Ściąga 2 z Agroekologii


Czynniki ograniczające rozmieszczenie organizmów na Ziemii:

  1. Czynniki klimatyczne

REAKCJE NA NIEKORZYSTNE WARUNKI ŚWIETLNE

Reakcje obronne - synteza substancji ochronnych (poliaminy); przesuwanie organelli komórkowych tak by docierała do nich miejsca ilość promieniowania; niektóre procesy metaboliczne przesuwają się w nocy.

10% wody znajduje się w pszenicy

80% wody znajdują się w grzybach

98% wody zawierają organizmy morskie

63%wody ma człowiek

PODZIAŁ ORGANIZMÓW ROŚLINNYCH I ZWIERZĘCYCH POD WZGLĘDEM ICH WYMAGAŃ WODNYCH

ROŚLINY

HIGROFITY:

KSEROFITY

MEZOLITY - rośliny o przeciętnych wymaganiach, tu należy większość roślin.

ZWIERZĘTA

Najmniej odporne są na wysychanie płazy. Najbardziej odporne są na wysychanie gady i stawonogi. Ze względu na możliwość poruszania się nie są tak bardzo uzależnione od obecności wody jak rośliny. Nicienie, pierścienice oraz płazy, czyli zwierzęta słabo przystosowane do życia na lądzie i tym samym narażone na wysychanie bytują najczęściej w glebie, ściółce, wśród traw itp. Owady, pajęczaki oraz gady, ptaki i ssaki cechuje wodoszczelna powłoka ciała. Skrajnym przypadkiem są zwierzęta pustynne, np. wielbłąd magazynujący w garbie tłuszcz (materiał zapasowy na wypadek głodu). W procesie utleniania tłuszczu jako produkt uboczny powstaje woda.

  1. Czynniki ekologiczne

Siedliska:

EKOLOGIA POPULACJI:

Populacja:

ODDZIAŁYWANIA WEWNĄTRZPOPULACYJNE:

Procesy w populacji:

Cechy populacji:

Istnieją trudności w określeniu naturalnych granic populacji:

Co ogranicza obszar występowania populacji:

Organizmy modularne

NISZA EKOLOGICZNA - wielowymiarowa przestrzeń fizyczna zawierająca całkowity zakres warunków, w których organizm (osobnik) konkretnego gatunku w danym czasie może się pomyślnie rozwijać i pełnić w tej przestrzeni określone funkcje.

Inaczej jest to pozycja i funkcja gatunku w określonym siedlisku - jego powiązania z innymi gatunkami……

NISZA POTENCJALNA (FUNDAMENTALNA) - nisza gatunków jest ograniczona przez jego oddziaływania z innymi gatunkami. Wobec braku oddziaływania ze strony innych gatunków, może on wykorzystać szerszy wymiar swojej niszy - jest to wówczas jego nisza potencjalna (podstawowa).

NISZA REALIZOWANA - nisza, której wymiar jest ograniczony w stosunku do niszy podstawowej przez oddziaływania ze strony drapieżników lub konkurentów.

„Wymiar” niszy ekologicznej - nie da się określić!!!

W praktyce określa się kilka wymiarów najczęściej:

Nałożenie się niszy dwóch gatunków polega na wspólnym eksploatowaniu zasobów albo występuje łącznie w czasie i przestrzeni - prowadzi do konkurencji eksploatacyjnej, jeśli dane zasoby mają znaczenie ograniczające dla obu populacji.

SIEDLISKO

LICZEBNOŚC POPULACJI

Przyczyny śmiertelności:

Dynamika liczebności populacji - zmiany liczebności osobników w czasie. Jest ona wynikiem procesu rozrodczości i śmiertelności a w przypadku zwierząt i migracje.

Zmiany te zapisują się w postaci krzywej wzrostu, liczebności, która przybiera kształty:

Wewnętrzne tempo wzrostu populacji:

W danych warunkach środowiska przy nieograniczonych zasobach każda populacja realizuje maksymalne tempo wzrostu - jest to wewnętrzne tempo wzrostu populacji r.

r zależy od gatunku max teoretycznie możliwa reprodukcja (rozrodczość potencjalna) i minimalna ( teoretycznie możliwa śmiertelność potencjalna) oraz od środowiska faktycznie możliwa do zrealizowania w danych warunkach rozrodczości i śmiertelności.

Populacje żyją na ogół w środowiskach o ograniczonych zasobach.

Pojemność środowiska k - maksymalna liczebność populacji, jaka może istnieć w danym środowisku wraz ze zbliżaniem się liczebności do k nasila się konkurencja.

Czynniki determinujące liczebność populacji:

MIGRACJA- polega na przemieszczaniu się osobników (dorosłych lub młodych) między populacjami. Wyróżniamy 3 typy migracji:

Termin „rozprzestrzeniania” dotyczy ruchów najczęściej pojedynczych osobników opuszczających rodziców. Może być aktywny lub bierny.

Termin „migracja” dotyczy najczęściej takich migracji jak np. nalot szarańczy, międzykontynentalne podróże ptaków czy transatlantyckie wędrówki węgorzy.

Gradacja - zjawisko masowego rozmnażania się osobników określonego gatunku, charakteryzuje się stopniowym wzrostem liczebności, a po osiągnięciu kulminacji również stopniowym jej spadkiem. Zjawisko to ma charakter endemiczny.

Inwazja - bardzo intensywne rozprzestrzenianie (często związane ze wzrostem liczebności populacji) się określone gatunki na nowym dla niego terenie, gdzie został świadomie lub nieświadomie przeniesiony przez człowieka z pierwotnych siedlisk.

Proces ekologiczny polegający na zajmowaniu danego terytorium przez gatunki niewystępujące tam wcześniej.

Ekspansja - rozprzestrzenianie się gatunków na nowym dla niego terenie niepołączone z masowym wzrostem liczebności.

Jakie cechy gatunku czynią je skutecznymi najeźdzami:

Co charakteryzuje obszary najłatwiej ulegające sukcesji?

Introdukcja - sprowadzanie nowych gatunków z innych terenów w celu ich upowszechnienia

Reintrodukcja - termin określający ponowne wprowadzenie na stare miejsce bytowania, rodzimych gatunków zwierząt i roślin, kiedyś tam żyjących, lecz wcześniej wytępionych

Rescytucja - to przywrócenie istnienia gatunku lub populacji zagrożonej wyginięciem, polega na otoczeniu ich opieką oraz na odpowiednich zabiegach hodowlanych

STRATEGIA ŻYCIOWA - to uwarunkowany genetycznie zespół cech osobniczych umożliwia danemu gatunkowi przetrwanie.

Metody oznaczania liczebności:

ZAGĘSZCZENIE POPULACJI - liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni terenu lub objętości. Można ją również definiować podając biomasę osobnika na jednostkę powierzchni. W wielu przypadkach zamiast jednostki powierzchni podaje się jednostkę objętości (powietrza lub wody) - dla organizmów egzystujących w tych środowiskach.

Zgodnie z zasadą Alleego zarówno zbyt małe i zbyt duże zagęszczenie wpływa na populację ograniczająco. Przy zbyt dużym zagęszczeniu osobników wzrasta konkurencja wewnątrzgatunkowa, co ogranicza rozwój populacji i prowadzi do wzrostu "śmiertelności". Z kolei zbyt małe zagęszczenie może utrudnić osobnikowi rozmnażającemu się płciowo znalezienie partnera do rozrodu.

STRUKTURA WIEKOWA POPULACJI - udział różnych grup wiekowych w populacji. Parametr ten jest z jednej strony dość stałą cechą gatunku a z drugiej podlega silniejszym wpływom takich czynników jak: rozrodczość, strategia rozrodu, śmiertelność.

STRUKTURA PŁCIOWA POPULACJI - obejmuje zależność między liczbą samica samców. Charakterystyczna dla gatunków wykazujących dymorfizm płciowy. Najprostsza forma struktury demograficznej populacji. Nie dotyczy populacji obojnaczych np. dżdżownica, winniczek lub rozmnażających się partenogenetycznie.

AREAŁ OSOBNICZY - obszar zajmowany przez osobnika danej populacji, w którym znajdują się wszystkie potrzebne mu do życia elementy, broniony przed innymi osobnikami (terytorium, rewir) oraz obszar wspólny.

TERYTORIUM - obszar, który zwiększa szanse przeżycia osobnika, gdyż zapewnia mu dostateczną ilość pokarmu, kryjówki przed drapieżnikami, materiał do budowy gniazd, legowisk oraz wszystkich elementów mające znaczenie w wychowaniu potomstwa.

TERYTORIALIZM - instynktowne zachowanie zwierzęce polegające na obronie swojego terytorium. Występujące przestrzennego zwierząt zazwyczaj granice terytorium zaznaczane są różnie.

Rodzaje przestrzennego rozmieszczenia osobników populacji:

  1. Losowe lub przypadkowe osobniki są rozrzucane w obrębie areału w sposób przypadkowy np. pająki, pasożyty, biedronki na łące. Mianem określenia rozmieszczenie, które powstaje, gdy środowisko jest względnie jednorodne, a organizm danego gatunku nie wpływają na siebie nawzajem ani odpychająco, ani przyciągająco. Występuje rzadko głównie w przypadkach bakterii i innych organizmów niższego rzędu bez jakichkolwiek zasad np. muszk

Rozmieszczenie to sposób, w jaki osobniki zasiedlają swój areał

  1. Równomierne - osobniki są rozlokowane w prawie różnych odstępach od siebie. Obserwujemy to zjawisko, gdy jest bardzo silna konkurencja wewnątrzgatunkowa oraz u zwierząt wykazujących wyraźny terytorializm. Utworzone przez człowieka, np. drzewka owocowe w sadach, krowy w oborze, kolonia pingwinów

  2. Skupiskowe - charakterystyczne dla osobników żyjących w stadach, a rośliny rosnące w kępach i rozmnażają się wegetatywnie np.żubry, mrówki, pszczoły, stokrotki, stado antylop

STOSUNKI SOCJALNE POPULACJI

Pozytywne przejawy organizacji socjalnej populacji:

Negatywne przejawy organizacji socjalnej populacji:

Osobnik może nie tylko posiadać przywileje, ale też pełnić różne funkcje np. przewodnika stada, obronne, ostrzegawcze, zdobywanie pokarmu

Stosunki między osobnikami zależą od wielu czynników:

Najważniejsze formy rozwoju o organizacji socjalnej u zwierząt spotyka się u owadów społecznych:

EKOLOGIA BIOCENOZ

Biocenoza - to zbiór populacji żyjących w określonej przestrzeni i w określonym czasie - uorganizowany żywy składnik przyrody.

Biotop - jest to środowisko abiotyczne, nieożywione np. podłoże, klimat, energia słoneczna

Biotop + Biocenoza = Ekosystem

Cechy i kryteria wyróżniania biocenoz:

Biocenoza składa się z elementów o określonej strukturze, dynamice i czasie trwania

Składniki biocenozy:

Cechy biocenozy:

Przestrzeń biocenozy:

Wielkość przestrzeni uzależniona jest od jednolitości i rozkładu czynników środowiskowych

Granice biocenoz:

Trudne do wytyczenia, bo przestrzenne oddzielenie biocenoz nieostre, a granice umowne (wytyczne granic łatwe, gdy czynniki biotyczne, a przez to zespoły organizmów w sąsiadujących biocenozach znaczne się różnią np. biocenoza wodna i lądowa, łąka, las.)

Sposoby wyznaczania granic biocenoz:

  1. Kryterium - różnice biotopów

  2. Kryterium - odmienność skł. gatunkowego (ilościowy i jakościowy), sposób bardziej obiektywny

Skład gatunkowy biocenoz:

Kryterium mało precyzyjne - w nielicznych przypadkach znamy kompletną listę żyjących na danym obszarze gatunków.

Skład gatunkowy i zachodzące między nimi stosunki ilościowe w określonym typie środowiska nie są przypadkowe.

Lista gatunków tworzących biocenozę jest specyficzna i zawiera gatunki związane z określonym układem siedliskowym. Dlatego w podobnych warunkach w danej strefie klimatyczno - roślinnej występuje ten sam typ biocenozy.

Pomimo ogromnej różnorodności środowiska często jest tak, że w oddalonych od siebie obszarach kuli ziemskiej występują podobne kombinacje czynników abiotycznych. W takich podobnych środowiskach kształtują się w drodze naturalnego doboru zespołu gatunkowego o podobnych przystosowaniach. Zjawisko to nosi nazwę KONWERGENCJI ZESPOŁÓW.

Cechy charakterystyczne dla większości biocenoz:

Samowystarczalność biocenoz:

Wzajemne uzależnienie się gatunków:

Zmienność w czasie

STRUKTURA BIOCENOZY

    1. Struktura troficzna - określa powiązania pokarmowe pomiędzy poszczególnymi elementami biocenoz, strukturę odżywczą opisuje się uwzględniając takie parametry jak: liczebność gatunków tworzące poszczególne grupy ekologiczne (producenci, konsumenci, destruenci) liczebność poszczególnych poziomów troficznych i ich biomasę i energię.

    2. Struktura ilościowa - określa różnorodność i liczebność poszczególnych komponentów - gatunków (struktura gatunkowa) zespołów populacji

    3. Struktura jakościowa - cecha biocenozy wynikająca z heterogenności siedlisk, typu oddziaływań między populacjami

    4. Struktura przestrzenna - świadczy o wykorzystaniu przestrzeni życiowej przez biocenozę; wskazuje czy pod jej wpływem środowisko ulega przekształceniu, jakie interakcje zachodzą pomiędzy populacjami uwarunkowana jest różnorodnością i mozaikowatością środowiska. Występuje struktura pozioma (jezioro), pionowa (las).

RÓWNOWAGA BIOCENOTYCZNA

  1. Hipoteza MacArtura (1955) - podstawą istnienia biocenozy jest maksymalność w danych warunkach rozmaitość gatunków powiązanych ze sobą szeregiem różnych zależności, których wielkość i różnorodność oraz zmienność w czasie jest z jednej strony czynnikiem integrującym z drugiej strony stabilizującym biocenozę (hipoteza szeroko krytykowana).

  2. Hipoteza „kontroli z dołu” (od dołu piramidy) - niższy poziom troficzny ogranicza wyższy; liczebność populacji poszczególnych gatunków jest ograniczona przez ilość pokarmu; zmniejszenie ilości pokarmu roślinnego ogranicza liczebność roślinożerców, a to oznacza mniej pokarmu dla mięsożerców.

  3. Hipoteza „kontroli od góry” (od szczytu ku podstawie piramidy) - głównym czynnikiem kształtującym organizację biocenozy jest drapieżnictwo. Pokarm jest czynnikiem ograniczającym tylko dla szczytowego drapieżcy, pozostałe gatunki są limitowane przez eksploatującą je drapieżcy a dopiero potem przez zasoby pokarmowe.

„kaskada troficzna” - określa zmianę struktury piramidy ekologicznej, w której organizmy z podporządkowanych sobie hierarchicznie poziomów troficznych oddziałują wzajemnie na siebie. Do kaskady troficznej dochodzi przez zmiany ilościowe jednego z poziomów piramidy. Zmiany te mają bezpośredni wpływ na sąsiednie poziomy i pośredni na pozostałe poziomy. Przykładem są zaburzenia porządku łańcucha pokarmowego: nagła nieobecność drapieżnika (np. myszołowa), dotychczas dominującego piramidę, powoduje bezpośrednio zwiększenie populacji roślinożernych ofiar (myszy), i pośrednio zmniejszenie stanów roślin (zboża).

Mniej ryb drapieżnych→ mniej ryb plantożernych → więcej zooplanktonów →mniej fitoplanktonu → większa pula wolnych biogenów

  1. Hipoteza „od dołu i do góry” ekosystemach wodnych zakłada, że ograniczający wpływ biogenów jak i ryb stopniowo ulega wytłumieniu w miarę rozchodzenia się sieci troficznej: fitoplankton jest regulowany wg. hipotezy „od dołu” a zooplankton i następne poziomy troficzne wyższe z zgodnie z zasadą „od góry”. Skutek: ograniczenie kaskady troficznej.

  2. Hipoteza „różnorodności - stabilności” - stabilność wzrasta wraz ze wzrostem jej różnorodności biologicznej i stopnie złożoności. Teza szeroko krytykowana.

Argumenty za:

INTRERAKCJE

Interakcje między gatunkowe:

  1. Stosunki topowe polegają na oddziaływaniu przez przekształcenie właściwości biotopu.

    1. Probiotyczne (stymulujące)

      • Epekia - niepasożytnicze osadzanie się na ciele organizmów np. porosty na drzewach

      • Synekia - zamieszkiwanie cudzych gniazd np. myszy u kretów

      • Parekia - trwałe sąsiedztwo np. bernikle i sokoły

  2. Antybiotyczne zależności, których efektem jest zmiana fizycznych i chemicznych właściwości biotopu

  • Stosunki fabryczne osobników jednego gatunku wykorzystują osobniki różnego gatunku lub jego obumarłe szczątki jako materiał budowlany (np. bóbr)

  • Stosunki foryczne osobniki jednego gatunku przenoszą na sobie inne (np. muchy zarodniki grzyba)

  • Stosunki troficzne oddziaływanie na siebie dwóch organizmów lub populacji.

    • Interakcje między populacjami

    Wyróżniamy:

    1. Antagonistyczne

    3. Pasożyty przypadkowe - są to organizmy, które normalnie prowadzą wolny tryb życia jednakże, gdy przypadkowo przedostaną się do wnętrza organizmu rozpoczynają pasożytniczy tryb życia. Przykładem jest mucha niebieska, której larwy są w normalnych warunkach saprofagami, odżywiającymi się zwłokami zwierząt i ludzi.

    Parazytyzm czasowy - parazyt styka się jednorazowo lub wielokrotnie, ale krótkotrwale z żywicielem w celu pobrania pokarmu. Do takich pasożytów należą pijawki: pijawka końska, pijawka lekarska, pijawka rybia, pijawka kacza.

    Parazytyzm okresowy - pasożyty są związane z danym żywicielem jedynie w pewnym okresie swojego cyklu życiowego. Przykładem może być pierwotniak euglenida.

    Parazytyzm stały (ciągły) - parazyt dorosły nie opuszcza organizmu żywiciela, przebywa i wykorzystuje go maksymalnie długo (np. do końca życia gospodarza). Żywiciela opuszczają jedynie jaja lub larwy, albo go nie opuszcza wcale. W pierwszym przypadku, gospodarz staje się żywicielem ostatecznym, np. człowiek jest żywicielem ostatecznym dla włośnia spiralnego, czy nitkowca. Typowym stałym parazytem (drugi przypadek) jest wesz, która może być związana przez całe życie z jednym żywicielem, podobnie jak jej potomstwo. Cały cykl życiowy na jednym żywicielu może zrealizować wpleszcz owczy, żywiący się krwią.

    W przypadku populacji tego samego gatunku mówi się o konkurencji wewnątrzgatunkowej. Konkurencja ta redukuje szybkość wzrostu populacji proporcjonalnie do częstości spotkań osobników tego samego gatunku. Może doprowadzić do zajęcia przez słabszą populację niszy o mniej optymalnych warunkach.

    W przypadku populacji różnych gatunków mówi się o konkurencji międzygatunkowej. Konkurencja ta redukuje szybkość wzrostu populacji proporcjonalnie do częstości spotkań osobników różnych gatunków. Może doprowadzić do zrównoważonego dopasowania się gatunków lub do tego, że jedna populacja zastąpi drugą albo zmusi ją do zajęcia innej niszy ekologicznej (np. inne pożywienie, okresy aktywności). Szczególnie silnie proces ten zachodzi dla gatunków blisko ze sobą spokrewnionych, o podobnych wymaganiach, zajmujących w naturalny sposób podobne nisze. Zjawisko separacji gatunków blisko spokrewnionych nazywane jest zasadą Gausego, od rosyjskiego biologa, który jako pierwszy potwierdził tę zasadę doświadczalnie.

    Konkurencja może być bezpośrednia (populacje wzajemnie szkodzą sobie ograniczając możliwość rozwoju, nawet jeśli zasoby środowiska są nieograniczone) lub pośrednia (populacje wzajemnie szkodzą sobie wykorzystując ograniczone zasoby środowiska).

    Konkurencja jest jednym z mechanizmów doboru naturalnego w teorii ewolucji Darwina. Konkurencja jest typowym oddziaływaniem np. wśród roślin.

    Organizmy konkurują ze sobą o najróżniejsze składniki niszy ekologicznej m.in. o pokarm, wodę, światło i przestrzeń, a także o zwierzęta zapylające kwiaty, o kryjówki, o partnerów do rozrodu i o miejsce w hierarchii stada.

    1. Nieantagonistyczne