Ekologia
Pojecia podstawowe
Ziemia jako środowisko życia
EKOLOGIA - nauka o związkach między organizmami lub grupami organizmów i
zależnościach pomiędzy żywymi organizmami a ich środowiskiem.
Ekologia - gr. oikos - miejsce życia (E. Haeckel, 1869)
Ekologia - nauka przyrodnicza zajmujÄ…ca siÄ™ zjawiskami trwajÄ…cymi na Ziemi od
kilku miliardów lat, dotyczącymi wszystkich form życia.
Ochrona środowiska - praktyczna działalność człowieka - prawno-organizacyjna,
techniczna i technologiczna - majÄ…ca na celu racjonalne gospodarowanie zasobami
przyrodniczymi i elementami środowiska, przeciwdziałanie i zapobieganie zjawiskom
uciążliwym dla środowiska oraz przywracanie środowiska lub jego elementów do
właściwego stanu.
Ochrona przyrody - działania na rzecz zachowania, racjonalnego wykorzystania i
restytucji różnych składników przyrody, szczególnie dziko żyjących roślin i zwierząt,
oraz ochrony całych układów przyrodniczych i krajobrazu.
Ekologia opisowa - opisuje całe formacje roślinne kuli ziemskiej i związane z nimi
gatunki roślin i zwierząt
Ekologia funkcjonalna- poszukuje i bada związki, wzajemne zależności i
oddziaływania między składowymi jednostek opisywanych przez ekologię opisową,
poszukując ogólnych zasad funkcjonowania systemów ekologicznych.
Ekologia ewolucyjna - bada przyczyny historyczne, dla których dobór naturalny
faworyzował określone, obserwowane obecnie, typy przystosowań.
Autekologia - ekologia pojedynczych organizmów lub pojedynczych gatunków
(wpływ różnych czynników ekologicznych, zwłaszcza abiotycznych, na rozwój,
rozmnażanie się organizmu, na jego właściwości morfologiczne, fizjologiczne i
behawioralne)
Synekologia - ekologia grup organizmów tworzących pewną całość (interakcje
między populacjami różnych gatunków, struktura i funkcjonowanie większych
jednostek: biocenoz, ekosystemów, krajobrazów i biosfery, w tym również
problematyka wpływu człowieka na układy ekologiczne).
POPULACJA - układ biologiczny, złożony z osobników jednego gatunku występujących na
danym obszarze i w określonym czasie, w którym istnieje duże prawdopodobieństwo
krzyżowania się, a więc możliwość wymiany materiału genetycznego. Populacja w ujęciu
ekologicznym to zbiór jednogatunkowych osobników oddziałujących nawzajem na siebie.
BIOCENOZA
Zespół wszystkich żywych organizmów zamieszkujących określony obszar, powiązanych
zależnościami troficznymi i innymi inteakcjami międzygatunkowymi, który wraz z
elementami środowiska abiotycznego - nieożywionego (biotop) - tworzy lokalny ekosystem.
Zbiór populacji gatunków, z których każdy znajduje w danym miejscu warunki odpowiednie
dla siebie; liczba i liczebność gatunków oraz interakcje między nimi wynikają z warunków
środowiska w danym miejscu.
EKOSYSTEM - wyodrębniony fragment biosfery, złożony z żywych organizmów (elementy
biotyczne) i składników nieożywionych (elementy abiotyczne), połączonych relacjami
troficznymi, w którym zachodzi przepływ energii i krążenie pierwiastków chemicznych.
KRAJOBRAZ - fragment powierzchni Ziemi
z charakterystycznym ukształtowaniem będącym efektem wzajemnego oddziaływania wielu
czynników (m.in. rzez
by, gleb, wód, flory, fauny) z mozaiką rozmaitych ekosystemów, wraz
z elementami gospodarki człowieka, stanowiący zintegrowany układ.
BIOSFERA - strefa biotyczna, ekosfera - strefa, w której występuje życie na Ziemi. Biosfera
stanowi ekosystem globalny, w którym dzięki udziałowi procesów fizycznych i żywych
organizmów w zamkniętych obiegach krążą pierwiastki. Proces ten zasilany jest energią
promieniowania słonecznego oraz, w niewielkim stopniu, energią reakcji promieniotwórczych
w głębi planety.
Zasięg Biomasa Gatunki
(mln km3) (km3) (tys.)
Biosfera 1400 2488 1800
Fitosfera 280 2487 300
Zoosfera 1400 1 1500
GEOSFERY
Litosfera - skorupa ziemska
Atmosfera - płaszcz gazowy otaczający powierzchnię Ziemi
Hydrosfera - płaszcz wodny pokrywający większość Ziemi i przenikający w głąb
pozostałych geosfer
Biosfera - żywe organizmy zasiedlające wody oraz powierzchnię litosfery i
przenikajÄ…ce do dolnych warstw atmosfery
Etapy powstawania Ziemi
1. Pierwotna Ziemia jako ciało homogeniczne.
2. Stopniowa koncentracja żelaza w centralnej upłynnionej Ziemi i migracja lżejszych
materiałów ku powierzchni.
3. Zróżnicowanie Ziemi na jądro, płaszcz i skorupę.
Bilans wodny Ziemi
Kontynent Opad Parowanie Odpływ
(mm) (mm) (mm)
Europa 790 507 283
Azja 740 416 324
Afryka 740 587 153
Ameryka Pn 756 418 339
Ameryka Pd 1600 910 685
Australia i Oceania 791 511 280
Antarktyka 165 0 165
Średnia światowa 800 485 315
Czynniki ekologiczne wpływające na rozmieszczenie organizmów
Czynniki abiotyczne w środowisku lądowym
Czynniki kształtujące warunki środowiska życia na Ziemi
Czynniki astrofizyczne
Czynniki geofizyczne
Czynniki geograficzne
Czynniki astrofizyczne
Dopływ energii promienistej od Słońca
Grawitacja Słońca i Księżyca
Ruch planety jest wypadkową przyciągania Słońca i tendencji planety do poruszania się po
linii prostej
Siły grawitacji Słońca i Księżyca są przyczyną powstawania ruchów pływowych wód
Czynniki geofizyczne
Ruch Ziemi po eliptycznej orbicie wokół Słońca
Obrót Ziemi wokół własnej osi
Nachylenie płaszczyzny równika do płaszczyzny orbity Ziemskiej
Kulisty kształt Ziemi
Ruch Ziemi po eliptycznej orbicie wokół Słońca różnicuje dopływ energii promienistej od
Słońca i liczbę godzin usłonecznienia.
Obrót Ziemi wokół własnej osi jest przyczyną nocy i dni oraz powoduje powstawanie tzw.
siły Coriolisa
Efekt Coriolisa widoczny w prądzie mas powietrza płynących z północy ku równikowi
Nachylenie płaszczyzny równika do płaszczyzny orbity ziemskiej powoduje, że Zwrotnik
Raka i Koziorożca majÄ… szerokość geograficznÄ… 23°, a koÅ‚a podbiegunowe  66°. MiÄ™dzy
zwrotnikami Słońce bywa w zenicie, a na północ i południe od kół podbiegunowych
występują dni i noce polarne
Kulisty kształt Ziemi powoduje konieczność pokonania przez wiązkę promieni słonecznych
dłuższej drogi w wyższych szerokościach geograficznych. Nagrzewanie powierzchni Ziemi i
atmosfery rośnie ze wzrostem kąta padania promieni słonecznych.
Czynniki geograficzne
Rozmieszczenie lądów, oceanów i mórz na kuli ziemskiej
Ukształtowanie pionowe lądów
Zróżnicowana powierzchnia lądów
Podstawowe czynniki ekologiczne w środowisku lądowym
Światło
Woda
Gleba
Powietrze
ENERGIA SA
ONECZNA DOCHODZ
CA DO POWIERZCHNI ZIEMI:
ultrafiolet (300-400 nm) - 10%
promieniowanie widzialne (400-700 nm) - 45%
promieniowanie podczerwone (>700 nm) - 45%
Natężenie promieniowania słonecznego na górnej granicy
atmosfery ziemskiej (stała słoneczna) - 8,39 kJ/cm2/minutę
Natężenie promieniowania słonecznego przy
powierzchni ziemi - 5,62 kJ/cm2/minutÄ™
Dzienna dawka energii w strefie umiarkowanej
- 12,6 - 16,8 MJ/m2
Gleba  warstwa litosfery, w której korzenią się rośliny
Skład gleby:
mineralne części stałe pochodzące z wietrzenia skał
woda wraz z rozpuszczonymi w niej substancjami
próchnica powstająca z martwej materii organicznej
organizmy żywe
Właściwości gleby:
fizyczne
chemiczne
Formy wody w glebie
H  woda higroskopowa
B  woda błonkowa
K  woda kapilarna
W  woda grawitacyjna
G  czÄ…stki gleby
Właściwości atmosfery:
Właściwości chemiczne
Naturalne składniki powietrza: tlen, dwutlenek węgla, para wodna
Antropogeniczne zanieczyszczenia: np. dwutlenek siarki, amoniak
Właściwości fizyczne
Naturalne składniki powietrza: pyły unoszące się z powierzchni
pustyń, popioły i dymy wulkaniczne
Zntropogeniczne zanieczyszczenia: np. pyły wapienne, popioły
wytwarzane przy pożarach wywołanych przez człowieka
Ruchy poziome mas powietrza: wiatry
WIATRY
Działanie bezpośrednie
mechaniczne (odkształcenie roślin, uszkodzenia roślin)
wysuszające (zwiększa transpirację i parowanie wody glebowej)
udział w rozmnażaniu roślin (anemogamia, anemochoria)
Działanie pośrednie  modyfikacja innych czynników środowiskowych
wpływ na erozję
kształtowanie opadów atmosferycznych
Kształtowanie opadów atmosferycznych
0° - ciepÅ‚e powietrze wznosi siÄ™, ochÅ‚adza siÄ™ i traci wilgoć (niskie ciÅ›nienie)
30° - suche powietrze zstÄ™puje, ogrzewa i staje siÄ™ jeszcze suchsze  pustynie (wysokie
ciśnienie)
60° - deszcze (niskie ciÅ›nienie)
90° - chÅ‚odne zstÄ™pujÄ…ce powietrze - pustynie lodowe (wysokie ciÅ›nienie)
Powstawanie cienia opadowego: Wznoszące się powietrze oziębiając się traci wilgoć, która w
formie deszczu spada po dowietrznej stronie gór. Powietrze staje się jeszcze suchsze,
zstępując i ogrzewając się po zawietrznej stronie gór, co prowadzi do ukształtowania się
warunków pustynnych.
Czynniki abiotyczne w środowisku wodnym
Czynniki ekologiczne w środowisku wodnym:
o Światło
o Temperatura
o Skład chemiczny
Ubytek naświetlenia przestrzeni wodnej w miarę wzrostu głębokości w Morzu Śródziemnym
Głębokość Ilość Ilość
docierajÄ…cego docierajÄ…cego
światła (%) światła (luksy)
0 100 44 000
1 82,3 32 200
2 70,4 31 000
5 44,6 19 600
10 24,0 10 50
20 7,6 3 300
60 1,0 440
120 0,5 200
Piętrowe rozmieszczenie światła w środowisku wodnym
STREFA FOTYCZNA
max. głębokość: ok. 80 m
wystarczająca ilość światła dla fotosyntezy
wielkość produkcji autotrofów przewyższa ich respirację
STREFA DYSFOTYCZNA
max. głębokość: 500  600 m
niewystarczająca ilość światła dla fotosyntezy, jednakże dostateczna dla
reakcji świetlnych (wędrówki pionowe) bytujących w niej zwierząt
wielkość produkcji i wielkość espiracji autotrofów równoważą się
STREFA AFOTYCZNA
brak światła powierzchniowego o znaczeniu biologicznym
Podział wód ze względu na zasolenie
1. Oligohalinowe  słodkie  jeziora, rzeki  zawartość soli <0,5 g/dm3
2. Mezohalinowe  słonawe  zawartość soli: 0,5-16 g/dm3
3. Polihalinowe  słone  morza oceany  zawartość soli H" 35 g/dm3
4. Hiperhalinowe  mineralne  zawartość soli >> 35 g/dm3
Sole rozpuszczone w wodzie Zawartość soli
(g/dm3)
Chlorki
chlorek sodu (NaCl) 27,21
chlorek magnezu (MgCl2) 3,83
Siarczany
siarczan magnezu (MgSO4) 1,66
siarczan wapnia (CaSO4) 1,26
siarczan potasu (K2SO4) 0,86
Węglany
węglan wapnia (CaCO3) 0,12
Bromek magnezu (MgBr2) i inne 0,02
Razem 35,00
Woda Chlorki (%) Siarczany (%)Węglany (%)
Morska 88,7 10,8 0,4
SÅ‚odka 6,9 13,2 79,9
Skład florystyczny różnego typu akwenów
Grupa Wody słodkie Wody Wody słone
systematyczna słonawe
Sinice +++ ++ +
Okrzemki +++ +++ +++
Sprzężnice +++ r -
Ramienice +++ + -
Brunatnice r + +++
Krasnorosty r + +++
Grzyby +++ r r
Mszaki +++ r -
Paprotniki +++ - -
Nagonasienne - - -
+++ liczne gatunki; ++ dość liczne gatunki; + kilka gatunków; r  nieliczne; - brak
Organizacja biosfery
BIOM jest to fragment biosfery odznaczajÄ…cy siÄ™ typowymi warunkami
środowiskowymi determinującymi tempo produkcji i dekompozycji  czyli bilans
materii organicznej, a w konsekwencji rozwój charakterystycznych gleb i roślinności
CZYNNIKI ÅšRODOWISKOWE DETERMINUJ
CE ROZWÓJ BIOMÓW:
klimatyczne  związane z wpływami atmosfery (promieniowanie, temperatura,
skład i ruchy powietrza, wilgotność i opady atmosferyczne, elektryczność
atmosferyczna)
glebowe (=edaficzne  odżywcze)  związane z pedosferą (fizyczne, chemiczne i
biologiczne właściwości gleb)
biotyczne  związane z działalnością organizmów żywych  roślinnych lub
zwierzęcych
KLIMAT  okresowo i nieokresowo zmieniający się całokształt warunków
atmosferycznych i stanów pogody, właściwy dla danego miejsca (obszaru) i danego
czasu, określany zwykle na podstawie wieloletnich obserwacji
klimat powierzchni granicznych  klimat znikomych powierzchni, np. liścia
mikroklimat  klimat małego obiektu, np. kępy traw, skrawka wydmy
topoklimat  klimat miejsca, jednostki geograficznej najniższego rzędu, np.
polana leśna, zbocze pagórka
mezoklimat  klimat samoistnych jednostek geograficznych, np. dolina, miasto,
jezioro
makroklimat  klimat regionów geograficznych, np. Niziny Mazowieckiej
geoklimat  klimat dużej części kontynentu lub oceanu, np. Europy Zachodniej
klimat planetarny  klimat całej półkuli lub dużej części kuli ziemskiej
CZYNNIKI KLIMATYCZNE
promieniowanie słoneczne
długość dnia
natężenie promieniowania
temperatura powietrza
chemiczne właściwości atmosfery
wiatr
opady atmosferyczne
zależność między temperaturą powietrza i opadami atmosferycznymi:
Okresy wilgotne w ciągu roku to te, w których miesięczne sumy opadów Pm wyrażone w
milimetrach mają wartość liczbową większą od podwojonej wartości średniej
miesięcznej temperatury Tm wyrażonej w stopniach Celsjusza: Pm > 2Tm. W
miesiącach, dla których Pm < 2Tm panuje susza.
TYPY KLIMATÓW ZIEMI (H. WALTER)
klimaty tropikalne
równikowe (10°szer. geogr. Pd  10°szer. geogr. Pn)  gorÄ…ce,
zawsze wilgotne
podrównikowe (10° - 20° szer. geogr. Pn i Pd)  gorÄ…ce, zmienne, z
letniÄ… porÄ… deszczowÄ…
 klimaty subtropikalne
zwrotnikowe (po obu stronach zwrotników)  gorące, suche
podzwrotnikowe (pas 40° szer. geogr. Pn i Pd)  zmienne, z zimowÄ…
porÄ… deszczowÄ…
klimaty umiarkowane
umiarkowane ciepłe i wilgotne
umiarkowane chłodne i wilgotne
umiarkowane chłodne i suche
umiarkowane bardzo chłodne i wilgotne
klimaty podbiegunowe
azonalne klimaty górskie
GLEBA  wierzchnia warstwa skorupy ziemskiej, będąca pod wpływem klimatu i istot
żywych. Gleba składa się z produktów wietrzenia skał macierzystych i próchnicy
(substancji organicznej powstającej z resztek roślin i zwierząt przerabianych i
rozkładanych przez mikroorganizmy i zwierzęta znajdujące się w glebie)
Mineralne produkty wietrzenia i próchnica tworzą układ warstwowy, zwany
PROFILEM GLEBOWYM.
Poziom A  powierzchniowa warstwa gleby, mniej lub więcej przemieszana z
próchnicą  poziom wymywania (eluwialny)
Poziom B  podglebie  substancje z poziomu A sÄ… tu gromadzone lub strÄ…cane
 poziom wmycia (iluwialny)
Poziom C  skała macierzysta gleby
Roślinność i świat zwierzęcy związane są z glebą bardzo ściśle, tworząc zintegrowany
system, który zależy od klimatu
Charakter gleby określa głównie wilgotność (opady) i temperatura
WPA
YW KLIMATU NA BUDOW
PROFILU
GLEBY
klimat
klimat średnio
klimat suchy klimat średnio
wilgotny
wilgotny
suchy
poziom poziom
eluwialny eluwialny
poziom
poziom
iluwialny
iluwialny
poziom poziom
skały skały
macierzystej macierzystej
ruch wody
ruch wody
PROCESY GLEBOTWÓRCZE
gleizacja
bielicowanie
brunatnienie
lateryzacja
kalcyfikacja, salinizacja
GLEIZACJA  redukcja mineralnych części gleby w warunkach silnej wilgotności i
obecności substancji organicznej; głębsze warstwy gleby zasobne w zredukowane żelazo
przybierajÄ… barwÄ™ zielonkawÄ…, niebieskawÄ… lub popielatÄ…
BIELICOWANIE  wymywanie składników pochodzących z rozkładu glinokrzemianów
i koloidów glebowych przy kwaśnym odczynie gleby; poziom wymywania przybiera
barwę białą a poziom wmywania  barwę brunatną
BRUNATNIENIE  tworzenie trwałych kompleksów próchniczno-ilasto-żelazistych;
kompleksy te nadajÄ… glebie barwÄ™ brunatnÄ…
LATERYZACJA  wytrącanie czerwonych tlenków glinu i żelaza w postaci twardych
laterytów w warunkach szybkiego rozkładu materii organicznej i braku akumulacji
próchnicy
SALINIZACJA  wynoszenie ku powierzchni gleby wypłukanych z niższych warstw soli
mineralnych przez wodÄ™ parujÄ…cÄ… z gleby w warunkach suszy
KALCYFIKACJA  wzbogacanie poziomu podglebia w sole mineralne w warunkach
opadu równego lub mniejszego od ewapotrwnspiracji
KLASYFIKACJA GLEB
Genetyczne systematyki gleb (np. systematyka polska)  opierają się głównie na
budowie profilu glebowego, uwzględniając ważniejsze cechy morfologiczne, fizyczne
i chemiczne wszystkich poziomów gleby; grupowane są gleby o zbliżonych cechach i
głównym kierunku procesu glebotwórczego
Klasyfikacja amerykańska  systematyzuje gleby głównie pod względem
właściwości poziomów gleby; grupowane są gleby od względem podobieństwa profilu
glebowego i występowania charakterystycznych poziomów o określonych cechach
Klasyfikacja FAO  uwzględnia tradycyjne nazewnictwo pochodzace z klasyfikacji
genetycznej; łączone są ze sobą gleby pod względem ważniejszych cech wynikajacych
z ich genezy
KLASYFIKACJA GLEB
(KornaÅ›, Medwecka-KornaÅ›, 2002)
Gleby niestrefowe (azonalne i intrazonalne)
regosole
gleby litogeniczne
gleby hydrogeniczne
Gleby strefowe
gleby klimatów wilgotnych
ferrasole  gleby czerwonożółte
ferruginosole (lateryty)  gleby czerwone
planosole  czerwone i żółte gleby subtropikalne
kalcisole  gleby cynamonowe
kambisole  gleby brunatne leśne
podsole  gleby bielicowe
gleby tundrowe
Współzależności między glebą, klimatem i roślinno
gleby pustyń zimnych
gleby klimatów półsuchych i suchych
czarnoziemy
gleby kasztanowe
buroziemy
szaroziemy półpustynne
prymitywne gleby pustynne
Gleby %
czerwone 19
szaroziemy i sołonczaki 17
gleby terenów górskich 16
powierzchniowe pokryte 11
lodem
bielicowe i bagienne 9
brunatne 7
kasztanowe, bure i 7
sołońce
czarnoziemy 6
tundrowe 4
aluwialne (mady) 4
Klimat Typ procesu Typ roślinności Typ gleby
glebotwórczego
WILGOTNY CHA
ODNY gleizacja tundra
" tundrowe
tajga
brunatnienie " bielicowe
" bielicowo-brunatne
" szare leśne
UMIARKOWANY bielicowanie lasy strefy
" szaro-brunatne
umiarkowanej
" bielicowo-Å‚Ä…kowe
" czerwono-żółte
zbielicowane
lateryzacja
roslinność
" brÄ…zowe-
twardolistna
niewapienne
GOR
CY lasy
" laterytowe
międzyzwrotnikowe
SUCHY kalcyfikacja prerie
" czarnoziemy
(chłodny do gorącgo) salinizacja
" kasztanowe
" bure
pustynie i
" szaroziemy
półpustynie
" szare pustyń
" czerwone pustyń
BIOMY L
DOWE ZIEMI
BIOM
jest to fragment biosfery odznaczający się typowymi warunkami środowiskowymi
determinujÄ…cymi tempo produkcji i dekompozycji  czyli bilans materii organicznej, a w
konsekwencji rozwój charakterystycznych gleb i roślinności
Podział biomów ze względu na uzależnienia klimatyczne
Formacje zonalne
panują z natury w określonej strefie klimatycznej, tworzą tu końcowy etap rozwoju
roślinności, zajmują siedliska najbardziej dojrzałe pod względem rzez
by i gleb i sÄ…
szczególnie trwałe. Formacje zonalne rozmieszczone są wzdłuż gradientów klimatycznych:
termicznych i wilgotnościowych
Formacje intrazonalne
rozmieszczone w sÄ…siedniej lub kilku sÄ…siednich strefach (np. torfowiska wysokie)
Formacje azonalne
spotykane we wszystkich strefach Ziemi (np. roślinność wydm i solnisk nadmorskich)
Formacje ekstrazonalne
formacje zonalne występujące poza zasięgiem strefy, wyspowo, na siedliskach o szczególnym
klimacie lokalnym (np. skrawki roślinności stepowej w strefie tajgi)
FORMACJE ZONALNE (KornaÅ›, Medwecka-KornaÅ›, 2002)
Formacje leśne
Formacje sawannowe
Formacje bezdrzewne
Formacje pustynne
FORMACJE LEÅšNE
Las wiecznie zielony równikowy
Las wiecznie zielony subtropikalny
Las zrzucający liście w porze suchej (monsunowy)
Las suchy (kserofityczny)
Las wiecznie zielony twardolistny
Las zimozielony strefy umiarkowanej
Las zrzucający liście na zimę
Las szpilkowy borealny  TAJGA
FORMACJE SAWANNOWE
Sawanna
FORMACJE BEZDRZEWNE
Step
Tundra
FORMACJE PUSTYNNE
Pustynia gorÄ…ca
Pustynia strefy umiarkowanej
Pustynia zimna
Las wiecznie zielony równikowy
Klimat: równikowy gorący, zawsze wilgotny
wyrównane temperatury dobowe (22-26ÚC)
opady obfite (ponad 2000 mm rocznie)
Charakterystyka:
 rytmika sezonowa roślinności nie występuje
duże bogactwo florystyczne
znaczne zróżnicowanie struktury pionowej lasu
duża ilość lian i epifitów
runo skÄ…pe
pierścienie przyrostów rocznych w drewnie nie zaznaczają się
Występowanie: Amazonia, Gwinea, Kongo, Malezja
Świat zwierzęcy
najbogatszy spośród wszystkich typów formacji roślinnnych
znaczna większość gatunków prowadzi nadrzewny tryb życia
(np. ok 150 gat. żab, 150 gat. węży)
Bioróżnorodność
ok. 1, 5 mln gat. zwierzÄ…t
ok. 100 tys. gat. roślin naczyniowych
ogromna różnorodność ekosystemów (zróżnicowanie głównie pionowe)
ekosystemy są względnie trwałe  wszelkie nisze ekologiczne są wypełnione
Biomasa: 440 - 500 t/ha (średnio)
Produkcja pierwotna netto: 32,5 t/ha (średnio suchej masy)
(Kostrowicki, 1999)
Las wieczniezielony subtropikalny
Klimat: podzwrotnikowy stale wilgotny
pośredni między klimatem podzwrotnikowym zmiennym a
umiarkowanym ciepłym i wilgotnym
wahania temperatury i wielkości opadów są małe
Charakterystyka:
zubożona postać wieczniezielonych lasów równikowych
Występowanie: okolice zwrotników
Świat zwierzęcy
mało gatunków endemicznych  ekosystemy otwarte, dostępne dla gatunków
z sąsiednich biomów
endemity (jeśli są) to głównie monofagi żywiące się reliktowymi roślinami
(panda wielka, koala)
Bioróżnorodność
ok. 11 tys. gatunków roślin naczyniowych (ok. 40% to gatunki endemiczne)
Biomasa: 350  450 t/ha
Produkcja pierwotna netto: 15  20 t/ha
Las zrzucający liście w porze suchej (monsunowy)
Klimat: podrównikowy gorący zmienny o wysokich opadach
opady dość obfite (500-1500 mm rocznie) w czasie pory deszczowej;
wyraz
na pora sucha
temperatury wysokie (17Ú - 28ÚC)
Charakterystyka:
wyraz
na rytmika sezonowa roślinności, wyraz
ne pierścienie rocznego
przyrostu drewna; większość drzew zrzuca liście prawie jednocześnie z
nastaniem pory suchej
drzewa o grubej korze i powyginanych pniach i gałęziach
duże zróżnicowanie ekologiczne (kilkadziesiąt formacji)
Występowanie: Afryka, Ameryka Środkowa, Brazylia, Indochiny, pn Australia, Jawa
Świat zwierzęcy
bardzo zróżnicowany
biom podrównikowych lasów zrzucających liście jest jednym z najstarszych
na Ziemi (kreda); jest matecznikiem prawie wszystkich (ok. 73%) gatunków
zasiedlających dziś otwarte ekosystemy (leśne i sawannowe)
Bioróżnorodność
3 000 (Australia)  6 000 (Ameryka Pd)  10 000 (Indie) gatunków roślin
naczyniowych
ok. 15-20 % (Indie  40%) gatunków endemicznych
Biomasa: 100  250 t/ha
Produkcja pierwotna netto:
15  25 t/ha
Las suchy (kserofityczny)
Klimat: podrównikowy gorący zmienny o niskich opadach
opady niskie (400-900 mm rocznie) w czasie krótkiej pory
deszczowej
Charakterystyka:
drzewa o niskim wzroście (8-20 m), kseromorficznej budowie i płaskiej,
parasolowatej koronie
gruba kora, drewno zwięzłe lub gąbczaste, magazynujące wodę
Występowanie: lasy kolczaste w Ameryce Środkowej i Południowej (caatinga),
lasy eukaliptusowe w Australii, afrykańskie lasy kolczaste
z balsamowcami i akacjami
Biomasa: 100  250 t/ha
Produkcja pierwotna netto:
15  25 t/ha
Las wiecznie zielony twardolistny
Klimat: podzwrotnikowy zmienny ( śródziemnomorski )
wilgotna i chłodna zima, suche i gorące lato
Charakterystyka:
dwa okresy spoczynku roślinności: zimą i latem
drzewa i krzewy o liściach skórzastych, kolczaste, krępe i silnie
rozgałęzione, kora gruba, wyraz
ne przyrosty drewna
Występowanie: obrzeża Morza Śródziemnego, Kalifornia, Chile, Afryka pd, Australia
pd-zach.
Makia  zarośla i karłowate drzewa (1-4 m wys.); dobre warunki hydrologiczne; podłoże
ubogie w węglan wapnia
(Europa)
Garig (garrigue)  zarośla i krzewy do wys. 1 m; miejsca suche i kamieniste, podłoże
bardziej zdegradowane niż makia
(Europa)
Chaparral  zarośla z sucholubnych krzewów o drobnych liściach i łodygach
uzbrojonych w kolce
(Kalifornia)
Fynbos  zimozielone krzewy (1-4 m) o drobnych, sztywnych liściach pokrytych
kutnerem; drzew brak, z wyj. srebrnego drzewa Leucadendron argenteum
(Afryka Pd)
Świat zwierzęcy
bogactwo faunistyczne duże, lasy te są związane z wieczniezielonymi
lasami podzwrotnikowymi
licznie zasiedlone przez gatunki pochodzące ze strefy gorącej, zwłaszcza
płazy i gady
Bioróżnorodność
Eurazja  ponad 8000 gat. roślin, Ameryka Pn  2700 gat, Australia 
1500.
Endemizm flory i fauny duży (od 18% w Ameryce Pd, do 69% w
Australii)
Biomasa: formacje leśne 160  200 t/ha
formacje krzewiaste 20  60 t/ha
Produkcja pierwotna netto: formacje leśne: 16  18 t/ha
formacje krzewiaste: 5  8 t/ha
Las zimozielony strefy umiarkowanej
Klimat: oceaniczny  umiarkowany ciepły i wilgotny
opady 1500  3000 mm rocznie
brak mroz
nej zimy, wyraz
na pora chÅ‚odna (tr: 11Ú - 18ÚC)
Charakterystyka:
rytmika sezonowa roślinności występuje
panują drzewa wieczniezielone (20-30 m wys.), obfitość paproci
Występowanie: Ameryka Pn: m.in. Floryda, pn Kalifornia; Chile, Nowa Zelandia, pd-wsch.
Australia i Tasmania
Świat zwierzęcy
Półkula Pn: gatunki holarktyczne
Azja Wsch.: gatunki orientalne właściwe strefom przyrównikowej i
podzwrotnikowej
Ameryka Pd: gatunki neotropikalne
Tasmania: 10,6 % gatunków endemicznych (kręgowce; przed przybyciem
człowieka)
Nowa Zelandia: 58,8% gatunków endemicznych (kręgowce; przed
przybyciem człowieka)
Biomasa: 200  400 t/ha
Produkcja pierwotna netto: 6 - 25 t/ha
Las zrzucający liście na zimę
Klimat: umiarkowany chłodny i wilgotny
opady obfite (600-800 mm rocznie)
zima mroz
na, lato ciepÅ‚e (tr: 7Ú - 10ÚC)
Charakterystyka:
wyraz
na rytmika sezonowa; kolejne okresy wegetacji zaznaczajÄ… siÄ™
pierścieniami rocznych przyrostów drewna
dość ubogi skład warstwy drzew
Występowanie: prawie wyłącznie półkula północna: Europa, Azja Wsch., Ameryka Pn, pd
Chile i Argentyna
Świat zwierzęcy
Półkula Pn: gatunki holarktyczne
Azja Wsch.: gatunki orientalne właściwe strefom
przyrównikowej i podzwrotnikowej
Ameryka Pd: gatunki neotropikalne
Bioróżnorodność
w Europie Środkowej warstwa drzew złożona z nielicznych gatunków, często
dominuje jeden gatunek
na południe od Europy Środkowej lasy bogatsze, dminują różne gatunki dębów
na Dalekim Wschodzie lasy bogate, nawiązujące do amerykańskich
Ameryka Pd: środkowe Chile  las lenga
Biomasa: 200  400 t/ha
Produkcja pierwotna netto: 8 - 20 t/ha
Las szpilkowy borealny  TAJGA
Klimat: umiarkowany bardzo chłodny i wilgotny
opady niezbyt obfite (300  600 mm rocznie)
zima długotrwała, bardzo mroz
na (tr: 1Ú- 3ÚC)
Charakterystyka:
panujÄ… zimozielone drzewa szpilkowe
znaczna rola naziemnych mszaków i porostów
Występowanie: wyłącznie borealna strefa półkuli północnej  Eurazja i Ameryka Pn
Świat zwierzęcy
Podobny w Eurazji i Ameryce Pn
udział gatunków panborealnych: 10-15 %
liczba wspólnych rodzajów: 60-85%
Gatunki endemiczne: więcej w Eurazji, niż w Ameryce Pn
Bioróżnorodność
około 3000 gat. roślin wyższych, większość ogólnotajgowych
Biomasa: 80  350 t/ha
Produkcja pierwotna netto: 4  10 t/ha
FORMACJE SAWANNOWE
Sawanna
Klimat: podrównikowy zmienny o niskich opadach
i wybitnej porze suchej
opady niskie (400-600 mm rocznie)
Charakterystyka:
główną masę roślinności tworzą bujnie rozwijające się trawy; na jej tle
występują pojedyncze drzewa lub grupy drzew. Postać sawanny zależy od
rodzaju podłoża, wypasu zwierząt i częstości pożarów
Występowanie: Azja, Afryka, Ameryka Południowa, Australia
Zróżnicowanie ekologiczne sawann
sawanny naturalne  wykształciły się pod wpływem warunków
klimatycznych
sawanny zoogeniczne (20 %)
sawanny antropogeniczne (20 %)
Ekologiczne typy sawann
 zalewowe  na pobrzeżach rzek, przy wysokim poziomie wód gruntowych
wilgotne  w bezodpływowych zagłębieniach, w strefie dość dużych opadów;
pirogeniczne
suche  najpowszechniejsze, w strefie pory suchej ok. 7 miesięcy
kolczaste  głównie kseromorficzne trawy, drobne krzewy i karłowate
drzewa
termitowe  10-30 kopców termitów/ha (nawet do1000 kopców/ha)
Świat zwierzęcy
fauna sawanny jest przykładem koewolucji roślin i zwierząt
sawanny sÄ… kolebkÄ… rodzaju ludzkiego
Bioróżnorodność
Ameryka Pd: ok. 10 000 gat. roślin; Afryka  ok. 200-1900 gat.; Australia 
ok. 700 gat.
większość gatunków to gatunki wspólne dla sawanny i suchych lasów
Biomasa: 15 - 60 t/ha
Produkcja pierwotna netto: 6  15 t/ha
FORMACJE BEZDRZEWNE
Step
Klimat: umiarkowany chłodny i suchy (kontynentalny)
mroz
na zima, suche gorÄ…ce lato (opady < 500 mm rocznie; tr: 5Ú-
10ÚC)
Charakterystyka:
stepy trawiaste (obszary suchsze)
stepy Å‚Ä…kowe (obszary wilgotniejsze)
Występowanie: Eurazja, Ameryka Pn ( preria ), Ameryka Pd ( pampa )
Świat zwierzęcy
świat zwierzęcy swoisty, wiele gatunków kopytnych (bizon, koń
Przewalskiego, suhak); wiele gatunków ryjących nory (susły, ślepce, tchórze)
lub gniazdujÄ…cych na powierzchni gleby
Bioróżnorodność
stepy eurazjatyckie: ok. 1000 gatunków roślin (57% endemity)
prerie i pampasy: ok. 700 gatunków (60% gatunków introdukowanych)
Biomasa: 15  25 t/ha
Produkcja pierwotna netto: 5  15 t/ha
Tundra
Klimat: podbiegunowy
długotrwała mroz
na zima (Å›r t. stycznia -20Údo -30ÚC)
w glebie utrzymuje siÄ™ wieczna zmarzlina
Charakterystyka:
gatunki trwałe o przyziemnym wzroście
tundra krzewiasta  karłowate brzozy i wierzby (rejony cieplejsze)
tundra krzewinkowa i darniowo-krzewinkowa  liczne gatunki wrzosowatych
(rejony chłodniejsze)
Występowanie: na północ od polarnej granicy lasu w Eurazji, Ameryce Pn i wyspach Arktyki;
wyspy subantarktyczne
Świat zwierzęcy
 Fauna tundry jeśt ściśle uzależniona od klimatu:
migracje: pieśce, białe niedz
wiedzie
zmiana barwy: pieśce, zające
utrata zdolności latania (motyle, muchówki, pingwiny)
Bioróżnorodność
Rośliny naczyniowe: Ziemia Franciszka Józefa (40), Grenlandia (400),
półkula południowa (280)
Liczne gatunki porostów i mchów (Grenlandia: 300 i 600, odpowiednio)
Biomasa: 5  30 t/ha
Produkcja pierwotna netto: 1  2,5 t/ha
FORMACJE PUSTYNNE
Pustynia gorÄ…ca
Klimat: zwrotnikowy gorÄ…cy, suchy
opady nieregularne, skąpe (poniżej 200 mm rocznie)
temperatury wysokie (tr: 20Ú-26ÚC), wahania dobowe znaczne
Charakterystyka:
trawy, niskie krzewy, sukulenty
pustynie absolutne (opady poniżej 20 mm rocznie)  brak roślinności
pustynie typowe (opady do 50 mm rocznie)  roślinność skupia się
wyłącznie w zagłębieniach terenu
półpustynie (opady powyżej 50 mm rocznie)  roślinność może
zajmować siedliska poza zagłębieniami terenu
Występowanie: pd-zach Ameryka Pn, Afryka Pn, Ameryka Pd, Afryka Pd, Australia
Charakter podłoża pustyń
pustynie skaliste (HAMADA)
pustynie żwirowe (SERIR)
pustynie piaszczyste (ERG)
Bioróżnorodność
200  500 gatunków roślin, 200  500 gatunków zwierząt, głównie
stawonogów
91% gatunków pustynnych i 52% gatunków półpustynnych to endemity
Biomasa: 0,5  1,5 t/ha
Produkcja pierwotna netto: 0,05  1 t/ha
Pustynia strefy umiarkowanej
Klimat: umiarkowany chłodny i suchy (skrajnie kontynentalny)
mroz
na zima i gorące lato (opady poniżej 250 mm rocznie)
Charakterystyka:
odporne na suszę półkrzewy i krzewy, oraz trawy
Występowanie: Azja (Gobi), Ameryka Pn (Wielka Kotlina), Ameryka Pd (Patagonia)
Świat zwierzęcy
większość gatunków żyje w podłożu i prowadzi nocny tryb życia
niewiele gatunków endemicznych (Azja  6%; Ameryka  9%)
Bioróżnorodność
Azja: ok. 2500 gatunków roślin naczyniowych (ok. 80% endemicznych)
Ameryka: ok. 1700 gatunków roslin, większość endemicznych
Biomasa: 3  9 t/ha (90% korzenie)
Produkcja pierwotna netto: 0,5  5 t/ha
Pustynia zimna
Klimat: podbiegunowy skrajny
susza mrozowa, niskie temperatury
Charakterystyka:
nieliczne kseromorficzne rośliny kwiatowe o poduszkowatym wzroście;
rośliny zarodnikowe  porosty, mchy
Występowanie: Arktyka poza strefą tundr, Antarktyda (wyłącznie mszaki i porosty)
FORMACJE AZONALNE
Biomy bagienne
Biomy przymorskie
Biomy górskie
BIOMY GÓRSKIE
Gradient termiczny  im wyżej, tym średnie temperatury są niższe
Gradient atmosferyczny  w miarę wzrostu wysokości masy powietrza stają
się lżejsze, a udział tlenu maleje
Gradient fotochemiczny  w miarę wzrostu wysokości zwiększa się dopływ
promieniowania ultrafioletowego i kosmicznego oraz związana z tym ilość
czÄ…stek zjonizowanych
Piętrowy układ roślinności w górach
zmiany panujących zbiorowisk roślinnych zachodzą skokowo
typ układu pietrowego zależy od położenia geograficznego i przebiegu
pasma, wielkości zajętego przez nie obszaru i charakteru roślinności na
terenach przyległych
wraz ze wzrostem wzniesienia liczba gatunków maleje
szczególną rolę odgrywa roślinność niezonalna, związana ze szczelinami
skalnymi, nieckami torfowiskowymi itp.
Piętrowy układ roślinności w górach
Analogie pięter roślinności w górach ze strefami roślinności na niżu w
odpowiednich szerokościach geograicznych zaznaczają się w strefach
pozazwrotnikowych.
W górach stref tropikalnych bardzo swoiste warunki klimatyczne powodują
istnienie form życiowych nie mających analogii w innych obszarach Ziemi.
las mglisty, Costa Rica (1500-3000 m npm)
Paramo  formacja krzewiasto-zielna, Andy (3000  3500 m npm)
FUNKCJONOWANIE EKOSYSTEMU
Metabolizm Biocenozy
Miary znaczenia gatunku w biocenozie:
" Biomasa
" Transport substancji chemicznych
" Przepływ energii
Większość energii przepływa przez biocenozę tylko raz.
Energia nie krąży, ale jest zamieniana na ciepło i ostatecznie tracona przez system
PRAWA TERMODYNAMIKI
I prawo termodynamiki:
Zmiana energii wewnętrznej układu równa się sumie dostarczonego do układu ciepła i pracy.
Energia może przemieniać się w inną postać, nigdy jednak nie powstaje ani nie ulega
zniszczeniu
II prawo termodynamiki:
Ciepło zawsze przekazywane jest przez ciało cieplejsze ciału zimniejszemu.
Układ nie może przekazywać ciepła innemu układowi o niższej temperaturze bez
wprowadzenia zmian w otoczeniu.
Przy każdym przekształceniu energii pewna jej część ulega rozproszeniu.
ENERGIA SA
ONECZNA DOCHODZ
CA DO POWIERZCHNI
ultrafiolet (300-400 nm) - 10%
promieniowanie widzialne (400-700 nm) - 45%
promieniowanie podczerwone (>700 nm) - 45%
Energia promieniowania słonecznego docierającego do
atmosfery ziemskiej: 1,3 kW/m2
Globalna suma promieniowania fotosyntetycznie czynnego
(PAR) na poziomie morza: 80,9 x 109 MW/rok
Średnie natężenie PAR w okolicach
Krakowa: 42,5 W/m2/rok
y
rodło: J. Weiner (1999)
POMIAR WIELKOÅšCI PRODUKCJI PIERWOTNEJ
POMIAR WIELKOÅšCI PRODUKCJI PIERWOTNEJ
1. Bezpośredni pomiar zmiany stężenia CO2 lub O2 wokół rośliny
2. Pomiar absropcji izotopu 14C
3. Metoda  żniw
"B = B2  B1
gdzie:
"B = zmiana biomasy w biocenozie pomiędzy czasem 1 (t1) a
czasem 2 (t2)
B1 = biomasa w czasie t1
B2 = biomasa w czasie t2
Możliwe z
ródła strat:
L = straty biomasy w wyniku śmierci roślin lub obumierania ich części
G = straty biomasy na rzecz konsumentów
produkcja pierwotna = "B + L + G
4. metody pośrednie:
" wielkość aparatu asymilacyjnego
współczynnik powierzchni liści (LAI = leaf area index)
" ilość chlorofilu
współczynnik asymilacji:
O2 wydzielony (g/h) / chlorofil (g)
ODDYCHANIE
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energia zużywana na procesy życiowe
PRODUKCJA PIERWOTNA
" Produkcja pierwotna brutto = energia (lub węgiel) wiązana w procesie
fotosyntezy w jednostce czasu
" Produkcja pierwotna netto = energia (lub węgiel) wiązana w fotosyntezie 
energia (lub węgiel) tracone
w procesie oddychania w jednostce czasu
wydajność produkcji pierwotnej brutto = energia wiązana w produkcji pierwotnej brutto /
energia zawarta w docierającym promieniowaniu słonecznym
Czynniki ograniczajÄ…ce produkcjÄ™ w biocenozach:
genetyczne
klimatyczne
edaficzne
biotyczne
antropogeniczne
genetyczne
Ę% niska zdolność do wyrastania
Ę% niska zdolność regeneracyjna
Ę% słaby aparat asymilacyjny
Ę% słaby system korzeniowy
Ę% podatność na choroby
Ę% wrażliwość na czynniki zewnętrzne
klimatyczne
Ę% krótki okres wegetacyjny
Ę% chłód lub nadmiar ciepła
Ę% nieodpowiednie naświetlenie
Ę% susza glebowa i atmosferyczna
Ę% nadmiar opadów
Ę% nieodpowiednie stężenie CO2
Ę% wiatr
edaficzne
Ę% wadliwa tekstura
Ę% niewłaściwa struktura gleby lub jej brak
Ę% brak lub nadmiar składników pokarmowych
Ę% brak substancji organicznej
Ę% brak tlenu
Ę% substancje toksyczne
Ę% erozja gleby
biotyczne
Ę% wiek
Ę% choroby
Ę% szkodniki
Ę% nadmierne spasanie
Ę% deptanie
Ę% wpływy allelopatyczne
antropogeniczne
Ę% rabunkowe wykorzystanie
Ę% niestosowna uprawa
Ę% niewłaściwa chemizacja
Ę% zanieczyszczenie wody
Ę% emisje chemiczne w powietrze (gazy i aerozole)
Ę% niewłaściwa ingerencja zoocenotyczna
Ę% obciążenia turystyczno-rekreacyjne
Produkcja wtórna  biomasa wyższych poziomów troficznych (od drugiego)
PRODUKCJA WTÓRNA
PRODUKCJA WTÓRNA
biomasa będąca pokarmem
(MA)
zapas nienaruszony pokarm zdobyty
(MJ) (MR)
pokarm nie zjedzony
pokarm zjedzony
(NU)
(C)
ekskrementy pokarm przyswojony
(Fu) (A)
metabolizm biomasa wyprodukowana
(R) (P)
produkty rozkładu wyzwolona energia zapas nienaruszony pokarm zdobyty
(MJ) następnego poziomu
troficznego
(MR)
PRODUKCJA WTÓRNA
PRODUKCJA WTÓRNA
energia pobrana z niższego poziomu troficznego (M)
energia nie zużyta
pobór energii brutto
(C)
fekalia energia przyswojona
(F) (D)
mocz asymilacja
(U) (A)
w spoczynku energia zużywana wzrost rozmnażanie
koszt utrzymania lub oddychanie  produkcja
(R) (P)
Przeciętna wydajność produkcji (%)
Grupa wydajność liczba badań
produkcji
Owadożerne 0,86 6
Ptaki 1,29 9
Zespoły drobnych ssaków 1,51 8
Pozostałe ssaki 3,14 56
Ryby i owady społeczne 9,17 22
Inne bezkręgowce (poza owadami) 25,0 73
roślinożerne 20,8 15
drapieżne 27,6 11
detrytusofagi 36,2 23
Owady niespołeczne 40,7 61
roślinożerne 38,8 49
drapieżne 47,0 6
detrytusofagi 55,6 5
Czynniki determinujące długość łańcuchów troficznych:
Liczbę poziomów troficznych ogranicza dostępna energia
Układy zawierające zbyt wiele poziomów troficznych są niestabilne
Długość łańcuchów zależy od liczby wymiarów przestrzeni, jaką zajmuje ekosystem
Mechanizmy kształtowania struktury ekosystemów
 z dołu  kontrolujacy wpływ polega na wyczerpywaniu się zasobów
 z góry  kontrolę sprawuje drapieżca nad ofiarami, lub roślinożerca nad
roślinnością
Struktura i produktywność ekosystemów lądowych
Środowiska życia na Ziemi
środowiska wodne  71% powierzchni kuli ziemskiej
środowiska lądowe - 29% powierzchni kuli ziemskiej
ekosystemy leśne  32% lądów
ekosystemy trawiaste  21% lądów
EKOSYSTEMY LEÅšNE ÅšWIATA
Międzyzwrotnikowe lasy wiecznie zielone  11,3%
Międzyzwrotnikowe lasy sezonowe  5,0%
Lasy strefy umiarkowanej
zawsze zielone  3,2%
zrzucajce liście  4,5%
Tajga  8,0%
ZNACZENIE EKOSYSTEMÓW LEŚNYCH
asymilacja dwutlenku węgla
produkcja biomasy
stabilizacja gleby
oczyszczanie atmosfery z pyłów
i zanieczyszczających gazów
sprzyjanie tworzeniu się opadów
nasycenie atmosfery parÄ… wodnÄ…
WARUNKI ÅšWIETLNE W LESIE
WARUNKI TERMICZNE W LESIE
STRUKTURA LASU
Znaczenie roślin runa w różnych typach lasu
Typ lasu A
ęgi Grądy Bory Bory Olsy Bory
mieszane świeże suche
Liczba 41 38 30 20 21 13
gatunków
runa
Liczba 780 487 331 266 198 132
osobników na
1 m2
Tworzona 166 45 33 36 133 15
sucha masa
(g/m2)
CZYNNIKI OGRANICZAJ
CE PRODUKCJ
CENOZ LEÅšNYCH
niestosowna do warunków siedliska struktura drzewostanu
niska troficzność siedliska
niedobory wodne
nadmierne żerowanie zwierząt roślinożernych
EKOSYSTEMY TRAWIASTE ÅšWIATA
naturalne
stepy, sawanny, łąki wysokogórskie
antropogeniczne
niżowe i górskie łąki i pastwiska strefy leśnej
EKOSYSTEMY TRAWIASTE:
Okrywa roślinna złożona jest w większości z traw, czasem turzyc, z różnym
udziałem jedno- i dwuliściennych bylin
Rośliny te tworzą darń, która odznacza się silnym zwarciem rozłogów i korzeni
w powierzchniowej warstwie gleby
Darń przykrywa glebę, przeciwdziała erozji, chroni przed nadmiernym
wysychaniem wierzchniej warstwy glebowej, ułatwia wsiąkanie wody
SKA
AD FLORYSTYCZNY POLSKICH A

K
około 400 gatunków, w tym:
trawy 80
turzycowate i sitowate 80
motylkowate 40
CZYNNIKI OGRANICZAJ
CE PRODUKCJ
CENOZ TRAWIASTYCH
poziom pozyskiwania biomasy
troficzność siedliska
stosunki wodne
sposób użytkowania
Struktura i produktywność ekosystemów wodnych
WODY KULI ZIEMSKIEJ:
71 % powierzchni Ziemi
Åšrodowiska wodne:
o SÅ‚odkowodne
o Wody stojÄ…ce (lenityczne): jeziora, zbiorniki zaporowe
o Wody płynące (lotyczne): rzeki, potoki, strumienie
o y
ródła
o Estuariowe
o Morskie: morza, oceany
Struktura strefowa zbiorników wodnych:
o Litoral
o Pelagial
o Bental (profundal)
Czynniki ekologiczne w środowisku wodnym:
o Światło
o Temperatura
o Skład chemiczny
Podział wód ze względu na zasolenie
1. Oligohalinowe  słodkie  jeziora, rzeki  zawartość soli <0,5 g/dm3
2. Mezohalinowe  słonawe  zawartość soli: 0,5-16 g/dm3
3. Polihalinowe  słone  morza oceany  zawartość soli H" 35 g/dm3
4. Hiperhalinowe  mineralne  zawartość soli >> 35 g/dm3
Podział jezior ze względu na cechy cyrkulacji wody
1. Dimiktyczne  dwa okresy pełnej cyrkulacji, czyli pełnego wymieszania wody
2. Monomiktyczne zimne  temperatura wody nigdy nie przekracza 4°C (jeziora
polarne); jeden okres cyrkulacji w lecie
3. Monomiktyczne ciepÅ‚e  temperatura wody nigdy nie spada poniżej 4°C (jeziora
ciepłej części strefy klimatu umiarkowanego i strefy subtropikalnej); jeden okres
cyrkulacji w zimie
4. Polimiktyczne  stała cyrkulacja z krótkim okresem stagnacji lub bez tego okresu
(jeziora wysokogórskie i jeziora w strefie równikowej)
5. Oligomiktyczne  rzadko (lub bardzo wolno) mieszane (ustabilizowane termicznie);
większość jezior strefy tropikalnej
6. Meromiktyczne  trwale stratyfikowane, najczęściej w wyniku zróżnicowania składu
chemicznego wód hypo i epilimnionu
Limnologiczny podział jezior
Podział jezior ze względu na troficzność
1. Dystroficzne  woda zawiera substancje humusowe; podłoże torfowe lub inne
organogeniczne; pH<5
2. Oligotroficzne  woda zawiera mało substancji pokarmowych; ilość azotu i fosforu
śladowa, pH>7 (wody wapienne) lub pH<7 (wody bezwapienne)
3. Mezotroficzne  średnio żyzne; przejściowe między jeziorami oligotroficznymi i
eutroficznymi
4. Eutroficzne  woda zawiera dużo substancji pokarmowych; ilość azotu > 1mg/l, ilość
fosforu > 0,5 mg/l, pH=>7
EUTROFIZACJA  proces wzrostu żyzności zbiorników wodnych spowodowany
zwiększonym dopływem mineralnych substancji odżywczych (związków azotu i fosforu)
Produkcja pierwotna netto trzech typów jezior w żyznych siedliskach, dane ogólnoświatowe
(Likens, 1975)
Typ roślin Sucha masa Zawartość węgla
(g/m2/rok) (mg/m2/d)
Fitoplankton 100-900 100-1200
jeziorny
Makrofity 500-2700 400-2000
zanurzone
Makrofity 1200-4100 3000-8000
nawodne
Estuaria
ESTUARIUM (aestus - przypływ)  częściowo odcięty przybrzeżny zbiornik wodny mający
swobodne połączenie z otwarym morzem
Estuaria:
o Położone są w zatokach i ujściach rzek kontaktujących się z morzem
o Podlegają pływom morskim
o Zasilane sÄ… wodami lÄ…dowymi
o Zawierają wody słonawe
o Zawieraja florę i faunę zarówno morską, jak i słodkowodną oraz gatunki
endemiczne
Ekosystemy morskie
Ruch wirowy Ziemi w połączeniu z wiatrami wiejącymi w kierunku równika i od wybrzeży w
stronę oceanu powoduje zepchnięcie ciepłej warstwy wody powierzchniowej w głąb oceanu.
W konsekwencji, zimna woda podnosi się z głębi oceanu i zastępuje wodę ciepłą.
Zjawisko wypychania wód głębinowych ku powierzchni nosi nazwę prądów wstępujących
(upwellingów) i występuje m.in. w pasie wód wokół Antarktydy, u wybrzezy Peru i wokół
Labradoru. Upwelling powoduje powstanie wysokoproduktywnych rejonów oceanów.
Wysokoproduktywne obszary oceanów występują w rejonie upwellingów, zwłaszcza w
sąsiedztwie szelfów kontynentalnych.
Ekologiczny podział organizmów
wodnych
Organizmy wodne
Pelagiczne (toni wodnej) Bentoniczne (denne)
Nekton
Bentos
(aktywni pływacy)
ruchliwy
Plankton
Bentos
(bierne unoszenie siÄ™)
osiadły
fitobentos zoobentos
fitoplankton zooplankton
El niH
o
Człowiek i środowisko. Cykle biogeochemiczne
ZAGROŻENIE WARSTWY OZONOWEJ
Powstawanie ozonu stratosferze
Rola ozonu w stratosferze
Promieniowanie UV:
UV-C: 200-280 nm  szkodliwe dla organizmów żywych  nie dociera do
powierzchni Ziemi, uczestniczy w powstawaniu warstwy ozonowej
UV-B: 280-320 nm  szkodliwe dla organizmów żywych (działa mutagennie)
 duża część pochłaniana przez ozon, część dociera do powierzchni Ziemi,
powoduje produkcję witaminy D w skórze
UV-A: 320-400 nm  względnie bezpieczne dla organizmów żywych, ważne
dla procesów życiowych roślin, odpowiedzialne za opalanie (wytwarzanie
melaniny przez skórę), dociera bez przeszkód do powierzchni Ziemi
Warstwa ozonowa zatrzymuje szczególnie szkodliwą frakcję promieniowania UV - UVB
Mechanizm rozpadu ozonu przy udziale freonu
1. Atomy chloru uwalniane z rozpadajÄ…cej siÄ™ czÄ…steczki freonu  atakujÄ… czÄ…steczkÄ™ ozonu i
odrywajÄ…c jeden atom tlenu pozostawiajÄ… czÄ…steczkÄ™ O2
2. Związek chloru i tlenu nie jest trwały: atom tlenu odrywa się i przyłącza się do innej
czÄ…steczki ozonu.
3. PowstajÄ… 3 czÄ…steczki tlenu: 2 czÄ…steczki ozonu stajÄ… siÄ™ 3 czÄ…steczkami tlenu O2
Atom chloru pozostaje w atmosferze i dołącza do następnej cząsteczki ozonu.....
Geofizyczne przyczyny zaniku ozonu nad AntarktydÄ…
1. Przy braku ruchu powietrza w atmosferze, największa ilość ozonu występowałaby na
wysokości ponad 30 km nad równikiem.
2. Wiatry stratosferyczne spychają powietrze wzbogacone w ozon znad równika w
stronę biegunów, szczególnie silnie pod koniec nocy polarnej.
3. Ruchy powietrza są niesymetryczne i półkula północna otrzymuje ponad połowę
ozonu wytwarzanego w ciągu roku nad równikiem.
4. Na początku antarktycznej nocy polarnej (okres początku wiosny na półkuli pn) nad
obszarem Antarktydy formuje się wir, w którym przez pół roku powietrze krąży wokół
bieguna.
5. Obszar Antarktydy zostaje odizolowany od dopływu powietrza równikowego: procesy
rozpadu ozonu przeważają nad procesami wytwarzania i ilość ozonu zaczyna maleć.
Efekt cieplarniany  efekt szklarniowy  dodatni bilans energii promieniowania
słonecznego spowodowany wzrostem stężenia niektórych gazów w atmosferze Ziemi.
Nazwa  efekt cieplarniany pochodzi od porównania atmosfery ziemskiej do szyb szklarni,
które przepuszczają promieniowanie słoneczne i zatrzymują ciepło wewnątrz budynku.
99% energii decydujÄ…cej o temperaturze
i gospodarce cieplnej powierzchniowych warstw Ziemi pochodzi ze Słońca.
Część promieniowania ulega rozproszeniu w atmosferze oraz odbiciu przez chmury
Atmosfera stanowi filtr dla promieniowania Słońca.
1. Większą część promieniowania UV pochłania warstwa ozonowa.
2. Dużą część promieniowania podczerwonego pochłania para wodna i dwutlenek węgla
i inne gazy zwane GAZAMI CIEPLARNIANYMI.
3. Do Ziemi dociera głównie promieniowanie widzialne (400-700 nm).
Powierzchnia Ziemi nagrzewa siÄ™ i wypromieniowuje energiÄ™ cieplnÄ… w postaci
promieniowania długofalowego (podczerwonego, cieplnego)
Wskutek zmiany składu chemicznego atmosfery ziemskiej, głównie wzrostu zawartości CO2,
duża część promieniowania cieplnego zostaje zatrzymana
Wzrost zawartości gazów cieplarnianych w atmosferze powoduje dodatni bilans
promieniowania (czyli efekt cieplarniany) i prowadzi do wzrostu temperatury (czyli
globalnego ocieplenia).
W historii geologicznej Ziemi skład atmosfery Ziemi zmieniał się, a wraz z nim natężenie
efektu cieplarnianego i średnia temperatura na powierzchni planety.
Obecnie obserwowane ocieplenie globalne przypisuje się wzmożonemu efektowi
cieplarnianemu na skutek uwalniania do atmosfery znacznej ilości gazów cieplarnianych,
zwłaszcza dwutlenku węgla i metanu pochodzenia przemysłowego.
Ocieplenie klimatu pociąga za sobą szereg zmian widocznych zarówno w środowisku
przyrodniczym , jak i działalności gospodarczej człowieka:
zmiany cyrkulacji atmosferycznej i wód
zmiany bilansu wody
zmiany w długości okresu wegetacji i zasięgu uprawy roślin
zmiany w strukturze zużycia energii
Kwaśne deszcze
W skład atmosfery ziemskiej, oprócz innych gazów, wchodzi również para wodna.
Przy spadku temperatury poniżej granicy odpowiadającej punktowi nasycenia
powietrza parą wodną pewna jej ilość przechodzi w stan ciekły (kondensacja) lub stały
(krystalizacja).
Produkty procesu kondensacji lub krystalizacji pary wodnej nazywamy opadem
atmosferycznym.
Opad atmosferyczny pochłania z atmosfery gazowe składniki powietrza i wypłukuje z
niej czÄ…stki materii.
Jakość i ilość występujących w opadzie składników i ich wzajemne relacje pozwalają
na określenie stanu zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego.
W warunkach naturalnych kwasowość opadu atmosferycznego wynosi 5,65 i określa
ją zawartość CO2.
Opad, którego wartość pH jest niższa od 5,6 określa się jako kwaśny opad
atmosferyczny.
Ponieważ dominującą formą opadu jest deszcz, stąd tego typu opad nazywa się
potocznie kwaśnym deszczem.
Głównymi czynnikami powodującymi wzrost kwasowości opadów atmosferycznych są
przenikajÄ…ce do atmosfery tlenki siarki (SOx) i tlenki azotu (NOx) pochodzenia
antropogenicznego.
Kwaśny deszcz  opad atmosferyczny, którego wartość pH jest niższa od 5,6.
Na obszarze prawie całej Europy występują opady, których pH zawiera się w przedziale 4-
4,5. Są zatem około 10 razy bardziej kwaśne niż tzw. normalny deszcz.
SKUTKI KWAÅšNYCH DESZCZY
Dla roślinności: uszkodzenie liści, głównie aparatów szparkowych, osłabienie
procesu fotosyntezy, przedwczesne opadanie liści, gromadzenie metali ciężkich  w
efekcie obumieraja lasy i żyjąca w nich fauna
Dla wody i fauny wodnej: spadek zawartości wapnia w wodzie (degeneracja
szkieletów i tkanek fauny wodnej  ryby i ptaki żywiące się rybami mają coraz mniej
pokarmu  w efekcie zamiera życie organiczne)
Dla człowieka: schorzenia układu oddechowego
 Dla gospodarki człowieka: straty materialne w wyniku przyspieszonej korozji
kamienia budowlanego i konstrukcji metalowych oraz maszyn
STRUKTURA I ZMIENNOŚĆ BIOCENOZ
SUKCESJA EKOLOGICZNA
BIOCENOZA jest zbiorem populacji organizmów wszystkich gatunków żyjących w
określonej przestrzeni, czyli biotopie.
BIOCENOZA jest zintegrowana dzięki koewolucji grup oddziaływujących na siebie
gatunków.
BIOCENOZA jest kształtowana przez dobór naturalny działający na osobniki
tworzÄ…ce biocenozÄ™.
Warunki istnienia biocenoz
1. Charakterystyczny skład gatunkowy
2. Pełność składu gatunkowego
3. Trwanie w czasie
4. Obszar i granice
Charakterystyczny skład gatunkowy
lista gatunków jest specyficzna
liczba gatunków i ich kompleksy wykazują znaczną stałość oraz
powtarzalność
zbiór gatunków danej biocenozy różni się istotnie od innych zbiorów
gatunków
rola gatunku w biocenozie:
gatunki dominujÄ…ce
gatunki kluczowe (=zwornikowe -  keystone species )
Pełność składu gatunkowego zapewnia realizację obiegu materii i energii
grupa producentów ( autotrofy)
grupa konsumentów (heterotrofy)
grupa destruentów
Trwanie w czasie
Biocenozy mają tendencję do utrzymywania się w stanie dynamicznej równowagi. Biocenoza
ma zdolność samoregulacji (homeostazy) - zmierza do równowagi (stanu stabilności) po tym,
jak zostanie z równowagi wytrącona.
Obszar i granice
Sposoby wyznaczania granic biocenoz:
zróżnicowanie biotopów
odmienność składu organizmów - biocenozy są zbiorami populacji o
tych samych wymaganiach środowiskowych - grupy gatunków
w różnych miejscach nie są takie same.
Granice biocenoz:
ostre
nieostre
mozaikowate
Biocenozy zmieniajÄ… siÄ™ stopniowo w przestrzeni i czasie.
Struktura biocenozy
Struktura biotyczna
Struktura przestrzenna
Struktura biocenoz
Struktura biotyczna
 Skład gatunkowy
Struktura troficzna
Struktura konkurencyjna
Struktura paratroficzna
Struktura przestrzenna
Zróżnicowanie pionowe
Zróżnicowanie poziome
Struktura biotyczna - skład gatunkowy
Charakterystyka stosunków ilościowych
dominacja
zagęszczenie
Charakterystyka porównawcza
stałość
wierność
zróżnicowanie
podobieństwo
Dominacja  określenie roli, jaką odgrywa dany gatunek w biocenozie
D = s / S * 100
D  dominacja
s  liczba osobników danego gatunku
S  liczba osobników wszystkich gatunków badanej
jednostki
dominanty  gatunki najliczniejsze
influenty  gatunki średnio liczebne
gatunki akcesoryczne  słabo liczebne
Zagęszczenie gatunków  liczba gatunków, jaka występuje w danym siedlisku na określoną
jednostkę powierzchni lub objętości
Ag = Ng / S
Ng - liczba gatunków
S  powierzchnia lub objętość
Stałość  obecność danego gatunku w obrębie biocenozy
C = na / N * 100
na  liczba prób zawierających badany gatunek
N  liczba prób w badanej serii
Wierność
gatunki charakterystyczne
gatunki towarzyszÄ…ce
gatunki przypadkowe
Wskaz
nik zróżnicowania (bogactwa gatunkowego zespołu) Simpsona
d = (S  1) / log N
S  liczba gatunków w zespole
N  ogólna liczba osobników
Współczynnik podobieÅ„stwa zespołów (liczba Sörensena)
So = 100 2c / (a+b)
c  liczba gatunków wspólnych dla dwóch zespołów
a  liczba gatunków w zespole pierwszym
b  liczba gatunków w zespole drugim
Struktura biotyczna
Struktura troficzna
poziom troficzny  grupa organizmów spełniająca podobną funkcję w
procesach energetycznych biocenozy
piramida troficzna  proporcja udziału liczby osobników, biomasy lub
przepływu energii w poziomach troficznych
łańcuch troficzny  sekwencja organizmów połączonych
zależnościami pokarmowymi w taki sposób, że każde ogniwo
poprzedzające jest pokarmem dla następnego
sieć troficzna  schemat powiązań troficznych między gatunkami lub
grupami gatunków o podobnych zwyczajach pokarmowych; sieci
troficzne tworzą krzyżujące się łańcuchy pokarmowe
Nisza ekologiczna  ogół wszystkich przystosowań gatunku i jego pozycja w środowisku
biotycznym; sposób, w jaki gatunek korzysta z różnych zasobów, a także w jaki może być
wykorzystany przez inne gatunki  rola gatunku w biocenozie
Biotop  obszar jednolity pod względem warunków życia, miejsce zajmowane przez
biocenozÄ™, lub populacjÄ™ danego gatunku.
Siedlisko  środowisko życia gatunku, obejmujące zespół wszystkich biotycznych i
abiotycznych czynników.
Struktura przestrzenna
Zróżnicowanie pionowe (struktura warstwowa, piętrowość):
Strukturę warstwową biocenoz lądowych i wodnych kształtuje zróżnicowanie warunków
oświetlenia, które decydują o produkcji pierwotnej, to znaczy ilość fotosyntetycznie czynnej
energii słonecznej w różnych warstwach biocenozy.
Struktura przestrzenna
Zróżnicowanie poziome
strefowość
biocenozy wodne: strefy różnią się warunkami życia;
podział na strefy kształtowany jest przez dostęp światła,
temperaturÄ™, zasolenie, warunki troficzne
biocenozy lądowe: roślinność wykazuje ciągłą
zmienność wzdłuż gradientu środowiskowego, tj.
uporządkowanie według jakiegoś czynnika lub
czynników ekologicznych. Biocenozy kontaktują się
przez tzw. strefy przejścia  EKOTONY, w których
występują elementy z sąsiadujących zbiorowisk.
mozaikowatość
mozaikowatość biocenoz związana jest ze
zróżnicowaniem podłoża, oraz z agregacyjnym
rozkładem przestrzennym określonych populacji
Zmiany w biocenozach
Charakter zmian
Zmiany sukcesywne (kierunkowe)
Zmiany cykliczne
Zmiany fluktuacyjne
Żródło zmian
Egzogenne
Endogenne
Okres zmian
 Krótkoterminowe
Sekularne (czas ekologiczny)
Czas geologiczny
Zmiany sukcesywne - SUKCESJA
Rodzaje sukcesji ze względu na sytuację wyjściową
Sukcesja pierwotna
Sukcesja wtórna
Rodzaje sukcesji ze względu na czynniki odpowiedzialne za jej przebieg
Czynniki autogenne - zmiany spowodowane przez rośliny
Czynniki egzogenne - zmiany właściwości gleby, pożary, gospodarka
człowieka itp.
SUKCESJA EKOLOGICZNA
Sukcesja jest to uporzÄ…dkowany proces rozwoju biocenozy obejmujÄ…cy zmiany w
strukturze gatunkowej i procesach biocenotycznych zachodzÄ…ce w czasie; proces ten
jest w pewnej mierze ukierunkowany i przewidywalny.
Sukcesja jest wynikiem zmian zachodzących w środowisku abiotycznym pod
wpływem roślin i zwierząt; jest więc zależna od biocenozy, choć abiotyczne
właściwości środowiska określają jej kierunek i szybkość.
Punktem kulminacyjnym rozwoju jest ekosystem ustabilizowany, w którym
utrzymują się stale maksimum biomasy i maksymalnie rozwinięte symbiotyczne
związki między organizmami.
Sukcesja to rozwój biocenozy przez oddziaływanie roślinności na środowisko,
prowadzący do osiedlania się nowych gatunków.
Rozpoznajemy ją dzieki progresywnym zmianom w składzie gatunkowym biocenozy.
Stadia sukcesji
Stadium poczÄ…tkowe. Sukcesja jest poprzedzona pojawieniem siÄ™ wolnej
przestrzeni. Jeżeli rozwój rozpoczyna się na powierzchni, która nie była zajęta przez
żadną biocenozę  proces ten nazywa się sukcesją pierwotną; jeżeli biocenoza
rozwija się na obszarze, na którym poprzednia biocenoza została zniszczona lub
zaburzona  proces ten nazywa się sukcesją wtórną.
Stadium pośrednie. Pod wpływem biocenozy zmieniają się właściwości środowiska,
a jednocześnie między gatunkami zasiedlającymi wolną przestrzeń trwa konkurencja o
zasoby i przestrzeń. Te dwa procesy pociągają za sobą wymianę gatunków.
Stadium końcowe. Stabilizacja zbiorowiska - KLIMAKS  ukształtowanie się
takiej kompozycji gatunkowej, która w danym klimacie jest zdolna trwać w czasie i
przestrzeni.
Modele sukcesji
Model ułatwiania (model klasyczny) - jeden gatunek zastepuje drugi,
ponieważ w każdym stadium gatunki tak przekształcają środowisko, że dla
nich samych staje siÄ™ ono mniej odpowiednie, dla innych zaÅ› bardziej
odpowiednie.
Model hamowania - sukcesja jest niejednorodna, ponieważ rozwój fitocenozy
w dowolnym miejscu zależy od tego, jaki gatunek dotrze tam pierwszy.
Model tolerancji (sekwencja początkowego składu florystycznego) - obecność
gatunków wczsnych stadiów nie ma zasadniczego znaczenia - sukcesję może
rozpocząć każdy gatunek. Gatunki są wymieniane przez inne, które lepiej
tolerują działanie czynników ograniczających.
 Model kolonizacji losowej - Sukcesja polega na losowym przeżywaniu
różnych gatunków i losowej kolonizacji przez nowe gatunki.
KLIMAKS
Według koncepcji układów klimaksowych, klimaks jest to biocenoza w stanie równowagi, a
towrzące ją populacje znajdują się w dynamicznej równowadze z gradientami
środowiskowymi.
Na podobnych siedliskach w określonym rejonie powinny się wykształcać podobne
biocenozy klimaksowe.
RÓŻNORODNOŚĆ BIOLOGICZNA
RÓWNOWAGA BIOCENOTYCZNA
RÓŻNORODNOŚĆ BIOLOGICZNA A RÓWNOWAGA BIOCENOTYCZNA
RÓŻNORODNOŚĆ BIOLOGICZNA =  biodiversity - rozmaitość form życia na Ziemi
bogactwo gatunkowe - liczba gatunków
zróżnicowanie gatunkowe - względna liczebność poszczególnych gatunków
Zróżnicowanie gatunkowe
zróżnicowanie wewnątrzsiedliskowe - różnorodność alfa (ą )
zróżnicowanie miÄ™dzysiedliskowe - różnorodność beta (²)
Różnorodność alfa Miejsce A Miejsce B
Liczba gatunków na siedlisko 10 50
Liczba różnych siedlisk 10 10
Różnorodność beta Miejsce A Miejsce B
Liczba gatunków na siedlisko 10 10
Liczba różnych siedlisk 10 50
Aspekty różnorodności biologicznej
historyczny - historia różnorodności gatunkowej, a zwłaszcza jej wzrostu w
procesie ewolucji
geograficzny  gradient różnorodności w skali kuli ziemskiej
środowiskowy - zależność różnorodności od heterogenności środowiska
Czynniki wpływające na różnorodność gatunkową:
historia - więcej czasu pozwala na bardziej kompletną kolonizację i ewolucję
nowych gatunków
heterogenność powierzchni - bardziej złożone fizycznie lub biologicznie
siedliska stwarzają więcej nisz
konkurencja - konkurencja sprzyja mniejszej szerokości nisz; konkurencyjne
wypieranie eliminuje gatunki
drapieżnictwo - drapieżnictwo opóz
nia konkurencyjne wypieranie
klimat - korzystne warunki klimatyczne pozwalają na obecność większej
liczby gatunków
zmienność klimatu - stabilność umożliwia specjalizację
produktywność - bogactwo gatunkowe jest ograniczone podziałem dostępnej
produkcji między gatunki
zmiany środowiska - umiarkowane zmiany opóz
niajÄ… konkurencyjne
wypieranie
HISTORIA - różnorodność gatunkowa zwiększa się w czasie geologicznym
HETEROGENNOŚĆ POWIERZCHNI - im bardziej zróżnicowane i złożone środowisko
fizyczne, tym bardziej złożone są zespoły roślin i zwierząt oraz większa różnorodność
gatunkowa.
KONKURENCJA - uwidacznia się przez zależność między niszami różnych gatunków w
biocenozie
DRAPIEŻNICTWO - może zwiększać różnorodność gatunkową ofiar jeżeli jeden z gatunków
ofiar ma zdolność do zdobywania dominacji.
KLIMAT I JEGO ZMIENNOŚĆ - im bardziej stabilne parametry klimatu i klimat bardziej
sprzyjający, tym więcej będzie gatunków.
Rejony o stabilnym klimacie stwarzajÄ… warunki do ewolucji bardziej wyrafinowanych
specjalizacji niż tereny o zmiennym klimacie. Prowadzi to do mniejszych nisz i
większej liczby gatunków na jednostkę powierzchni siedliska.
W strefie równikowej Ziemi tempo wymierania gatunków jest niskie.
Model energetyczny: Różnorodność gatunkowa jest skorelowana z ilością dostępnej energii
słonecznej.
PRODUKTYWNOŚĆ - dłuższy sezon wegetacyjny w tropikach pozwala gatunkom
tworzącym biocenozę dzielić się środowiskiem zarówno w przestrzeni, jak i w czasie, co
pozwala na współwystępowanie większej liczby gatunków.
ZMIANY ÅšRODOWISKA
ZABURZENIE - jest to jakikolwiek proces powodujący usunięcie dużej części żyjącej
biomasy w zbiorowisku; jest to zmiana wywołana przez naturalne i antropogeniczne czynniki
zakłócające strukturę populacji, zbiorowiska i biocenozy.
Hipoteza średniego poziomu zaburzeń:
Kiedy zaburzenia zachodzą zbyt często, a populacje odznaczają się małym
tempem wzrostu, gatunki wymierajÄ….
Jeżeli zaburzenia są rzadkie, system uzyskuje stan równowagi konkurencyjnej
i gatunki o niskiej sprawności konkurencyjnej giną.
Pośredni poziom zaburzeń maksymalizuje różnorodność gatunkową.
PODSUMOWANIE
Wszystkie czynniki mogą współdziałać w kształtowaniu różnorodności.
W skali regionalnej najważniejszymi czynnikami są historia i klimat, a w skali
lokalnej - heterogenność powierzchni, drapieżnictwo i konkurencja.
RÓWNOWAGA BIOCENOTYCZNA - stan dynamicznej równowagi w biocenozach lub
ekosystemach.
Równowaga biocenotyczna polega na tym, że mimo stałego przybywania i ubywania
osobników, spowodowanego przez rozród, śmiertelność, emigrację i imigrację, liczebność
populacji i liczba gatunków pozostają w przybliżeniu stałe, charakterystyczne dla danego typu
biocenozy.
Ogólne hipotezy organizacji biocenoz
1. Model klasyczny - biocenozy znajdują się w równowadze - ich skład gatunkowy i
względna liczebność są kształtowane przez interakcje biotyczne.
2. Model nierównowagi - stan stabilny równowagi nie istnieje - biocenozy po zakłóceniach
powracajÄ… zawsze do poczÄ…tkowego stanu.
Biocenozy naturalne mogą tworzyć spektrum stanów od równowagi do nierównowagi.
Przyjmuje się, że zrównoważona biocenoza jest globalnie stabilna, to znaczy, że po każdym
zaburzeniu system powraca do punktu równowagi.
Miary stabilności biocenoz
Stałość - brak zmian, np. na skutek izolacji
Elastyczność - miara szybkości powrotu do stanu początkowego po
zaburzeniach
Oporność - brak reakcji na czynniki zaburzające
Trwałość - stałość składu gatunkowego
Równowaga dynamiczna - wyrównane działanie różnych sił, np. dopływ i
odpływ składników.
Gradient stabilności biocenoz:
Biocenozy stabilne
biocenozy wysycone biotycznymi interakcjami; biocenozy w stanie
równowagi
Biocenozy niestabilne
biocenozy, w których zachodzące interakcje biotyczne nie prowadzą do
trwałej równowagi
biocenozy, w których zachodzą słabe oddziaływania biotyczne i w których
czynniki fizyczne (np. temperatura, zasolenie, pożary) nie pozwalają na
osiągnięcie trwałej równowagi
Znaczenie różnorodności gatunkowej
Hipoteza wypadających nitów
Hipoteza gatunków kluczowych
Hipoteza redundancji
EKOLOGIA KRAJOBRAZU
Krajobraz w naukach przyrodniczych:
Aleksander von Humboldt (1769  1859): krajobraz to całościowa charakerystyka regionu
Ziemi
Krajobraz jako przedmiot badań różnych dyscyplin:
Geografia fizyczna: krajobraz to geokompleks  zewnętrzny wygląd Ziemi z
określonego miejsca  wyróżniony na podstawie cech przyrodniczych (gleby,
wody, roślinności potencjalnej):
Krajobrazy nizin (np. glacjalne, eoliczne)
Krajobrazy wyżyn i niskich gór (np. lessowe-eoliczne,
węglanowe i gipsowe  erozyjne)
Krajobrazy gór średnich i wysokich (np. średniogórskie
erozyjne)
Krajobrazy dolin i obniżeń (np. zalewowych den dolin 
akumulacyjne)
Krajobraz jako przedmiot badań różnych dyscyplin:
Geochemia: badanie cech chemicznych poszczególnych składowych układów
przyrodniczych i sposobu przemieszczania siÄ™ substancji chemicznych w
krajobrazie:
Autonomiczny (eluwialny)
Eluwialno-akumulacyjny
Akumulacyjno-eluwialny
Transeluwialny
Nadwodny
Podwodny
Geobotanika: elementami składowymi krajobrazu są ekosystemy (których
granice i zasięg wyróżnia się najczęściej na podstawie zróżnicowania
zbiorowisk roślinnych), połączone między sobą nieprzypadkowymi relacjami
wzajemnymi i zależnością od wspólnych warunków środowiska
Ekologia zwierząt: badania aspektów funkcjonalnych krajobrazu  np.
wykrycie i opisanie integrującej roli populacji zwierzęcych zasiedlajacych
jednocześnie dwa lub więcej ekosystemów. Zwierzęta mogą być stałym
nośnikiem materii i energii między ekosystemami i mogą odgrywać rolę
zasilającą i sterującą na poziomie całego układu ponadekosystemalnego.
KRAJOBRAZ  fragment biosfery składający się z grup
powiązanych ze sobą funkcjonalnie ekosystemów.
Głównymi cechami krajobrazu są:
struktura  rozmieszczenie gatunków roślin
i zwierząt, kształt i liczba, rodzaj i układ wzajemny ekosystemów
funkcjonowanie  interakcje pomiędzy przestrzennymi
jednostkami krajobrazu, jak obieg materii
i przepływ energii oraz migracje organizmów żywych między ekosystemami
zmienność w czasie  przekształcenie struktury
i funkcji mozaiki układów ekologicznych w czasie
Ekologia krajobrazu (geoekologia)  jest to nauka zajmująca się kompleksem powiązań
między biocenozami i ich środowiskowymi uwarunkowaniami w określonym fragmencie
krajobrazu.
Krajobraz jako funkcja przemian spowodowanych ludzką działalnością:
krajobraz pierwotny  nie zmieniony przez działalność ludzką
krajobraz naturalny  znajdujący się częściowo pod wpływem działalności
ludzkiej
krajobraz kulturowy (antropogeniczny)  całkowicie objęty działalnością
ludzkÄ…
krajobraz zdewastowany (zdegradowany)  pozbawiony zdolności
samoregulujących z powodu cłkowicie zaburzonej równowagi biologicznej
Elementy krajobrazu ekologicznego:
Płaty  pojedyncze ekosystemy lub grupa ekosystemów o zbliżonym
charakterze (pojedyncze pole, Å‚Ä…ka, las, jezioro).
Korytarze  różne struktury pasmowe (rzeka, dolina, pas zadrzewień).
Tło  element łączący lub otaczający płaty i korytarze
PA
ATY
Zgrupowanie płatów ekologicznych jednej formacji roślinnej uważane jest za
strefę ekologiczną: leśną, łąkową, polną.
Jeżeli w danym rejonie wystepuje duża zróżnicowanie płatów różnych
formacji, bez wyraz
nej dominacji mówimy o strefie mozaikowej.
Istotnymi cechami płatów są kształt i natura ich krawędzi.
Kształt i natura granic  EKOTONÓW
Granica w sposób ciągły oddziela różne układy
Granica zbudowana jest prawie całkowicie z materiałów i gatunków
występujących po obu jej stronach
Granice o nieregularnej linii zapewniają miejsca żerowania roślinożercom, schronienie
drapieżcom oraz zabezpieczają możliwość migracji gatunków
Wielkość płatu i odległość od ostoi ma wpływ na jego różnorodność gatunkową.
Wyspy środowiskowe  niewielkie powierzchnie leśne, zadrzewienia, zakrzaczenia w
krajobrazie rolniczym lub zurbanizowanym, przestrzenne układy izolowanych torfowisk
oddzielonych od siebie siedliskami o odmiennym charakterze ekologicznym.
Biogeograficzna teoria wysp
MacArthur i Wilson (1967)
W zależności od wielkości wyspy i jej odległości od kontynentu różnie kształtuje się tempo
imigracji i lokalnego wymierania gatunków.
S = CAz
S  liczba gatunków
A  wielkość wyspy
C  stała określająca liczbę gatunków na jednostkę powierzchni
z  stała opisująca nachylenie linii określającej zależność między S i A.
Podstawową rożnicą funkcjonalną między wyspami oceanicznymi i środowiskowymi jest
redukcja rzeczywistego stopnia izolacji między powierzchniami o identycznym charakterze
przez połączenia korytarzowe.
Korytarze
Istotnymi cechami korytarzy są: długość, szerokość, stopień powiązania z
innymi elementami układu, kształt linii, przepustowość.
System korytarzy odgrywa kluczową rolę w kontrolowaniu stosunków
wodnych i pokarmowych w krajobrazie, w utrzymywaniu się gatunków w
terenie.
Rodzaje korytarzy:
reliktowe  pozostałości układu starszego, np. pasy drzew, żywopłoty
powstałe w wyniku zakłóceń środowiska, np. drogi i linie wysokigo napięcia
determinowane zasobami środowiska, np. strumienie lub ścieżki bydlęce
świadomie zakładane korytarze, np. żywopłoty, pasy wiatrochronne
Podział korytarzy ze względu na strukturę:
Korytarze liniowe  wąskie  warunki środowiskowe i skład gatunkowy są
pod wpływem otaczajacego tła; dają efekt krawędzi, a nie samodzielnego
układu.
Korytarze pasmowe  szerokie  majÄ… swoiste warunki siedliskowe.
Funkcje korytarzy:
PRZEWODNICTWO: Zmniejszenie stopnia izolacji oddzielnych
elementów (wysp) krajobrazowych i ułatwienie przemieszczania się roślin i
zwierząt w obrębie krajobrazu
FILTR LUB BARIERA: Efekt bariery półprzepuszczalnej, modyfikujący
odpływ powierzchniowy i podziemny oraz ograniczający działania wiatru,
wywiewanie gleby, przemieszczanie aerozoli i biernie unoszonych
organizmów, oraz rozprzestrzenianie się zakłóceń (pożar, gradacja
szkodników)
SIEDLISKO: Funkcja siedliskowa dla specyficznych grup gatunków; udział
takich gatunków zależy głównie od kontrastu ekologicznego między
korytarzem a otaczającym tłem oraz od obecności analogicznych miejs w
sÄ…siedztwie
y
RÓDA
O: WzbogacajÄ…ce i regulujÄ…ce (biotyczne i abiotyczne)
oddziaływania na otaczające tło, m.in: przemieszczanie materii i energii,
wzbogacanie w gatunki, zmiana warunków siedliskowych terenów
przyległych)
Cechy połączonych sieci korytarzy:
 Węzły łączące korytarze
Rodzaje połączeń między korytarzami (np. t-kształtne, krzyżowe,
gwiaz
dzieste)
Pętle  zespoły korytarzy umożliwiających przejście kilku węzłów i powrót
do początku oraz alternatywne trasy dla gatunków wędrujących wzdłuż
korytarzy
Ciągłość korytarzy jest warunkiem spełniania wszystkich ich funkcji
Praktyczne zastosowania ekologii krajobrazu:
Gospodarowanie przestrzeniÄ…  optymalizacja krajobrazu
Zrównoważony rozwój
Planowanie krajobrazu
Jest to ciągły proces zmierzający do optymalizacji sposobu wykorzystania określonych
fragmentów powierzchni Ziemi, z zachowaniem ich produktywności i piękna.
Prawidłowo opracowany i wdrożony plan rozwoju krajobrazu powinien obejmować
następujące etapy:
gromadzenie informacji i identyfikacjÄ™ wszelkich z
ródeł
określenie celów
wyodrebienie możliwych opcji i ich ocenę
wdrożenie odpowiedniego programu działań
stały monitoring, okresowe przeglądy, rewizję planu.
Renaturalizacja
Jest to odtworzenie krajobrazu  powtórne stworzenie stanu, jaki występował przed
zaistnieniem czynników degradujących.
Celem jest stworzenie systemu quasi-naturalnego, samoregul;ujÄ…cego sie i
zintegrowanego, nie wymagajacego stałej kontroli i podtrzymywania ze strony
człowieka.
Renaturalizacja krajobrazu obejmuje m.in. rekonstrukcję warunków hydrologicznych,
glebowych i geomorfologicznych, usunięcie zaniczyszczeń chemicznych i
manipulację biologiczną, polegającą na powtórnym wprowadzeniu roślinności i
reintrodukcji wybranych gatunków roślin i zwierząt.
Zrównoważony rozwój  Sustainable development
Jest to taki sposób gospodarowania, w którym eksploatacja szeroko rozumianych zasobów
naturalnych nie prowadzi do degradacji eksploatowanych systemów i ich otoczenia, a
jednocześnie pozwala na zaspokojenie obecnych i przyszłych potrzeb i aspiracji
społeczeństwa.