Ekologia jest to nauka należąca do działu biologii, która zajmuje się badaniem współzależności zachodzących pomiędzy żywymi organizmami oraz ich środowiskiem.
Termin został wprowadzony w roku 1869 przez niemieckiego biologa E Heackela , który pierwszy stwierdził, że żywe organizmy czyli tzw. biotop oraz ich środowisko nieożywione tzw. abiotyczne są ze sobą ściśle związane, wzajemnie się warunkują na zasadzie sprzężenia zwrotnego, łączą je wzajemne oddziaływania i razem stanowią jedną całość.
Rozróżniamy następujące gałęzie wiedzy ekologii:
- Autekologia- nauka zajmująca się populacjami oraz gatunkami.
- Synekologia - bada grupy organizmów, które tworzą pewne całości
- Sozologia - bada zjawiska dotyczące ochrony przyrody i jej zasobów.
Definicja gatunku - jest to grupa organizmów żywych, które są w stanie krzyżować się ze sobą i wydawać płodne potomstwo.
Definicja populacji - termin obejmuje zespół organizmów danego gatunku, które żyją na wspólnym terenie tzn. zasiedlają tą samą niszę ekologiczną oraz krzyżują się ze sobą. Przykładem mogą być Żubry w Puszczy Białowieskiej lub Łosie w Puszczy Kampinoskiej.
Definicja Ekosystemu - termin ekologiczny , który odnosi się do wszystkich żywych organizmów zamieszkujących wspólne ten sam dany teren oraz które oddziałują ze sobą oraz z środowiskiem abiotycznym. Dzięki temu oddziaływaniu tworzą się systemy troficzne (łańcuchy pokarmowe) poprzez które przepływa energia i materia i tworzy wyraźne rozwarstwienie na każdym z poziomów owego łańcucha pokarmowego czyli troficznego.
Definicja biotopu - stanowi on miejsce egzystowania organizmu i stanowi martwą część ekosystemu czyli składa się z elementów nieożywionych , abiotycznych: wody, światła, gleby.
Definicja Biomu - inaczej ekotom . Termin wprowadzony w 1916 roku przez Clements'a F.E. dla określenia krajobrazów wzajemnie ze sobą związanych tak, że tworzą jedną całość.
Przykładem może być tajga.
Definicja biosfery- jest to strefa obejmująca środowisko życia naszej planety podobnie jak strefami są atmosfera, litosfera, hydrosfera, które to strefy są częścią biosfery. Gdyż życie występuje we wszystkich trzech wyżej wymienionych strefach.
Jakie są właściwości populacji:
- Liczebność: to po prostu liczba osobników danej populacji
- Zagęszczenie : to liczba osobników populacji przypadająca na daną jednostkę powierzchni np. na 1 m kwadratowy , lub jeden km kwadratowy.
- Rozrodczość- jest to stosunek liczbowy obrazujący stan nowo urodzonych organizmów do liczebności całej populacji. Rozrodczość zależy od takich czynników jak:
Zdolności do wytwarzania potomstwa czyli maksymalnej rozrodczości
Oporu środowiska- tworzonego przez czynniki fizyczne oraz biologiczne, które ograniczają tempo rozrodu.
Możemy wyodrębnić dwie strategie rozrodczości:
- typu I- ilościowa chodzi tu o dużą liczbę potomstwa.
- Typu K- Mało potomstwa ale dobrej jakości tzn silne i odporne na niekorzystne warunki. Jest to strategia jakościowa.
d) Śmiertelność - jest to stosunek liczby osobników zmarłych to ogólnej liczby osobników w populacji.
Opór środowiska wraz ze śmiertelnością maksymalną tworzy tzw. śmiertelność rzeczywistą.
e)Struktura wiekowa populacji: wyróżnia się biorąc pod uwagę to kryterium następujące rodzaje populacji:
Populację rozwijającą się gdzie dominują osobniki młode.
Populację ustabilizowaną czyli populację w wieku rozrodczym
Populację wygasającą czyli taką , w której przeważają osobniki stare.
f) Rozprzestrzenianie się populacji czyli przemieszczanie się osobników na zewnątrz bądź do wewnątrz populacji.
g) Strukturę przestrzenną czyli inaczej rozmieszczenie populacji.
Można wyróżnić następujące typy rozmieszczenia:
- rozmieszczenie skupiskowe przykładowo antylopy
- rozmieszczenie losowe np. muchy
- rozmieszczenie równomierne.
h) Migracje : to wędrowanie osobników poza granice populacji. Wyróżniamy tutaj emigrację- wychodzenie osobników poza obręb populacji , oraz imigracje czyli przybywanie nowych osobników do populacji.
Krzywe przeżywania.
Używamy je do opisu rzeczywistej śmiertelności i wyróżniamy następujące krzywe:
- Krzywą wypukłą- jest ona charakterystyczna dla zwierząt o znacznych rozmiarach, które stanowią nieliczną grupę i które poświęcają znaczną część energii na opiekę nad potomstwem. W tym wypadku śmiertelność rośnie wraz z wiekiem osobników i osiąga pułap u osobników starych. Przykładem mogą być słonie, małpy oraz człowiek.
- Krzywa wklęsła - ta krzywa jest charakterystyczna dla organizmów które wydają na świat bardzo liczne potomstwo i często jest ono pozbawione opieki rodzicielskiej. Należą tu małże, tasiemce, żaby.
- Krzywa esowata - jest tutaj bardzo duża śmiertelność u młodych osobników, która następnie stopniowo maleje aby potem wzrosnąć u osobników starszych. Występuje ona u ptaków śpiewających, mrówek, pszczół.
- Krzywa schodkowata - u osobników gdzie występują duże wahania śmiertelności np. jest ona wysoka w stadium linienia bądź składania jaj tak jest u motyli.
- Krzywa jednostajnie nachylona - Jest to założenie czysto teoretyczne i prawdopodobnie nie występują takie osobniki gdzie taka krzywa występuje i tutaj tempo wymierania osobników takiej populacji jest stałe bez względu na wiek.
Osobniki oraz gatunki w układach ekologicznych.
Definicja czynników abiotycznych- są to nieożywione elementy środowiska takie jak gleba, skały, wody, powietrze. Czynnikiem abiotycznym jest również światło, energia promieniowania słonecznego oraz poziom radiacji.
Definicja czynników biotycznych- stanowią świat zwierzęcy oraz roślinny czyli składają się na nie ożywione części środowiska może to być konkurencja, lub drapieżnictwo.
Definicja tolerancji ekologicznej - jest to termin określający zdolność danego organizmu do przystosowania się do zmian jakiegoś z czynników. Zakres tej tolerancji może być:
- Szeroki np. u człowieka czyli Eurytotermiczny.
- Wąski czyli Stenotermiczny
- Pojedynczy występujący u zimnolubnych ryb czyli Oligotermiczny
- Wielościeżkowy występujący u ciepłolubnych ryb czyli politermiczny.
Definicja prawa minimum- tzw. Prawo Liebiga mówi że każdy czynnik występujący w najmniejszej ilości jest czynnikiem ograniczającym dla organizmu. Przykładowo istotny niedobór światła ogranicza rozwój rośliny.
Definicja prawa tolerancji -prawo stworzone przez Shelforda mówi że niektóre, wybrane czynniki będące w nadmiarze bądź w niedoborze działają ograniczająco na organizm.
Definicja stanowiska- jest to miejsce bytowania danego organizmu
Definicja Niszy Ekologicznej- taka przestrzeń gdzie możliwe jest utrzymanie się przy życiu przez dany organizm i to dzięki naturalnemu środowisku.
Definicja siedliska- zbiór czynników nieożywionych w jakich bytuje dany organizm.
Definicja zasięgu- Można go przedstawić na mapach poprzez oznaczenie za pomocą linii najdalej leżących stanowisk bądź punktami albo opisowo. I jest to takie rozmieszczenie organizmów na które nie ma wpływu działanie człowieka.
Definicja Areału- termin opisujący obszar na którym poszczególne osobniki albo grupy osobników wykazują aktywność. Terytorium bądź rewir to areał broniony aktywnie przez dane osobniki.
.
Jakie stosunki panują w biocenozie?
Biocenoza to zespół osobników między, którymi występują współzależności a które tworzą populacje. Populacja ta zamieszkuje określony teren- środowisko. Obecnie wyodrębniono dwie biocenozy a za kryterium obrano występowanie lub brak ingerencji człowieka.
1) Biocenoza Naturalna - określona jako zbiór zwierząt, roślin oraz mikroorganizmów zamieszkujących teren, nisze ekologiczną , która nie została przekształcona w skutek działalności człowieka. Przykładem będzie biocenoza rezerwatu przyrody.
2) Biocenoza Sztuczna - zbiór zwierzą, roślin i mikroorganizmów żyjących na terenie przekształconym wskutek działalności człowieka. Przykłady to biocenoza stawu, pola.
Współzależności panujące między organizmami żywymi, które tworzą biocenozę:
Definicja Neutralizmu:występuje wtedy kiedy osobniki lub cała populacja osobników jednego gatunku nie działa na populacje osobników innego gatunku np. wróble - króliki.
Definicja Antagonizmu:
Jest to odmiana konkurencji miedzy dwoma gatunkami. Występuje gdy dwie populacje posiadają podobne wymagania życiowe, reprezentują ta samą nisze ekologiczną i współzawodniczą ze sobą przykładowo o wodę. Innymi słowy domagają się identycznego elementu środowiska ,w jakim żyją.
Tak antagonizm między dwoma gatunkami spowodował wyparcie przez gatunek szczura wędrownego, innego gatunku -szczura śniadego
Definicja drapieżnictwa:
Ten rodzaj współzależności występuje gdy jeden gatunek odżywia się osobnikami drugiego gatunku. Rola drapieżników w biocenozach jest duża gdyż regulują one liczebność populacji poprzez selekcję najlepszych osobników. Czyli pozostawienie osobników silnych a wybicie słabszych. Ponadto drapieżniki posługują się zasadą że, zysk energetyczny zdobycia pokarmu musi być wyższy niż koszty zdobycia tego pokarmu.
Definicja Pasożytnictwa:
Jest to niszczycielska działalność jednego osobnika, populacji, która jest pasożytem i powoduje wyniszczenie osobnika, populacji na której pasożytuje. Pasożyt nie może przeżyć bez osobnika z którego czerpie zyski, dlatego nie zabija on swojego żywiciela. Pasożyty zewnętrzne to np. wszy, pchły a pasożyty wewnętrzne to tasiemce , glisty, bakterie.
Zdarza się że kiedy wyeliminuje się pasożyty dochodzi do drastycznego wzrostu populacji żywicieli przez co sama ona doprowadza się do wyginięcia na skutek występowania w niej osobników słabych i współzawodniczenia o pożywienie.
Definicja Allelopatii:
Występuje kiedy osobniki bądź populacja wytwarza substancje szkodliwą dla osobników populacji konkurencyjnej . Są to głownie szkodliwe substancje chemiczne wydzielane przez pewne gatunki roślin do gleby przykładowo alkaloidy. Mogą one niszczyć inne gatunki rosnące w pobliżu. Przykładowo półpustynne bylice wydzielają tereny i alkaloidy.
Definicja Amensalizmu:
Występuje kiedy życiowa działalność jednej populacji szkodzi innej populacji i jest to jednostronna relacja. Tak przykładem niech będą żeremia bobrów, konieczne im do życia , ale z drugiej strony wytwarzające zbyt dużo wilgoci, która szkodzi innym populacją.
Zależności protekcjonistyczne:
Definicja Komensalizmu:
Należą tutaj zwierzęta, które czerpią korzyści z zwierząt innej populacji poprzez żywienie się resztkami pozostawionymi przez tamta druga populację. Czasami komensal żyje na ciele organizmów , których kosztem się odżywia. Dla tej drugiej populacji działalność komensala jest obojętna gdyż nie przynosi efektów ubocznych. Przykładem są chrząszcze zamieszkujące mrowiska albo różanki bytujące na skrzelach małży.
Definicja Protokooperacji:
Występuje gdy dwa gatunki czerpią ze współżycia obustronne korzyści jednak mogące bytować osobno. Dlatego mówi się że prorotookoperacja nie jest konieczna do życia dla dwóch populacji gatunków których może ona dotyczyć. Przykładem może być ukwiał żyjący na krabie pustelniku.
Definicja Mutualizmu:
Tutaj również dwa gatunki czerpią ze współżycia wiele korzyści do tego stopnia że życie osobno jest dla nich niemożliwe. Przykładem są termity rozkładające celulozę. Podobnie jest z wiciowcami również rozkładającymi celulozę.
Jakie grupy organizmów występują w populacji
Producenci, Reducenci oraz konsumenci, których pokarmem jest materia organiczna wytworzona przez producentów. Występują trzy rzędy konsumentów:
Konsumenci I rzędu-to zwierzęta roślinożerne- owady
Konsumenci II rzędu- drapieżniki , które jedzą roślinożerne zwierzęta-jastrząb
Konsumenci III rzędu- to drapieżniki, które jedzą mięsożerne zwierzęta-wilk.
Producent to autotrof czyli organizm zdolny do przeprowadzania procesu fotosyntezy. Dlatego autotrof potrafi z prostych związków wytworzyć organiczne substancje, które stanowią dla nich pokarm. Autotrofy wytwarzają pokarm dla konsumentów. Przykładem są tu drzewa w lesie.
Reducenci: zjadają materię organiczną mogą to być zwierzęta padlinożerne.
Definicja produktywności:
Terminem tym określamy intensywność z jaką energia jest gromadzona w biomasie danego troficznego poziomu. Wyróżniamy rodzaje produktywności:
Pierwotną produktywność - czyli wielkość i szybkość przekształcania energii świetlnej w energię chemiczną. Netto będzie to obserwowany przyrost biomasy autotrofów w danej jednostce czasu.
Brutto natomiast przyrost masy autotrofów powiększony o koszt utrzymania danego układu.
Wtórna produktywność- określamy tu proces magazynowania przyswojonej wcześniej energii przez konsumentów.
Przyrost biomasy heterotrofów czyli przyrost netto.
Przyrost masy heterotrofów powiększony o koszt utrzymania to przyrost brutto.
Jakie są drogi obiegu materii:
Mamy tzw. łańcuchy spasania czyli konsumentów wszystkich trzech rzędów oraz reducentów.
Kolejno sukcesję.
Definicja sukcesji- długi proces zmian prowadzących do wytworzenia bardziej złożonych ekosystemów z ekosystemów prostszych.
Stadia sukcesji nazywane są stadiami seralnymi ich zbiór tzn wszystkie stadia do sera , a ostateczny złożony ekosystem nazywamy klimaksem.
Rozróznia się rodzaje sukcesji
Pierwotna sukcesje:
Zarastanie zbocza morskiego tzw. klifu jest to więc proces na terenie dziewiczym nie zajętym uprzednio przez inna biocenozę.
Wtórna sukcesja - np. wyręby w lasach czyli powstawanie nowej biocenozy na miejscu innej prostszej.
Można też rozróżnić pewne charaktery sukcesji:
Sukcesja o charakterze autotroficznym trwa tak długo dokąd wartość przyrostu biomasy autotrofów jest większa od kosztów oddychania całego układu. Czyli produkcja brutto(P) pierwotna jest wyższa od energii koniecznej na utrzymanie całego układu . Klimaks występuje wtedy gdy P/R=!.
Sukcesja o charakterze heterotroficznym występuje wtedy gdy P jest mniejsze od R czyli kosztów respiracji(oddychania) a układ jest zależny od dostaw materii oraz energii z zewnątrz tak jest przykładowo w jaskiniach.. W tym wypadku aktywność autotrofów jest niemożliwa.
Jaka jest rola sukcesji:
Dzięki niej możliwe jest powstawanie gleby tam gdzie dawniej jej nie było.
Dalej dzięki niej możliwy jest proces przekształcania krajobrazu, dalej zmiany biocenoz, oraz całego składu gatunkowego biocenoz.
