Ekologia i etyka środowiska

Definicje ekologii:

Ernst Haeckel: Ekologia jest nauką, której przedmiotem jest całokształt oddziaływań między organizmami i ich środowiskiem, zarówno ożywionym, jak i nieożywionym.

Charles Elton: nauka o historii naturalnej.

Eugene Odum: nauka o strukturze i funkcjonowaniu przyrody

Herbert G. Andrewartha: nauka o rozmieszczeniu i liczebności organizmów

Charles Krebs: nauka o zależnościach decydujących o rozmieszczeniu i liczebności organizmów

Ekologia opisowa (co?) (historia naturalna)

Opisuje całe formacje roślinne Ziemi (np. las liściasty strefy umiarkowanej, tropikalny las deszczowy, sawannę) oraz opisuje związane z nimi poszczególne gatunki zwierząt i roślin.

Ekologia funkcjonalna (jak?)

Poszukuje i bada związki wzajemne, oddziaływania i zależności między składowymi jednostek opisywanych przez ekologię opisową. Przedmiotem badań są związki bezpośrednie czyli reakcje populacji i zespołów wielogatunkowych na aktualnie istniejące warunki środowiska.

Ekologia ewolucyjna (dlaczego?)

Bada związki podstawowe i przyczyny historyczne, dla których dobór naturalny faworyzował obserwowane obecnie typy przystosowań.

Poziomy organizacji biologicznej

biosfera

ekosystem

zespół ekologiczny

populacja

organizm

układ narządów

narząd

tkanka

komórka

organelle

związki chemiczne

organizm - istota żywa, ustrój cielesny człowieka, twór roślinny lub zwierzęcy, którego poszczególne części struktury tworzą zharmonizowaną pod względem funkcjonalnym całość wykazującą wszelkie cechy życia, a więc przemiany materii, wzrostu, rozwoju, rozmnażania się, zdolność do homeostazy

populacja - grupa osobników tego samego gatunku (w obrębie której możliwa jest wymiana genów) zasiedlająca pewien obszar, izolowana barierami (genetycznymi, geograficznymi, etologicznymi) od innych podobnych grup posiadających specyficzne właściwości takie jak liczebność populacji, zagęszczenie, tempo rozrodczości i śmiertelności, rozkład wiekowy, sposób rozmieszczenia w przestrzeni

/dokładna definicja zależy od badacza/

biocenoza - zbiór populacji roślinnych (fitocenoza), zwierzęcych (zoocenoza) i drobnoustrojów glebowych żyjących w określonej przestrzeni czyli środowisku fizycznym (siedlisku, biotopie) tworzący układ samoregulujący się (homeostaza) i będący w stanie dynamicznej równowagi

ekosystem - wycinek biosfery obejmujący wszystkie organizmy żyjące na danym obszarze (biocenoza) wraz z fizycznym środowiskiem, które powiązane są ze sobą procesami przepływu energii i obiegu materii

biosfera - wszystkie biocenozy znajdujące się na powierzchni Ziemi ze wszystkimi organizmami

ekosfera - biosfera + atmosfera + hydrosfera + litosfera

Ekologia ewolucyjna - A. Wallace, K. Darwin

Ewolucja zachodzi dzięki działaniu doboru naturalnego.

1. Istnieje indywidualna zmienność w obrębie każdej grupy organizmów. Dzięki temu żadna populacja nie składa się z identycznych osobników. Zmienność indywidualną można świetnie obserwować wśród zwierząt hodowlanych.

(nie dotyczy rozmnażania przez podział - brak zmienności genetycznej - nieśmiertelność? - brak rozwoju, zmienność tylko poprzez mutacje)

2. W każdej populacji potomstwo produkowane jest w nadmiarze.
   (dotyczy tylko gatunków nie opiekujących się potomstwem)

3. Na skutek trudnych warunków przeżywają tylko niektóre osobniki.

4. W grupie osobników konkurujących o przeżycie w warunkach ograniczonych zasobów środowiska przeżywają tylko te, które są najlepiej przystosowane do korzystania z ograniczonych zasobów.
   (nie u człowieka - społeczeństwa zamożne się starzeją, a ubogie dynamicznie rozwijają)

5. Przy założeniu, że cechy osobników przeżywających są przekazywane potomstwu (są dziedziczne), udział osobników posiadających je będzie wzrastał w kolejnych pokoleniach.
   (ale nie zawsze) np. motyl nabrzozek

Przystosowania

dobór kierunkowy - eliminuje skrajne fenotypy z jednego końca zakresu ich zmienności (np. najwyższe); najszybciej prowadzi do zmian genotypowych; wykorzystywany w hodowli

np. zięby Darwina

dobór stabilizujący - eliminuje skrajne fenotypy z obu końców zakresu zmienności

np. gęsi śnieżne - nie przeżywają te, które złożą jaja za wcześnie albo za późno

dobór rozrzutowy (rozrywający) - faworyzuje skrajne fenotypy, a eliminuje fenotyp o cechach średnich; nie ma dobrych przykładów w naturze (wymyślony przez człowieka)

Zaburzenia przystosowań

• czynnik genetyczny - mutacje i przepływ genów uniemożliwiają trwanie przystosowań doskonałych

• środowisko znajduje się w stanie ciągłej zmienności i to jest przyczyna bezustannego weryfikowania wartości przystosowań

• przystosowanie jest zawsze kompromisem, gdyż organizm dysponuje ograniczonymi zasobami czasu i energii (nie można polepszać cech w nieskończoność)

• uwarunkowania historyczne - wszelkie gatunki mają swoją historię wyznaczającą im możliwe granice zmienności

Koewolucja

Elrich i Raven (1964) spopularyzowali termin „koewolucja” jako opisujący ewolucyjnie wykształcone wzajemne uwarunkowania istniejące między roślinami i owadami roślinożernymi. Zachodzi, gdy określona cecha gatunku A wykształca się jako reakcja na określoną cechę gatunku B. Jest specyficzna i obustronna. Gdy dotyczy większej ilości gatunków, nazywana jest koewolucją bicentryczną.

Specjacja - dwie populacje są izolowane w przestrzeni na skutek istnienia między nimi barier geograficznych. Izolacja geograficzna powoduje izolację rozrodu obu populacji. W obydwu odbywają się niezależne procesy ewolucyjne dostosowujące do lokalnych warunków środowiska. Na skutek długotrwałej izolacji wytwarzają się mechanizmy uniemożliwiające krzyżowanie się osobników z różnych populacji.

Jeśli izolacja geograficzna zostanie złamana i obie populacje połączone, mechanizmy izolacji rozrodczej wytworzone w okresie izolacji przestrzennej nie pozwolą na ponowne krzyżowanie się osobników. Oznacza to, że proces specjacji został zakończony i powstały dwa nowe gatunki.

np. wiewiórka ruda i szara (bardziej agresywna i teraz wypiera rudą)

Mechanizmy izolacji rozrodczej

• prezygotyczne - niemożliwe jest zapłodnienie i powstanie zygoty

• siedliskowe - populacje żyją na tym samym obszarze, lecz zajmują różne siedliska

• czasowe - populacje występują na tym samym obszarze, lecz w różnych populacjach osobniki osiągają zdolność do rozrodu w różnym czasie

• behawioralne (występują tylko dla populacji zwierzęcych) - populacje są izolowane przez różny i nie odpowiadający sobie behawior rozrodczy osobników

• mechaniczne - krzyżowanie się osobników jest niemożliwe na skutek różnic w budowie organów rozrodczych

• postzygotyczne - zapłodnienie zachodzi i powstaje zygota, która jednak ginie lub też powstały mieszaniec nie przeżywa bądź jest niepłodny

Poziomy doboru naturalnego

Działanie doboru naturalnego objawia się przez zróżnicowanie reprodukcji i śmiertelności osobników, które różnią się między sobą genetycznie.

Dobór naturalny może działać na dowolnym poziomie organizacji biologicznej, który spełnia kryteria:

• istnieje możliwość powielania (replikacji) jednostek wchodzących w jego skład

• produkowana jest większa liczba jednostek niż jest to konieczne

• ich przeżywanie zależy od jakichś cech

• istnieje mechanizm przekazywania tych cech

Wyróżniamy dobór na poziomie osobniczym, komórkowym (gametyczny) oraz dobór krewniaczy i grupowy.

Dobór gametyczny - pod wpływem działania doboru naturalnego może pozostawać wiele cech, jakie posiadają gamety (u zwierząt ruchliwość plemników, u roślin te ziarenka pyłku, które szybciej wrastają w łagiewkę). Nie ma prostego powiązania z zależnościami ekologicznymi.

Dobór krewniaczy - ma miejsce, gdy dzięki jednemu osobnikowi zwiększa się szansa przeżycia lub wydania potomstwa osobników z nim spokrewnionych, a więc mających w swoich genotypach wiele wspólnych genów.

(wymyślili to ludzie, nie wiadomo, czy zachodzi)

Dobór grupowy - zachodzi, gdy zostanie dokonany rozdział populacji na grupy w pewien sposób izolowane względem siebie. Zanikną grupy zawierające geny niekorzystne przystosowawczo. (jw.)

Ekologia opisowa

Biomy Ziemi

Każdy gatunek ma swój charakterystyczny zasięg geologiczny. Występowanie każdego gatunku ograniczone jest do tych terenów, na których istnieją takie warunki życia, do jakich przystosowane są osobniki danego gatunku.

Biom - zbiór wszystkich ekosystemów zajmujących rozległy obszar kuli ziemskiej, który charakteryzuje się podobnym klimatem, glebami, roślinami i zwierzętami.

(równik jest biomem najstarszym - stabilne warunki, brak zlodowaceń)

Granice biomu określone są przede wszystkim przez warunki klimatyczne, szczególnie przez temperaturę i opady.

Pustynia lodowa - nie omawiany

Tundra - biom dalekiej północy

• najmłodszy biom - uformował się ok. 10 tys. lat temu

• zajmuje 20% powierzchni lądów

• nazwa pochodzi od fińskiego słowa tunturia - jałowa ziemia

• krótkie arktyczne lato (50-160 dni), ale dni lata są długie (za kręgiem polarnym słońce nie zachodzi)

• średnia temperatura roczna -28°C (-40 ÷ 18°C)

• niewielkie opady (rocznie 10-25 cm), głównie latem

• gleby ubogie w sole mineralne i materię organiczną

• występuje wieczna zmarzlina (25-100 cm)

bardzo wrażliwy biom, bardzo wolno się odnawia

Fauna i flora tundry

• krajobraz bagienny z rozległymi, płytkimi jeziorami, powolnymi potokami rozlewającymi się w zastoiska, kępy zwartej roślinności

• biocenoza tundry to niewiele gatunków, ale duża liczebność

• flora: mchy, porosty, trawy, turzyce, krzewinki, karłowate wierzby i brzozy (30 cm)

• fauna: woły piżmowe, karibu, renifery, zając bielak, lis polarny, lemingi, pardwa górska, sowa śnieżna

• brak gadów i płazów

• w okresie letnim ptaki wędrowne i liczne owady z rzędu muchówek

mech arktyczny, wierzba arktyczna, mącznica lekarska, chrobotek reniferowy, herbata bagienna, krokus

lis polarny, renifer, gronostaj, sowa śnieżna, wół piżmowy, niedźwiedź grizzly i polarny

• biocenoza tundry jest bardzo wrażliwa na zakłócenia

• zniszczenia mechaniczne, np. ścieżki, pozostają na dziesięciolecia

• zniszczenia podczas poszukiwania ropy naftowej lub manewry wojskowe pozostawiają ślady na setki lat

Tajga - północny las szpilkowy

• występuje tylko na półkuli północnej, zajmuje całą szerokość Ameryki Pn i Eurazji - 11% całkowitej powierzchni lądowej świata

• srogie zimy

• dłuższy okres wegetacyjny niż w tundrze (latem do 21°C)

• niewielkie opady (rocznie ok. 50 cm)

• lekko kwaśne gleby ubogie w składniki mineralne i o grubej warstwie materii organicznej

• występuje czasem wieczna zmarzlina, ale znacznie głębiej

• liczne jeziora i tereny bagienne

• flora: głównie drzewa iglaste - świerk i jodła, z drzew liściastych osika i brzoza

(ze względu na naturalne warunki drewno twarde i zwarte - dobry budulec)

• fauna: karibu, renifery, łosie, niedźwiedzie, wilki, myszy, norniki, króliki, rysie, sobole, norki

• źródło olbrzymich ilości drewna budulcowego masy drzewnej, skór zwierzęcych i jagód

jodła balsamiczna, świerk czarny, brzoza biała, świerk syberyjski

wilk szary, lis

Lasy strefy umiarkowanej - wsch Ameryka Pn, Europa, Nowa Zelandia, Madagaskar…

• klimat silnie uzależniony od opadów, które na obszarach lądowych zmieniają się wzdłuż tego samego równoleżnika (z długością geograficzną)

• wnętrze kontynentu jest bardziej suche niż wybrzeże, w środku wyższe ciśnienie spycha wilgotne masy powietrza ku wybrzeżom

• para wodna może też być zatrzymywana przez masyw górski (Ameryka Pn) - za nim warunki pustynne

• gleby dość ubogie w składniki mineralne, zasobne w materię organiczną

• flora: wiecznie zielone tsungo, daglezja, świerki, żywotnik (tuja), epifity (mchy, porosty, widłaki, paprocie)

• fauna: wiewiórki, jelenie, ptaki

• dostarcza drewna budulcowego i masy drzewnej

• jeden z najbardziej kompleksowych ekosystemów świata, wymaga setek lat na całkowite odtworzenie się na terenach zdewastowanych

merzyk groblowy, płonnik strojny, rokitnik cyprysowy, bielistka

wiewiórka pospolita, orzesznica

Pustynie

• pokrywają ok. 20% powierzchni Ziemi

• bardzo duże różnice temperatury dnia i nocy (dzień 39°C, noc -4,9°C)

• opady poniżej 25 cm

• gleby - bardzo mało substancji organicznych, ale często bogate w sole mineralne (czasami tak dużo, że gleba staje się toksyczna)

• pustynie amerykańskie od lat systematycznie niszczone - mechanicznie przez samochody, kłusownicy i miłośnicy kaktusów wytrzebili wiele gatunków ssaków i roślin pustynnych, rezydencje budowane na pustyni pogłębiają deficyt wody

• uboga roślinność: kaktusy, juki, trawy, rośliny wieloletnie redukują liście, ciernie jako ochrona, niektóre odkładają w tkankach substancje toksyczne dla zwierząt

• występuje allelopatia (hamowanie wzrostu innych gatunków roślin przez wydzielanie do gleby substancji toksycznych)

• zwierzęta pustynne są zazwyczaj niewielkie, prowadzą nocny tryb życia: jaszczurki, żółwie, węże, szczuroskoczki, zając wielkouchy, kanguroszczur, fenek, sowy

ferokaktus, drzewiasta opuncja Jumping cholla, drzewo żelazne, palma daktylowa

jaszczurka kolczasta (toczy się po piasku jak koło), kanguroszczur, sóweczka kreskowana (najmniejszy na świecie gatunek sowy)

Krainy traw - najmniejszy obszarowo biom

step - Europa i Azja, trochę w Ameryce Pn

preria - Ameryka Pn (różnią się trochę roślinnością, ale ten sam typ przystosowania)

sawanna - nieco odmienna

największa powierzchnia trawiasta, występuje w centralnej i południowej Afryce, Indiach, północnej Australii, trochę w Ameryce Pd

• zbiorowisko trawiastych, rzadko rozmieszczone drzewa lub kępy drzew

• małe wahania temperatury, niewielkie opady lub opady koncentrujące się w porzez deszczowej

• zmienność sezonowa wynika ze zmian natężenia opadów atmosferycznych
  (85-150 cm)

• gleby ubogie w mineralne składniki pokarmowe, bogate w sole glinu (toksyczne dla wielu roślin)

• występują w Afryce, Azji, Ameryce Pn i Pd

• roślinność głównie trawiasta, drzewa rzadko - głównie akacje, rośliny mają rozbudowane systemy korzeniowe, które umożliwiają przetrwanie naturalnych pożarów

• największe stada zwierząt kopytnych: antylopy, gazele, żyrafy, zebry stąd lwy, hieny, wędrówki sezonowe

• sawanny ulegają przekształceniom w tereny intensywnej hodowli bydła, co często doprowadza do zniszczenia roślinności i zmienia w ekosystem pustynny

miłek wiosenny, rabarbar kędzierzawy

pożary użyźniają glebę, są zjawiskiem naturalnym

myszoskoczek, sajga (antylopa)

solanka pagórkowa (po zwiędnięciu - uschnięte kule toczone przez wiatr), trawa indiańska

bielik amerykański, ryś amerykański

akacja senegalska, baobab

słoń afrykański, żyrafa

Chapparal - wybrzeże Morza Śródziemnego - pd Europa, Azja Mniejsza, pn Afryka

głównie karłowate drzewa i krzewy

• słowo chaparral pochodzi od chaparro, co oznacza dąb karłowy w jęz. hiszpańskim

• klimat śródziemnomorski - łagodne, wietrzne i mgliste zimy, gorące i suche lata

• opady roczne 38-100 cm

• rośliny odporne na suszę i wysoką temperaturę (skórzaste lub włochate liście) - dęby, drzewa korkowe, drzewa oliwne, sosny, cyprysy, juki, opuncje, fikusy

• zwierzęta: hieny, króliki, szakale, lisy, pumy

drzewa oliwne - bardzo długowieczne, rośliny aromatyczne np. lawenda

Wilgotny las tropikalny - wyłącznie półkula południowa (Ameryka Pd, Afryka, Azja)

• opad roczny 200-450 cm, część opadów pochodzi z transpiracji

• temperatura wysoka przez cały rok

• gleba uboga w substancję organiczną i sole mineralne, wypłukiwane przez olbrzymie ilości wody

• szybka mineralizacja szczątków spowodowana wysoką temperaturą i działalnością pokarmową mrówek i termitów

• uwolnione składniki pokarmowe (gł. azotany i fosforany) szybko wychwytywane przez rozbudowany system korzeniowy

• lwia część składników pokarmowych w żywej masie organizmów

• las tropikalny jest bardzo produktywny (dużo światła, dużo wody, czynnik ograniczający to mała żyzność)

• biom najbogatszy w gatunki roślin i zwierząt, bardzo duża różnorodność, brak gatunków dominujących

• drzewa okrytonasienne, wiecznie zielone, korzenie płytkie, ale bardzo rozprzestrzenione, ponieważ drzewa wysokie to pnie bulwiaste lub korzenie szkarpowe, dużo epifitów

• najwięcej owadów, gady, ptaki, płazy i ssaki

bambus, palma kokosowa (wprowadzona przez człowieka, zresztą daktylowa w chapparalu też), las mangrowcowi - korzenie szkarpowe (wystają ponad powierzchnię gleby lub wody)

tukan, orangutan, kobra królewska, ara zwyczajna

najstarszy biom na Ziemi - zlodowacenia nigdy nie dochodziły, miał najwięcej czasu na osiągnięcie stanu klimaksu - dlatego duża bioróżnorodność, stabilność gatunkowa

Biom alpejski - wszystkie obszary górskie

stratyfikacja w pionie, nie w poziomie

• przesuwając się w górę, napotykamy podobne strefy biogeograficzne jak podczas podróży ku biegunowi północnemu

• najniższe piętro gór to:

• lasy liściaste (strefy umiarkowanej lub tropikalnej)

• lasy iglaste (jak tajga)

• kosodrzewina

• hale (tundra górska)

• piętro skalne; lodowiec i wieczny śnieg

zimowit, tojad, mieczyk, chaber, pierwiosnek, krokus, słonecznica wąskolistna, dziewięćsił bezłodygowy, salamandra plamista, dzięcioł trójpalczasty

Tatry - regiel dolny

• pasmo regla dolnego stanowią na ogół lasy i polany położone najniżej czyli do wysokości 1200 m npm

• umiarkowanie chłodne (4-6°C)

• lasy bukowo-jodłowe rosnące na glebach na podłożu skał osadowych o dużej zawartości wapnia; występuje również świerk i sporadycznie jawor

• rośliny: żywiec gruczołowaty, wawrzynek wilcze łyko, rzeżucha trójlistkowa, paprocie (paprotnik kolczasty), lilia złotogłów, naparstnica zwyczajna, bez koralowy, wierzbówka kiprzyca, lepiężnik, rutewka orlikolistna, kaczeńce, parzydło leśne, fiołek dwukwiatowy, słonecznica wąskolistna i tojad mocny, krokus, pierwiosnek, chaber, mieczyk, zimowit

Tatry - regiel górny

• obejmuje wysokość 1200 - ok. 1550 m npm (w Tatrach wysokich nawet do 1650 m)

• chłodne (2-4°C)

• porośnięty borem świerkowym, pojawia się jarzębina i limba (poza Tatrami nie występuje nigdzie indziej w Polsce)

• w runie leśnym obszarów zasobnych w wapń, a więc głównie Tatr Zachodnich występują obficie mchy, również paprotnik ostry i kosmatka olbrzymia; w mijescahc bardziej nasłonecznionych rośnie wiciokrzew czarny, a na drzewach pojawia się gdzieniegdzie pojawia się powojnik alpejski

• na bardziej ubogich glebach regla górnego, a więc na podłożu granitowym wyrasta borówka brusznica i borówka czernica, podrzeń żebrowiecoraz wiele mchów

• z kwiatów regla górnego najpowszechniejsza jest goryczka trojeściowa, goryczka orzęsiona, dzwonek skupiony

żywiec gruczołowaty, limba, kumak górski, żmija zygzakowata

Tatry - piętro kosodrzewiny

• 1500-1800 m npm

• bardzo chłodne (0-2ºC)

• najbujniejsza rośnie na wysokościach górnej granicy lasu i osiąga nawet do 3 m; im wyżej, tym staje się rzadsza i niższa

• kosodrzewinie towarzyszy jarzębina zwyczajna, jarząb mączny, jarząb nieszypułkowy; poza tym występuje róża alpejska, wierzba śląska, miłosna górska, modrzyk, ciemiężyca zielona, omieg górski, tojad mocny, ostróżka tatrzańska, arcydzięgiel litwor

miłosna górska, ostróżka tatrzańska, drozd obrożny, orzechówka krótkodzioba

Tatry - piętro alpejskie

• 1800-2250 m npm

• umiarkowanie zimne (-2÷0ºC)

• liczba gatunków roślinnych w piętrze alpejskim drastycznie maleje; od 1950 m kosodrzewina niemal całkiem zanika, a główne miejsce zajmują endemiczne wysokogórskie murawy: boiska dwurzędowa i sit skucina. Piętro alpejskie osiągają m.in. dębik ośmiopłatkowy, sasanka alpejska, dzwonek alpejski, goryczka wiosenna, driakiew lśniąca, niezapominajka alpejska, skalnica tatrzańska i zerwa kulista

skalnica tatrzańska, driakiew lśniąca, pomurnik, płochacz halny (ptaki)

Tatry - piętro turniowe

• powyżej 2250 m npm

• zimne (-4÷-2ºC)

• wyróżnione jedynie w Tatrach Wysokich, dominują porosty, mchy oraz niskie murawy. Gatunki roślin kwiatowych kryją się od wichrów i mrozów pod nagrzewanymi przez słońce skalnymi ścianami i gzymsami. Spotkać tu można m.in. zespół turniowy boimki, skalnicę karpacką, różeniec górski, pierwiosnkę maleńką, omieg kozłowiec, goryczkę przezroczystą, starca karpackiego, złocień alpejski, poduszkowatą lepnicę bezłodygową oraz trawy: wiechlinę wiotką i kostrzewę niską żyworodną

(pojawiają się rośliny kwiatowe - nasiona nawiewane przez wiatr z niższych pięter)

kozica, świstak, orzeł przedni, pustułka

Ekologia funkcjonalna

Liczebność organizmów: populacje

Właściwości populacji

Populacja - grupa organizmów należących do tego samego gatunku, wpsółwystepujących na określonym obszarze i w określonym czasie. Pojedyncze organizmy populacji mogą krzyżować się. Wszystkie organizmy populacji lokalnej tworzą wspólną pulę genową.

Populacja ma wiele cech grupowych, które są cechami statycznymi:

• zagęszczenie (cecha podstawowa)

• rozrodczość, śmiertelność, imigracja, emigracja

• struktura wiekowa, genetyczna i przestrzenna

Zagęszczenie - definiowane jako średnia liczba osobników przypadająca na jednostkę powierzchni lub objętości

okrzemki - 5 000 000/m^3 stawonogi glebowe 50 000/m^2 pąkle - 20/100 cm^2 drzewa - 500/ha

myszy polne - 250/ha myszy leśne - 10/ha jelenie - 4/km^2 ludzie: Holandia - 346/km^2 Kanada - 2/km^2

Metody oceny zagęszczenia bezwzględnego:

• liczenie bezpośrednie

• pobieranie prób z populacji metodą:

• kwadratów

• znakowania i ponownych złowień

Metody oceny zagęszczenia względnego:

• metoda pułapkowa

• metoda liczenia odchodów

• metoda liczenia głosów

• ocena liczebności na podstawie liczby zwierząt upolowanych lub złowionych

• metoda liczenia śladów

• metoda ankietowa (pytanie ludności, czy widzieli)

• ocena stopnia pokrycia podłoża

• ocena ilości zjedzonej przynęty

• liczenie wzdłuż określonej trasy

W Polsce tuż przed rokiem 2000 spadek liczby ludności i załamanie przyrostu naturalnego.

Rozrodczość

Rozrodczość jest pojęciem ekologicznym i określa liczbę potomstwa produkowanego w określonym czasie.

Płodność jest pojęciem fizjologicznym i mówi o zdolności osobnika do wydawania potomstwa.

Organizmy opiekujące się potomstwem charakteryzują się mniejszą rozrodczością.

Rozrodczość może być potencjalna i realizowana.

Wskaźnik urodzeń - liczba potomstwa produkowanego przez jedną samicę w jednostce czasu

• ostryga - 55-114 mln jaj

• liczba jaj ryb - tysiące

• liczba jaj żab - setki

• wielkość zniesienia u ptaków - 1-20 jaj

• mioty ssaków - zazwyczaj do 10, często 1 lub 2

płodność spada wewnątrz grup wiekowych w trakcie upływu lat - cecha krajów rozwiniętych (ale pozostaje największa dla grupy 20-24 lat)

Śmiertelność

Ekologia stawia pytanie, dlaczego osobniki umierają i dlaczego w określonym wieku.

Długość życia może być potencjalna oraz realizowana. W warunkach naturalnych większość osobników nie osiąga potencjalnej długości życia.

Rudzik na wolności żyje 1 rok, w niewoli do 11 lat.

Długość życia kobiety:

• starożytny Rzym - 21 lat

• Anglia 1780 - 39 lat

• USA 1990 - 79 lat

W Polsce wystąpił spadek śmiertelności ok. 1961 r.

Imigracja i emigracja

W większości przypadków przyjmuje się, że oba te procesy zachodzą z jednakową intensywnością - ich efekty się równoważą.

rok 0 - populacja ludzi na świecie liczyła ok. 300 mln osób

rok 1000 - liczebność populacji wzrosła niewiele - o 10 mln; na początku drugiego tysiąclecia przyrost roczny wynosił poniżej 0,1%; liczba ludzi w Europie nawet zmalała w XII w. na skutek czarnej zarazy

rok 1800 - rewolucja przemysłowa podniosła standard życia i spowodowała gwałtowny przyrost; populacja osiągnęła liczebność ok. 1 mld; prawie 65% wszystkich ludzi żyło w Azji, 21% w Europie, <1% w Ameryce Pn

rok 1927 - urodziło się 2-miliardowe dziecko; w latach 1920-50 wzrost populacji wynosił1% rocznie; od połowy XX w. antybiotyki i postęp w medycynie ratowały miliony dzieci, które następnie rodziły swoje dzieci, które…

rok 1960 - postęp w medycynie, rolnictwie i sanitariatach rozszerzył się z Europy na kraje rozwijające się; liczebność populacji osiągnęła 3 mld, a pod koniec lat '60 przyrost roczny wynosił 2,04%

rok 1974 - rozpoczęła się eksplozja liczebności populacji ludzkiej z epicentrami leżącymi w krajach rozwijających się; urodziło się 4-miliardowe dziecko

rok 1987 - urodziło się 5-miliardowe dziecko

rok 1999 - 12 X 1999 przybył 6-miliardowy obywatel Ziemi; dzisiaj Europę i Afrykę zamieszkuje po ok. 12% populacji światowej; 9% żyje w Ameryce Łacińskiej, 5% w Ameryce Pn; podobnie jak w 1800 r. Azja jest domem dla większości ludzi - 61% (ponad 3,5 mld ludzi)

rok 2050 - przez następne pół wieku liczba ludzi na Ziemi będzie rosła, osiągając 9 mld; większość będzie mieszkać w krajach rozwijających się, gdzie niedostatek żywności i wody będzie się ciągle pogłębiał (szacuje się, że Ziemia jest w stanie wyżywić 8 mld)

Ekologia stosowana - tego chyba nie trzeba ;)

Walka ze szkodnikami leśnymi

Słabe siedliska oraz znaczny udział monokultur sosnowych sprzyjają rozwojowi szkodników owadzich (chrabąszcza majowego, szczeliniaka, smolika, trądu sosnowego, paprocha cetyniaka, barczatki sosnówki, brudnicy mniszki, strzygoni choinówki, borecznika, zwisaka borowca, przypłaszczka granatka).

Od znajomości biologii szkodników i metod prognozowania oraz sposobów ograniczania populacji szkodliwych owadów zależy i trwałość, i jakość drzewostanów. Od wiosny do późnej jesieni leśnicy obserwują, prognozują i próbują ograniczać populacje szkodników (prognozuje się, czy nie nadchodzi inwazja).

Kwiecień - obserwacja wylęgu gąsienic brudnicy mniszki na stosach wylęgu lub drzewach lepowych, czasem na jednym drzewie leśniczy musi policzyć kilka tysięcy gąsieniczek o wielkości ok. 2 mm.

Maj - w koronach drzew ściętych na płachty można również spotkać po kilka tysięcy bardziej już wyrośniętych gąsienic: brudnicy mniszki, barczatki sosnówki, strzygoni choinówki oraz larwy boreczników (kilka gatunków).

Pod koniec czerwca w uprawach i młodnikach oceniane jest zasiedlenie drzewek przez gąsienice małego motylka powodującego zniekształcenie pędów sosny - zwójki sosnóweczki.

Lipiec i sierpień to miesiące obserwacji lotu motyli brudnicy mniszki i barczatki sosnówki.

Sierpień - druga generacja borecznika sosnowca.

We wrześniu w glebie należy ocenić zagrożenie od pędraków podgryzających korzenie.

Od kwietnia do sierpnia na uprawach sosnowych trwa wojna z najgroźniejszym szkodnikiem upraw - szeliniakiem. Ten mały chrząszcz przy masowym pojawie w ciągu kilku godzin może zniszczyć kilkuhektarową uprawę.

Koniec prac prognostycznych to jesienne poszukiwania, które polegają na odnalezieniu w ściółce leśnej pod okapem drzewa wszystkich form zimujących owadów (gąsienice barczatki, poczwarki strzygoni choinówki, poprocha cetyniaka, zawisaka borowca, larwy osnuji, kokony boreczników).

Metody zwalczania

• usuwanie drzew zasiedlonych w takim terminie, aby nie dopuścić do wylotu z drzew młodego pokolenia szkodników

• wykładanie drzew pułapkowych

• wykładanie pułapek feromonowych (mają na celu gł. liczenie)

• zastosowanie na pniach drzew pasów natryskowych albo lepów uniemożliwia gąsienicom barczatki sosnówki wejście po pniu na wierzchołek sosny

Do walki ze szkodnikami owadzimi leśnicy wykorzystują swoich skrzydlatych sprzymierzeńców - ptaki. Aby polepszyć ich warunki bytowania, corocznie wywieszane są skrzynki lęgowe oraz wykłądana jest karma dla ptaków zimujących. Sprzymierzeńcami leśników są również pożyteczne owady, które żerując na szkodnikach, ograniczają ich populacje. Lesnicy zakładają tzw. remizy, gdzie stwarzane są warunki do rozwoju pożytecznych dla lasu organizmów.

Jednymi z naszych największych sprzymierzeńców w walce ze szkodnikami lasów są nietoperze. Wszystkie gatunki nietoperzy występujące w naszym kraju (22) podlegają ścisłej ochronie, przy czym 6 z nich wpisano do Polskiej Czerwonej Księgi Zwierząt. Niektóre gatunki tych ssaków żerują wyłącznie w lasach (nocek duży Myotis myotis), pożerając znaczne ilości owadów, w tym groźnych dla drzewostanów chrząszczy oraz komarów (borowiec wielki Nyctalus noctula i nocek rudy Myotis daubentoni). Tylko w ciągu jednego roku tysięczna kolonia nietoperzy zjada kilka ton owadów.

Eksploatacja populacji

Od najdawniejszych czasów polowania na wieloryby i foki stanowiły jedną z zasadniczych podstaw bytu osadnictwa na norweskim wybrzeżu.

W 1993 r. po 5-letniej przerwie, która miała umożliwić gruntowne przebadanie pogłowia wielorybów minke rząd norweski podjął decyzję o wznowieniu w Norwegii połowów tych waleni. Decyzja została podjęta w oparciu o wyniki prac Komitetu Naukowego Międzynarodowej Komisji ds. Wielorybnictwa (IWC).

W 2004 r. wielkość populacji wielorybów w rejonie pn-wsch i środkowego Atlantyku, gdzie Norwegia prowadzi połowy, szacuje się odpowiednio na 107 tys. i 72 tys. zwierząt. Pogłowie to jest wystarczająco wysokie, by zapewnić solidną podstawę dla połowu, który nie naruszy równowagi.

Zasady odgrywające naczelną rolę w gospodarowaniu odnawialnymi zasobami naturalnymi:

• zachowanie równowagi ekologicznej - aby uniknąć uszczuplenia populacji, należy jedynie poławiać jej nadmiar

• bioróżnorodność - aby utrzymać zróżnicowanie biologiczne na świecie, należy chronić wszystkie gatunki przed wyginięciem lub zdziesiątkowaniem
  (gatunki kluczowe - takie, których wyginięcie spowoduje obumarcie ekosystemu; ale nie zawsze wiemy, które to są, więc trzeba chronić wszystkie)

• integracja - wszystkie gatunki, które należą do ekosystemu, stanowią część kompleksowej siatki wzajemnego oddziaływania w tym systemie, dlatego trzeba nimi gospodarować jako całością

• prawo do korzystania z zasobów naturalnych - narody i ludność miejscowa mają prawo do eksploatowania zasobów naturalnych, które są im z natury dostępne, w ramach wyżej wymienionych zasad

• gospodarka zasobami naturalnymi musi opierać się na naukowych zaleceniach, popartych najlepszą wiedzą w tym temacie

• wszystkie decyzje musza opierać się o zasadę ostrożności - oznacza to, że brak pewności co do danych biologicznych musi przynieść rezultat w postaci rozważnie wyznaczonego poziomu połowów, a wszelka eksploatacja musi pozostawiać rozsądny margines bezpieczeństwa

• wszystkim połowom musi towarzyszyć monitoring

• należy wprowadzić skuteczne systemy kontroli celem zapewnienia przestrzegania decyzji regulacyjnych

Już w XVIII w. na wodach Oceanu Południowego pojawiły się prymitywne statki wielorybnicze, łowiące w wodach przybrzeżnych powolne wale baskijskie czy kaszaloty. Dzięki rozwojowi technik wielorybniczych (armatki harpunnicze, slip do wyciągania waleni) na początku XX w. zaczęto polować na znacznie szybsze płetwale błękitne czy finwale.

W 1904 r. powstała pierwsza kompania wielorybnicza, potem zaczęto zakładać stacje brzegowe i pojawiły się statki-przetwórnie. Dzięki nim wielorybnicy uniezależnili się od baz lądowych i mogli przebywać na łowiskach przez cały sezon letni. Rozpoczęła się eksploatacja waleni na skalę przemysłową. Źródła pokazują, że w sezonie 1930-31 zabito w Antarktyce prawie 43 tys. waleni. W ten sposób przełowiono niemal wszystkie gatunki tych ssaków występujące w wodach antarktycznych. Ocenia się, że obecna populacja waleni stanowi 1/6 do 1/10 populacji początkowej.

Liczebność populacji niektórych waleni w XVIII w. i obecnie

gatunek	koniec XVIII w.	dzisiaj
płetwal błękitny	160 tys. - 24 tys.	3-9 tys.
humbak	115 tys.	10 tys.
wal biskajski	100 tys.	3 tys.
sejwal	260 tys.	55 tys.
finwal	550 tys.	120 tys.
kaszalot	2,4 mln	1,95 mln

Od lat '60 Międzynarodowa Komisja Wielorybnicza (IWC) nakładała coraz ostrzejsze restrykcje na wielorybnictwo, aż do roku 1986, kiedy to przemysłowy połów waleni został całkowicie zabroniony. Na podstawie badań naukowych IWC wypracowuje się obecnie zasady przyszłej eksploatacji wielorybów, pozwalające na utrzymanie ich populacji na optymalnym poziomie.

Podobnie jak walenie, obiektem połowów były uchatki antarktyczne. Z powodu dużego zapotrzebowania na ich cenne futra od początku XIX w. prowadzono masowe polowania na te ssaki. Przed rokiem 1825 na jednej tylko wyspie Georgia Południowa zabito ok. 1,2 mln osobników tego gatunku. Polowania kontynuowano do początków XX w., doprowadzając niemalże do całkowitej eksterminacji uchatek antarktycznych.

Innym gatunkiem silnie przetrzebionym przez człowieka była antarktyczny słoń morski. Dziś trwa powolny proces odbudowy populacji tych ssaków.

Początkowo morza antarktyczne obfitowały w ryby. Przemysłową eksploatację ryb rozpoczęła radziecka flota rybacka w końcu lat '60. w sezonie 1969/70 złowiono tu 400 tys. t nototenii marmurkowej. Następnie na łowiska Antarktyki wpłynęły floty rybackie innych krajów, także z Polski. Pod koniec lat '70 zaczęto intensywnie łowić kergulenę oraz w mniejszych ilościach inne gatunki. W połowie lat '80 rozpoczęto eksploatację dużej, głębokowodnej i gastronomicznie szczególnie atrakcyjnej ryby - antara.

W sumie do roku 1996 wyłowiono ponad 3 mln t ryb. Mimo wzrastających nakładów od wczesnych lat '80 ilość pozyskiwanej ryby malała. Okazało się, że wiele gatunków zostało przełowionych. Ryby antarktyczne, żyjąc w zimnych wodach, dojrzewają późno i składają niewielką ilość ikry, co powoduje, że są bardzo podatne na nadmierną eksploatację. Mimo że w końcu lat '80 zakazano połowów wielu gatunków ryb antarktycznych, ich liczebność nie zwiększa się. Należy przypuszczać, że proces odradzania się populacji przełowionych gatunków będzie bardzo trudny i długotrwały.

Ważnym obiektem połowów antarktycznych jest kryl. Te drobne skorupiaki morskie wykorzystywane są jako dodatek do paszy dla bydła i drobiu. Rocznie łowi się ok. 300 tys. t tych bezkręgowców. Wydaje się, że nie są to duże połowy, ale należy wziąć pod uwagę, że nasza wiedza o zwierzętach antarktycznych jest wciąż niewystarczająca do udzielenia odpowiedzi, czy i ile zasobów można czerpać z tego rejonu. Kryl jest głównym pożywieniem wielu zwierząt - waleni fiszbinowych, niektórych fok, pingwinów, i innych ptaków, ryb, kalmarów itd. od kryla zależy przeżycie tych zwierząt, więc niezwykle istotne jest monitorowanie połowów i badanie ich wpływu na ekosystem antarktyczny.

14

ekologia

---