Ekologia jest nauką badającą wspólne zależności między elementami środowiska a samym środowiskiem przyrodniczym. Środowisko przyrodnicze wpływa na elementy ożywione ekosystemu za pomocą wielu czynników. Ogólnie czynniki te możemy podzielić na biotyczne oraz abiotyczne. Czynniki abiotyczne są to takie które nie są związane z ożywioną częścią ekosystemy, zaliczamy do nich np. temperaturę powietrza, wilgotność, zasolenie podłoża, nasłonecznienie. Natomiast czynniki biotyczne są generowane przez inne żywe organizmy.

Ekologie dzielimy na:

- autekologie - powiązana z fizjologia, bada związki organizmów ze środowiskiem,

- synekologia - ekologia ekosystemów,

Najważniejsze terminy związane z ekologią:

- biosfera - jest to przestrzeń w której skupia się życie, w jej skład wchodzą części litosfery, atmosfery i hydrosfery.

- gatunek -podstawowa jednostka systematyczna, zbiór osobników podobnych siebie, mogą one bez przeszkód krzyżować się wzajemnie i wydawać na świat potomstwo.

- osobnik - przedstawiciel gatunku.

- populacja - zbiór osobników należących do danego gatunku, zamieszkujących na danym obszarze.

- biocenoza - zespół populacji powiązanych wzajemnie występujących w danym środowisku. Składają się na nią producenci, konsumenci, reducencidestruenci.

Producenci - to głównie rośliny zielone produkujące związki odżywcze podczas procesów fotosyntezy.

Konsumenci - są to zwierzęta roślinożerne (I rzędu), zwierzęta mięsożerne (II rzędu), drapieżniki (III rzędu), największe drapieżniki (IV rzędu).

Reducenci - są to bakterie i grzyby, mineralizujące materie organiczną.

Destruenci - organizmy znajdujące się na końcu łańcucha pokarmowego, ich pożywieniem są obumarłe szczątki materii organicznej, dzięki nim dochodzi do skrócenia obiegu materii w przyrodzie.

Ekosystem - środowisko występowania organizmów żywych oraz nieożywionych elementów środowiska. Biotop jest nieożywiona częścią każdego ekosystemu, natomiast biocenoza stanowi ożywioną część.

Edafon - są to organizmy występujące w glebie.

Czynniki antropogeniczne - są to czynniki wywołane działalnością ludzką.

Gatunki synantropijne - zwierzęta udomowione np. pies, kot itd.

lub żyjące w środowisku człowieka (myszy, szczury, karaluchy)

Endemity - gatunki występujące tylko na danym obszarze.

Relikty - gatunki które są pozostałością dawnych epok.

Aby dokonać charakterystyki danej populacji, musimy wziąć pod uwagę następujące aspekty:

  1. Liczebność (zagęszczenie)
  2. Rozrodczość
  3. Śmiertelność
  4. Strukturę wiekową
  5. Rozmieszczenie poszczególnych osobników

Zagęszczenie to liczebność, która wyrażamy liczba osobników na danej jednostce powierzchni lub objętości. Zagęszczenie nie jest stałe, często występują okresowe zmiany, wywołane zmiennością środowiska. Zmiany liczebności występujące nieregularnie nazywamy fluktuacją.

Metody pomiaru liczebności.

  • Metoda bezwzględna - określa dokładna liczbę osobników na danym terenie, w jej ramach dokonuje się liczenia zwierząt , obrączkowanie lub innego znakowania.
  • Metoda względna - zbioru danych nie możemy odnieść do jednostki powierzchni lecz do czasu.

Rozrodczość czyli zdolność do rozrodu, może być potencjalna jak i ekologiczna. Rozrodczość potencjalna nie występuje w naturalnym środowisku, jest to maksymalna zdolność osobnika do rozrodu. Rozrodczość ekologiczna jest to zdolność do rozrodu ograniczona wieloma czynnikami naturalnymi.

Śmiertelność populacji jest przeciwieństwem rozrodczości, dąży do ograniczenia liczebności populacji. Na śmiertelność w największym stopniu moja wpływ czynniki naturalne takie jak konkurencja, starość, choroby.

Struktura wieku. Aby ją określić należy poznać liczbę osobników w poszczególnych fazach, w wieku przedprodukcyjnym, produkcyjnym oraz poprodukcyjnym. Następnie na podstawie tych danych możemy określić czy populacja jest w fazie rozwoju, w fazie stabilizacji czy w fazie zaniku.

Rozkład przestrzenny. Ekolodzy wyróżniają 3 rodzaje rozkładu osobników w populacji.

- rozkład uporządkowany,

- rozkład skupiskowy,

- rozkład losowy,

Pomiędzy poszczególnymi populacjami w ekosystemach oraz pomiędzy osobnikami w obrębie jednej populacji panują określone stosunki. Mogą one być ujemne czyli antagonistyczne oraz dodatnie czyli nieantagonistyczne. Do ujemnych zaliczamy:

- nautralizm - populacje zajmują swoje nisze ekologiczne, nie ma bezpośredniego konfliktu interesów, populacje są sobie obojętne ekologicznie

- konkurencję - populacje występują w jednym środowisku, poszczególne osobniki musza współzawodniczyć o terytorium, pokarm, światło.

- amesalizm - jest to rodzaj oddziaływanie w którym hamowany jest jeden z organizmów, drugi natomiast nie ma z tego korzyści.

- allelopatię - wstrzymanie rozwoju danego gatunku przez inny, wyróżniamy allelopatię dodatnią oraz ujemną.

- drapieżnictwo - występuje wtedy gdy gatunki mięsożerne zabijają inne zwierzęta w celu zdobycia pokarmu.

- pasożytnictwo - organizmy pasożytnicze żyją kosztem innych organizmów, szkodząc im. Do pasożytów zaliczmy wirusy, niektóre owady, robaki, pierwotniaki.

Do stosunków nieantagonistycznych należą:

- mutualizm - inaczej symbioza, współżycie dwóch gatunków, mających korzyści z tego współżycia, przy czym organizmy te nie są w stanie żyć samodzielnie.

- mikoryza - współżycie korzeni drzew z grzybami.

- komensalizm - współżycie dwóch organizmów, jeden z nich nie daje nic w zamian natomiast posiada korzyści ze współżycia np. rekin i podnawka.

- protokooperacja - podobnie jak mutualizm jednak populacje mogą funkcjonować samotnie.

Najogólniejszy podział ekosystemów to podział na ekosystemy wodne i lądowe. Do lądowych zaliczamy ekosystemy leśne, pól uprawnych, łąk torfowisk itd., natomiast do wodnych ekosystemy rzeczne, morskie, jeziorne. Przykładem typowego ekosystem lądowego może być las. Wyróżniamy w nim wyraźne pietra: korony drzew, podszyt, runo leśne, ściółka.

Każde z nich jest zamieszkiwane przez charakterystyczne gatunki roślin i zwierząt, oraz zachodzi między nimi nieustanny obieg materii organicznej. Rośliny i zwierzęta tworzą specyficzny łańcuch pokarmowy, jeżeli na początku takiego łańcucha znajduje się roślina nosi on wtedy nazwę łańcucha spasania, natomiast kiedy na początku znajduje się martwa materia organiczna mówimy o łańcuchu detrusowym.

W ekosystemie wodnym jakim jest jezioro również możemy wyróżnić charakterystyczne warstwy, są to litoral stanowiący strefę przybrzeżną, pelagial czyli toń wodna oraz bentos (obszar dna).

Biocenoza podlega uporządkowanym zmianom i przekształceniom które doprowadzają do następowania po sobie kolejnych biocenoz w danym obszarze, zjawisko to nosi nazwę sukcesji ekologicznej. Wyróżniamy sukcesję pierwotną i wtórną. Pierwotna ma miejsce na "dziewiczym" obszarze gdzie dopiero kształtuje się środowisko przyrodnicze, np. zastygła wulkaniczna lawa, wydmy.

Przebieg sukcesji ekologicznej w obszarze piaszczystym, wydmowym:

  • Pierwszy etap to pojawienie się roślinności trawiastej, która w znacznym stopniu stabilizuje wydmę,
  • Etap drugi - pojawienie się mchów,
  • Etap trzeci - pojawienie się krzewinek z dominującym wrzosem, występują nieliczne pierwsze drzewa takie jak brzoza brodawkowata czy sosna,
  • Etap czwarty - powstaje młody lasek sosnowy, runo stanowią krzewinki,
  • Etap piąty - to wykształcony w pełni bór sosnowy.

Sukcesja wtórna występuje w terenie w którym istniała już biocenoza tylko została zniszczona lub przekształcona. Przykładem może być ugór który przestanie być wypasany, w miarę upływu czasu pojawiać się na nim będą nowe gatunki roślin i zwierząt, aż dojdzie do całkowitego zarośnięcia i pojawienia się lasu.

Sukcesja wtórna na zrębie po lesie liściastym:

  • Etap pierwszy - pojawiają się niskie rośliny jedno oraz dwuletnie, etap ten trwa od 2 do 3 lat,
  • Etap drugi - w czwartym i piątym roku po wyrębie pojawiają się byliny takie jak turzyca pigułkowata i przetacznik,
  • Etap trzeci - trwa do 6 roku, pojawiają się krzewy z dominującą maliną leśną,
  • Etap czwarty - pojawia się młody liściasty las,
  • Etap piąty - dojrzały las liściasty, powrót do sytuacji sprzed wyrębu.

Sukcesja kończy się z chwilą ustabilizowania się ekosystemu. Kierunek sukcesji determinowany jest przez klimat, podłoże glebowe, oraz pozostałe warunki środowiskowe. Stadium końcowe sukcesji ekologicznej nazywane jest klimaksem. O klimaksie mówimy kiedy procesy rozwoju są już bardzo powolne i zmierzają do zatrzymania. Zmiany wywołane sukcesją ekologiczną zachodzą w uporządkowany sposób i są zazwyczaj nie odwracalne.

Krążenie azotu w przyrodzie.

Azot N jest pierwiastkiem mało aktywnym chemicznie. Wszystkie rośliny pobierają azot w postaci NO3 z gleby. Jest on potrzebny rośliną do prawidłowego przebiegu procesów życiowych. Jest on wykorzystywany syntezy białek, kwasów nukleinowych oraz zasad azotowych. Azot powstaje również w organizmach zwierząt, jest on produktem metabolizmu białek (amoniaku, kwasu moczowego oraz mocznika).

Bakterie z rodzaju Azotolacter oraz Clostridium potrafią pobierać azot zawarty w powietrzu atmosferycznym. Bakterie te żyją w symbiozie z niektórymi gatunkami roślin motylkowych, które dzięki pożytecznym bakteria mogą przyswajać aminokwasy i białka wytworzone przez nie.

Budowa roślin często jest determinowana warunkami środowiska przyrodniczego w którym te rośliny żyją. Szczególnie widoczne jest to w środowiskach skrajnych, tj. suchych lub wilgotnych. Wyróżniamy hydrofity czyli rośliny zanurzone całkowicie w wodzie, lub z pływającymi na powierzchni liśćmi. Rośliny te często posiadają silnie zredukowane korzenie, ich liście natomiast nie posiadają aparatów szparkowych i są pokryte cienką skórką. Do hydrofitów zaliczmy moczarkę kanadyjską, lilie wodną, grążel żółty, rogatek, strzałkę wodną.

Kolejną grupą są tzw. higrofity, czyli rośliny zasiedlające obszary o bardzo wilgotnym klimacie, nawet o wilgotności 100%. Do tej grupy zaliczamy większość roślin lasów deszczowych. W lasach szerokości umiarkowanych do higrofitów zaliczamy: zawilca gajowego, szczawika zajęczego, piżmaczka wiosennego, niecierpka pospolitego.

W zupełnie odmiennym środowisku występują kserofity, czyli rośliny występujące w klimatach suchych. Dzielą się one na sukulentysklerofity. Sukulenty są to rośliny występujące na obszarach gdzie jest bardzo mało wody, dlatego zmuszone są do prowadzenia bardzo oszczędnej gospodarki wodnej. Są to przede wszystkim różne gatunki kaktusów. Zamiast liści posiadają ostre igły dzięki którym zmniejszają powierzchnie parowania wody, maja też zdolność do magazynowania wody w swoich tkankach. Sklerofity natomiast nie muszą prowadzić tak oszczędnej gospodarki wodnej jak sukulenty, posiadają one dobrze rozwinięty system korzeniowy, oraz grubą skórę. Formą pośrednią pomiędzy kserofitami i higrofitami są mezofity. Rośliny te są przystosowane do środowiska umiarkowanie wilgotnego. Kolejną grupą roślin są tropofity. Rośliny należące do tej grupy występują w obszarach gdzie zaznaczają się wyraźnie pory roku, m.in. w naszym kraju.

Epifity to gatunki roślin które do życia wykorzystują inne rośliny, nie szkodząc im w żaden sposób. Do epifitów zaliczamy jemiołę, niektóre glony.

Specyficzną i bardzo interesującą grupę stanowią rośliny "mięsożerne". Występują one na glebach ubogich w azot, jego niedobór wyrównują polując na owady. Roślinami odżywiającymi się owadami są np. rosiczka oraz dzbanecznik. Wykorzystują one zapach do zwabianie owadów. Zapach wydzielany przez rosiczkę przypomina zapach rozkładającego się mięsa i doskonale wabi różnego rodzaju owady latające. Kiedy owad nieopatrznie usiądzie na pokrytych klejącym śluzem wyrostkach rosiczki najczęściej nie ma już dla niego ratunku. Jest on trawiony a następnie wchłaniany przez roślinę.