بوسیله آن بتوانیم عواملی چون اکوسیستم را بشناسیم ولی باید با احتیاط عمل کنیم.
در عین حال بسیاری از نتایج بدست آمده از تجارب آنالوژیست ها می تواند خیلی گمراه کننده باشد.
تجزیه و تحلیل هایی که در گذشته بویژه در کتاب های اکولوژی متداول زمان و پوسترهای دیواری مورد استفاده قرار می گرفت، گیان سبز را همانند کارخانه های غذایی معرفی می کرد. در بعضی مواقع ناشن دادن تصاویری این چنین به درازا می انجامید چنان که با چرخ های دندانه دار (نمایشگر صنعت یا کارخانه صنعتی) وسایل ماشینی و دیگر سمبل های ساخته ی دست انسان به نمایش گذاشته می شد. این نمایش نوعی سردرگمی بود که از تجزیه و تحلیل مکانیکی بهره مند شده و نمونه ای از مدل های کهنه و قدیمی را مورد استفاده قرار می داد. یک گیاه سبز شبیه یک کارخانه نیست. گیاه یک موجود زنده است، محصولی از چندین میلیون سال سیر و تکامل که قادر است ساخته شود، بازسازی گردد و دوباره خود را بوجود آورد، به وسیله چیزی راهنمایی نمی شود و بقایی برای دیگر موجودات زنده نیست. به مقایسه گرفتن یک گیاه با بدن انسان و آوردن دلیلی انسانی، و مقصودی برای اثبات آن اشتباه است و فقط به تفاهمی بد و درکی اساسا نادرست می انجامد.به هر تقدیر موضوع سخن براین مبنا بود که موجودات زنده انرژی مصرفی خد را از خورشید کسب می کنند، ولی از عناصری تشکیل شده اند که منتج از زمین، آب و هوااست. و باید بدانیم که گیاهان وحیوانات دست کم به 30 تا 40 عنصر شیمیایی برای رشد و نمود خود نیاز دارند. ولی مقدار آن متغیر است، 93 درصد وزن بدن انسان فقط از سه عنصر اکسیژن، کربن و هیدروژن تشکیل یافته است ولی بهر تقدیر انسان به فسفر، کلسیم، ازت، آهن و عناصری دیگر نیاز دارد. باید چنین بیان داشت که عناصر مزبور در روی کره زمین نامحدودند. هیچ ذخیره ی تازه یی از خورشید یا جایی دیگر حاصل نمی شود، بنابراین برخلاف انرژی، عناصر نامبرده به گردش می پردازند و از ماده هایی بی جان به موجودات زنده و بالعکس تغییر می پذیرند و همچنان در دایره ای گسترده بکار تغییر و تحول خود ادامه می دهند.
اکولوژیست ها عناصر پیش گفته را بیوژئو شیمیایی (Biogeochemical) می نامند. به این ترتیب که «بیو» به ارگانیسم، «ژئو» به سنگ، خاک، آب و هوا و «شیمیایی» به تغییراتی که بصورت عناصری به درون سیکل ها می رود اتلاق می گردد.
به احتمال پیش از همه با یکی از این سیکل ها یعنی گردش آب کم و بیش آشنایی داریم. برخی از دانشمندان آب را به عنوان یکی از اجزاء گردش بیوژئوشیمیایی محسوب نمی کنند چه، اظهار می دارند آب بجای آنکه یک عنصر باشد درگیر گردشی مرکب و متشکل از دو عنصر یعنی هیدروژن و اکسیژن است. ولی از دیگر جهات گردش آب همچون دیگر گردش هاست، به گونه ای که از جو به زمین آمده و در نتیجه به موجودات زنده رسیده و سرانجام به همان جو باز می گردد.
گردش بیوژئوشیمیایی به دو گونه ی اصلی، یکی گردش گازی ودیگری گردش رسوبی، موجود است. کربن و ازت گردشی گازی شکل دارند. چنین گردش هایی هیچ تغییری در فراوانی و توزیع عناصر خود ندارند. پوسته ی زمین اصلی نگهداری عناصر از جمله نوع دوم یعنی گردش رسوبی است. فسفر و سولفور دارای گردش رسوبی هستند. در این گردش ها فراوانی و توزیع یک عنصر، ممکن است تغییر پذیرد. برای مثال هنگامی را می توان نام برد که مقدار فراوانی از فسفر بر کف اقیانوس ها برای میلیون ها سال برجای می ماند. به تازگی سهمی عمده از پژوهش اکولوژیکی به درکی بهتر از سیکل های بیوژئوشیمیایی اختصاص یافته است.
زندگی بدون انرژی خورشیدی و نیز بدون گردش عناصر زمینی، آب و هوا امکانپذیر نیست. نمونه هایی از مهمترین گردش های بیوژئوشیمیایی در این بخش از کتاب بروشنی ترسیم و شرح داده شده است که به مراتب از دیگر منابع علمی ساده تر انتخاب شده است، ولی بهر تقدیر ساده یا پیچیده، چیزی است که اکولوژیست ها به وقوع آن در طبیعت اعتقاد دارند.