BIOCENOZY WODNE I INTERAKCJE TROFICZNE

15.03.2011r

Wykład 1.

Systematyka

Biotop ← Ekosystem → Biocenoza

- producenci

- konsumenci I, II, III rzędu

- reducenci

Biocenoza- to ożywiona część ekosystemu, czyli zbiór populacji organizmów różnych gatunków, żyjących na obszarze, powiązanych ze sobą wzajemnymi zależnościami przede wszystkim pokarmowymi.

Wielkość biocenozy:

• może być różna. Może nią być np. biocenoza jeziora, stawu, cieku. Biocenozy oddziałują na siebie przez cały czas i to w różny sposób

Granice biocenozy:

• nie mają zazwyczaj jasno wytyczonych granic. Może się też np. zdarzyć, że jedna biocenoza będzie się znajdować wewnątrz drugiej.

Rodzaje biocenoz:

• naturalne- zbiorowiska roślin, czy zwierząt i mikroorganizmów, zasiedlających dany teren, nie przekształcone przez człowieka np. biocenoza rezerwatu, torfowiska, jeziora, rzeki, morza

• sztuczne- stworzone przez człowieka (występuje tu ingerencja w naturę)

Biotop- nieożywiona część ekosystemu i biocenoz, wzajemnie na siebie wpływają i są ze sobą nierozerwalnie związane...

Aby dane biocenozy mogły istnieć samodzielnie potrzebne są 3 grupy organizmów:

• producenci

• konsumenci

• reducenci

Wszystkie te grupy są wzajemnie uzależnione

Struktura troficzna biocenoz:

• każdy organizm w zależności od tego w jaki sposób zdobywa materię organiczną, może być przyporządkowany do jednej z 3 grup organizmów. Te 3 grupy i powiązania pokarmowe pomiędzy...

Producenci:

• autotrofy- są to organizmy samożywne, które przetwarzają substancje nieorganiczne w cząsteczki organiczne przy pomocy energii słonecznej fotosyntezy.

• W przypadku braku światła chemoautotrofy- źródłem energii może być np. utleniony siarko wodór

• masa organiczna wytwarzana przez producentów staje się źródłem pokarmu dla innych organizmów

• do producentów należą- rośliny zielone, bakterie fotosyntetyzujące i chemosyntetyzujące, a w biocenozie wodnej glony i sinice

• ekosystemy bez producentów = ekosystem niepełny. np.. zbiorniki w jaskiniach, gdzie materia organiczna w jaskiniach jest dostarczana z zewnątrz (okolice kominów hydrotermicznych)

• życie bez światła i bez dopływu z zewnątrz materii organicznej w wodzie= możliwe

* kominy hydrotermalne- położonych w obrębie dna oceanicznego, na znacznych głębokościach (1500 do 4000 m), miejsc rozchodzenia się płyt tektonicznych (spreading). Wylewom gorącej lawy towarzyszą tu wycieki przegrzanej do ponad 350 °C wody hydrotermalnej, przesyconej siarczkami metali, metanem i amoniakiem. Z kominami hydrotermalnymi związane są osady siarkowe i metali ciężkich oraz unikalne zespoły fauny i flory. Unikatowymi cechami tych zespołów są: endemiczność (90% wykrytych tam organizmów to gatunki nowe dla nauki, nie występujące w innych środowiskach), przystosowanie do życia w warunkach środowiska przesyconego siarczkami (sulfofile) i metalami ciężkimi, a często i w wysokich temperaturach (termofile), niezwykła organizacja łańcuchów troficznych, oparta na produkcji pierwotnej chemoautotroficznych bakterii, co czyni te środowiska całkowicie niezależnymi od dostępu światła.

Konsumenci:

• organizmy cudzożywne, które potrzebują z zewnątrz materii organiczne ( od roślin lub zwierząt)

• wyróżniamy:

* roślinożercy- fitofagi

* mięsożercy- zoofagi

* detrytusożercy- saprofagi

Reducenci:

• saprofity- grupa organizmów heterotroficznych, rozkładających martwe związki organiczne- detrytus, do prostych substancji nieorganicznych (CO₂ i H₂), jednocześnie uwalniające między innymi azot, fosfor i potas- biogeny. Te substancje z kolei są przyswajane przez producentów.

• np. grzyby saprofityczne, bakterie

Przepływ energii i materii w ekosystemie można przedstawić za pomocą łańcucha pokarmowego (troficznego).

Rodzaje łańcuchów:

1. spasania

- producenci

- konsumenci I

- konsumenci II

- konsumenci III

- reducenci

- np. zależności w środowiskach wodnych

2. detrytusowy

- martwa materia organiczna

- detrytusożercy

- konsumenci I

- konsumenci II

- konsumenci III

- reducenci

detrytus → rurecznik → jeleć? → perkoz dwuczuby

29.03.2011r

Wykład 2

Zależność od stężenia soli

1.

2
.

ŁAŃCUCH SPASANIA

• gospodarka rybacka zwiększa udział drobnych i dużych ryb karpiowatych

• w efekcie obserwujemy ustępowanie dużych wioślarek (Daphniea)

• następuje uproszczenie różnorodności gatunkowej bezkręgowców

• zamiast dużych skorupiaków zaczynają dominować drobne wrotki- nie kontrolujące fitoplanktonem

oddziaływanie populacji na populację:

• neutralizm

• drapieżnictwo

• konkurencja

• symbioza

* protokooperacja

* mutualizm

• komensalizm

• amensalizm

ekologiczna nisz- całokształt potrzeb danego gatunku (siedliskowy, pokarmowy, klimatyczny i chemiczny- pH itp.)

Drapieżniki:

• szczupak,

• okoń,

• sandacz,

• larwa ważki,

• larwa jętki,

• pływak żółtobrzeżek,

• wrotki.

Pasożyty:

• splewka

• ligulla

• przywra

Konkurencja:

• Cercopagis pengoi (Ostroumor, 1891) wioślarka kaspijaka

• wpływ na wioślarki rodzime

Symbioza:

• różanka ?? - małż (szczerzuja)

Komensalizm:

• rekin i podnawka

Amensalizm:

• żerenie budowane przez bobry (np. nawadnianie lasów)

Mechanizm biomanipulacji

05.04.2011r

Wykład 3

gildia- grupa gatunków o podobnym sposobie odżywiania, korzystających z podobnym lub tym samym zasobów siedliska lub należących do jednego poziomu troficznego.

Gatunek kluczowy- gatunek, który oddziałuje na więcej niż 1 poziomie troficznym.

ZALEŻNOŚCI PIONOWE TROFICZNE:

1. wg Lamperta Sommera ze względu na ilość płynącej materii- dwa szlaki są istotne

2. w rzekach dominuje łańcuch detrytusowy

3. 
   regulacja od dołu (boton-up) i od szczytu (top-down)

4. regulacja od szczytu (top-down) można zauważyć w eksperymentach w zagrodach

A. eksperymentalna

B. obserwowana w naturze

Czy skład gatunkowy biocenozy lub gildii również podlega kontroli botton -up lub top- down?

Jakie rodzaje sterowania przepływu biomasy w ekosystemie ma miejsce botton-up czy top- down?

• s
  yntetyczna koncepcja botton-up/ top- down Mc Quena (1989)

* zarówno dopływ biogenów (↑) jak i ryb (↓) występują, ale z każdym poziomem troficznym, wpływa ten ulega wytłumieniu

• model Oksanena (1988)

* w biocenozie występują obydwie regulacje (↑) oraz (↓). za każdym poziomem troficznym regulacje te ulegają wytłumieniu. Co parzystą liczbę gildii może nastąpić zwrot w sterowaniu z botton-up do top-down.

UPRASZCZAJĄC

* gdy mamy nieparzystą liczbę poziomów troficznych wielkość biomasy producentów jest sterowana od podstawy, gdy zaś parzystą (np. dodajemy szczupaka) od szczytu top- down.

SPECYFIKA EKOSYSTEMÓW- RZEKA (NIE JEST CAŁKOWICIE NIEZALEZNA OD MATERII)

1. w rzekach dominuje łańcuch detrytusowy

dla obiegu materii:

2. najważniejsza jest materia organiczna, a zwłaszcza materia allochtoniczna

3. pętla mikrobiologiczna ważniejsza jest niż w innych

4. ważniejsza jest saprobia (rozkład) niż trofia (kompozycja)

5. ważniejszy jest bentos niż zooplankton

6. ważniejsze są wrotki niż skorupiaki planktonowe

12.04.2011

Wykład 4

Najważniejsza jest materia organiczna (rozpuszczona), a zwłaszcza materia allochtoniczna (zawieszona).

a) rozpuszczona:

• DOM- rozpuszczona materia organiczna

• DOC- rozpuszczony węgiel organiczny

b) zawieszona- POM (nierozpuszczona/ zawieszona materia organiczna)

• CPOM- gruba (szorstka) – powyżej 1mm

• FPOM- drobna- 1-5nm

• UPOM- bardzo / ultra drobna – 0,5-50μm

Wdług koncepcji RCC- ciągłość rzeki (Vannote 1980) rzeka od źródła do ujścia jest systemem zmieniających się czynników abiotycznych, które wywołują wpływ na rozmieszczenie i liczebność gatunków mogą powodować powstanie charakterystycznego kontinuum biotycznego.

• z biegiem rzeki liczba rozdrabniaczy zmienia się ↓ (strumień- górski duża liczba, rzeka nizinna- niewielka ilość)

• liczba zbieraczy zwiększa się ↑- w nizinnych rzekach najwięcej

• liczba zgryzaczy (spasaczy)↑↓

* peryfiton ↑- na początku przybywa

* peryfiton ↓- w końcowym stadium rzeki ubywa/ zmniejsza się

• liczba drapieżników jest podobna- zmieniają się rodzaje →

Pętla mikrobiologiczna ważniejsza jest niż w innych

Pelagiczny obieg materii przebiega od uwolnienia doc (GŁÓWNIE PRZEZ FITOPLANKTON), następnie DOC pobierany jest przez bakterie i grzyby, te zaś przez bakteriożerne, aż do konsumpcji bakterii pierwotniaków przez skorupiaki i wrotki planktonowe (zooplankton).

W procesie tym DOC zamiast ulec mineralizacji zostaje natychmiast włączony do sieci troficznej. Bakterie są zbyt drobne aby stać się pokarmem zooplanktonu, są jednak dobrym pokarmem dla protozoa, a te dla organizmów zooplanktonowych. W ten sposób energia z obiegu mikrobiologicznego zostaje włączona do klasycznego łańcucha spasania.

CZYM JEST DLA BIOCENOZY SKRÓCENIE OBIEGU MATERII???

-zaoszczędzeniem energii

Ważniejsza jest saprobia (rozkład) niż trofia (kompozycja)

- rzeka bardziej zależy od dorzeczy niż jezior!!!

- zdominowana jest przez konsumentów i reducentów

- dominują łańcuchy detrytusowe, a nie spasania

Ważniejszy jest bentos niż zooplankton

- bentos główny pokarm dla zooplanktonu

Ważniejsze są wrotki niż skorupiaki planktonowe

Frakcja

• u wrotków 1-50μl/osobn./godz.

• u wioślarek 10-150μl/osobn./godz.

• u widłonogów 100-800μl/osobn./godz.

Wrotki mają często wyższe tempo wyjadania fitoplanktonu niż drobne wioślarki- zwłaszcza w rzece.

24.05.2011

Wykład 5

Gildie

1. rozdrabniacze

- funkcjonalna grupa troficzna bezkręgowców wodnych, odżywiających się dużymi fragmentami (powyżej 1mm) detrytusu (CPOM) lub roślin wodnych

- w wyniku ich pokarmowej aktywności następuje rozdrobnienie materii organicznej i zwiększenie ilości FPOM.

- zasoby pokarmowe- niezdrewniałe CPOM liście wraz z bakteriami i grzybami na ich rozwijającym się

- sposób odżywiania się – przeżuwanie i drążenie

- Limnephilus, Holessus, Anabolia, widelnice, skorupiaki, mchówki, ślimaki

2. zgryzacze- spasacze (FPOM)

- funkcjonalna grupa troficzna bezkręgowców wodnych, odżywiających się peryfitonem, zeskrobując z powierzchni kamieni, kłód drewna itd. w pokarmie oprócz glonów pojawiają się także kolonijne orzęski i inne małże, bezkręgowce, chruściki, jętki

3. zbieracze (FPOM)

- funkcjonalna grupa troficzna bezkręgowców wodnych, odżywiających się małymi fragmentami (poniżej 1mm) detrytusu i cząsteczek organicznych, zbieranych z powierzchni dna. W odróżnieniu od filtratorów aktywni zbieracze przemieszczają się w poszczególny drobny detrytus

- Mystacides (chruściki), larwa jętki

4. drapieżniki

- pływak żółtobrzek

- larwa ważki

5. filtratory, sedymentatory (FPOM)

- funkcjonalna grupa troficzna bezkręgowców wodnych, odżywiających się małymi fragmentami (poniżej 1mm) detrytusu i cząstek organicznych, odfiltrowanych z wody. Występują różnorodne przystosowania anatomiczne i behawioralne do filtrowania sestonu

- Hydropsychidea, Barachycentus, jętki, muchówki z rodziny Simulidae, małże, pąkle, wieloryby, wrotki

6. mułożercy

- rurecznik

Znaczenie poszczególnych gildii:

a) sposób pobierania pokarm

• rozdrabniacze

• zgryzacze, spasacze

• zbieracze

• filtratory, sedymentatory

• mułożercy

b) rodzaje pokarmu

• roślinożercy

• drapieżnicy

• detrytusożercy

• wszystkożercy

c) poziom troficzny

• producenci

• konsumenci I, II, III

• reducenci (destruenci)

• detrytusożercy

ROLA GRZYBÓW W ZALEŻNOŚCIACH TROFICZNYCH

rysunek kartka