Wykład 3. 17.10.2011

Konsekwencje fragmentacji siedlisk na poziomie populacji.

1. Skutki demograficzne(efekt Allee’go):

- efekty stochastyczne(przypadkowe)

Efekt Allee’go – przy małej liczebności populacji dostosowanie osobników jest obniżone.

• Trudności w znalezieniu partnera

• Zmniejszona zdolność obrony grupowej przed drapieżnikami

• Obniżona wydajność żerowania grupowego

• Załamanie więzi socjalnych

• Zachwianie stosunku płci

1. Konsekwencje genetyczne:

- kojarzenie wsobne

- dryf genetyczny

- upośledzenie wskutek egzogamii

- system niezgodności u roślin

- zalew obcych genów

1. Konsekwencje środowiskowe (dla metapopulacji):

ŹRÓDŁO – UJŚCIE rodzaje metapopulacji ŹRÓDŁO – WIELE RÓŻNYCH UJŚĆ

- efekt izolacji (może wpływać na liczebność populacji):

• Izolowane:

• połączone korytarzami:

Teoria wysp McArtura i Wilsona w ekologii krajobrazu.

• Ocean – obszar przekształcony przez człowieka – krajobraz rolniczy i zurbanizowany.

• Kontynenty – duże obszary nie przekształcone przez człowieka, np. kompleksy leśne, parki krajobrazowe.

• Wyspy – niewielkie płaty ekosystemów naturalnych lub seminaturalnych w antropogenicznie przekształconym krajobrazie.

• „wyspy” w krajobrazie nie są izolowane w takim samym stopniu jak prawdziwe wyspy.

• Na wyspach krajobrazowych występują również gatunki przechodzące z ich otoczenia - gatunki typowo „wyspowe” na konkurencję z ich strony.

• W przypadku regeneracji „wyspy krajobrazowej” po zaburzeniu, znaczna część nasion i przetrwalników pochodzi z banku glebowego.

Biogeograficzna teoria wysp w ekologii krajobrazu.

Dokonano analizy zespołów fauny 21 wysp leśno-parkowych w okolicach Bratysławy.

• Liczba gatunków kręgowców koreluje pozytywnie z wielkością „wyspy”, oraz negatywnie ze wskaźnikiem izolacji.

• Liczba gatunków ptaków i płazów bardziej zależy od płata lasu..

• Liczba gatunków ssaków i gadów od stopnia izolacji płata.

Stopień izolacji wysp krajobrazowych zależy od:

- odległości od „kontynentu” lub innej „wyspy”,

- stopnia wrogości „oceanu”.

Wskaźnik stopnia izolacji [J]:

$$J = \sum_{}^{}\left( J_{i} \div p_{i} \right)$$

gdzie:

J_i - dł. i-tego „kontaktu” na transekcie łączącym „wyspę” z „kontynentem”

P_i - efekt barierowy

• Obszar o gęstej zabudowie 0,15

• Skanalizowane rzeki 0,20

• Obszary polne 0,60

• Wyspy leśne innego typu 0,80

• Wyspy leśne tego samego typu 1,00

Funkcja korytarzy ekologicznych:

- zmniejszają stopień izolacji oddzielonych „wysp” krajobrazowych, zwiększając prawdopodobieństwo kolonizacji.

- zwiększają przepływ genów pomiędzy płatami siedliska zmniejszając depresję wsobną i dryf genetyczny.

- osobniki wyparte na skutek zachowań terytorialnych mają szansę znalezienia alternatywnych siedlisk, co obniża śmiertelność wśród młodych osobników.

- wpływ bioklimatyczny oraz bufor dla wód powierzchniowych i podpowierzchniowych.

- funkcja siedliskowa dla specyficznych grup gatunków. Udział takich gatunków zależy głównie od kontrastu siedliskowego z otoczeniem.

- wzbogacające i regulujące oddziaływanie na otaczające tło. Dotyczy to przemieszczania materii i przepływu energii.

„Most krajobrazowy” najlepiej o szerokości:

- korytarze wodne: kilkaset metrów,

- przepusty pod drogami.

Izolacja – badania eksperymentalne:

• Wpływ łączności pomiędzy płatami mchu na zróżnicowanie fauny bezkręgowców

Y - łączność między płatami mchu

X - (wartości od 0 do 40 to bogactwo gatunkowe)

Koncepcja obszaru chronionego – rezerwat biosfery:

Korytarz naturalny – np. ciek wodny zadrzewiony

Korytarz stworzony przez człowieka – nasadzenia stworzone z flory takiej samej jak w siedliskach

Siedliska pomostowe – przemieszczanie się skokowe gdy nie da się stworzyć korytarza liniowego (np. gdy obszar przecina droga).

Obszar intensywnie wykorzystywany przez człowieka:

Strefa buforowa – otulina – strefa ochronna przyjmująca oddziaływania, zaburzenia z zewnątrz.

3 strefa – brak emisji szkodliwych związków, brak dróg o dużej przepustowości.

Podstawy funkcjonowania krajobrazu:

• Jedną z podstawowych cech krajobrazu jest ciągłość procesów obiegu materii i przepływu energii, zachodzące między elementami krajobrazu. Stabilność tych procesów gwarantuje ciągłość życia na Ziemi.

• Życie na Ziemi istnieje na skutek działalności energii słonecznej która w biosferze ulega transformacji.

Energetyka przyrody istotą procesów biologicznych

5,46 x 10²¹kJ ciepło 30% odbite od chmur

Schemat krążenia materii i energii w ekosystemie

S – entropia (utrata w postaci ciepła)

Biomasa ziemi wynosi 2,42 x 10¹² kJ co stanowi 0,00001% całkowitej masy Ziemi.

Rośliny lądowe stanowią 99% ogólnej biomasy

W ciągu roku ok. 10% żywej materii organicznej jest włączany do obiegu, zatem czas pełnego odnowienia biomasy Ziemi wynosi 10 lat.

Biomasa wytworzona w ciągu istnienia życia na Ziemi wynosi 2 x 10²⁰ t czyli 10 x więcej niż masa skorupy ziemskiej.

Atom węgla uczestniczy średnio w cyklu 10000 x zanim zostanie odłożony wewnątrz litosfery.

Obieg węgla w biosferze:

100 x 10⁹ t rocznie.

1. Konsekwencje izolacji populacji