3 Ziemia jako kolebka życia

background image

Ekologia

Ziemia jako kolebka życia

background image

Ziemia jako kolebka życia

• Na Ziemi istniały warunki sprzyjające powstaniu

życia:

– odpowiedni rozmiar
– odpowiednia temperatura
– obecność dużej ilości wody
– obecność pola magnetycznego
– gęsta atmosfera
– krótki obrót dookoła osi

• Życie powstało 3,8-3,6 mld lat temu

– życie jest równoznaczne ze zdolnością do ewolucji, a to

oznacza samodoskonalenie.

• Punktem przełomowym było powstanie sinic (3,5-3,4

mld lat temu) zdolnych do fotosyntezy tlenorodnej.

• Pierwsze około 2 mld lat występowały tylko

Prokariota; w zasadzie tylko poziom troficzny

producentów i destruentów.

background image

Kolonizacja całej Ziemi

• Około 1,6 mld lat temu powstały jednokomórkowe

Eukariota (pierwotniaki, czyli Protista); nieco później

rozród płciowy połączony z rekombinacją

– w endosymbiozie z bakteriami tworzącymi mitochondria i

sinicami tworzącymi chloroplasty

– ruchliwe
– szybko ewoluujące
– reprezentujące wszystkie poziomy troficzne
– niektóre zdolne do tworzenia kolonii; jedne z nich dały

początek Metazoa

• Skolonizowanie lądu możliwe było po

nagromadzeniu tlenu w atmosferze i wytworzeniu

się ochronnej warstwy ozonowej, około 440 mln lat

temu.

– konieczność ochrony przed utratą wody
– dla większych organizmów problem przyciągania

ziemskiego

background image

Ewolucja jest odpowiedzialna

za bioróżnorodność na Ziemi

• Za zmiany odpowiedzialny jest przede wszystkim

dobór naturalny; wybiera on to co najlepsze z

przypadkowej zmienności mutacyjnej.

– Dobór naturalny to nic innego niż fakt, że organizmy o

różnych programach genetycznych produkują średnio

różną liczbę kopii do następnych pokoleń. Te, które były

zdolne do wyprodukowania większej liczby kopii są

liczniej reprezentowane.

– Wniosek: nic nie dzieje się w przyrodzie dla dobra

gatunku, a tylko dla zwiększania liczby kopii genów. Nie

wyklucza to istnienia mechanizmów opartych na

współpracy.

– Wniosek: świat nie został zaprojektowany, lecz tworzy się

sam w oparciu o egoistyczne interesy genów.

• Skład gatunkowy teraz i w przeszłości zależy od

procesów specjacji i wymierania gatunków.

background image

Gatunki są przystosowane do

środowiska, w którym żyją

• Dzięki doborowi naturalnemu powstają adaptacje,

czyli przystosowania; np. gatunek rośliny żyjący w
terenie suchym ma szereg przystosowań do
oszczędnego gospodarowania wodą.

• Nie ma gatunku, który byłby dobrze

przystosowany do wielu środowisk, choć są
gatunki mniej lub bardziej wyspecjalizowane.

– nisze gatunków się różnią
– nisza fundamentalna wynika z przystosowań do

warunków abiotycznych środowiska

background image

Dynamika liczebności

• Tylko gatunki zdolne do rozrodu przewyższającego śmiertelność są w

stanie przetrwać.

• Długotrwały wzrost liczebności jest niemożliwy, gdyż następuje

wyczerpywanie zasobów (dla roślin np. dostęp do światła, woda,

substancje mineralne, dla zwierząt np. pokarm, miejsca na gniazda

itp.).

• Na dynamikę liczebności wpływają też interakcje z innymi gatunkami;

dlatego nisza realizowana jest węższa od fundamentalnej.

• Z punktu widzenia danego gatunku świat jest mozaiką miejsc, gdzie

rozród przewyższa śmiertelność i miejsc, gdzie rozród jest wolniejszy

niż śmiertelność:

– w tych pierwszych miejscach nadmiar osobników; te, którym gorzej się

powiodło i nie mają szans (często młode) emigrują

– choć wiele emigrantów ginie, niektórym udaje się dotrzeć do korzystnych

nie przegęszczonych miejsc, gdzie mogą mieć dużo potomstwa

– dlatego taki powszechny mechanizm regulacji liczebności nie jest

sprzeczny z zasadami ewolucji

– gdyby emigranci wychodzili z populacji by poprawić warunki tym, co

zostają, byłoby to sprzeczne z regułami ewolucji.

background image

Regulacja liczebności

• Liczebność każdego gatunku zmienia się w czasie, ale zwykle

utrzymuje się w stosunkowo wąskim zakresie.

• Jest to możliwe dzięki istnieniu mechanizmów regulacji

liczebności, takich jak opisana poprzednio emigracja lub innych.

• Wszystkie mechanizmy regulacyjne muszą być zgodne z

zasadami ewolucji, czyli wynikać z działania osobników dla
propagacji ich genów, a nie dla przetrwania gatunku.

• Regulacja liczebności może następować wskutek spadku

rozrodczości i (lub) wzrostu śmiertelności z zagęszczeniem

– ze wzrostem zagęszczenia spada ilość zasobów
– czasem rośnie stężenie szkodliwych produktów przemiany materii
– może braknąć miejsca lub innych zasobów
– itd.

• Wyników uzyskanych dla populacji zamkniętych (bez możliwości

emigracji) nie można uogólniać na populacje otwarte.

background image

Prawa i reguły dotyczące układów

ponadgatunkowych wynikają z

właściwości osobników

• Procesy ewolucyjne (wymieranie gatunków i specjacja;

przystosowywanie się gatunków do warunków
środowiskowych w tym wytwarzanie zdolności do
rozprzestrzeniania się) wytwarzają pulę gatunków.

• Gatunki mogą zajmować nisze ekologiczne zgodne z ich

przystosowaniami, pod warunkiem, że tam dotrą.

• Ograniczenie możliwości kolonizowania powoduje, że często

na różnych kontynentach różne gatunki zajmują te same
lub bardzo podobne nisze ekologiczne. Dlatego biomy to
coś innego niż krainy biogeograficzne.

• Biomy wynikają z czynników klimatycznych, dlatego są

przewidywalne; krainy biogeograficzne dodatkowo z historii,
dlatego są nieprzewidywalne.

background image

Organizmy zmieniają

środowisko...

• Środowisko nieożywione Ziemi wyglądałaby inaczej bez

organizmów

– brak tlenu w atmosferze i brak powłoki ozonowej
– brak gleby, byłby tylko pył
– brak typowych skał wapiennych
– brak ropy naftowej
– niższe parowanie na lądach
– inne byłyby cykle biogeochemiczne pierwiastków
– itd.

background image

... i są od środowiska zależne

• Ta dwustronna zależność powoduje nieustanne zmiany

ewolucyjne organizmów, co w efekcie prowadzi do:

– bogactwa gatunków, redundacji biocenoz
– bogactwa ekosystemów
– względnej równowagi w ekosystemach w stosunkowo krótkiej

skali czasu

– zmian eksosytemów w geologicznej skali czasu
– pełnienia tych samych funkcji ekologicznych przez bardzo

różne organizmy w różnych erach geologicznych

– itd.

• Wszystko to wynika z ewolucyjnego prawa maksymalizacji

liczby kopii genów przekazywanych do następnych pokoleń,

a nie dzieje się dla dobra biocenoz czy ekosystemów.

• Prawa dotyczące tych jednostek wynikają zatem z praw

rządzących ewolucją, choć dopiero uczymy się, jak te

pierwsze wyprowadzać z tych drugich.

background image

Organizmy są strukturami

dyssypatywnymi wyposażonymi w

program genetyczny

• Złożone struktury takie jak organizmy mogą trwać tylko dzięki

rozpraszaniu ogromnej ilości energii (zwanej metabolizmem,

kosztami utrzymania, respiracją).

• Dzięki posiadaniu programu genetycznego determinującego

funkcjonowanie organizmów poprawia się z pokolenia na pokolenie

przystosowanie organizmów do środowiska.

• Jest to proces bez końca, bo zmienia się też ciągle środowisko.
• Program genetyczny jest przekazywany „w opakowaniu”, takim jak

jajo czy nowo urodzony osobnik.

• Zatem zwyciężają w konkurencji te programy genetyczne, które

powodują produkcję maksymalnej liczby potomstwa w ciągu życia

(to jest w rzeczywistości trochę bardziej złożone).

• Dlatego badanie produkcji i jej podziału na wzrost i rozród jest

takie ważne.

• W zależności od warunków produkcji potomstwa może być

maksymalizowana przy niskich lub wysokich kosztach utrzymania.

background image

Związki organiczne to związki

węgla

• Dlatego najważniejszy jest cykl utleniania i redukcji węgla.

– redukcja przez autotrofy (przerabianie dwutlenku węgla na

związki organiczne)

– utlenianie przez heterotrofy i autotrofy (zużywanie związków

organicznych na koszty utrzymania).

• Masowość procesów w cyklu biogeochemicznym węgla jest

powodowana przez organizmy.

• Procesy utleniania i redukcji węgla nie są zrównoważone w

średniej skali czasu

– gdy organiczne związki węgla są akumulowane zmniejsza się

zawartość dwutlenku węgla w atmosferze i obniża temperatura

– do niedawna mieliśmy do czynienia z lekką akumulacją

organicznych związków węgla

– obecnie spalanie paliw kopalnych (także naturalne procesy?)

odwróciło tę tendencję.

background image

Człowiek jest wyjątkowym

gatunkiem

• Homo sapiens osiągnął duży sukces ewolucyjny:

– Liczne jak na ten rozmiar ciała populacje
– Opanowanie większości środowisk

• Człowiek może w znaczny sposób wpływać na cykl geochemiczny węgla,

skład gatunkowy biocenoz i wiele innych procesów i zjawisk.

• Wpływ człowieka jest w chwili obecnej dewastujący, ale człowiek jest

jedynym gatunkiem zdolnym do refleksji nad swym wpływem i do

zmiany postępowania.

• Mamy nadzieję, że uda się na czas wprowadzić zasadę zrównoważonego

rozwoju.

• Warunkiem jest zahamowanie eksplozji demograficznej.
• Warunkiem zahamowania eksplozji demograficznej jest wzrost edukacji.
• Zrównoważony rozwój to także dbałość o zachowanie bioróżnorodności.
• Większość ludzi będzie mieszkać w miastach. Należy dbać by warunki w

nich występujące były znośne, a miasta nie miały szkodliwego wpływu

na otoczenie.


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Adamska Rutkowska Ziemia jako system życia Drogi Mlecznej cz 4
Dobra osobiste człowieka jako fundament życia społecznego
filozofia jako sztuka życia EAAVGFKMQ3A3QVUFV6OQRNXWQS3ICRZB62TV5FQ
KULTURA JAKO WYTWÓR ŻYCIA SPOŁECZNEGO
Tworczosc szlachecko ziemianska jako kontynuacja tradycji renesansowych, Twórczość szlachecko ziemia
Ziemia jako planeta układu słonecznego
133 , Antypedagogika to nowy współczesny nurt edukacyjny, określany też jako filozofia życia i współ
133 , Antypedagogika to nowy współczesny nurt edukacyjny, określany też jako filozofia życia i współ
Ulica jako miejsce zycia publicznego
ziemia jako częśc wczechświata
Przestrzeń domu jako scena życia prywatnego w historii Europy XIX i XX w, na studia
Kultura paryska jako instytucja zycia kulturalnego, studia, polonistyka, OGÓLNIE O LITERATURZE XX WI
Likurg jako organizator życia w Sparcie
Woda jako środowisko życia
Starość jako?za życia człowieka
gleba jako śro życia
Kamienica jako przestrzeń życia człowieka
Dom jako scena zycia prywatnego
Woda jako środowisko życia

więcej podobnych podstron