Ekologia - nauka badająca powiązania organizmów z ich środowiskiem oraz innymi organizmami
Autekologia - bada wzajemne zależności między organizmami lub populacjami danego gatunku a środowiskiem
Synekologia - bada strukturę i funkcjonowanie grup organizmów oraz wzajemne zależności między nimi, a środowiskiem
Ekosystem - biocenoza + biotop
Biocenoza - zespół populacji organizmów żywych danego środowiska (zwierzęta, grzyby, rośliny)
Biotop - środowisko życia biocenozy (góry, wyżyny, niziny, powietrze, woda)
Czynniki biotopu: klimat, ukształtowanie terenu, wody, gleby, skały
Gatunek - zbiór osobników podobnie wyglądających, podobnie się zachowujących, zamieszkujących podobne środowiska i w naturalnych warunkach krzyżujących się, dając płodne potomstwo
Populacja - zespół organizmów jednego gatunku żyjących równocześnie w określonym środowisku i wzajemnie na siebie wpływających, zdolnych do wydawania płodnego potomstwa
Nisza ekologiczna - całokształt potrzeb życiowych gatunku
|
Biosfera, ekosfera (środowisko przyrodnicze) -
strefa zamieszkiwana przez organizmy
| |||
|
Środowisko biotyczne (elementy ożywione)
|
środowisko abiotyczne (elementy nieożywione)
| ||
|
Fizyczne
temp., światło, woda, ciśnienie powietrza, wiatr itp.
|
Chemiczne
odczyn pH podłoża, ilość soli mineralnych, zawartość tlenu itp.
| ||
| | | | |
|
| ||
|
środowisko lądowe złożone z ciał stałych; ciągły lub okresowy niedobór wody; znaczne wahania temp.
|
powietrze zasobne w tlen; ze wzrostem wysokości ubywa tlenu i spada temp.
|
środowisko wodne; niedobór tlenu i światła; ze wzrostem głębokości rośnie ciśnienie wody
|
Wpływ środowiska biotycznego na abiotyczne:
- kopanie dziur w ziemi, zmiana wyglądu terenu (kret)
- spulchnianie, mineralizowanie gleby (dżdżownica)
- budowanie tam przez bobry, powstanie mikroklimatu, zmiana biegu rzek
- odchody zwierząt użyźniają glebę (krowa)
Wpływ środowiska abiotycznego na biotyczne:
- na okres zimy ptaki odlatują do ciepłych krajów (bocian)
- wiatry są powodem, przez który sosna wytwarza strzelisty pień
- zasypianie na zimę (niedźwiedź)
- wytwarzanie tkanki magazynującej wodę (sukulenty, np. kaktus)
Wpływ człowieka na środowisko biotyczne:
- wypalanie traw
- wycinanie lasów
- zabijanie zwierząt
Wpływ człowieka na środowisko abiotyczne:
- zmiana ukształtowania terenu (urbanizacja)
- wypalanie traw (uwalnianie dwutlenku węgla do atmosfery)
- wycinanie lasów (zmiana klimatu)
Środowisko kształtuje budowę zewnętrzną organizmów:
- między różnymi gatunkami:
południowoafrykańskie wilczomlecze i kaktusy z Ameryki Środkowej
** podobieństwo wynika z długotrwałej ewolucji w podobnych warunkach (pustynie i półpustynie)
- w jednym gatunku:
sosna rosnąca w lesie i samotnie rosnąca sosna
** różnica w jednym gatunku wynika z odmiennych warunków (strzelisty, nierozgałęziony pień oraz powyginany pień i gałęzie)
tolerancja ekologiczna - zakres pomiędzy minimalną, a maksymalną wartością elementów abiotycznych (określa warunki niezbędne do funkcjonowania organizmu)
minimum ekologiczne - najniższe natężenie czynnika, przy którym organizm może jeszcze funkcjonować
optimum ekologiczne - wartość czynnika, przy którym organizm najefektywniej spełnia funkcje życiowe
maksimum ekologiczne - najwyższe, dopuszczalne dla organizmu natężenie danego czynnika
Znoszenie niekorzystnych warunków - odrętwienie zimą (płazy, gady); zaprzestanie wegetacji, tzn. zrzucenie liści na zimę
Czynniki ograniczające - ich niedobór upośledza czynności życiowe i hamuje rozwój organizmu (np. światło, jod - bez niego tarczyca)
Wskaźniki - gatunki, których obecność lub brak wyraźnie świadczy o stanie konkretnego parametru środowiska (pstrąg, porosty, pleśń)
Bioindykacja - ocena stanu środowiska (obecność lub brak porostów czy pstrągów świadczy o zanieczyszczeniu wody; pokrzywa - świadczy o zasobności powietrza w związki azotowe; rozwielitka - gdy wymiera, świadczy o zanieczyszczeniu pestycydami)
Zasięg geograficzny - występowanie na pewnym obszarze kuli ziemskiej danego gatunku (decyduje o nim tolerancja ekologiczna)
Endemit - gatunek występujący na jednym, ograniczonym obszarze (organizmy stenotermiczne), np. Panda Wielka, warzucha polska
Organizmy stenotermiczne - organizmy o małej tolerancji ekologicznej
Organizmy eurytermiczne - organizmy o dużej tolerancji ekologicznej (mniszek pospolity, wróbel)
II
Cechami osobnika, niebędącymi cechami populacji są:
- barwa oczu
- barwa sierści
- wiek
- ciężar
Cechami populacji, niebędącymi cechami poszczególnych osobników są:
- zagęszczenie - liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni
- rozmieszczenie - sposób zajmowania przestrzeni przez osobniki jednej populacji (zależne od wielkości, zasobów pokarmowych)
* skupiskowe - występujące najczęściej, większe bezpieczeństwo liczebność stadzie, łatwiejsze wyszukiwanie pokarmu (mrówki, truskawki)
* losowe - osobniki rozmieszczone przypadkowo (okrzemki, motyle)
* równomierne - uprawy roślin i zwierząt, ptaki drapieżne i zwierzęta broniące terytorium (ziemniaki, kukurydza, jabłonie, zboża, orły, lisy, wilki, myszołowy)
- liczebność - liczba osobników tworząca populację (zależne od emigracji, imigracji, rozrodczości, śmiertelności)
- rozrodczość - zdolność populacji do wydawania potomstwa (zależne od czynników środowiska, liczebności, zagęszczenia, rozmieszczenia, opieki nad potomstwem)
- śmiertelność - ubytek osobników populacji na skutek wymierania (zależne od czynników środowiska, liczebności, zagęszczenia, rozmieszczenia, opieki nad potomstwem)
- struktura wiekowa - stosunek liczby osobników młodych do liczby osobników starych (rozwijająca się - przewaga osobników młodych, szeroka podstawa piramidy; ustabilizowana - równomierny rozkład, piramida ma kształt zwężonego dzwonu; wymierająca - przewaga osobników starych, piramida ma kształt urny)
- struktura płciowa - stosunek liczby osobników płci męskiej do płci żeńskiej (naturalnie 1:1; inaczej: pszczoły - jedna samica, reszta trutnie)
- Krzywe przeżywania gatunków
- Piramidy wiekowe
- Kombinacje zagęszczenia i rozmieszczenia
III
Zależności między populacjami.: nieantagonistyczne (stosunki przyjazne):
KOMENSALIZM (współbiesiadnictwo) - jedna pop. odnosi korzyści, dla drugiej jest to obojętne:
A. roztocza na skórze człowieka - otrzymują pokarm, odżywiają się obumarłym naskórkiem; człowiek - jest mu to obojętne(jeżeli nie jest uczulony)
B. podnawka - przyczepiona do ciała rekina, żywi się resztkami jego pożywienia; rekin - jest mu to obojętne
C. ptaki - wykorzystują gałęzie do wicia gniazd; drzewo - jest mu to obojętne.
SYMBIOZA (mutualizm) - obie pop. odnoszą korzyści, współpracują ze sobą bardzo ściśle:
A. pszczoła - uzyskuje pożywienie z kwiatów jabłoni; jabłoń - pszczoła zapyla kwiaty (rozmnażanie jabłoni)
B. grzyb - dostaje substancje pokarmowe; drzewo - dostaje sole mineralne i wodę
C. bakterie azotowe - korzystają ze związków organicznych wytworzonych przez roślinę; korzenie roślin azotowych - wytworzone związki azotowe są niezbędne do syntezy białek rośliny
D. porosty (glony) - są chronione przez strzępki grzyba przed wyschnięciem; grzyb - glon zabezpiecza potrzeby pokarmowe grzyba
do B. mikoryza - symbioza grzybów kapeluszowych z korzeniami drzew (np. borowik z sosną lub z dębem; koślarz z brzozą i topolą; rydz ze świerkiem) - [grzyby chronią drzewa przed chorobami, pasożytami];
PROTOKOOPERACJA - obie pop. odnoszą korzyści:
A. rak pustelnik - korzysta z resztek pokarmu i jest chroniony przed drapieżnikami; ukwiał - rak jest dla niego środkiem lokomocji
B. bawół - bąkojad oczyszcza jego skórę i informuje o niebezpieczeństwach; bąkojad - czerpie pożywienie ze skóry bawoła
Zależności między pop. antagonistyczne (nieprzyjazne):
DRAPIEŻNICTWO - jedna pop. odnosi korzyści, druga straty (drapieżnik chwyta i zjada ofiarę)
Rola drapieżników w przyrodzie
- utrzymują równowagę w biocenozie
- przez zabijanie chorych osobników nie dopuszczają do rozpowszechniania się chorób
Wpływ liczebności ofiary na liczebność drapieżcy:
Wzrost liczebności drapieżcy powoduje spadek liczebności ofiary.
Spadek liczebności ofiary powoduje spadek liczebności drapieżcy
Spadek liczebności drapieżcy powoduje wzrost liczebności ofiary.
Przystosowania drapieżników:
Lew - dobry słuch, węch i wzrok pozwalają tropić ofiarę; umięśnione nogi pozwalają schwytać ją, kły zabić i rozszarpać
Orzeł - wspaniały wzrok i ostry haczykowaty dziób oraz szpony pomagają wytropić, schwytać i zabić ofiarę
Przystosowanie ofiary:
Osa - kontrastowe kolory mają przekonać intruza, że jest niebezpieczna
Mysz - maskujący kolor futra i umiejętność szybkiego biegu pozwalają myszy wymknąć się drapieżcy
PASOŻYTNICTWO- jedna pop. odnosi korzyści, druga straty (pasożyt nie zabija, lecz wykorzystuje swoją ofiarę), polega na: wykorzystywaniu ofiary (nie zabijaniu jej) przez dłuższy okres czasu.
pasożyty zewnętrzne, czasowe: pchła, wesz, kleszcz, pijawka
pasożyty wewnętrzne, stałe: świdrowiec gambijski, lamblia, motylica wątrobowa, owsik, tasiemiec, glista ludzka, zarodziec malarii.
Półpasożytnictwo - jemioła jest półpasożytem, ponieważ sama produkuje sobie pokarm w procesie fotosyntezy a od drzewa pobiera jedynie sole mineralne i wodę.
„Pasożytnictwo gniazdowe” - Kukułka podrzuca jajka do innych gniazd, młode są wychowywane prze inny gatunek.
Przystosowania tasiemca:
*haczyki i przyssawki - przyczepia się do żywiciela,
*brak uk. pok. - wchłanianie pokarmu strawionego całą powierzchnią ciała,
*jest obojnakiem, zapłodnienie może odbywać się w Obrębie jednego członu, między członami sąsiednimi krzyżowe - jeśli są dwa tasiemce -prawdopodobieństwo wystąpienia dwóch osobników u jednego żywiciela jest bardzo małe.
KONKURENCJA - współzawodnictwo, np. o pożywienie (obie pop. odnoszą straty):
Konkurencja międzygatunkowa: ma miejsce, gdy: nisze ekologiczne pokrywają się i dochodzi do współzawodnictwa; mogą konkurować o:
rośliny - światło, woda, np. rośliny uprawne i chwasty
zwierzęta - terytorium, pożywienie, np. myszołowy i orły
Konkurencja wewnątrzgatunkowa: (silna) wynika z dokładnego pookrywania się wymagań życiowych organizmów; mogą konkurować o:
rośliny - światło i wodę
zwierzęta - samice, terytorium
IV
Biocenozę tworzą populacje wszystkich gatunków żyjących na określonym obszarze. Nie są one od siebie odizolowane, mają wspólne gatunki (ptaki drapieżne gniazdujące w lesie, a polujące na łące).
Biocenozę lasu sosnowego tworzą sosny, ale również mchy, porosty, bakterie, grzyby kapeluszowe, korniki… Gatunkiem dominującym, czyli wywierającym decydujący wpływ na biocenozę lasu, jest sosna.
Najbardziej złożone biocenozy: puszcz tropikalnych (wegetacja trwa cały rok, organizmy zajmują bardzo wąskie nisze pokarmowe), raf koralowych (wilgotno, wysoka temp).
Najmniej złożone biocenozy: otwartych wód oceanicznych oraz tundry
Biocenoza naturalna - pierwotna - prawie nie występująca (wyjątek - niektóre obszary Puszczy Białowieskiej)
Biocenoza sztuczna - stworzona i utrzymywana przez człowieka (np. pola uprawne - agrocenoza)
Łańcuch pokarmowy - złożone zależności pokarmowe, które wykształciły się między różnymi populacjami
Sieci zależności pokarmowych - przeplatające się łańcuchy pokarmowe
Łańcuch spasania - Łańcuch pokarmowy zaczynający się od producenta
Łańcuch detrytusowy - łańcuch pokarmowy zaczynający się od reducenta
I ogniwo - PRODUCENT - (rośliny zielone)
II ogniwo - KONSUMENT I RZĘDU - (zwierzęta roślinożerne)
III ogniwo - KONSUMENT II RZĘDU (zwierzęta mięsożerne)
IV ogniwo - REDUCENT - (organizmy rozkładające szczątki roślin i zwierząt)
Łańcuchy spasania:
Jezioro:
Glony planktonowe à zooplankton à ukleja à okoń à wydra
Łąka:
Liście traw à mszyce à biedronka à czajka à jastrząb
Las:
Liście dębu à gąsienica à sikorka à krogulec
Jarzębina à wiewiórka à lis
Kora à kornik à dzięcioł
Pole uprawne:
Żyto à mysz polna à myszołów
Łańcuchy detrtusowe:
Szczątki liści à dżdżownica à kret à puchacz
Równowaga biocenotyczna - stan biocenozy, w którym zarówno skład jakościowy, jak i ilościowy wszystkich populacji utrzymuje się na określonym poziomie (zachwiania: lato - intensywne życie biocenoz, zima - zupełne zamieranie biocenozy)
Samoregulacja - wykształcone sieci pokarmowe i zależności międzypopulacyjne utrzymują stabilną liczebność w biocenozach naturalnych
Skład gatunkowy biocenozy zależy od ilości opadów, średniej temp., nasłonecznienia i ilości tlenu.
Ekosystem lasu modyfikuje środowisko w którym żyje:
- korony drzew przepuszczają od 5% do 40% światła, obniżając temp. Wewnątrz lasu
- ściana lasu hamuje siłę wiatrów i ogranicza szybkość spływu wód
- zacienione dno lasu ogranicza parowanie powierzchniowe wody
- spowolnienie spływu wód powierzchniowych zapobiega erozji gleby
Eutrofizacja - przenawożenie (rozwój glonów dzięki soli azotu i fosforu z nawozów sztucznych)
Energia przepływa przez ekosystem:
Producenci - wykorzystują 1% docierającej do nich energii słonecznej;
Konsumenci I rzędu - ich biomasa powstaje z przetworzonej biomasy zjedzonych roślin;
Konsumenci II rzędu - ich biomasa powstaje z biomasy zjedzonych zwierząt;
Destruenci - odżywiają się resztkami roślin i zwierząt, związki organiczne zostają rozłożone na związki nieorganiczne, które powracają do biotopu
Sumując biomasę wszystkich poziomów piramidy ekologicznej, otrzymujemy łączną biomasę ekosystemu
Produktywność ekosystemu - tempo przyrostu biomasy mierzona np. w kg/m2/rok
Produkcja pierwotna - łączna biomasa wszystkich producentów
Produkcja wtórna - łączna biomasa wszystkich konsumentów
Ekosystemy wykazują zróżnicowaną stabilność. Ekosystemu ubogie gatunkowo o mniejszej różnorodności biologicznej(pole ziemniaków) są mniej stabilne niż ekosystemy bogate(las), o złożonej strukturze.
Sukcesja ekologiczna - stopniowe przekształcanie środowiska nieożywionego (biotopu) przez rozwijającą się biocenozę (np. zarastanie stawu)
Mniej stabilne etapy rozwojowe ekosystemu nazywają się etapami serialnymi, natomiast ostateczna, trwałą postać ekosystemu to klimaks (np. las)
Sukcesja pierwotna - sukcesja zachodząca na terenach, które wcześniej nie były zamieszkane przez organizmy (np. zarastanie wydm nadmorskich)
Sukcesja wtórna - sukcesja zachodząca na terenach już wcześniej zajmowanych przez pewne ekosystemy (np. po pożarze)
Woda:
Producenci: okrzemki, zielenice
Konsumenci I: rozwielitka, oczlik (miliony)
Konsumenci II: ukleja, szprot (tysiące)
Konsumenci III: dorsz, szczupak (setki)
Konsumenci IV: rekin, orka (dziesiątki)
Ląd
Producenci: rośliny zielone
Konsumenci I: pająk, owady, ślimak (miliony)
Konsumenci II: ropucha (tysiące)
Konsumenci III: wąż, jastrząb (setki)
Konsumenci IV: tygrys (dziesiątki)
