BIOLOGIA I EKOLOGIA

Joanna Malara

Tematyka wykładów z ekologii

 Przedmiot badań i zakres ekologii

 Czynniki ograniczające rozmieszczenie

organizmów

 Populacja i biocenoza

 Metodologia badań ekologicznych

 Genetyka populacji

 Geografia roślin i zoogeografia

 Główne biomy świata

 Ekologia stosowana – eksploatacja populacji

 Struktura funkcje i dynamika ekosystemów

Ekologia jako nauka

Termin ekologia – wprowadził Ernest

Haeckel – 1869 rok.

Oikos – (grec) – znaczy dom, miejsce

życia, siedlisko

Ekologia jako odrębna nauka -

początek XX wieku

Definicja ekologii

 Haeckel – nauka której przedmiotem

badań jest całokształt oddziaływań między
zwierzętami a środowiskiem – ożywionym i
nieożywionym

 Trojan (1978)- ekologia to nauka

określająca stany i dynamikę zjawisk
biologicznych, fizycznych i chemicznych
jakie zachodzą w ekosystemach i decydują
o liczebności i biomasie układów
ekologicznych

cd.

• Ekologia bada szereg poziomów

ekologicznych:

Organizmu
Populacji
Biocenozy
Ekosystemu
Krajobrazu
Biosfery

Podział ekologii

Autoekologia – związki ekologiczne

osobnika ze środowiskiem

Synekologia – związki ekologiczne

zespołu organizmów ze środowiskiem

Ekologia ogólna

• Zajmuje się wpływem czynników

środowiska i interakcji odnoszących
się do wszystkich poziomów
ekologicznych i środowisk. Integruje
wiele różnych dyscyplin – środowisk
wodnych i lądowych.

Ekologia roślin

Powstała w XX wieku
Bada związki organizmów roślinnych z

środowiskiem

W ramach tej dyscypliny realizowane

są zagadnienia:

Teorii przestrzennej zróżnicowania roślinności
Teorii dynamik roślinności – sukcesja, regresja
Teorii populacji
Teorii zbiorowisk – konkurencja, nisza,

strategie adaptacyjne

Fitosocjologia

• Nauka zajmująca się analizą składu i

struktury zbiorowisk roślinnych.

Powstała systematyka zbiorowisk
Poznano stopień i zakres zróżnicowania

roślinności

Twórca szkoły środkowoeuropejskiej – Braun –

Blanquet (1931)

Podstawową metodą badań

fitosocjologicznych jest zdjęcie

fitosocjologiczne, które stanowi materiał w

analizowaniu zróżnicowania roślinności i

identyfikacji i klasyfikacji zbiorowisk

cd.

Zdjęcie fitosocjologiczne jest

przejrzystym i zwięzłym opisem płatu
roślinnego dla danego typu
fitocenozy

Główne osiągnięcia

fitosocjologii

 Poznanie różnorodności zbiorowisk

roślinnych ich struktury i dynamiki

 Poznanie przyczyn przestrzennego

zróżnicowania roślinności

 Opracowanie metod prezentacji i

interpretacji tych zjawisk za pomocą map

roślinności regionów, krajów

 poznanie związków roślinności z warunkami

środowiskowymi oraz charakteru reakcji

roślina na działania zewnętzrne

Podział ekologii – cd.

 Ekologia wód
 Ekologia zwierząt
 Ekologia stosowana – praktyczna –

sprawdza koncepcje ekologiczne w
układach ważnych gospodarczo – lasy,
sady, pola uprawne. Ekologia stosowana
tworzy naukowe podstawy do
formułowania programów ochrony i
gospodarki zasobami przyrody- inżynierii
środowiskowej

Inne dziedziny ekologii

 Ekologia człowieka
 Ekologia zasobów
 Ekologia fizjologiczna
 Bioenergetyka
 Bioklimatologia ekologiczna
 Ekologia genetyczna
 Ekologia ewolucyjna
 Ekologia przemysłowa
 Radioekologia

Ekologia a inne nauki i jej związek

z nimi

 Ewolucjonizm
 Hydrobiologia
 Botanika
 Zoologia
 Mikrobiologia
 Fizjologia
 Geografia
 Gleboznawstwo
 Klimatologia
 Matematyka
 fizyka

Poziomy organizacji

biologicznej

• Biosfera

• Ekosystem
• Zespół ekologiczny
• Populacja

• Organizm
• Układ narządów
• Narząd
• Tkanka
• Komórka

Malejący stopień
poznania
naukowego

Czynniki ograniczające

występowanie organizmów

o Czynniki abiotyczne – fizyczne lub

chemiczne

oKlimatyczne
oSkład chemiczny gleby

o Czynniki biotyczne

oPokarm
oPasożyty
oPatogeny
odrapieżniki

Prawo tolerancji

• Każdy gatunek ma określone

wymagania życiowe, swoje optimum
rozwoju i zakres tolerancji.
Organizmy żeby istnieć i rozwijać się
w określonym środowisku muszą
działać w nim określone czynniki i
znajdować się substancje konieczne
do wzrostu i rozmnażania.

Tolerancja ekologiczna

organizmów

 Punkt krytyczny – wyrażona liczbowo wartość

progowa danego czynnika, powyżej lub

poniżej której organizm nie może istnieć

 Dolny punkt krytyczny - minimum – najniższe

dopuszczalne stężenie danego czynnika

 Górny punkt krytyczny – maksimum

najwyższe dopuszczalne stężenie

 Strefa tolerancji ekologicznej - zawarty

między tymi wielkościami zakres zmienności

badanego czynnika

• Eurytermy –

organizmy o
szerokim zakresie
tolerancji

• Stenotermy –

organizmy o
wąskim zakresie
tolerancji

Tolerancja ekologiczna

Tolerancja organizmu względem tego

samego czynnika może być odmienna
w przypadku różnych funkcji
organizmu. Granice tolerancji są
szersze dla przeżywania niż dla
rozrodu

Tolerancja organizmów względem

tego samego czynnika może być
różna w zależności od wieku i płci

Granice tolerancji ekologicznej są

charakterystyczne nie tylko dla
gatunku biologicznego i dla populacji
geograficznych

Tolerancja ekologiczna wobec

jednego czynnika może ulegać
zmianom zależnie od wpływu innych
czynników ekologicznych

Prawo minimum Leibiga

• Wzrost organizmu jest uzależniony

od tej substancji która występuje w
najmniejszej ilości

Czynniki klimatyczne -

promieniowanie

• Promieniowanie widzialne –

światło

•

fotosynteza,

•Dobowy i sezonowy rytm u

zwierząt i roślin

Fotoperiodyzm

• Zjawisko sezonowych zmian

przebiegu niektórych procesów
fizjologicznych organizmów pod
wpływem zmian w długości dnia

• Rośliny dnia długiego – powyżej 12 godzin -

zboża

• Rośliny dnia krótkiego – poniżej 12 godzin –

tytoń, kukurydza, proso

• Rośliny fotoperiodycznie obojętne – ogórek,

pomidor, gryka

• Znaczenie światła dla rozmieszczenia

roślin na ziemi:

• Strefy chłodne – rośliny mają do dyspozycji

więcej światła

• Strefy gorące – znoszą lepiej zacienienie

• W regionach północnych występują

poza lasem rośliny leśne, które w
Europie żyją stale w cieniu

Wpływ światła na proces

fotosyntezy u roślin typu C3 i C4

Tolerancja termiczna

organizmów

• Ciepło to czynnik ekologiczny

warunkujący wszystkie procesy

życiowe

•

rośliny - asymilacja, oddychanie,

transpiracja, wzrost

•Zwierzęta – metabolizm, aktywność

metaboliczna, zjawiska

fizykochemiczne na poziomie komórki,

regulacja rozmnażania, oddychania,

aktywności ruchowej itp..

Adaptacja organizmów do

wysokich temperatur

• Przystosowanie do wysokich

temperatur- najbardziej wytrzymałe –
nasiona, zarodniki grzybów, cysty
nicieni

Strategia ochronna roślin

sukulenty pustynne

– mała powierzchnia w stosunku do

objętości,

– mała liczba szparek,
– zmniejszają przegrzanie – kolce,

włoski czy okrywa woskowa

Wpływ niskich temperatur

• Najbardziej wytrzymałe na niskie

temperatury:

• Nasiona
• Korzenie
• Bulwy roślin
• Jaj zimujących owadów
• Cysty nicieni

• Odporność na niskie temperatury

związana jest z

•zawartością wody- wyższy poziom

wody tym odporność niższa

•Połączenia wody z koloidami
•Koncentracji roztworów
•Zawartości glikogenu, skrobi,

tłuszczów

• Niskie temperatury przedłużają

życie – spadek tempa metabolizmu

Fenologia rozwoju: a) zimowanie
pędów w glebie; b) przejście pędów na
powierzchnię gleby; c) rozwój, wzrost
i przemieszczanie się pędów w glebie;
d) rozwój i wzrost pędów
nadziemnych; e) kwitnienie pędów
pochodzenia wegetatywnego i
generatywnego; f) dojrzewanie i
rozsiewanie nasion; g) kiełkowanie
nasion i rozwój pędów pochodzenia
generatywnego

Fenologia i fenologiczne pory roku Fenologia bada

Fenologia i fenologiczne pory roku Fenologia bada

okresowość zjawisk lub okresowych przejawów w życiu

okresowość zjawisk lub okresowych przejawów w życiu

roślin i zwierząt

roślin i zwierząt

Polska – 6 faz fenologicznych w

rozwoju roślin

Faza wegetatywna – od początku do

rozwoju liści

Faza pączków kwiatowych

Faz kwitnienia

Faza niedojrzałych owoców

Faza dojrzałych owoców i

rozsypywania się nasion

Faza obumierania – od początku

żółknięcia liści

Fenologiczne pory roku

• Przedwiośnie –pylenie leszczyny,

kwitnienie podbiału pospolitego

Wczesna wiosna

• kwitnienie brzozy brodawkowatej,

klonu zwyczajnego, mniszka
lekarskiego

Cd,

• Lato – kwitnienie lipy drobnolistnej
• Późne lato – dojrzewania owoców bzu

czarnego

• Jesień właściwa – żółknięcie liści

większości drzew

• Zima – okres spoczynku roślin i

zwierząt

Wpływ temperatury na pokrój ,

wygląd i morfologię organizmów

Reguła Bergmana
Reguła Allena
Reguła Jordana

Reguła Bergmana

Rozmiary ciała zwierząt

stałocieplnych żyjących w klimacie
chłodniejszym są większe niż
spokrewnionych z nimi zwierząt
żyjących w klimacie cieplejszym

Korzystny stosunek powierzchni ciała do

objętości

Reguła Allena

Tendencja do zmniejszania się

wystających części ciała u zwierza
stałocieplnych w klimatach
chłodniejszych

Reguła Jordana

Reguła ta stanowi, że ryby wykazują

w niższej temperaturze skłonność do
posiadania większej liczby kręgów,
niż ryby wód ciepłych. Niskie
temperatury opóźniają szybkość
wzrostu i pojawienie się aktywności
rozrodczej. Zwłoka ta powoduje
wyrastanie większych form

Ze względu na charakter tolerancji

wyróżniamy 3 grupy organizmów

Eurytermy – gatunki występujące w

szerokim zakresie zmienności
temperatur - człowiek

Stenotermy – gatunki o wąskim

zakresie tolerancji termicznej

Politermy – wymagają wysokiej temperatury

– koralowce, żyrafy

Oligotermy – niska temperatura – łososie,

niedźwiedź polarny

Politermy – wymagają wysokiej temperatury

Oligotermy – niska temperatura

Woda i wilgotność

• Woda- środowisko

życia w którym
zachodzą wszystkie
procesy życiowe i
podstawowy
budulec z którego
powstaje biomasa

Zawartość wody w organizmach

żywych

 Ogólnie organizmy

żywe – 60-90%

 Nasiona, spory –

poniżej 50%

 Człowiek – 63%
 Grzyby -80%
 Parzydełkowce –

98%

 Suche nasiona zbóż

– 10%

Stresy wodne roślin

• Bilans wodny organizmu – różnica

między ilością wody pobraną a
wydaloną. Zależy od:

Temperatury
Wilgotności powietrza
Wiatrów
Zawartości wody w pokarmie
Indywidualnych właściwości gatunku-budowy

morfologicznej, plastyczności ekologicznej,
zdolności do regulowania stanu fizjologicznego

Susza

• W czasie suszy maleją zasoby wody

w glebie. Działanie na komórki:

Obniża się turgor komórek
Dehydratacja komórek
Zmiany w strukturze białek i lipidów
Zagęszczenie jonów w wakuoli i cytoplazmie
Denaturacja białek
Utrata aktywności niektórych enzymów

Odporność roślin na

wysychanie

Zwiększenie pobierania wody przez

system korzeniowy

Ograniczanie strat wody przez

zamykanie aparatów szparkowych,

ograniczenie parowania przez

kutykulę

 redukcję powierzchni liści
Magazynowanie wody

Mechanizmy tolerancji na

suszę

Szybki rozwój rośliny w okresie

poprzedzającym suszę

Tolerancja na niskie potencjały wody i

ich usuwanie:

sprawna osmoregulacja,
wzrost elastyczności błon i ściany

komórkowej

 zmniejszenie wymiarów komórek,
 ograniczenie transpiracji

cd.

Tolerancja na odwodnienie

protoplastu

Zmiany chemiczne w składzie błon
Zabezpieczenie przed denaturacją i destrukcją

błon

Tolerancja na suszę przy niskim

turgorze

Zmiany w pędzie – wzrost oporów dyfuzyjnych,

redukcja powierzchni liści, redukcja aparatów
szparkowych

Podział organizmów pod względem

wymagań wodnych

Hydrobionty – organizmy żyjące w wodzie
Helobionty występujące na pograniczu

środowisk wodnych i lądowych

Higrofile- wymagające dużej wilgotności

środowiska:

Mezofile – wymagające dużej wilgotności względem

powietrza

Higrofile właściwe – wymagające dużej wilgotności gleby

Kserofile – wykazujące dużą odporność

na suszę

Hydrobionty – organizmy żyjące w wodzie

• Wśród roślin wyróżniamy:

Hydrofity
Higrofity
Mezofity
Kserofity wraz z sukulentami

Kserofity

• Występują na siedliskach ubogich w

wodę

• Terofity – okres suszy przeżywają w postaci

nasion – pustynie

• Geofity – susze przeżywają w postaci cebul,

kłączy, bulw

• sklerofity- mają twarde liście lub są bezlistne
• Sukulenty – rozwinięta tkanka wodna –

magazyn wody – aloes, rozchodnik, rojnik

Terofity – okres suszy przeżywają w postaci nasion –

pustynie

Geofity – susze przeżywają w postaci cebul, kłączy,

bulw

Mezofity

• Rośliny wymagają umiarkowanej

wilgotności, znoszą okresową suszę-
ograniczają transpirację

Higrofity

• Rośliny związane ze środowiskami o

dużej wilgotności- słabo rozwinięty
system korzeniowy, duże liście o
cienkich blaszkach – niecierpek
pospolity

Rośliny poikilohydryczne

• Posiadają zmienne uwodnienie

organizmu, dostosowane do

otoczenia, niewiele różniące się

od stosunków wilgotnościowych

siedliska i zmieniające się z

nimi –podczas suszy wysychają

zupełnie – stan śmierci pozornej

po deszczu ożywają

– Rośliny zarodnikowe
– Sinice, porosty, mchy,

wątrobowce

– Myrothamnus

flabellifolia – miotlasta

krzewinka – pustynia

Namib

Pokarm jako czynnik

ekologiczny

• Makroelementy – fosfor, azot, potas,

wapń magnez, siarka

• Mikroelementy – bor, żelazo,

mangan, molibden, cynk, miedź

Fosfor

Rola

 – wchodzi w skład nukleoprotein, fityn,

fosfatydów

Bierze udział w gospodarce energetycznej

roślin – ATP

Niedobór fosforu

Spadek intensywności fotosyntezy, aktywności

enzymów biorących udział w cyklu Calvina

Hamuje transport asymilatów

Fosfor – cd.

• Źródło fosforu

• Fosforany wapnia, żelaza, organiczne

połączenia fosforowe

• Objawy niedoboru

• Starsze liście są matowe, ciemne
• Łodygi roślin jednorocznych są czerwone na

skutek gromadzenia antocyjan

Azot

• Rola

• Budulec amin, aminokwasów, substancji

białkowych, kwasów nukleinowych, chlorofilu

• Źródło

• Atmosfera – mutualizm
• Proteoliza
• Amonifikacja
• Nitryfikacja
• denitryfikacja

cd.

• Mineralizacja – szybki

mikrobiologiczny rozkład substancji
organicznych na proste związki
mineralne przyswajalne przez rośliny

• Humifikacja – przekształcenie trudno

rozkładalnych substancji
organicznych – celuloza, lignina na
związki humusowe stanowiące
podstawę próchnicy glebowej

cd.

• Proteoliza – uwalnianie azotu z

substancji organicznej

• Amonifikacja – redukcja N do NH3
• Nitryfikacja – utlenianie amoniaku do

azotanów - Nitrosomonas i Nitrobacter

• Denitryfikacja – azotany ulegają

redukcji do gazowych tlenków i N2 –
straty azotu w glebie

Potas

• Rola

Synteza sacharydów
Asymilacja dwutlenku węgla
Powstawanie białek
Aktywizacja enzymów

cd.

Niedobór

ZAKŁÓCENIE GOSPODARKI WODNEJ
Obniżenie intensywności fotosyntezy
Zakłócenie w przyswajaniu azotu
Ograniczenie syntezy białka
Zmniejszenie szybkości podziału komórek

Objawy niedoboru

Chloroza
Nekroza
Pędy cienkie, wiotkie
Liczne pędy boczne
Spadek turgoru, więdnięcie

Wapń

• Rola

• Główny składnik kationów wymiennych w

kompleksie sorbcyjnym gleb – występuje
jako:

» Pektynian wapnia – ściany komórkowe
» Węglan wapnia – powierzchnia ścian

komórkowych

» Szczawian wapnia- sok komórkowy
» Fityna – ziarna zbóż

Kryształy szczawianu
wapnia

Wapń - cd.

• Rola w roślinie:

• Formowanie membran w organellach

komórkowych – utrzymuje małą
przepuszczalność błon cytoplazmatycznych
dla jonów oraz wpływa na selektywność

• Wydłużanie się komórek - korzenia i łodygi
• Poprawia fizyczne i chemiczne właściwości

gleby – tworzenie struktury gruzełkowej
gleby; reguluje odczyn gleby

Wapń – cd.

• Objawy niedoboru

• Gorzka plamistość jabłek
• Zgnilizna wierzchołkowa owoców pomidora
• Liście – deformacja, chloroza
• Silne skręcenie młodych liści brązowe plamy
• Słabo rozwinięty system korzeniowy

Magnez

Rola:

Składnik chlorofilu i wielu enzymów
Uczestniczy w procesie podziału komórek
Wpływa na stan fizykochemiczny koloidów

glebowych

Przedłuża okres aktywności chloroplastów

Objawy niedoboru magnezu

Roślina traci turgor
Liście giną

Mikroelementy - żelazo

• Rola

– Składnik minerałów
– Tworzenie chlorofilu
– Udział w reakcjach oksydo-redukcyjnych
– Bierze udział w wiązaniu wolnego azotu
– Metabolizm RNA w chloroplastach

Miedź

• Rola

• Fotosynteza
• Metabolizm związków azotowych
• Wchodzi w skład enzymów oksydo -

redukcyjnych

cd.

• Objawy niedoboru:

• „choroba nowin” wierzchołki nowych liści

bieleją i zasychają, liście wąskie i skręcone

• Rośliny nie kłoszą się i nie wytwarzają ziarna

Bor

• Rola:

– Wpływa na proces wzrostu i podziału komórek
– Budowa ścian komórkowych
– Zwiększa pobieranie wapnia przez rośliny

• Objawy niedoboru

– Zahamowanie wzrostu i obumieranie stożków

wzrostu

– Kędzieżawienie liści
– Liście kruche, łamliwe

Gleba jako środowisko życia

organizmów

• Rola:

• Integralny składnik wszystkich środowisk

lądowych

• Środowisko życia
• Produkcja biomasy
• Obieg pierwiastków pokarmowych i wody

Czynniki fizyczne gleb

• Jakość użytkowa gleby zależy od

proporcji objętościowej która
powinna wynosić:

• Części mineralne – 45%
• Próchnica – 5%
• Powietrze glebowe – 25%
• Woda glebowa – 25%

cd.

• Stopień rozdrobnienia fazy stałej

gleby decyduje o:

• Porowatości
• Stanie uwilgocenia
• Areacji
• zwięzłości
• plastyczności

Woda w glebie

• Rodzaje wody w glebie:

• Chemiczna
• W postaci lodu
• Pary wodnej
• Woda higroskopowa
• Błonkowata
• Kapilarna
• Grawitacyjna
• gruntowa

Czynniki chemiczne

• pH gleby
• Właściwości buforowe gleb
• Sorbcja – zatrzymywanie przez glebę

jonów, molekuł i zawiesin –
mechaniczna, fizyczna, wymienna

Organizmy glebowe

• Według wielkości dzielimy je na:

• Mikrofauna – pierwotniaki, wrotki, nicienie

Mezofauna

• Mezofauna – skoczogonki, roztocza,

chrząszcze

Makrofauna

• Makrofauna – pajęczaki, dżdżownice

Megafauna

• kręgowce glebowe, ślimaki

Grupy ekologiczne organizmów

glebowych

• Geobionty – całe życie przebiega w

glebie

• Geofile – przejściowo przebywają w

glebie – larwy owadów

• Geokseny - sporadycznie przebywają

w glebach – okres składania jaj,
najliczniejsza grupa organizmów
glebowych

Pokarmowe grupy organizmów

glebowych

Fitofagi - zjadają martwe szczątki roślin

– stonogi, ślimaki

Organizmy detrytusowe – martwa

materia organiczna w różnym stopniu
rozkładu

Koprofagi - odżywiają się odchodami
Mikrobiofagi – odżywiają się grzybami,

bakteriami

drapieżne

Wpływ organizmów na środowisko

ekologiczne gleby

Uruchamianie mineralnego tworzywa

gleby

Przetwarzanie substancji

organicznych

Przemieszczanie składników w profilu

glebowym

Ekologiczne liczby

wskaźnikowe Polski

• Teoretyczne i metodyczne podstawy

oceny warunków przyrodniczych za
pomocą wskaźników roślinnych
omawiają:

• Zarzycki 1984 - 2100 taksonów flory

polskiej -

• Ellenberg – 1974 – 16 700 taksonów Europy

skala od 1 do 5 rozszerzona do 10

Liczby ekologiczne określają

Formy życiowe w sensie Raunkiera
Liczba stanowisk i tendencje

dynamiczne polskich populacji

wskaźniki klimatyczne

Wskaźnik świetlny
Wskaźnik termiczny
Wskaźnik kontynentalizmu

Wskaźniki edaficzne

cd.

• Wskaźnik trofizmu
• Wskaźnik wilgotności
• Wskaźnik kwasowości
• Wskaźnik dyspersji gleby
• Zawartości materii organicznej i humusu

Zalety i wady stosowania liczb

ekologicznych Polski

• Krótkie zwięzłe ujednolicone zapisy

opracowane tą samą metodą dla
wielu taksonów są łatwe do
porównywania

• Wada – sugerują dokładność tam

gdzie jej nie ma, uwzględniają tylko
niektóre czynniki siedliskowe, nie
można ich mierzyć

Ekologia populacji

Pojęcie osobnika

• Różnorodność kryteriów przy

wyróżnianiu podstawowych jednostek
demograficznych w populacji wynika
zarówno z różnorodności morfologicznej
roślin jak i przyjmowania różnych
koncepcji. Problemy demograficzne są
rozwiązywane na podstawie:

Genetycznej
morfologicznej

• Osobnik to organizm odrębny,

nieprzerwany morfologicznie i
fizjologicznie. Może powstać na
drodze rozmnażania generatywnego i
wegetatywnego. Jako kryterium
wyróżnienia osobników służy ich
odrębność.

• Aby uznać za pojedynczego osobnika kępę, pęd lub

skupienie pędów taka jednostka musi spełnić wymogi:

• Zajmuje określone miejsce w przestrzeni
• wchodzi w reakcje z podobnymi jednostkami tego

samego gatunku lub innych

• Pobiera wodę i sole mineralne
• Wytwarza propagule wegetatywne i generatywne

Gatunki roślin można podzielić na

dwie grupy:

Populacje tworzą pojedyncze osobniki – to

rośliny aklonalne a ich typ wzrostu unitarny

Populacje tworzą organizmy złożone z wielu

strukturalnych jednostek zakorzenionych –
rośliny klonalne – typ wzrostu iteratywny

Definicje osobników

 Genet – jednostka powstała z jednej zygoty,

traktowana jest jako jeden organizm – siewka,

organizm monokormonalny (jednopędowy) lub

polikormonalny (wielopędowy)

 Rameta – jednostka powstała na różnego rodzaju

rozłogach nadziemnych i podziemnych które

mogą lecz nie muszą się odłączyć od organizmu

macierzystego – np.. Jaskier rozłogowy

 klon – zbiór jednostek (ramet) powstałych ze

wzrostu wegetatywnego (klonalnego) genetu ,

jednostki te mogą być połączone z organizmem

rodzicielskim

Organizacja ekologiczna na

poziomie populacji

Istnieje 50 definicji populacji
Łacina – populus – znaczy lud i

populatio – ludność zamieszkująca
dany obszar

Definicja ekologiczna – grupa

organizmów należących do tego
samego gatunku zamieszkująca
określony obszar w określonym czasie

cd.

• Definicja mendlowska – populację

tworzą osobnik rozmnażające się
płciowo i zapylające krzyżowo,
mające wspólną pulę genową

• Definicja geograficzna obejmuje

wszystkie osobniki jednego gatunku
zamieszkujące jednolity geograficznie
lecz synekologicznie różny krajobraz

Właściwości populacji

Wielkość, liczebność, gęstość
Struktura płci i wieku
Organizacja przestrzenna
Różnorodność genotypowa i

fenotypowa

Procesy wewnątrzpopulacyjne
rozrodczość i śmiertelność
Procesy wiążące ją z ekosystemem

Struktura wiekowa populacji

• Jest to względna liczba osobników

należących do poszczególnych klas
wiekowych

• Stała struktura wiekowa – proporcje

ilościowe między poszczególnymi,
kolejnymi stadiami wieku są
względnie stałe; obrazem takiej
struktury jest piramida

• Niezmienna struktura wiekowa

populacji

występuje wtedy, gdy tempo jej

wzrostu jest zerowe, a struktura
wieku osobników jest trwała

populacja
ustabilizowana

• Dla populacji wzrastającej

charakterystyczna jest znaczna
przewaga osobników młodych, co
powoduje że podstawa piramidy jest
szeroka

% osobników w populacji

populacja młoda

W populacji zanikającej charakterystyczny

jest znaczny udział osobników ze starszych

klas wieku

populacja
zamierająca

Rozrodczość

• Rozrodczość jest to wielkość

przyrostu populacji w wyniku
tworzenia osobników potomnych w
populacji. Rozrodczość realizowana -
można ja wyrażać liczbą potomstwa
urodzonego w populacji w
określonym czasie w przeliczeniu na
samicę.

Wskaźnik śmiertelności

• Liczba osobników umierających w

określonym przedziale czasu
podzielona przez średnią liczebność
populacji w tym czasie.

Przeżywalność

• Odwrotność śmiertelności. Dane

przeżywalności osobników w
populacji przedstawia się w postaci
krzywych przeżywania, które
pokazują procent osobników
przeżywających w poszczególnych
fazach ich cyklu życiowego.

• Typ I – Wysoka przeżywalność

osobników młodych i jej spadek w
grupie osobników należących do
najstarszych klas wieku – np. duże ssaki

• Typ II – jednakowe

prawdopodobieństwo przeżycia
osobników we wszystkich klasach wieku
- populacje niektórych gatunków
ptaków

• Typ III – największa śmiertelność w

klasach osobników najmłodszych -
ryby, pasożyty

Wzrost liczebności populacji

• Wzrost populacji zgodny z jej

wewnętrznym tempem wzrostu jest
wykładniczy a jej graficznym obrazem jest
krzywa wykładnicza. W warunkach
naturalnych wzrost taki może zachodzić
jedynie wtedy, gdy zasoby środowiska są
nieograniczone.

0

40

80

120

160

200

0

10

20

30

Czas (t)

L

ic

ze

b

n

o

ść

p

o

p

u

la

cj

i

(N

)

rN

dt

dN



Wzrost liczebności populacji zależny od

zagęszczenia

• Liczebność populacji wzrasta w tempie

wykładniczym aż do momentu wypełnienia
środowiska osobnikami. Maksymalna
liczebność populacji jest określona przez
warunki środowiska i nazywa się
pojemnością środowiska K. W momencie
gdy populacja osiągnie liczebność równą
pojemności środowiska jej wzrost ustaje
dzięki hamowaniu tempa przez np.
konkurencję między osobnikami

Esowata krzywa wzrostu

populacji

0

20

40

60

80

100

120

0

20

40

60

80

100

Czas (t)

L

ic

ze

b

n

o

ść

p

o

p

u

la

cj

i (

N

)

Wzrost populacji w warunkach

naturalnych

• Krzywe wzrostu w warunkach

naturalnych wykazują pewne
wahania liczebności wokół poziomu
pojemności środowiska
spowodowane zmianami warunków

Tabele przeżywania

• Dane dotyczące śmiertelności

osobników można uzyskać badając w
populacji liczbę umierających w
poszczególnych klasach wieku. Dane
te można przedstawić w postaci
tabel. W tabelach przeżywania
zawarte są informacje o losach grup
osobników urodzonych w pewnym
okresie nazywanych kohortami.

Wielkość, liczebność i gęstość

populacji

• Wielkość populacji może być

mierzona dwiema miarami:

Wielkością areału populacji
Liczbą osobników

Metody oceny liczebności i

zagęszczenia

• Liczebność populacji wynika z bilansu

między rozrodczością i
śmiertelnością. Kształtowana jest
przez właściwości osobników:

– płodność,
– długość życia,
– uwarunkowań genetycznych

cd.

• Czynniki zewnętrzne abiotyczne –

zasobność środowiska

• Interakcje z innymi gatunkami

Fazy dynamiki liczebności

• W rozwoju populacji wyróżniamy trzy

fazy:

Faza zasiedlania i wzrostu liczebności –

np.. Jeśli gatunek powraca po jakimś
czasie na opuszczone miejsce to rozwój
populacji zależy od banku nasion w glebie

Faza względnej równowagi liczebności –

zmiany liczebności populacji maja
charakter fluktuacji lub oscylacji, nie
podlegają zmianom kierunkowym

cd.

• Faza spadku liczebności – np.. Populacje

cechuje wysoka rozrodczość, rozwój
odbywa się w sprzyjających warunkach,
po czym działa niekorzystny czynnik

• Faza regresji populacji –

charakterystyczna dla gatunków
pionierskich czy komponentów
zbiorowisk jednego stadium
sukcesyjnego

Populacja ustabilizowana

• Układ w którym liczebność nie

podlega kierunkowym zmianom lecz
fluktuacjom sezonowym lub
wieloletnim

Aspekty stabilności

populacji

Stałość liczebności
Trwanie – kontynuowanie istnienia

populacji w danym miejscu

Inercja – zdolność opierania się

zmianom środowiska

Elastyczność – szybkość z jaką

populacja powraca do swojego stanu
wyjściowego sprzed okresu zmian w
środowisku

Dynamiczna równowaga populacji jest

zachowana ponieważ:

Populacje zasiedlają heterogenną przestrzeń,

same są heterogenne genetycznie, wiekowo
itp..

W różnych fragmentach środowiska kondycja i

zagęszczenie osobników nie jest jednakowe

Dyspersja nasion umożliwia rekolonizację

miejsc wcześniej opuszczonych przez osobniki
tego gatunku

Utrzymywana jest przez fluktuację, która jest

efektem wiekowego zróżnicowania osobników

Struktura płci

• Najprostsza forma struktury

demograficznej – stosunek płci czyli
liczba samców przypadająca na liczbę
samic

• Komplikacją w ocenie struktury płci jest

rozdzielnopłciowość – nie jest jednakowo
częsta wśród roślin i zwierząt np., flora
polska to 2 %gatunków roślin
kwiatowych całkowicie dwupiennych

Cd.

• Struktura płci ulega modyfikacjom

przez zróżnicowanie tempa wzrostu
w zależności od płci czy wyczerpanie
spermy w zbiorniczku nasiennym
samicy, która będzie wtedy składać
jaja nie zapłodnione ( arrenotokia)

Struktura wiekowa

• W świecie roślin wyróżnia się dwa

główne typy rozwojowe, które
decydują o strukturze wiekowej
populacji:

Monokarpiczność – jednorazowe

wytwarzanie nasion - gatunki jedno i
dwuletnie

Polikarpiczność – wielokrotne wytwarzanie

nasion w ciągu całego życia osobnika –
drzewa i krzewy

• Kryterium wieku to czas przeżyty od

powstania osobnika. Do metod
pozwalających ocenić wiek należą:

Wielkość osobnika lub poszczególnych

części jego ciała

Stopień skostnienia szkieletu
Stanu zębów , łusek
U roślin analiza rocznych przyrostów łodygi,

pnia i kłączy

U zwierząt coroczne przyrosty np.. rogów

Stadia rozwojowe u roślin

• Siewki – stadia życia rośliny tuż po

wykiełkowaniu

• Młodociane
• Wegetatywne wirginilne – osobnik w

pełni rozwoju ale nie posiada jeszcze

zdolności do rozrodu

• Generatywne – kwitnienie, owocowanie
• Senilne – obumieranie nadziemnej

części rośliny

Organizacja przestrzenna

populacji

• Dynamika przestrzenna populacji

zależna jest od:

Tempa i sposobu kolonizowania nowego

miejsca

Przystosowania się osobników do warunków

abiotycznych i sąsiadów

Fluktuacyjnych, progresywnych i cyklicznych

zmian liczebności po zasiedleniu danej
przestrzeni

Typy struktury przestrzennej wg

Chessela

Losowy
Regularny
Kępkowy
Skupiskowy
Łanowy
gradientowy

Płatowa struktura

przestrzenna

• Odpowiedź populacji na

heterogeniczność siedlisk lub
specyficzne rozsiewanie nasion i
skupiskowy pojaw siewek w
sąsiedztwie roślin dojrzałych

• W populacjach roślin wzrastająca

skupiskowość jest efektem zmian
architektury osobników i ich
szybkiego tempa wzrostu

Wielkość populacji i jej

ocena

• Wielkość populacji określana jest przez

jej zasięg przestrzenny i liczebność

• Wielkość poletka podstawowego w

wielu badaniach przyjmuje się kwadrat
o boku 1 metra- możliwość policzenia
osobników bez zniszczenia pokrywy
roślinnej, na takiej powierzchni
występuje wystarczająca liczba
osobników

Metoda gronowa

• System powierzchni o malejących

wielkościach np., do badań na łąkach,
porzuconych w różnym czasie gdzie
malejące powierzchnie są wpisywane
jedna w drugą; hierarchiczny układ
powierzchni umożliwia prowadzenie
obserwacji na różnych poziomach
organizacji biologicznej: osobnik,
populacja, zbiorowisko

Metoda gronowa -

zastosowanie

 Zbiorowiska tworzą mozaikę na stosunkowo

niewielkiej powierzchni

 Jedno zbiorowisko przedstawia mozaikowy

układ np. Olsy, torfowiska

 Gdy badania demograficzne obejmują kilka

gatunków o różnej biologii o szerokiej

amplitudzie ekologicznej

 Jeśli osobniki jednej populacji

charakteryzują się różnym sposobem

rozmieszczenia w przestrzeni ze względu na

wiek oraz wielkość

Interakcje w układach

międzygatunkowych

• Wg Beklemiszewa – cztery typy

interakcji:

Topowe – oddziaływania przez

przekształcenie właściwości biotopu
np. porosty na korze drzew (epekia)

Fabryczne- osobniki jednego gatunku

wykorzystują osobniki drugiego
gatunku jako materiał budowlany np..
Larwy chruścików

cd.

Foryczne – osobniki przenoszą się

nawzajem np.. Muchy i chrząszcze
przenoszące zarodniki grzybów

Troficzne - - sposób oddziaływania na

siebie dwóch organizmów lub
populacji

Konkurencja

• Interakcja dwóch gatunków

ubiegających się o to samo – światło,

wodę pokarm itp..

Konkurencja o zasoby – o charakterze

eksploatacji – osobniki jednego gatunku

korzystają z tych samych ograniczonych

zasobów środowiska

Konkurencja na drodze interferencji czyli

„ustępowanie” – organizmy przeszkadzają

sobie nawzajem, korzystając z tych samych

zasobów środowiska.

• Gatunki lasówek

Borealnych lasów Nowej
Anglii odżywiają się
owadami i są podobnej
wielkości, rozdzielają swoje
strefy żerowania , osiagają
zmianę behawioru
żywieniowego

Konkurencja

międzygatunkowa

• Częstość występowania konkurencji

międzygatunkowej u organizmów
lądowych jest mniejsza niż u
morskich – organizmy morskie w
strefach pływów często konkurują o
przestrzeń, lądowe – substancje
biogenne lub pokarm – są
rozmieszczone mozaikowo

cd.

• Konkurencja wśród bezkręgowców

jest rzadsza niż wśród roślin czy
zwierząt kręgowych – bezkręgowce
sa bardziej podatne na zmiany
klimatyczne czy presę drapieżników

Podsumowanie

 Zasada konkurencyjnego wyparcia –

niemożliwe jest współwystępowanie
gatunków identycznych ekologicznie

 Zdolność konkurencyjna gatunków podnosi

się przez wzrost efektywności
wykorzystania zasobów oraz przez
wytworzenie takich mechanizmów
interferencyjnych, które zmniejszają
dostęp konkurenta do ograniczonych
zasobów środowiska

Drapieżnictwo

• Partner-ofiar ponosi szkodę, drugi –

drapieżnik odnosi korzyść:

Czynnik ograniczający rozmieszczenie

lub liczebność populacji ofiar

Kształtuje organizacje zgrupowań

wielogatunkowych

Jako siła selekcyjna w powstaniu wielu

przystosowań np.. Ubarwienie
ostrzegawcze

Reakcja drapieżnika na wzrost

zagęszczenia populacji ofiary

 Liczebnościowa – wzrost liczebności

drapieżnika – zwiększona reprodukcja

 Funkcjonalna – zmiana liczby ofiar

zjadanych przez jednego drapieżnika

 Skupiskowa – poszczególne osobniki w

populacji drapieżnika koncentrują swoją
aktywność w określonych miejscach

 Rozwojowa – zmiana liczby ofiar jaką musi

zjeść drapieżnik zanim osiągnie wiek
rozrodczy

Model Lotki - Voltery

• Opiera się na 3 założeniach :

Dotyczy oddziaływań w najprostszym

układzie – populacja jednego gatunku

ofiary i drapieżnika

Zakłada że liczebność populacji ofiar

wzrasta jeśli liczebność populacji

drapieżnika spadnie poniżej wartości

progowej

Liczebność populacji drapieżnika wzrasta

jeśli liczebność jego ofiar wzrośnie

powyżej wartości progowej

cd.

• Model ten przewiduje wystąpienie

cyklicznych zmian liczebności w
populacjach drapieżnika i ofiary

Strategie obronne roślin przed

roślinożercami

Chemicznie – trujące lub niejadalne

substancje chemiczne

Glikozydy – pobudzają czynność serca
Cyjanek – koniczyna biała
Kapusta – olejki musztardowe

Poziom metabolitów wtórnych w

tkankach roślin może wzrastać pod
wpływem zgryzania przez roślinożerców
tzw. Indukcja mechanizmów obronnych

cd.

Poprzez wykształcenie obronnych

przystosowań strukturalnych

Budowa urządzeń chwytnych u

roślin owadożernych

Wydzielają lepki śluz
Działające na wzór wilczych dołów

lub pułapek

Postać dwóch klapek

Pasożytnictwo

• Grupa wśród drapieżników, żyjąca w

ścisłym związku ze swym żywicielem:

Mikropasożyty – namnażają się wewnątrz

lub na powierzchni ciała swojego żywiciela

Makropasożyty – wzrastają lecz nie

namnażają się w lub na ciele żywiciela

Parazytoidy – wśród owadów składają jaja

wewnątrz lub na powierzchni ciała
żywiciela doprowadzając do jego śmierci

Sposoby rozprzestrzeniania się

pasożytów

Pozioma – horyzontalna – infekcja

przenosi się na kolejne osobniki w
populacji żywiciela

Pionowa – wertykalna – z matki na jej

potomstwo

Przyczyny powstawania złożonych

cykli życiowych

Złożone cykle życiowe są przejawem

optymalnego wykorzystania
środowiska przez pasożyty

Zmiana żywicieli to „pamiątka”

ewolucyjnego rozwoju pasożyta

Niektórzy żywiciele pośredni służyli

pasożytom początkowo jako wektory

Ewolucja w układzie pasożyt-

żywiciel

• Bliski związek między pasożytem i

jego żywicielem powoduje, ze każdy
z partnerów staje się ważnym
czynnikiem selekcyjnym w ewolucji
drugiego. Stwarza to warunki do
powstawania wzajemnych
przystosowań w procesie koewolucji.
Trwa wyścig zbrojeń między układem
pasożyt-żywiciel

Przykłady koewolucji w układzie

pasożyt – żywiciel

• Roślina Glycine clandestina i

atakująca ja rdza - w tym układzie
pojedynczym genom
odpowiedzialnym za wirulencję
pasożyta odpowiadają
komplementarne geny odporności u
żywiciela. Zjawisko to znane jest
jako koewolucja „gen za gen”

Pasożytnictwo socjalne

• Kukułka podrzucająca jaj innym

ptakom – trzcinniczek, pliszka siwa,
świergotek łąkowy – usuwają 100%
obcych jaj

Mutualizm

• To wzajemnie korzystne współżycie

dwóch różnych gatunków, w wyniku
którego zwiększa się poziom
dostosowania obu partnerów

• Mutualizm obligatoryjny –

obowiązkowy – porosty, mikoryza

• Mutualizm fakultatywny – partnerzy

żyją samodzielnie ich związek jest
związkiem oportunistycznym

Mutualizm obligatoryjny

• Mikoryza – ścisłe współżycie grzybni

z korzeniami wielu roślin
naczyniowych

– Ektomikoryza – polega na wytworzeniu

wokół korzenia rośliny opilśni z gęsto
splecionych strzępek grzybni

– Endomikoryza – wnikanie strzępek

grzyba do wnętrza komórek korzenia –
rośliny uprawne

• Symbioza roślin motylkowych z

bakteriami korzeniowymi z rodzaju
Rhizobium – tworzą na korzeniach
brodawki .

• Bakterie wiążą wolny azot – 100-175

kg azot na rok z 1 hektara. Istnieje
100 gatunków roślin oprócz
motylkowych, które potrafią wiązać
azot min. olsza, kawa, oliwnik

Symbiozy sinic

• Sinice wchodzą w układy

symbiotyczne z wieloma różnymi
roślinami – od glonów po rośliny
wyższe. Współżycie sinic z glonami to
syncyjanoza – glon złotowiciowiec
otrzymuje tlen a sinica niektóre
substancje odżywcze

Symbiozy roślin ze

zwierzętami

• Symbiozy bakteryjne – np.. W

organizmie owadów gdzie pomagają
w rozkładzie celulozy – termity

• Symbiozy bakteryjne w przewodach

pokarmowych ssaków roślinożernych
– bakterie, orzęski rozkładające
celulozę do kwasów tłuszczowych

• Bakterie – Escherichia coli,

Alcaligenes faecalis – jelita zwierząt
wszystkożernych w tym człowieka -
produkcja kwasu foliowego, witaminy
K i B12

Współżycie roślin i zwierząt

• Mikofilia – współżycie zwierząt z

grzybami (mrówek, termitów,
chrząszczy) – zwierzęta te prowadzą
uprawy grzybów które służą im jako
pożywienie

Mrówki tnące liście

Myrmekofilia

• Współżycie roślin z mrówkami tzw.

Mrówcze ogródki

Gniazda tych mrówek
spotyka się na drzewach –
20m. Mrówka znosi tam
nasiona roślin, te kiełkują -
są to epifity

Galasy

• Galasy czyli wyrośla – twory

powstające na roślinach, gdzie owad
– galasówka złożył jaja z których
wykształciły się larwy. Mogą mieć
postać kul, kieszeni, torebek. Są to
inkubatory dla larwy.

Zgryzanie

• Zgryzanie uszkadza organizm

roślinny pozbawiając go pewnej jego
części co odbija się na jego rozwoju.
Roślina traci części
fotosyntetyzujące, służące jej do
rozmnażania czy spichlerzowe.

Allelopatia

• Wzajemne oddziaływanie roślin na

siebie hamujące lub przyspieszające
wzrost rośliny. Substancje działające
allelopatycznie mogą mieć charakter
chemiczny np;

– etylen – wydzielany przez jabłka

przyspiesza dojrzewanie owoców ,
szybszy rozwój organów przetrwalnych

cd.

• Olejki eteryczne – gorczyczny, czosnkowy u

roślinności twardolistnej

• Cyjanowodór
• Wodne roztwory – kumaryny, fenole,

alkaloidy

• Orzech czarny – liście jego opadające

wytwarzają substancję juglon, który hamuje
wzrost innych roślin, podobnie działają
eukaliptus, dąb biały czy choina kanadyjska

Struktura ekosystemów

• Twórca ekosystemu – Tansley 1935 r
• Wg niego – ekosystem to wszystkie

rośliny i zwierzęta zasiedlające
określony obszar wraz ze
środowiskiem fizycznym i
chemicznym w którym one żyją

cd.

• Wg Oduma 1963 r– Ekosystem to

przestrzeń, w której zachodzi stała
wymiana materii pomiędzy jej żywą i
nieożywioną częścią, jako wynik
wzajemnego oddziaływania żywych
organizmów i martwych substancji
mineralnych

Inne terminy używane zamiast

słowa ekosystem

Mikrokosmos
Holocen
Biosystem
Pleocen
Fizjocenoza
Biogeocenoza

Składniki ekosystemu

• Biomasa – ciała wszystkich żywych

organizmów występujących na
określonej jednostce przestrzeni.
Biomasa wyrażana jest w
jednostkach energii lub suchej masy
(tony na hektar).

• Ekosystem = Biocenoza + Biotop

Produkcja pierwotna

ekosystemu

• Produkcja pierwotna ekosystemu –

szybkość z jaką biomasa wytwarzana
jest przez producentów w określonej
jednostce powierzchni

• Produkcja pierwotna brutto –

całkowita ilość energii jaka jest
wiązana przez producentów w
procesie fotosyntezy

cd.

• Część tej produkcji (respiracja)

zużywana w procesach życiowych
producentów i rozpraszana w postaci
ciepła staje się niedostępna dla
innych organizmów w ekosystemie

• Różnica pomiędzy produkcją

pierwotną brutto a respiracją -
produkcja pierwotna netto

• Produkcja wtórna – produkcja

biomasy heterotrofów

Oddziaływania między poziomami

troficznymi

• Łańcuch troficzny –ciąg organizmów

zjadających i zjadanych

• Sieć troficzna – połączenia licznych

łańcuchów pokarmowych

Analiza sieci troficznych

• Jeżeli pogrupuje się gatunki w trzy

kategorie : podstawowe – autotrofy i

detrytusojady, szczytowe i pośrednie to

można sformułować następujące reguły:

Proporcje liczby gatunków należących do

tych trzech kategorii nie zależą liczby

gatunków w ekosystemie

Proporcje podziału liczby związków

troficznych między w/w kategoriami też nie

zależą od całkowitej liczby gatunków

cd.

Pogląd, że materia krąży w ekosystemie

a energia przez niego przepływa jest

nieścisły: istnieją cykle( np.. pętla

bakteryjna), w którym energia też krąży

Sumaryczna liczba powiązań jest

proporcjonalna do liczby gatunków –

gęstość powiązań jest stała w sieciach

o małych liczbach gatunków, ale w

dużych sieciach ta liczba wzrasta

cd.

Łańcuchy pokarmowe są krótkie –

najczęściej liczba poziomów troficznych
wynosi 3 lub 4

Wszystkożerność występuję dość rzadko
Sieci troficzne ekosystemów w stałych

warunkach środowiskowych maja
dłuższe łańcuchy niż te które rozwijają
się w fluktuujących warunkach
środowiska

Łańcuchy troficzne

• Typ spasania – zjadacze żywej

materii organicznej – roślinożercy
czyli fitofagi oraz ich drapieżniki

• Typ detrytusowy –zjadacze martwej

materii organicznej detrytusofagi i
ich drapieżcy

Przepływ energii w

ekosystemie

• Ekosystem ma do dyspozycji tyle

zasobów ile wyprodukują autotrofy

• Każdy kolejny konsument traci znaczną

część tego co zjadł, rozpraszając

energię w postaci ciepła wydalając

produkty przemiany materii

• Stosunek produkcji na wyższym

poziomie troficznym do produkcji na

niższym poziomie to wydajność

ekologiczna

Przepływ energii w

ekosystemach

1,2%
en.
słońca

10%

10
%

10
%

Przykłady różnych

ekosystemów

W ekosystemach leśnych i trawiastych

ponad 60% materii organicznej zalega
w postaci martwego detrytusu, głównie
roślinnego. Roślinożercy pobierają mały
ułamek produkcji pierwotnej (2,6-
4,7%), z tego 2/3 pozostaje na
pierwszym poziomie troficznym jako
nie strawione odchody. Do następnego
poziomu przechodzi 1% produkcji.

cd.

 Kolejny poziom troficzny zabiera prawie

całą biomasę wyprodukowaną przez
roślinożerców (75-100%). Część produkcji
pierwotnej może być wyeksportowana lub
utlenia się biologicznie (pożary).

 Resztę pożerają detrytusożercy (5-30%

produkcji). Detrytusożercy zjadają
jednocześnie grzyby i bakterie, które są
wysokostrawne. Te grupy organizmów
rozpraszają 90% asymilowanej energii.

Inne przykłady – ekosystem

wodny

• W otwartej strefie pelagialu ekosystemów

słodkowodnych roślinożercy pobierają około
1/3 produkcji pierwotnej. Większość produkcji
roślinożerców (90%) zostaje zjedzona przez
plankton drapieżny i ryby słodkowodne.
Znaczna część biomasy (60%)
wyprodukowanej w pelagialu nie opuszcza tej
strefy, lecz zasila łańcuch troficzny
konsumentów – poprzez pośrednie ogniwo
materii energetycznej i z udziałem bakterii.
Jest to tzw. Pętla bakteryjna.

• Schematyczne

sieci troficzne –
pelagial jeziora
strefy
umiarkowanej

Naturalne i antropogeniczne

przekształcenia szaty roślinnej

• Przemiany w szacie roślinnej w czasie

i przestrzeni przejawiają się
dynamizmem zarówno wobec
sezonowych jak i trwających zmian
klimatu. Również człowiek przyczynił
się w ostatnich dziesięcioleciach do
przekształcenia roślinności. To
oddziaływanie człowieka w Europie
trwa około 5000-6000 lat.

• Przełomowy moment w

zmianie roślinności to
używanie przez człowieka
ognia. Niewielkie pożary
powodowały prześwietlenie
lasu i gromadzenie się
gatunków światłolubnych,
duże pożary do inicjowania
sukcesji wtórnej: najpierw
powracały zioła , potem
krzewy i drzewa. Te zmiany
zachodziły przez ok. 7000
lat. Jest to typ sukcesji
sekularnej (długowiecznej),
która zachodzi w czasie
geologicznym.

Synantropizacja szaty

roślinnej

• Synatropizacja szaty roślinnej jest

częścią kierunkowych zmian, jakie
zachodzą na kuli ziemskiej wskutek
działalności człowieka, a objawiająca
się zastępowaniem składników
endemicznych przez
kosmopolityczne.

• Przemiany roślinności zachodzące

pod wpływem działalności człowieka
na wszystkich poziomach jej
organizacji to synantropizacja

Klasyfikacja i definicja zbiorowisk roślinnych z

punktu widzenia człowieka w ich powstawaniu i

przeobrażeniu wg Falińskiego

• Zbiorowiska autogeniczne – zbiorowiska

naturalne powstałe pod działaniem
czynników naturalnych jako pierwotne
kombinacje gatunków:

– zbiorowiska pierwotne to zbiorowiska

zbudowane z gatunków miejscowych o dobrze
zachowanej strukturze i kompozycji
gatunkowej, nie noszące śladów degeneracji
wywołanej działalnością człowieka, utrzymujące
się na siedliskach niezdegenerowanych
(zbiorowiska wysokogórskie)

cd.

• zborowiska naturalne - to zbiorowiska

zbudowane z gatunków miejscowych, o
dobrze zachowanej strukturze i kompozycji
gatunkowej, lokalnie ze śladami
degeneracji wywołanej działalnością
człowieka podobnej w skutkach do
degeneracji spowodowanej czynnikami
naturalnymi, np. pożar, umiarkowany
wypas, zrąb w skutkach podobny do
działania wiatrołomu, lawiny itp

Zbiorowiska

antropogeniczne

• Zbiorowiska antropogeniczne - to

zbiorowiska powstałe pod działaniem
czynników zależnych od człowieka, na
siedliskach przekształconych lub nowo
utworzonych.

• Zbiorowiska antropogeniczne dzieli się, na

podstawie pochodzenia ich składników i
sposobu powstania, na zbiorowiska
półnaturalne, synantropijne i
ksenospontaniczne

Cd.

• zbiorowiska synantropijne - to

zbiorowiska zbudowane w części z
gatunków rodzimych i w części z
gatunków obcego pochodzenia,
zajmujące siedliska skrajnie
przekształcone lub nowo powstałe,
reagujące wyraźnie na różne formy
powtarzalnych oddziaływań (nawożenie,
uprawa, wydeptywanie itp.)

• Zbiorowiska segetalne - to zbiorowiska

chwastów jedno- tub dwuletnich, rzadziej
bylin, towarzyszące uprawom polnym
ogrodowym oraz trwałym kulturom roślin
drzewiastych, jak winnice, oliwniki; a
pozostające pod wpływem rodzaju i pory
zabiegów agrotechnicznych (siew, koszenie,
okopywanie, stosowanie środków
chemicznych), wyjątkowo gatunki rośliny
uprawnej pod bezpośrednim wpływem (np.
chwastów upraw lnu)

• Zbiorowiska ruderalne - to

zbiorowiska trwałe z przewagą bylin,
porastające siedliska skrajne
ruderalne lub nowo powstałe w
sąsiedztwie zabudowań, na
śmietniskach, lub nowo powstałe na
ruinach, placach, drogach, na
terenach kolejowych, w portach
morskich i rzecznych

• Przemiany zbiorowisk wyrażają się w:

Wycofywaniu się naturalnych zbiorowiska
Powstawaniu nowych zbiorowisk

antropogenicznych dotąd nieobecnych w

danym regionie

Przekształcaniu i zaniku zbiorowisk

powstających skutek działalności

człowieka np. Zbiorowisk chwastów

towarzyszących uprawom, zanikających

wraz ze zmianą gospodarki rolnej.

• Przemiany flory wyrażają się w:

Ustępowaniu gatunków rodzimych
Rozprzestrzenianiu się gatunków

synantropijnych

Powstawaniu nowych gatunków

Zaburzenia a dynamika na

przykładzie roślinności

• Zaburzenia to wszelkie zmiany

zakłócające struktury lub procesy
danego układu ekologicznego.
Zalicza się tu zjawiska naturalne
( wykroty, działalność zwierząt,
huragany, lawiny, pożary czy
wulkany) jak też działalność
człowieka.

• Wg Grubba (1977) – naturalne

zaburzenia należy traktować jako
mechanizm utrzymywania się
bogactwa gatunkowego w
zbiorowiskach roślinnych , ponieważ
są one źródłem przestrzennej
heterogenności w środowisku.

Regresja

• Proces kierunkowy zaniku

zbiorowiska i jego komponentów w
granicach całej biochory pod
działaniem czynników zewnętrznych
naturalnych lub antropogenicznych.
Regresja objawia się uproszczeniem
struktury pionowej i poziomej
zbiorowiska

Przykłady regresji w Europie

• Regresja borów jodłowych

Ekologiczne klasyfikacje

gatunków

• Wielość i różnorodność czynników

ekologicznych znajduje
odzwierciedlenie w rozmaitych
przystosowaniach roślin, które są
manifestowane przez różne formy
wzrostu a także odmienne cykle
życiowe.

Formy życiowe roślin

• Formy życiowe roślin są to

morfologiczne typy roślin będące
wyrazem ich przystosowania do
środowiska. Najstarszą i wciąż
uważaną za najlepszą jest
klasyfikacja ekologiczna roślin
stworzona u schyłku XX wieku przez
duńskiego botanika Raunkiaera.

• Raunkiaer klasyfikuje rośliny według

ich adaptacji do przeżywania w

niekorzystnych warunkach

środowiskowych. Podstawowym

kryterium tej klasyfikacji jest położenie

pąków odnawiających względem

powierzchni gleby (nadziemne lub

podziemne), właściwości, która w

okresach niekorzystnych dla rozwoju

roślin umożliwia im przetrwanie.

System form życiowych roślin wg

Raunkiaera

• Fanerofity – jawnopączkowe – pączki

odnawiające znajdują się na pędach

powietrznych, wyżej niż 50 cm nad

powierzchnia gleby

• Warunki występowania – tworzą

najwyższe warstwy zbiorowisk

roślinnych. Ich zdolności

konkurencyjne są na ogół tym większe

im okazalszy jest wzrost rośliny.

Fanerofity

• Megafanerofity – drzewa ponad 30 m

wysokości – sosna zwyczajna, dąb czerwony

• Mezofanerofity – drzewa 8-30 m wysokości –

brzoza brodawkowata

• Mikrofanerofity- drzewa i krzewy 2-8 m

wysokości – głóg

• Nanofanerofity – krzewy poniżej 2 metrów

wysokości i zielone fanerofity – wawrzynek
wilczełyko

Chameofity - niskopączkowe

• Pączki odnawiające znajdują się nad

ziemią, w dolnych częściach pędów, nie
wyżej niż 50 cm ponad powierzchnią gleby

• Zaliczane są do nich niskie krzewinki o

zdrewniałych pędach, wzniesionych prosto
lub pokładających się, półkrzewy o pędach
tylko częściowo zdrewniałych, częściowo
obumierających, rośliny poduszkowe

Hemikryptofity czyli

naziemnopączkowe

• Pączki odnawiające się umieszczone

są na równi z powierzchnią gruntu i
chronione przez żywe lub obumarłe
liście odziomkowe ( np. kępy traw)
ściółkę lub zewnętrzną warstwę
gleby

• Należą tu leśne łąkowe i stepowe

gatunki strefy umiarkowanej

Hemikryptofity - podział

• Rośliny bezrozetowe o

rozbudowanych organach
podziemnych –

– Bez rozłogów – Verbena officinalis

Mercurialis perennis – szczyr

trwały

Kryptofity - skrytopączkowe

• Pączki odnawiające ukryte są w ziemi lub

zanurzone w wodzie

• Głębokie zanurzenie pączków skutecznie

chroni je przed suszą i niskimi
temperaturami zimowymi. Występują
szczególnie licznie w klimatach z wyraźnie
zaznaczonymi porami deszczowymi i
suchymi. U nas rosną w runie lasów
liściastych tworząc składniki flory
wiosennej

Kryptofity - podział

• Geofity –

ziemnopączkowe –
paki ukryte w
ziemi:

– Geofity kłączowe –

wytwarzają kłącza -
Zawilec gajowy ,
szczawik zajęczy

Geofity pędowocebulowe

• Cebule

pochodzenia
pędowego -
krokusy

Helofity – rośliny bagienne

• Rośliny błotne, o

nasadach pędów
zanurzonych w
wodzie, a górnych
ich częściach
wzniesionych w
powietrzu

Hydrofity – rośliny wodne

• Rośliny wieloletnie,

zakorzenione z
liśćmi całkowicie
zanurzonymi -
Nuphar

Terofity – rośliny

jednoroczne

• Przeżywają krytyczną porę roku w

postaci nasion. Części wegetatywne
mają słabo rozwinięte, a główny
wysiłek skierowują na produkcje
nasion. Nie wytrzymują przeważnie
konkurencji ze strony roślin trwałych,
natomiast łatwo i szybko kolonizują
miejsca otwarte

Terofity – cd.

• Występują licznie w klimatach

suchych z wyraźną pora deszczową
na stepach, półpustyniach i wśród
roślinności typu
Śródziemnomorskiego. W Polsce
głównie w miejscach zaburzonych
przez czynniki naturalne

Epifity czyli porośla

• Rośliny samożywne, osiedlające się

na innych roślinach, najczęściej
pniach lub gałęziach drzew, które
stanowią dla nich fizyczną podporę.
Ich pączki odnawiające znajdują się
na wysokości nad ziemią. Są to
rośliny niewielkie, najczęściej zielne –
występują w klimatach gorących i
wilgotnych

Spektrum biologiczne

• Spektrum biologiczne

to udział różnych form
życiowych roślin w
zbiorowiskach lub we
florze jakiegoś obszaru.
Odzwierciedla stopień
przystosowania
roślinności do
warunków
środowiskowych
zwłaszcza czynników
klimatycznych.

Adaptacje roślin w różnych

środowiskach

• Szczególne przystosowanie roślin

występuje w środowiskach, w których
działa jakiś czynnik ograniczający
rozwój roślin np.. Mrozy., wiatry,
pokrywa śnieżna, wysokie
temperatury.

Środowisko wydmowe

• Łukasiewicz opisuje przystosowanie

roślin do środowisk wydmowych
zwłaszcza do nawiewania i
odwiewania piasków. Psammofity są
to rośliny przystosowane od kątem
morfologicznym i fizjologicznym do
życia na glebach piaszczystych
zwłaszcza wydmach.

Cechy psammofitów

Zdolność do zmiany kierunku pędów

odnawiających

Regulowanie optymalnego

zagłębienia w podłożu

Zmiana charakteru i sposobu

odnawiania się

Wytworzenie odrośli korzeiowych

Środowisko pustyń

polarnych

• Wyróżniamy 4 typy adaptacyjnych

strategii życia roślin:

Miniaturyzacja
Oligomeryzacja
Kompensacja
Geofityzacja

Miniaturyzacja

• Niewielkie rozmiary

– drobne chamefity
zimujące pod
śniegiem lub
schowane w
płatach mchu np..
Wierzba wykrojona,
dębik
ośmiopłatkowy

Oligomeryzacja

• Upraszczanie architektury –

ubywanie liczby pędów oraz
zmniejszanie stopnia rozgałęzienia,
redukowania liczby kwiatów i liści co
prowadzi do spadku zmienności
osobników w populacji.

Kompensacja

• Polimeryzacja modułów

z jednoczesnym
wzrostem rozmiarów
niektórych elementów
rośliny np. kwiatów.
Rezultatem tych
procesów są rośliny
poduchowe,
zwartopłatkowych z
niewielką liczba
okazałych kwiatów –
skalnica gronkowa czy
Draba alpina

Geofityzacja

• Zwarta forma wzrostu sprzyja

gromadzeniu osadów eolicznych i
ściółki w obrębie poduch co
powoduje stopniowe zagrzebywanie
dolnych partii i nadziemnych pędów

Pożary jako czynnik selekcji

środowiskowej

• Pirofity gatunki

roślin których
strategia życiowa
umożliwia im
bytowanie na
obszarach z
powtarzającymi się
pożarami.

 Zgrubiałe kłącza
 Nasiona o twardej

łupinie - Rhus

Środowiska zaburzone przez

człowieka

• Zjawisko

mikroewolucji –
wytworzenie się
roślin odpornych
na zawarte w
podłożu metale
ciężkie – metalofity

• mietlica – odporna

na działanie cynku
i ołowiu

• Zdolność roślin do zasiedlania

nowych środowisk, zwłaszcza
antropogenicznych wiąże się z
polimorfizmem genetycznym tych
gatunków. Populacje kolonizujące
charakteryzuje ubóstwo genetyczne
w stosunku do populacji macierzystej.
W nowych środowiskach pozostają
osobniki najlepiej przystosowane

Grupy ekologiczne roślin

• Odczyn podłoża - czynnik

selektywnie działający na rośliny

• Ellenberg na podstawie wieloletnich

obserwacji wyróżnił grupy roślin które
pozytywnie reagują na określony
odczyn gleby

Rośliny – R1

• Gatunki występujące na silnie

kwaśnej glebie

Podział florystyczny kuli

ziemskiej

• Państwo roślinne
• Obszar
• Prowincja
• Dział
• Kraina
• Okręg

Państwa roślinne

• Państwo roślinne wyróżnia się

obecnością endemitów wysokiej rangi

systematycznej, jak rodziny i

podrodziny, wysoki endemizm

rodzajowy i gatunkowy. Wyróżniamy 6

państw roślinnych:

Państwo holarktyczne – państwo

wokółbiegunowe północne

Państwo paleotropikalne – państwo

tropikalne Starego Świata

Państwo neotropikalne – Państwo

tropikalne Nowego Świata

Państwo przylądkowe
Państwo australijskie
Państwo holantarktyczne –

wokółbiegunowe południowe

Państwo holarktyczne

• Największe państwo roślinne zajmuje

więcej niż połowę powierzchni
wszystkich lądów kuli ziemskiej. W
granicach jego znajduje się Europa,
północna część Afryki, Azja z
wyjątkiem jej południowej części,
Ameryka Północna

• Państwo holarktyczne wykazuje dużą jedność

florystyczną

• Rodziny – Aceraceae, rodzaje: Betula
• 30 gatunków endemicznych – Ginkoaceae
• Na terytorium tego państwa wiele rodzin ma

centrum swojego występowania, stanowiąc
charakterystyczny element jego flory – Pinaceae,
Fagaceae, Ranuncualceae, Poaceae

• Podział państwa holarktycznego:
Podpaństwo borealne

Obszar cyrkumborealny

Prowincja środkowoeuropejska – zajmuje

Europę Środkową, rodzajów endemicznych
jest niewiele. Endemizm gatunkowy
widoczny w górach – ogólnie 10-15
gatunków. Podstawową formacją są lasy
liściaste zrzucające liście na zimę – Polska

Roślinność kuli ziemskiej

• 250000 gatunków roślin naczyniowych
• Roślinność strefowa – zonalna związana z

odpowiednią strefa klimatyczną i glebową

• Roślinność ekstrazonalna - pozastrefowa
• W Polsce roślinność pozastrefowa to

zbiorowiska stepowe na Wyżynie
Lubelskiej, wydmowa, solniskowa, górska
czy brzegów morskich

Formacje roślinne Ziemi

• Formacje leśne

Las wiecznie zielony

równikowy –
tropikalny las
deszczowy

– Rozmieszczenie: Afryka

równikowa, dorzecze
Amazonki, Płw Malajski,
Indonezja, Filipiny,
Nowa Gwinea

Las Równikowy

• Klimat: średnia temperatura – 17 stopni, roczna

suma opadów – 240 cm,

• brak wyraźnej sezonowości
• Gleby: laterytowe, bardzo ubogie na skutek

szybkiego obiegu pierwiastków odżywczych

• Roślinność – wielowarstwowy las wiecznie zielony,

drzewa osiągają wysokość 70 m, brak runa.
Bogactwo gatunków roślin – liczne epifity. Duża
różnorodność gatunkowa – 50 gat drzew na 1
hektar

• Duże partie lasów są okresowo zalewane wodą

• Liany - 90% udziału wszystkich lian

Epifity – diaspory ich przeniesione przez wiatr lub zwierzęta

kiełkują wysoko na konarach drzew, dogodne warunki świetlne

Epifile – epifity żyjące na liściach – glony, porosty, mszaki

Lasy namorzynowe -

mangrowe

• Występowanie – brzegi morskie w pasie

międzyzwrotnikowym – Australia, Nowa Zelandia

• Rosną na podłożu piaszczystym, bardzo grząskim,

zalewanym podczas przypływów a odsłanianym
podczas odpływów

• Tworzą gęste splątane zarośla, rośliny posiadają

korzenie podporowe, oddechowe

• Bardzo ubogie gatunkowo, brak warstwy krzewów

i runa, brak lian i epifitów

• Charakterystyczna fauna – kraby, ryby wspinające

się na drzewa

Las liściasty strefy umiarkowanej

• Rozmieszczenie – Europa z wyjątkiem

Skandynawii i wybrzeża Morza Śródziemnego,
środkowe i wschodnie obszary Ameryki Północnej,
daleki wschód Azji – Chiny , Korea, Chile

Las liściasty

• Klimat – temperatura w zimie 0 stopni, lato – 12 stopni
• Gleby: brunatne, akumulują równomiernie materię

organiczną i zawierają dużo biogenów

• Roślinność: Lasy głównie liściaste mieszane, bogate w

gatunki drzew, zwykle w danym miejscu dominuje
jeden gatunek

• Bogaty krzewiasty podszyt, runo bujne, brak epifitów
• Zależnie od klimatu mogą występować różne typy

lasów – w Polsce grądy, olsy, buczyny, bory mieszane

• Biom odznacza się sezonowością; obszary naturalne

występowania tego biomu zajęte są przez pola
uprawne i miasta

Odmiana – roślinność typu

śródziemnomorskiego- macchia

• Łagodnie sezonowy, morski klimat z

zimowymi opadami deszczu

• Oprócz Europy występuje w Kalifornii,

płd Australii

• W składzie roślinności dominują

krzewy oraz małe zawsze zielone
drzewa

• Okresowe pożary

Pustynia

• Rozmieszczenie: szerokość geograficzna 30

stopni, co wynika z charakterystycznej cyrkulacji
atmosferycznej i geograficznego rozkładu opadów

• Klimat: temperatura wysoka, niska lub sezonowo

zmienna

• Gleby: pustynne, szaroziemy, kasztanowe
• Roślinność: wyróżniamy pustynie i półpustynie –

roślinność pokrywa od 10-30% powierzchni
podłoża

• Szeroka adaptacja roślin i zwierząt

Pustynia skalista – hamada

• Obszar pokryty odłamami skalnymi w postaci

kamieni tworzących rodzaj bruku

• Pocięta głębokimi dolinami erozyjnymi o

stromych zboczach

• Duża ilość soli w podłożu pozbawia ją roślinności

Pustynia żwirowa - serir

• Powstaje w wyniku wietrzenia zlepieńców, może

pochodzić ze starych złóż aluwialnych

• Ziarna żwiru pokryte są lakierem pustynnym
• Podłoże słabo zasolone, płaska prawie zupełnie

pozbawiona roślinności

Biomy trawiaste – step, preria,

pampa

• Rozmieszczenie: w strefie między lasami

umiarkowanymi a pustyniami, znaczne obszary
Azji centralnej i środkowej, środkowozachodnich
stanów Ameryki Północnej, Ameryki Południowej

• Klimat: Sezonowy, kontynentalny
• Gleby: czarnoziemy, w rejonach wilgotniejszych,

gleby kasztanowe w suchych, dość odporne na
erozję

Roślinność

• Wiele odmian jednowarstwowych, trawiastych

ekosystemów, niekiedy przemieszanych z rzadkimi
lasami (lasostep w Azji)

• Biom trawiasty obejmuje gradient wilgotności, od

prerii wysokiej w Ameryce i żyznego stepu w Azji do
półpustynie

• Odmiana sawanna afrykańska – obszary trawiaste

porośnięte drzewami i krzewami, sąsiaduje często z
lasem równikowym. Warunki klimatyczne podobne
jak na terenach pokrytych lasami, nie wiadomo
dlaczego ta formacja się utrzymuje – być może
dzięki spasaniu przez obfitą faunę ssaków

Tajga – borealny las iglasty

• Rozmieszczenie: Wokółbiegunowe : północna Skandynawia ,

płn Azja – Syberia i płn Ameryka – Kanada, Alaska

• Klimat: chłodny, sezonowy, wysoka amplituda temperatur

rocznych, krótki okres wegetacyjny – 3-5 miesięcy

• Gleby: wolno rozkładające się igliwie powoduje zakwaszenie

i bielicowanie gleb. Uboga fauna glebowa

• Roślinność i fauna: Przewaga drzew iglastych, liściaste –

topole, brzozy. Różnorodność gatunkowa mniejsza niż w
lasach . Drzewa smukłe. Mniejsza niż w innych lasach
różnorodność gatunkowa fauny, większe zagęszczenie:
gradacje owadów roślinożernych, masowe pojawy owadów,
cykle gryzoni

Tundra

• Rozmieszczenie: Występuje wokółbiegunowo,

półkula północna

• Gleby: odmarzają tylko latem do głębokości

kilkunastu centymetrów. Niska temperatura
utrzymuje ich wysoką wilgotność. Gleby
poligonowe.

• Roślinność i fauna: roślinność niska: mchy,

porosty, karłowate krzewinki, miejscami pustynia
kamienista. Wieczna zmarzlina uniemożliwia
rozwój drzew. Okresowe masowe pojawy zwierząt:
gryzoni i owadów

Roślinność twardolistna

• Klimat: podzwrotnikowy zmienny typu

śródziemnomorskiego, wilgotna chłodna zima ,
suche gorące lato

• Gleby: cynamonowe, subtropikalne, rędziny

czerwonoziemne

• Roślinność: drzewa i krzewy maja liście skórzaste,

niewielkie czasem igiełkowate, często kolczaste,
krepe i silnie rozgałęzione. Kora gruba, roczny
przyrost drewna wyraźny. Wybrzeża morza
Śródziemnego porastają dęby

Roślinność azonalna -

przykłady

• Słone łąki, namorzyny
• Wrzosowiska
• Łąki
• Torfowiska
• Roślinność wód śródlądowych