Produkcja pierwotna -to ilość materii wytworzonej przez producentów, tzw. produkcja roślin zielonych rozumiana jako szybkość gromadzenia energii promieniowania słonecznego w materii organicznej, z której zbudowane jest ciało tych roślin. Wyróżnia się: brutto(całkowita ilość energii związana przez autotrofy), netto(energia związana i zgromadzona przez autotrofy po odjęciu energii zużytej na oddychanie).
Produkcja wtórna - całość produkcji wszystkich konsumentów ekosystem. Wyróżnia się: brutto (koszty utrzymania danego układu plus przyrost biomasy heterotrofów), netto-(przyrost biomasy heterotrofów.
Czynniki warunkujące wielkość produkcji: dostęp energii słonecznej; skład gatunkowy producentów; stężenie azotanów, fosforanów i innych soli mineralnych w glebie oraz wodzie; ilość wody i jej zasolenie; wilgotność powietrza i temperatura.
Produktywność różnych typów ekosystemów: plantacja trzciny cukrowej (4000g/m/rok); rafy koralowe (2500g/m/rok), lasy tropikalne (2200g/m/rok), tundra (140g/m/rok), otwarty ocean (125g/m/rok), pustynie (3g/m/rok).
Bilans pierwiastków w ekosystemie: 1)Drogi importu pierwiastków do ekosystemu - opady mokre (deszcze, śnieg), opady suche (pyły), depozycja gazowa (SO2, NOx), zatrzymywanie wody z opadów (mgieł, chmur) przez szatę roślinną lub inne obiekty (dachy budynków) intercepcja, depozycje odchodów (guano), imigracje organizmów, wietrzenie skał. 2) Drogi eksportu pierwiastków z ekosystemu - odpływ powierzchniowy (strumienie), ucieczka do wód gruntowych, erozja (wietrzenie, chemiczna), emigracja organizmów.
Cykle biogeochemiczne: 1) C - Węgiel w postaci dwutlenku węgla (CO2) jest asymilowany przez rośliny samożywne (przez rośliny zielone w procesie fotosyntezy, przez bakterie samożywne w procesie chemosyntezy) i włączany następnie w cząsteczki glukozy. Część glukozy zostaje z kolei zużyta do budowy komórek i tkanek, a część zużyta jako materiał energetyczny. Zwierzęta zjadając rośliny lub zwierzęta wykorzystują zawarty w związkach organicznych węgiel do budowy swojego ciała, a także w celach energetycznych. Podczas procesów energetycznych węgiel zawarty w związkach chemicznych jest utleniany i w postaci dwutlenku węgla w procesie oddychania jest wydalany do atmosfery lub wody. 2) N - Amonifikacja-przemiana azotu zawartego w związkach organicznych do soli amonowych lub amoniaku. Proces ten może zachodzić w warunkach tlenowych jak i beztlenowych. Nitryfikacja- utlenianie amoniaku i soli amonowych do azotanów przy udziale bakterii nitryfikacyjnych np.Nitrosomamas i Nitrosospira, które następnie utleniane przez bakterie z rodzaju Nitrobacter do azotanów. Denitryfikacja- proces redukcji azotanów do azotu. Denitryfikacja częściowo polega na redukcji azotanów do azotynów, natomiast całkowita na redukcji do azotu atmosferycznego. Anammox -proces który prowadzi do bezpośredniego utlenienia nadmiernych ilości jonów amonowych do gazowego amoniaku. Proces jest realizowany przez bakterie żyjące w wodzie, wykorzystywany do oczyszczania ścieków. Dopływ azotu do biosfery: pierwotne wchłanianie N przez bakterie azotowe, wchłanianie to odbywa się częściowo przez wolne żyjące w symbiozie z roślinami motylkowymi, dostarczanie azotu w postaci nawozów mineralnych i organicznych, spalanie paliw kopalnych i wypalanie lasów, odchody zwierząt, wchłanianie azotynów, które powstają w wyniku naturalnych procesów atmosferycznych i geologicznych. 3) S - Siarka w przyrodzie występuje w mineralnej postaci czystej oraz związanej. Jej postacie to siarczki metali (np. piryt), siarczany (np. gips), tiosiarczany, rodanki – także w postaci rozpuszczonej w wodzie, w tym glebowej), tlenki siarki (SO2 i SO3), siarkowodór, a także w związkach organicznych (np. cysteina). W biomasie związane jest 6-10 × 109 t siarki, w siarczanach rozpuszczonych w wodzie morskiej 1,4 × 1015 t. Desufuryzacja- uwalnianie siarkowodoru w wyniku rozkładu materii organicznej zawierającej siarkę. Może być utleniany do siarki rodzimej przy pomocy bakterii purpurowych i zielonych lub siarczanów przez tiobakterie- chemoautotrofy obligatoryjne. 4) P - Proces wzbogacania wewnętrznego w ekosystemie jeziornym
Fosfor opada w kierunku dna w postaci obumarłej materii organicznej, a także w powiązaniu z jonami wapnia, żelaza, glinu oraz zawiesinami mineralnymi. Jeżeli w strefie zetknięcia wody z osadami dennymi powstają warunki tlenowe, to jony Fe3+ wiążą trwale jony P stanowiąc dla nich pułapkę i w takiej formie odkładane są w osadach dennych. W sytuacji gdy w hypolinionie pojawia się deficyt tlenu, Fe3+ przechodzi do Fe2+, następnie rozpad kompleksów kompleksów żelaza i fosforu, a to powoduje uwalnianie fosforów z osadów dennych do wody. Eutrofizacja- wzrost żyzności wód stojących i płynnych. Proces wzbogacania zbiorników wodnych w substancje pokarmowe.
Konsekwencje zakłóceń antropogenicznych: wzrost produkcji materii organicznej fitoplanktonu, włącznie z pojawieniem się tzw. zakwitów; wzrost ilości sinic; obumieranie wytwarzanej biomasy; znaczne pogorszenie przezroczystości wody; obumieranie makrolitów; intensywny rozkład mikrobiologiczny; pojawienie się deficytu tlenu; śnięcie ryb; degradacja ekosystemu wodnego.
Przyczyny eutrofizacji: zrzuty ścieków przemysłowych i komunalnych, wzrost udziału różnych detergentów w ściekach, wzrost emisji tlenków azotu do atmosfery, zmiana struktury użytkowania zlewni, intensyfikacja rolnictwa.
Klimat- przeciętny fizyczny stan troposfery w danym miejscu i czasie oraz poszczególnych ich składników, ustalany na podstawie wieloletnich obserwacji
Biom- rozległy obszar o podobnym klimacie, charakterystycznej szacie roślinnej i szczególnym świecie zwierzęcym.
Strefy klimatyczne i typy klimatów wg Koppera: Kryteria podziału to : średnie miesięczne temperatury, wielkość opadów rocznych oraz ich rozkład w skali roku.
Oxisole(gleby laterytowe)- tropikalny las deszczowy, sawanna.
Aridiosole(gleby pustynne)- pustynie i półpustynie
Spodosole- lasy borealne
Moliosole- gleby ekosystemów trawiastych
Formy życiowe wg Raukiera: 1) fanerofity(jawnopączkowe)- pączki odnawiające się znajdują się na pędach powietrznych, ich pędy nie obumierają podczas niekorzystnej pory roku, tworzą najwyższe warstwy zbiorowisk roślinnych. 2) chamefity (niskopączkowe)- posiadają pączki odnawiające blisko powierzchni gleby. 3) Hemikryptofity(naziemno pączkowe)- wykształcają pączki odnawiające na równi z powierzchnią gruntu i chronione są prze żywe lub obumarłe liście odziomkowe ściółkę lub zewnętrzną warstwę gleby. 4) Kryptofity(skrytopączkowe)- są roślinami, których części nadziemne obumierają całkowicie, a ich pączki znajdują się głęboko w glebie, albo przeżywają niesprzyjającą porę roku w wodzie. 5) Terofity(rośliny jednoroczne)- najlepiej przystosowane do przetrwania niesprzyjającego sezonu, ponieważ jedynym organem rośliny, który przezywa zimą jest nasienie. 6) Epifity(porośla)- rośliny rosnące na innych roślinach.
Spektrum biologiczne- procentowy udział form życiowych we florze jakiegoś obszaru.
Sukcesja –proces ciągłych, kierunkowych, sekwencyjnych zmian struktury gatunkowej naturalnych biocenoz. Sekwencje następujących po sobie biocenoz nazywana jest serą (lub serią), a każde wyodrębniające się stadium tej sekwencji nazywane jest stadium seralnym, natomiast biocenoza ustabilizowana kończy serę –klimaksem.
Sukcesja autogeniczna- są to zmiany sukcesyjne zapoczątkowane przez czynniki wewnętrzne, które zachodzą pomiędzy biocenozą a czynnikami abiotycznymi
Sukcesja allogeniczna- przemiany są zapoczątkowane przez zewnętrzne czynniki środowiskowe zalicza się do nich czynniki długotrwałe oraz krótkotrwałe.
Sukcesja pierwotna –odbywa się w środowiskach dotychczas nie zajętych przez żadną biocenozę pozbawionych jakichkolwiek materii organicznych
Sukcesja wtórna- proces odbudowania biocenozy po każdej jej zagładzie będącej skutkiem działania czynników abiotycznych lub działalności człowieka
Przykłady sukcesji pierwotnej- lądowacenie zbiornika wodnego
Klimaks- ostateczne stadium sukcesji, ostateczna stabilna biocenoz układ znajdujący się w stanie równowagi ze środowiskiem fizycznym i biotycznym.
Model ułatwiania(udostępniania)-biocenozy wcześniejszych stadiów, poczynając od stadiów pionierskich zmieniają tak, że staje się ono korzystniejsze dla kolejnych biocenoz.
Model hamowania-każdy gatunek eliminuje lub hamuje rozwój nowych kolonistów, siedlisko jest zajmowane przez te gatunki które pierwsze się tam pojawią i rozmnożą.
Model tolerancji - zakłada że na wymianę gatunków w toku sukcesji nie mają wpływu wcześniejsi kolonizatorzy natomiast gatunki późniejszych stadiów sukcesji to te, które są w stanie tolerować niższy poziom zasobów niż gatunki wczesnych faz.
Model kolonizacji losowej- zakłada, że wymiana gatunków zachodzi całkowicie losowo, bez żadnych oddziaływań miedzy gatunkowych.
Klasyfikacja biocenoz: System klasyfikacji Brauna-Blaugenta(1932)polega na hierarchicznej klasyfikacji biocenoz opartej na gatunkach diagnostycznych wykorzystywanych do określania i wyróżniania typów biocenozy; System opierający się na typach dominujących.
Strefa przejścia –obszar zawarty między typowymi płatami fitocenoz wyrażający się jako pas o niejednorodnej roślinności zmieniający się prawidłowo w dwóch kierunkach.
Efekt styku- tendencja do wzrostu różnorodności gatunkowej i zagęszczenia organizmów na obszarze ektonu.
Cechy osobnicze: wiek, płeć, rozmiar, stadium rozwojowe, zachowanie.
Cechy populacji: struktura wiekowa, struktura wielkości, stosunek płci, zagęszczenie, rozmieszczenie przestrzenne.
Dynamika populacji-zmiany liczebności populacji w czasie.
Rozrodczość, śmiertelność, emigracja, imigracja-procesy demograficzne decydujące o zmianie liczebności populacji-dynamice populacji.
Czynniki determinujące rozmieszczenie osobników w przestrzeni: właściwości morfologiczno rozwojowe, heterogeniczność środowiska, wybiórczość środowiska organizmu, interakcja między osobnikami, wpływ innych elementów biocenozy na osobniki.
Struktura wiekowa-zróżnicowanie związane z występowaniem w niej osobników w różnym wieku bądź będących w różnych stadiach rozwoju ortogenetycznego(osobniczego): 1) stała (zróżnicowana)- gdy proporcje pomiędzy poszczególnymi klasami wieku nie zmieniają się 2) trwała (niezmienna)-tylko w populacjach o ustabilizowanej liczebności, gdy liczebność w poszczególnych klasach wieku jest stała
Struktura wielkości- zróżnicowanie organizmów ze względu na ich pokrój, wielkość, biomasę.
Zagęszczenie optymalne-liczba osobników na jednostkę powierzchni ,przy której osiągana jest najlepsza przeżywalność i płodność
Zagęszczenie progowe-zagęszczenie powyżej którego rozpoczyna się ujemne stężenie zwrotne między zagęszczeniem a procesami wewnątrzpopulacyjnymi.
Mikoryza- grzyb uzależniony jest od produktów fotosyntezy roślin, rezygnując z pozyskiwania związków organicznych (C) z gleby
Endomikoryza- strzępki grzyba wnikają do wnętrza komórek kory wewnętrznej korzenia, występuje w lasach równikowych, sawannach i w ekosystemach trawiastych strefy umiarkowanej.
Ektomikoryza- wewnątrz korzenia (bez wnikania do komórek) grzyb tworzy specyficzną rozgałęzioną strukturę. Nie występuje u jednoliściennych.
Liczebność populacji zalezy od: rozrodczości- liczba osobników urodzonych w czasie między t a t+1, śmiertelność - liczba osobników zmarłych w tym samym czasie, imigracja, emigracja.
Rozrodczość- tempo rekrutacji nowych osobników do populacji. Jej miarą jest liczba wyprodukowanego potomstwa w danej populacji
Śmiertelność-tempo wymierania osobników w populacji
Wskaźnik śmiertelności – liczba osobników umierających w określonym przedziale czasu podzielona przez średnią liczebność populacji w tym czasie.
Koewolucja- proces z sekwencją zmian w dwóch (czasem więcej) nie krzyżujących się populacjach między którymi istnieje silna wieź ekologiczna i które działają na siebie wzajemnie jako czynniki doboru naturalnego.
Koegzystencja – układ dwóch konkurujących gatunków można uzyskać stabilną równowagę liczebności (trwałą koegzystencję) pod warunkiem , że konkurencja między osobnikami różnych gatunków będzie mniej nasilona niż między osobnikami tego samego gatunku.