Czynniki ograniczające rozmieszczenie organizmów na Ziemii:

1. Czynniki klimatyczne

• Promieniowanie słoneczne – niezbędne do przebiegu fotosyntezy; warunki dobowe i sezonowe rytmy u zwierząt i roślin. Rola promieniowania: bezpośrednia (wpływ na budowę ciała, aktywność, rytm dobowy, rozwój, determinację płci, proces rozmnażania, procesy fizjologiczne) pośrednia przez wpływ na roślinę

• Wiatr: ekologiczna rola to:

• Zapylanie kwiatów i rozsiewanie nasion i owoców najważniejszych drzew leśnych, które są roślinami wiatropylnymi.

• Podnoszenie górnej granicy lasu na stokach nawietrznych natomiast na stokach odwietrznych wiatr utrudnia rozsiewanie nasion. Jest tutaj czynnikiem obniżającym górną granicę lasu.

• Zwiększenie intensywności fotosyntezy - lekki wiatr wpływa korzystnie na przebieg tego procesu.

• Wzmaganie transpiracji - do pewnej granicy jest korzystne dla drzew, gdyż przyspiesza krążenie wody i pokarmów w roślinie.

• Zmniejsza niebezpieczeństwo wiosennych przymrozków przez usuwanie zimnego powietrza gromadzącego się w zagłębieniach terenowych podczas pogodnych wiosennych nocy.

• Spulchnianie gleby korzeniami przez ruch drzew na wietrze.

• Procesy przesuwania i przenoszenia luźnego podłoża

• Fotoperiodyzm zjawisko sezonowych zmian. Wyróżniamy:

  • Rośliny krótkiego dnia (RKD) – kwitną, gdy dzienny okres oświetlenia jest krótszy od pewnej krytycznej długości, zaliczamy rośliny, które kwitną jesienią np. chmiel, chryzantema, i wczesna wiosna np. zawilec przylaszczka.

  • Rośliny długiego dnia (RDD) – kwitną wtedy, gdy dzienny okres oświetlenia jest dłuższy od krytycznego, zaliczamy rośliny, które kwitną w czerwcu i lipcu (zboża, szpinak).

  • Rośliny neutralne, – czyli niewrażliwe na długość dnia, zalicza się rośliny np. bób, groszek, rośliny pustynne (ambrozja, bambus)

• Światło - jest podstawowym czynnikiem warunkującym życie roślin. Ze względu na zapotrzebowanie na ilość światła rośliny dzielą się na:

• światłolubne czyli wymagające dużego oświetlenia np. kukurydza

• cieniolubne – preferujące światło rozproszone np. rośliny runa leśnego (szczawik zajęczy), fotosynteza przebiega wolnej, a tempo wzrostu jest mniejsze

REAKCJE NA NIEKORZYSTNE WARUNKI ŚWIETLNE

• Deficyt światła – zaburzenia w biocenozie i transporcie hormonów; zahamowanie syntezy chlorofilu; zahamowanie wzrostu liści spadek wydajności fotosyntezy; obniżenie produkcji biomasy; rozbudowa powierzchni liści kosztem wzrostu korzeni.

• Nadmiar światła – fotochemiczne utlenienie enzymów wyraźnie osłabia syntezę białek; efekty destrukcyjne (Fotoinhibicja) u cieniolubnych może doprowadzić do uszkodzenia aparatu asymilacyjnego, uszkodzenia białek w chloroplastach, zahamowanie transportu elektronów oraz zmiany fluorescencji chlorofilu.

• Mechanizmy pozwalające na rozproszenie nadmiaru energii – wytwarzanie na blaszkach liściowych łusek, włosków, warstwy wosku; ustawienie pionowe liści; energia może być rozproszona w postaci ciepła lub degradowana w reakcjach metabolicznych fotooddychania

• Nadmiar promieniowania ultrafioletowego:

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

• Ciepło

• Wpływ temperatur wysokich (estremofile – np. sinice do 80^oC)

• Wpływ temperatur niskich:

  • Organizmy zmiennocieplne (spadek temperatury powoduje spadek ich aktywności), w okresie zimowym zapadają w stan odrętwienia

  • Organizmy stałocieplne zwierzęta stałocieplne bronią się przed utratą ciepła, ograniczając powierzchnię ciała poprzez redukcję wystających elementów i osiąganiu dużych rozmiarów. Ssaki posiadają grube futro i dobrze rozwiniętą tkankę tłuszczową. Niektóre w zimie zapadają w stan hibernacji (sen zimowy).

• Reakcje na niskie temperatury – rośliny ( najmniej odporne są korzenie i kwiaty; najbardziej odporny jest pień i stare konary)

• Organizmy rozpoczynają rozwój i wzrost od osiągnięcia pewnej temperatury zwanej PROGIEM ROZWOJOWYM (zerem biologicznym, punktem rozwojowym)

• Temperatury zawarte między dolnym a górnym progiem rozwojowym to TEMPERATURY EFEKTYWNE

• Aktywność ruchowa a temperatura: Reguła Allena – istnieje wyraźna tendencja do zmniejszenia wyst. części ciała u zwierzat stałocieplnych w klimacie chłodniejszym

• Woda i wilgotność

10% wody znajduje się w pszenicy

80% wody znajdują się w grzybach

98% wody zawierają organizmy morskie

63%wody ma człowiek

• Organizmy polikilohydryczne – w toku ewolucji zdobyły cechę wytrzymałość na wysychanie, brak lub słabo wykształcone wakuole

• Organizmy homojohydryczne – ich środowisko wewnętrzne jest w pewnej mierze uniezależnione od chwilowej wilgotności otoczenia dzięki urządzeniom zapobiegającym odwodnieniu organizmu (wyst. wakuole) i przez regulację transpiracji.

PODZIAŁ ORGANIZMÓW ROŚLINNYCH I ZWIERZĘCYCH POD WZGLĘDEM ICH WYMAGAŃ WODNYCH

ROŚLINY

• Hyrobionty – żyją w wodzie

• Helobionty – wyst. na pograniczu środowisk wodnych i lądowych

• Higrofile – organizmy wymagające dużej wilgotności środowiska. Dzielimy je na atmofilne (wymagają dużej wilgotności względnej powietrza) i higrofile właściwe.

• Kserofile

HIGROFITY:

• Rośliny siedlisk wilgotnych zasobnych w wodę

• Niska transpiracja

• W suchym powietrzu bardzo szybko wysychają i więdną

• Nie znoszą utraty wody 1-2% powodujące zaburzenia biochemiczne

• System korzeniowy słabo rozwinięty

• Liście cienkie, unerwienie blaszki luźne

• Gatunki wilgotnych i cienistych lasów np. szczawik zajęczy, paprotnik

KSEROFITY

• Rośliny siedlisk suchych fizycznie (skserofity, sukulenty) lub fizjologicznie (kriofity).

• Przystosowane do warunków klimatu suchego lub siedlisk fizjologicznie suchych, zwykle, odznaczających się dużym stężeniem soli mineralnych w podłożu.

• Dzieli się je na:

• SKLEROFITY – drobne liście, silny rozwój tkanki korkowej, występowanie cierni i kolców, silne owłosienie liści i łodyg, silnie rozwinięty system korzeniowy. Ograniczona transpiracja przez grubą kutikulę, śluzowacenie komórek epidermy, specjalne rozmieszczenie aparatów szparkowych, odpowiednie ustawienie liści. Uwodnienie organizmów stosunkowo niewielkie nawet w okresach dostatku wody. Dobrze rozwinięty system tkanek mechanicznych i duże stężenie soku komórkowego. Znoszą długie okresy suszy, odwadniania, utraty wody do 25% nie powoduje obniżenia żywotności (niektóre znoszą odwodnienie do 50% - rośliny pustyń). Największa odporność na odwodnienie mają mchy. Torfowiec może przetrwać utratę 95-97% wody a wprowadzony znów w siedliska uwodnione wznawia procesy asymilacyjne. Do sklerofitów zaliczamy: macierzankę piaskową, wrzos, brusznicę, borówkę.

• SUKULENTY – ich przystosowanie się do suszy jest gromadzenie wody, grube, soczyste łodygi bogate w miękisz wodny, system korzeniowy płytki, ale rozległy, np. kaktus, agawa, aloes. Dzielimy je na: kriofity (rośliny przystosowane do zimna, dużej wilgotności np. Bożyna czarna oraz psychrofity (przystosowane do siedlisk zimnych i suchych).

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

• Powietrze – gazy atmosferyczne: poza wilgotnością powietrza dla organizmów znaczenie ma skład chemiczny powietrza, największe znaczenie ma CO₂ , O₂, O₃.

• CO₂ – występuje w atmosferze w stosunkowo małych ilościach w glebie jest około 10razy wyższe, w wodzie około 1% CO₂. Ilość w składzie powietrza jest określana na 0,033 % lecz obecnie szacuje się go na 0,04 % Zwiększenie stężenia CO₂ w atmosferze istotnie wpływa na ocieplenie klimatu oraz poszerzenie tempa fotosyntezy. Rola CO₂ w przyrodzie to fotosynteza, efekt cieplarniany. Jest bezbarwny, dobrze rozpuszczalny w wodzie, pozbawiony zapachu. Nie jest trujący. Jest wykorzystywany przez rośliny w procesie fotosyntezy. Tworzy się przy utlenianiu i fermentacji substancji organicznych. Wzrost ilości dwutlenku węgla w powietrzu spowodowany jest przez:
  a) wydychanie( rośliny, zwierzęta, ludzie)
  b) spalanie( motoryzacja, gospodarstwa domowe, przemysł)
  c) fermentacja i butwienie
  d) pożary

• O₂ - Tlen jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem chemicznym w przyrodzie. W stanie wolnym występuje w powietrzu w ilości 20,95% objętościowych. Właściwości fizyczne tlenu Jest to gaz bezbarwny, bez smaku i zapachu, słabo rozpuszcza się w wodzie, jest nie palny ale palenie podtrzymuje. Jest gazem niezbędnym do oddychania ludzi i zwierząt w bardzo niskiej temp. (ok-190 C) i pod zwiększonym ciśnieniem udaje się skroplić tlen. W przyrodzie odbywa się obieg tlenu w cyklu zamkniętym. Organizmy zwierzęce pobierają tlen z powietrza, wydzielając dwutlenek węgla, który jest z kolei przyswajany przez rośliny, te ostatnie zaś wydzielają tlen. Jest on niezbędny do życia dla większości organizmów. W zbiorowiskach oligotroficznych – duża przejrzystość wody – dobre warunki do fotosyntezy dla glonów – większa ilość tlenu. Wody morskie są dobrze zaopatrzone w tlen dzięki fałdowaniu i prądom morskim. W wodach płynących ilość tlenu maleje wraz z oddalaniem od zbiorników.

• O₃ – Ozon ma dwojaki wpływ na organizmy – występuje w przyziemnej warstwie atmosfery negatywnie wpływa na organizmy – zakłóca fotosyntezę, osłabia mechanizmy obronne roślin, niszczy błony komórkowe, uszkadza mitochondrium, zakłóca procesy oddychania wewnątrzkomórkowego negatywnie wpływa także na człowieka może powodować np. bóle głowy, kaszel. Ozon występuje w górnych warstwach atmosfery ziemskiej i chroni życie na ziemi przed działaniem szkodliwego promieniowania słonecznego. W przemyśle otrzymuje się ozon w wyniku wyładowań elektrycznych w tlenie. Naturalnym źródłem ozonu (O3) jest po części proces przenikania z dolnej warstwy stratosfery, głównie zaś procesy fotochemiczne z udziałem tlenków azotu, węglowodorów i tlenku węgla zachodzące w przyziemnej warstwie granicznej. Zawartość O3 w powietrzu wzrasta w tempie 2% w ciągu roku. Jest głównym składnikiem smogu. Blisko powierzchni ziemi ozon jest trucizną, która współuczestniczy w tworzeniu smogu fotochemicznego i kwaśnego deszczu. Już 15-50 km. w górę od powierzchni ziemi ozon staje się pożyteczny, tworzy warstwę ochronną dla życia. Ozon jest bowiem jedynym gazem w atmosferze, który zatrzymuje nadmiar promieniowania ultrafioletowego - zawartą w promieniowaniu energię przetwarza na ciepło, dzięki czemu spełnia też funkcję atmosferycznego termoregulatora.

• Zasobność środowiska

Siedliska:

• OLIGOTROFICZNE – ubogie w związki – torfowiska wysokie, wydmy

• EUTROFICZNE – bogate w związki pokarmowe, lasy liściaste

• MEZOTROFICZNE – o średniej zawartości związków pokarmowych

• DYSTROFICZNE – ze znaczną zawartością kwasów organicznych

• Ogień: regularne naturalne pożary charakterystyczne są dla suchych obszarów tundry, tajgi, sawanny. PiROFITY – rośliny, których strategia życiowa umożliwia bytowania na obszarach z powtarzającymi się pożarami (w skrajnych przypadkach uzależnione są od występowania pożaru).odporne na pożary są sosny: bagienna, krzewinki.

EKOLOGIA POPULACJI:

Populacja:

• W demografii (człow.): Ludzie zamieszkujący określone regiony

• W genetyce grupa krzyżujących się osobników tego samego gatunku izolowanych od innych grup tego gatunku

• W ekologii populacji – grupa osobników tego samego gatunków zamieszkujących ten sam teren w określonym czasie mogąca się ze sobą krzyżować

ODDZIAŁYWANIA WEWNĄTRZPOPULACYJNE:

• Związki troficzne – zachodzą, kiedy następuje przekazywanie pomiędzy dwoma osobnikami substancji odżywczych pobranych z otoczenia np. karmienie potomstwa przez matkę, wzajemne dostarczanie sobie pokarmu w koloni owadów społecznych – pszczoły

• Związki paratroficzne - wszystkie pozostałe oddziaływania nie będące troficznymi – zachodzą wówczas gdy od jednego osobnika do drugiego przepływa informacja wpływająca na zmianę behawioru lub procesów fizjologicznych

Procesy w populacji:

• Wzrost liczebności (zagęszczenia)

• Zmiany struktury wiekowej

• Rozrodczość

• Śmiertelność

Cechy populacji:

• Granice populacji

• Liczba zagęszczenia

• Struktura płciowa

• Struktura wiekowa

• Rozmieszczenie przestrzenne

• Stosunki socjalne

Istnieją trudności w określeniu naturalnych granic populacji:

• Populacja geograficzna – obejmuje osobniki występujące w jakimś regionie

• Populacja ekologiczna= populacja biocenotyczna – zbiór osobników w biocenozie w jakimś środowisku (wodnym, wydmowym, bagiennym)

• Populacja cenotyczna – zbiór osobników w konkretnym zbiorowisku roślinnym (fitocenozie)

Co ogranicza obszar występowania populacji:

• Rozkład przestrzenny nadający się do zasiedlania środowiska

• Konkurenci

• Bariery uniemożliwiające rozprzestrzenianie

• Drapieżniki i pasożyty

Organizmy modularne

• Polikormon – wieloletni wielopędowy organizm o trwałych organach podziemnych, które powstały generatywnie z jednej zygoty

• Genet – jednostka odpowiadająca osobnikowi w sensie genetycznym. Może to być wielopędowy polikormon składający się z wielu jednostek funkcjonalnych tj. ramet

• Moduł – powtarzająca się część w organizmie roślinny

• Rameta – podstawowa funkcjonalna część rośliny, składowa wielopędowego, rozgałęzionego org. rośli. O tym samym genotypie (tj. genety)

• Klon – zbiór jednostek (ramet) powstałych ze wzrostem wegetatywnego (klonalnego genetu) jednostki te (ramety) mogą być połączone z rodzicielskim organizmem lub niezależne

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:

• Czas aktywności

• Preferencje siedliskowe

• Wybiórczość pokarmowa

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

• Każdy fragment biosfery, w którym dany gatunek może występować stale lub okresowo

• Odnosi się do środ. fiz. w którym dany gatunek występuje

• Jest to zakres (zasięg) środowiska, w których dany gatunek występuje

• Siedlisko może zapewniać wiele nisz ekologicznych

LICZEBNOŚC POPULACJI

• Liczebność populacji jest wypadkową śmiertelności i rozrodczości oraz migracji

• Tempo zmian liczebności zależy od liczby osobników potomnych w pokoleniu przypadających na jednego osobnika w pokoleniu poprzednim – współczynnik reprodukcji netto R_O

• Rozrodczość stosunek nowo urodzonych osobników do liczebności całej populacji (rozrodczość potencjalna i rozrodczość ekologiczna = realizowana)

• Śmiertelność liczba osobników populacji ginąca w określonej jednostce czasu (wyrażona w %). Możemy wyróżnić:

  • Śmiertelność ekologiczna (rzeczywista), czyli faktycznie istniejąca w badanej populacji

  • Śmiertelność minimalna (potencjalna), która miałaby miejsce gdyby populacja żyła w optymalnych warunkach

Przyczyny śmiertelności:

• Czynniki środowiskowe przekraczające wartości krytyczne

• Czynniki fizjologiczne (śmierć ze starości, brak zapłodnienia)

• Interakcje negatywne (konkurencja, drapieżnictwo, pasożytnictwo)

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:

• Litery J – wykładnicza krzywa wzrostu; uzyskiwana przy wzroście nieograniczonym (brak czynnika ograniczającego); wówczas liczba osobników stale wzrasta

• Litery S – logistyczna krzywa wzrostu; uzyskiwana przy ograniczonym wzroście, związana z istnieniem czynników ograniczających biotycznych i abiotycznych

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:

• Niezależna od zagęszczania (hipoteza Andrewarthaj i Bircha, 1954) – liczebność jest wciąż redukowana przez zaburzenia środowiska, dzięki którym nigdy nie dochodzi do osiągnięcia liczebności K.

• Zależne od zagęszczenia – regulacja liczebności populacji (hipoteza Lacka1954) – liczebność populacji wzrasta aż do osiągnięcia liczebności, K, kiedy dalszy wzrost jest niemożliwy ze względu na ograniczone zasoby (wyczerpujące się zasoby pokarmowe, brak siedlisk).

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

• Emigracja – jednokierunkowy ruch osobników na zewnątrz opuszczanie populacji (-)

• Imigracja – jednokierunkowy ruch do wewnątrz przebywanie nowych osobników spoza populacji (+)

• Migracja – ruch dwukierunkowy, przemieszczanie się osobników między populacjami (-/+)

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:

• Gatunki o szybkim tempie reprodukcji, które umożliwia szybki wzrost populacji, gdy warunki siedliska są sprzyjające

• Generaliści: gatunki przystosowane do szerokiego zakresu warunków siedliskowych i pokarmowych, które łatwo znajdują coś do jedzenia i jakieś miejsce do życia

• Gatunki o dużej łatwości rozprzestrzenienia się mogąca przemierzać nowo zasiedlane tereny w poszukiwaniu odpowiednich siedlisk

Co charakteryzuje obszary najłatwiej ulegające sukcesji?

• Obszar we wczesnych stadiach inwazji lub obszary zaburzone z wieloma nie zajętymi niszami o niekorzystnych zasobach dostępnymi dla imigrantów, którzy napotykają słabą konkurencje lub jej brak

• Odległe wyspy z niewielką różnorodnością taksonomiczną są to wrażliwe obszary, ponieważ nie wielka liczba gatunków mogła je kolonizować a biocenozy i sieci troficzne są tam zwykle mało skomplikowane i zwierają wiele wolnych nisz

• Odległe wyspy pozbawione drapieżników – mieszkańcy takich wysp (również rośliny słabo zaadoptowane do roślinożerców) stanowią bezradne ofiary

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:

• Liczenie wszystkich osobników, ich śladów, odgłosów czy odchodów

• Metoda selekcjonowanej liczby kwadratów o określonych wymiarach

• Metoda znakowania i ponownego chwytania

• Skala Baquetta (% pokrycia roślin na powierzchni)

• Liczenie bezpośrednie (np. spis powszechny)

• Metoda pułapkowa (owady)

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:

• Organizacja stada zwiększenie szans na przeżycie i wydanie potomstwa, efektywniejsza obrona przed drapieżnikami, lepsze wykorzystanie zasobów środowiska

• Formy opieki macierzyńskiej (wspólne wychowanie)

Negatywne przejawy organizacji socjalnej populacji:

• Dominacja np. osobnik o niskiej pozycji socjalnej nie biorą udziału w reprodukcji, spełniają funkcje rezerwy populacji, częściej tez padają ofiarą drapieżników

• Konkurencja o pokarm

• Walki o partnerstwo rozrodu

• Łatwiejsze wytropienie drapieżników

• Rozprzestrzenianie się chorób zakaźnych i pasożytów

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:

• Wiek

• Płeć

• Wielkość

• Kondycja fizyczna

• Predyspozycje genetyczne

• Zasobów pokarmowych

• Ilości miejsc lęgowych i kryjówek

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

• Osobniki jednego gatunku wspólnie opiekują się potomstwem

• Podział pracy m.in. osobniki sterylne pracują na rzecz osobników płodnych

• Współwystępowanie, co najmniej dwóch pokoleń zdolnych do pracy na rzecz kolonii

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:

• Fitocenoza – populacje roślinne

• Zoocenoza – populacja zwierzęca

• Mikrobiocenoza – populacje mikroorganizmów

• Mykocenoza – populacje grzybów

Cechy biocenozy:

• Określona przestrzeń

• Określony skład gatunkowy

• Samowystarczalność

• Wzajemne uzależnienie gatunków

• Zmienność w czasie

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:

• Stosunkowo niewiele gatunków licznych, a dużo gatunków o małej liczebności

• Gatunków o małych rozmiarach ciała jest więcej, a ich liczebność też jest zwykle większa – przestrzeń przypadająca na jednego osobnika rośnie wraz z wielkością ciała (w jeziorze najwięcej mikroorganizmów, mniej planktonu, mniej ryb planktożernych, najmniej ryb drapieżniczych.

• Dążenie do dużego zróżnicowania gatunkowego i utrzymania go w stanie równowagi dynamicznej

• Samoregulacja biocenoz – utrzymanie liczebności poszczególnych organizmów w obrębie populacji oraz liczebności poszczególnych populacji w stanie równowagi dynamicznej pod wpływem czynników środowiska i antropogenicznych, zdolność do samoregulacji świadczy o tym, że biocenoza jako całość zachowuje charakterystyczne cechy, a po ustąpieniu działania czynnika wróci do stanu równowagi.

Samowystarczalność biocenoz:

• Biocenoza wykorzystuje do funkcjonowania energię i materię

• Możliwa dzięki pełności składu gatunkowego (pełny układ biocenotyczny musi obejmować 3 ekologiczne grupy gatunkowe: producentów (autotrofy); konsumentów (roślinożercy, mięsożercy, pasożyty); destruenci (bakterie i grzyby)

• Trzy wyżej wymienione grupy zapewniają całość i trwało ukształtowanych powiązań pokarmowych, obieg materii oraz utrzymanie względnej równowagi liczbowej między poszczególnymi populacjami

• W każdej grupie ekologicznej pojedynczy gatunek musi być zastąpiony (może być zastąpiony) innym, ale też w każdej biocenozie wszystkich grup muszą być reprezentowane

• Brak któregoś z ogniw zakłóca funkcjonowanie biocenozy

• Np. gdy nie ma producentów nie możliwa jest samowystarczalność układu wymaga wtedy dopływu materii z zewnątrz (jaskinie, głębia oceanu) nie mogą być traktowane jako odrębna biocenoza, ale jako część większego samodzielnego systemu.

Wzajemne uzależnienie się gatunków:

• Jest to kwestia samodzielności

• Wyraża powiązania siecią rozmaitych interakcji eksploatacyjnych (najważniejsze – troficzne)

Zmienność w czasie

• Pod wpływem czynników zew. i przez jej własna działalność następuje przekształcenie środowiska (warunków bytowych, siedliskowych) prowadzić to może do degradacji biocenozy lub jej stopniowego przekształcenia się.

• Kierunkowe zmiany biocenozy = SUKCESJA EKOLOGICZNA

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:

• Biocenozy wysp, które są ubogie w gatunki, reagują gwałtowniej na wkraczanie nowych gatunków niż bogate gatunkowo biocenozy na stałym lądzie

• W biocenozach eksperymentacyjnych i prostych modelach matematycznych a często dochodzi do ekstynkcji jednej lub obu populacji

• Monokultury są szczególnie narażone na gradacje szkodników

• W ubogich biocenozach arktycznych i borealnych dochodzi częściej do wielkich fluktuacji populacji niż w biocenozach strefy gorącej

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

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

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

4. Stosunki troficzne oddziaływanie na siebie dwóch organizmów lub populacji.

Interakcje między populacjami

Wyróżniamy:

1. Antagonistyczne

• DRAPIEŻNICTWO -ma miejsce wtedy, gdy jedna z populacji przynosi szkodę drugiej, a sama w ten sposób czerpie korzyści; przede wszystkim dotyczy zwierząt i zachodzi w układzie drapieżca - ofiara. Drapieżca wykrywa ofiarę, chwyta ją, zabija i zjada; istnienie drapieżców i ofiar jest jednym z mechanizmów regulujących liczebność zwierząt w biocenozie. Drapieżniki rozmnażają się, co prowadzi do wzrostu ich liczebności, a polując na ofiary powodują ich masowe wymieranie, co jest skutkiem obniżenia ich liczebności. Pociąga to za sobą z kolei spadek liczebności pozbawionego pokarmu drapieżcy. Zmniejszenie populacji drapieżcy pozwala na rozwój populacji ofiary. Te wzrosty i spadki mają charakter cykliczny. Przykłady drapieżnictwa: owady i rosiczka, biedronka i mszyce, lew i antylopy, jastrząb i zając. Drapieżniki odznaczają się dużą szybkością, błyskawicznym oraz celnym atakiem i często polują z zasadzki. OBRONA PRZED DRAPIEŻNIKAMI np. Gdy lecącego gołębia uderzy polujący sokół wędrowny, zaatakowany ptak odrzuca w ułamku sekundy chmurę piór. Są to głównie drobne pióra z brzucha i tyłu tułowia. Jeżeli sokół za pierwszym razem nie przytrzymał swojej ofiary, unoszący się w powietrzu obłoczek kilkudziesięciu piór, zwykle wystarcza, by osłonić gołębia przed ponownym ciosem. Aktywna ucieczka. Ukrycie się. Ubarwienie ochronne (kryptyczne). Użycie kamuflażu w postaci przyczepionych na ciele ziaren piasku, kawałków roślinności lub żyjących na ciele organizmów, jak np. pąkle. Czyni on dany organizm podobny np. do kawałka skały. Rozmaite zachowania socjalne - np. ostrzeganie się wzajemne o zbliżającym się niebezpieczeństwie (króliki tupią tylnymi nogami, bobry biją ogonami o wodę, ptaki wydają ostrzegawcze dźwięki).

• PASOŻYTNICTWO - negatywny typ zależności miedzy żywicielem a pasożytem. Pasożyt żyje kosztem gospodarza i działa na jego szkodę, równocześnie jednak nie może bez niego utrzymać się przy życiu. Dzielimy na:
  - pasożytnictwo zewnętrzne - reprezentują pasożyty, które przytwierdzają się do ciała żywiciela na stałe bądź okresowo, aby czerpać z niego substancje odżywcze, np. krew. Np. pasożyty zewnętrzne zwierząt: pijawki, kleszcze, a pasożyty zewnętrzne roślin: jemioła (półpasożyt), huba.
  - pasożyty wewnętrzne - reprezentują pasożyty, które cykl rozwojowy bądź jakąś fazę odbywają wewnątrz ciała żywiciela. Przystosowanie się do życia wewnątrz ciała żywiciela prowadzi do zmian w budowie pasożyta, np. zanikają pewne narządy czy układy(ruchu, pokarmowy), a rozwijają się inne (układ rozrodczy, haczyki i przyssawki u tasiemca). Zmiany dotyczą także funkcji życiowych, np. utrata zdolności do syntezy niektórych związków występująca u bakterii wewnątrzkomórkowych

  • Kleptopasożytnictwo (Kleptoparasitism) jest formą zachowania niektórych gatunków zwierząt polegającą na wykradaniu lub wykorzystywaniu w innym celu pożywienia zdobytego lub spreparowanego przez inne osobniki tego samego albo obcego gatunku

  • Rośliny pasożytnicze, zwierzęta w zależności od stopnia uzależnienia od żywiciela pod względem troficznym - podzielić można na:
    1. Pasożyty obligatoryjne (całkowite, bezwzględne), czyli holopasożyty = holoparazyty. Nie posiadają zdolności przeprowadzania fotosyntezy. Jednakże nie zawsze są bezzieleniowe (bezchlorofilowe), czyli pozbawione chlorofilu. Niekiedy (niektóre gatunki kanianki, np. Cuscuta reflexa i zarazy Orobanche) zawierają niewielką ilość chlorofilu. Od gospodarza pobierają niezbędne składniki pokarmowe (białka, lipidy, witaminy, cukrowce), sole mineralne i wodę, w pełni uzależniając się od niego, np. rodzaje łuskiewnik Lathraea, zaraza Orobanche, kanianka Cuscuta. Pasożyty w pełni uzależnione od żywicieli. Muszą one pozostawać w ciągłym kontakcie z gospodarzem. Takimi pasożytami są, np. Diplozoon paradoxum, pasożytujący na skrzelach ryb. Jest to przywra (plazińce) obojnacza, jednakże aby zapewnić zapłodnienie krzyżowe, osobniki dorosłe zrastają się na całe życie i razem pasożytują na danym żywicielu.
    2. Pasożyty fakultatywne (względne, częściowe), czyli semiparazyty (półpasożyty). Mają zdolność fotosyntezy, jednakże pobierają od żywiciela wodę i sole mineralne. Niektóre bez pasożytowania nie są zdolne do rozwijania kwiatów, np. rodzaj szelężnik Rhinanthus = Alectorolophus. Inne natomiast, np. rodzaj świetlik Euphrasia, w razie niemożności pasożytowania, rozwijają kwiaty, jednakże w mniejszej ilości, a wydane owoce są drobniejsze. Organizmy preferujące pasożytniczy tryb życia, ale nie jest on niezbędny do ich egzystencji. Mogą realizować cykl rozwojowy odżywiając się martwą materią organiczną. Przykładem mogą być niektóre muchy: mucha mięsna

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.

• W zależności od czasu pasożytowania żywiciela wyróżnia się parazytyzm:

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.

• Zazwyczaj przyjmuje się podział na mikropasożyty, które namnażają się wewnątrz lub na powierzchni ciała żywiciela (wirusy, bakterie, grzyby i pierwotniaki, ale też mszyce, które mnożą się na opanowanych przez siebie roślinach) i makropasożyty, które wzrastają, ale nie namnażają się w lub na ciele swojego żywiciela (płazińce, obleńce i owady). Tak kryterium podziału (wbrew nazwie) nie jest wielkość, choć mikropasożyty z reguły nie mogą być zbyt duże.

• Szczególną grupą owadów-pasożytów stanowią parazytoidy - np. owady (należące do błonkówek i muchówek), które składają jaja wewnątrz lub na powierzchni ciała żywiciela (także owada) i zawsze doprowadzają do jego śmierci (larwy po wylęgnięciu się z jaj pożerają żywcem gąsienicę owada). Tak więc parazytoid zabija swą ofiarę, zachowuje się bardziej jak drapieżca. Jednakże przez pewien czas żyje w ciele ofiary, przypominając tym samym pasożyta. Z punktu widzenia człowieka wiele parazytoidów może być wykorzystanych do walki biologicznej z gąsienicami - szkodnikami roślin.

• Specyficznym sposobem pasożytnictwa jest pasożytnictwo socjalne, gdzie pasożyty czerpią korzyści nie odżywiając się tkanką żywiciela, ale zmuszając go np. do dostarczania pokarmu lub innego działania na korzyść żywiciela. Przykładem może być pasożytnictwo lęgowe – np. kukułka czy starzyk brunatnogłowy, niektóre gat. kaczek (gągoły) składają jaja w gniazdach innych ptaków, zmuszając je w ten sposób do wychowywania piskląt kukułki.

• Parazyty monokseniczne (=stenokseniczne) mogą pasożytować na jednym gatunkowo żywicielu lub na żywicielach blisko spokrewnionych taksonomicznie, np. tasiemiec nieuzbrojony (żywicielem ostatecznym jest człowiek), wesz ludzka, węgorek świński (żywiciele to świnia i dzik). Pasożyty monokseniczne wykazują dużą specyficzność biologiczną do swoich żywicieli.

• Parazyty polikseniczne (=eurykseniczne) – pasożytują na różnych, często odległych systematycznie żywicielach, np. motylica wątrobowa Fasciola hepatica, tasiemiec bąblowiec.

• KONKURENCJA - jedna z antagonistycznych interakcji międzypopulacyjnych, w której dwie populacje tego samego lub różnych gatunków, zazwyczaj o podobnych wymaganiach środowiskowych, rywalizują o tę samą niszę ekologiczną. Dochodzi do współzawodnictwa o ograniczone zasoby środowiska, np. o pożywienie, miejsce do życia. W wyniku tego oddziaływania obie populacje tracą.

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.

• ALLELEPATIA – populacja A wytwarza substancje szkodliwe dla populacji B są to związki chemiczne które hamują wzrost drugiej populacji np. bylice rosnące na półpustyniach wydzielają tereny i alkaloidy.

• AMENSALIZM – polega na tym, że czynności życiowe jednej populacji szkodzą drugiej np. bobry których żereniea zmieniają warunki wodne biocenozy

1. Nieantagonistyczne

• KOMENSALIZM – współżycie co najmniej dwóch organizmów, jednakże tylko jeden z partnerów uzyskuje korzyści (komensal), drugi natomiast nie ponosi w związku z tym szkód (gospodarz), np. hieny zjadają resztki mięsa pozostawione przez lwa; ryby podnawki wykorzystują rekina do transportu i odżywiają się resztkami pokarmu z upolowanej przez rekina ofiary; rośliny stanowią podporę dla pajęczyny wielu pająków; koralowce i gąbki stanowią miejsce schronienia dla wielu zwierząt.

• PROTOKOOPERACJA – oddziaływanie międzygatunkowe w przyrodzie, polegające na współpracy dwóch populacji odnoszących wzajemne korzyści, lecz mogących żyć także samodzielnie. Protokooperacja jest rodzajem symbiozy przygodnej (nieprzymusowej). Często występuje okresowo. Przykładem protokooperacji jest związek jamochłonów (ukwiały) z krabami pustelnikami. Na muszlach pustelników żyją przytwierdzone różne jamochłony. Ułatwiają one krabom maskowanie się i pełnią funkcję obronną, otrzymując w zamian niedojedzone resztki pokarmu pustelnika. Jednak ani pustelnik, ani jamochłon nie są ściśle zależne od swego partnera. Podobnie sprawa ma się z mrówkami i mszycami. Wydzielina mszyc jest spożywana przez mrówki, które z kolei chronią mszyce przed np. biedronkami; oraz nosorożec i bąkojad - ma on pożywienie a nosorożec oczyszczony jest z pasożytów. Innymi słowy, protokooperacja to współżycie korzystne, lecz niekonieczne.

• MUTUALIZM – obie populacje czerpią korzyści ale bez siebie nie mogą funkcjonować. Rozróżniamy kilka rodzajów mutualizmu:

• Symbioza- jest to zjawisko ścisłego współżycia przynajmniej dwóch gatunków, które przynosi korzyści każdej ze stron.
  Przykłady: Rak pustelnik i koralowiec ukwiał. Pustelnik, którego pozbawiony pancerza odwłok jest miękki i podatny na uszkodzenia, wyszukuje sobie muszli ślimaka dla ochrony. Na muszli tej osadza się ukwiał. Pustelnik przemieszczając się z miejsca na miejsce umożliwia ukwiałowi zdobycie większej ilości pokarmu. W zamian za to ukwiał zabarwiając się na jaskrawe kolory odstrasza drapieżniki zagrażające pustelnikowi.

  • Mikoryza- występujące powszechnie nie pasożytnicze współżycie korzeni lub innych organów (roślin wyższych takich jak nasienne, paprotniki czy mszaki) z grzybami. Ten rodzaj mutualizmu daje obu stronom korzyści: grzyb dostarcza roślinie wodę i sole mineralne, roślina- substancje odżywcze.
    Przykłady: Maślak zwyczajny i sosna zwyczajna,
    Storczyki i grzyby (nasiona storczyków kiełkują tylko w obecności grzybni),
    Grzyb koźlarz i brzoza,
    Borowik i sosna (lub też: buk zwyczajny, dąb i grab).

  • Helotyzm- specyficzna forma symbiozy, w której oba gatunki są od siebie uzależnione i w razie rozpadu nie są zdolne do samodzielnego życia lądowym ani wodnym. Głównym przykładem helotyzmu są porosty. Porosty (grzyb + glon) grzyb otrzymuje pożywienie a glon ochronę; w niekorzystnych warunkach grzyb może skonsumować swojego partnera i to jest helotyzm.

  • Endosymbioza- zjawisko ścisłego współżycia dwóch gatunków, które przynosi korzyści każdej ze stron, przy czym jeden organizm żyje w ciele gospodarza.
    Przykłady: Termity i ich bakterie jelitowe. Bakterie pomagają trawić celulozę oraz wytwarzają witaminy. W zamian za to otrzymują pożywienie.

1. Neutralne

• Neutralizm – brak oddziaływań między populacjami, np. bocian i sikorka 0/0

Ekosystem to zespół żywych organizmów wraz z elementami środowiska nieożywionego, który funkcjonuje dzięki przepływowi energii i krążeniu materii.

Przykłady ekosystemów:
- staw
- las
- dżungla
- łąka
- rafa koralowa
- pole

Każda biocenoza charakteryzuje się określona struktura troficzna. Struktura ta przedstawia powiązania pokarmowe miedzy organizmami tworzącymi określony poziom troficzny.

Poziom troficzny - to grupa organizmów zajmująca taka sama pozycje w łańcuchu pokarmowym. Wyróżniamy poziomy: producentów, konsumentów, reducentów.

Ekosystem ma zazwyczaj czteropoziomową strukturę pokarmową.
Te poziomy to:
- środowisko abiotyczne - materia nieożywiona w środowisku
- producenci - organizmy samożywne, które użytkują wyłącznie abiotyczną
część ekosystemu, należą rośliny zielone, glony. Zdolne do wytwarzania materii organicznej w procesie fotosyntezy i chemosyntezy
- konsumenci - organizmy cudzożywne (głównie zwierzęta) tworzą go wszystkie pozostałe organizmy spożywające bezpośrednio lub pośrednio zasoby wytworzone przez producentów. Poziom ten reprezentują:

• konsumenci I rzędu, czyli roślinożercy,

• konsumenci II rzędu, czyli drapieżcy ( korzystają pośrednio z materii organicznej wytworzonej przez producentów)

• konsumenci III rzędu odżywiają się konsumentami II rzędu.

- reducenci - destruenci czyli bakterie i grzyby powodujące rozkład materii
organicznej do nie organicznej

Łańcuchy pokarmowe – są to grupy organizmów w których każdy następny zjada poprzedniego. Łańcuch pokarmowy, łańcuch troficzny - szereg organizmów ustawionych w takiej kolejności, że każda poprzedzająca grupa (ogniwo) jest podstawą pożywienia następnej. Wiążą one ze sobą producentów, konsumentów i destruentów w poszczególnych biocenozach. Łańcuchy troficzne tworzą sieć zależności pokarmowych. Dzięki nim możliwy jest obieg materii i przepływ energii w ekosystemach.

Typy łańcuchów pokarmowych (troficznych)

- łańcuch spasania (Biofagów) zaczyna się od producentów (roślin zielonych), przez konsumentów I rzędu (roślinożerców) do konsumentów II rzędu (drapieżców), np.

liście ziemniaka -› stonka -› bażant -› człowiek

lucerna -› nornik -› myszołów

- łańcuch detrytusowy (Saprofagów) zaczyna się od martwej materii organicznej, przez reducentów do drapieżców, np.

detrytus (martwe szczątki roślin i zwierząt) -› bakterie -› pierwotniaki -› skorupiaki

obumarłe liście roślin wodnych -› nicienie -› larwy owadów -› płazy

martwa materia organiczna – wiciowce – okoń - szczupak-człowiek

• łańcuch pasożytów - zaczyna się od konsumentów (np. 1 rzędowych) a kończy na najmniejszych pasożytach. np. krowa—bakteria— bakteriofag

- Sieć troficzna - inaczej sieć pokarmowa, w ekologii sieć zależności pokarmowych między organizmami jednego lub różnych gatunków, żyjących w jednym ekosystemie, mających podobne zwyczaje pokarmowe.

Sieci troficzne są tworzone przez wzajemnie przeplatające się łańcuchy pokarmowe. Sieci mogą być mniej lub bardziej złożone, a wynika to głównie z obecności w danej biocenozie organizmów o różnych poziomach troficznych oraz przedostawania się do niej organizmów ze środowisk sąsiednich.

CYKLE BIOGEOCHEMICZNE:

W cyklach biogeochemicznych wyróżniamy 2 pule:

1. zasobów – podstawowa część całkowitej ilości pierwiastka która znajduje się w formie nieograniczonej poza organizmami żywymi

2. wymienna – jest to część pierwiastka, która znajduje się w organizmach żywych

Obieg typu gazowego- tzw. Cykl biogeochemicznym globalny charakteryzuje się tym, że głównym zbiornikiem pierwiastka lub związku chemicznego jest atmosfera lub hydrosfera. Cykle tego rodzaju, np. obieg węgla, azotu, tlenu są stabilne i szybko dostosowują do zachodzących w biosferze zmian. Lokalne zwiększenie lub niedobór pierwiastka jest szybko wyrównywany ruchami powietrza, wzmożonym wiązaniem przez oceany.

Obieg typu sedymentacyjnego obejmuje pierwiastki np. potas, żelazo, siarkę, których rezerwuarem jest głównie litosfera. Tego typu obiegi są mniej doskonałe. Krążenie pierwiastka może ulec zakłóceniu lub nawet przerwaniu, ponieważ zasadnicza jego masa jako uwięziona w skorupie ziemskiej jest bardzo mało aktywna i ruchliwa. W rezultacie część pierwiastka może wypaść z obiegu na dłuższy czas. Powrót lub włączenie pierwiastka w obieg jest możliwy- głównie dzięki procesom powodowanym przez organizm.

Obieg azotu

• Azot jest pierwiastkiem szczególnie ważnym dla organizmów, ponieważ jest niezbędnym składnikiem białek i kwasów nukleinowych.

• Azot atmosferyczny, pomimo że zawartość jego w powietrzu wynosi 78%, jest bardzo trudno dostępny dla roślin. Oprócz tego wolny azot atmosferyczny wiążą inne organizmy, jak np. bakterie tlenowe i beztlenowe. Przyswojony przez rośliny azot jest w postaci białka roślinnego wykorzystywany przez konsumentów.

• Produkty metabolicznych przemian białek i innych związków azotowych są wydalane przez zwierzęta jako amoniak, mocznik i kwas moczowy.

• Zasoby azotu: największe źródło w atmosferze; martwa materia organiczna na lądzie i i w wodzie; rozpuszczalne w roztworze glebowym i w wodzie morskiej mineralne związki azotu

• Obieg azotu wykazuje częściowo sedymentacyjny charakter, ponieważ część tego pierwiastka może wypadać z obiegu na skutek opadania oraz gromadzenia się w głębinach oceanów i na dnie zeutrofizowanych jezior, gdzie z powodu braku tlenu osady denne nie ulęgają mineralizacji i kumulują się.

• Niektóre skutki integracji w obiegu azotu:

• W postaci tlenków azotu i amoniaku azot dostaje się do atmosfery: opada jako kwaśny deszcz; zakwaszenie gleby i wód; zmniejszenie bioróznorodności

• Powstanie smogu miejskiego

• Zakwit glonów

• Wymywanie z gleby potasu i wapnia

  • Procesy związane z obiegiem azotu:

    • Amonifikacja – uwalnianie amoniaku lub jonów amonowych ze związków azotanowych

    • Nitryfikacja – biologiczne utlenianie amoniaku do azotanów

    • Denitryfikacja – redukcja azotanów i azotanów do azotu cząstkowego lub jego podtlenku

Obieg fosforu

• Jest rzadkim pierwiastkiem w przyrodzie

• Jeden z najważniejszych składników żywej materii – ATP, kwasy nukleinowe

• Obieg sedymentacyjny

• Cykl biogeochemiczny fosforu jest przykładem prostego cyklu otwartego. Jest on bardzo podatny na zmiany powodowane przez człowieka.

• Największe zakłócenia są rezultatem działalności rolniczej, ponieważ zasadzie wszystkie stosowane nawozy mineralne zawierają ten pierwiastek.

• Jest on wypłukiwany w dużej części z gleb, spływa do jezior i innych zbiorników wodnych, co w konsekwencji powoduje ich eutrofizacj

• Ilość wolnego fosforu w przyrodzie jest niewielka, ponieważ wypłukiwanie go ze skał jest powolne, a szybkość asymilacji przez organizmy żywe duża. Większość fosforu występującego w przyrodzie zawarta jest w związkach budujących organizmy i znajduje się w ich płynach ustrojowych oraz strukturach szkieletowych.

Obieg siarki

• Pierwotne źródło siarki to procesy wulkaniczne – skały magmowe, gazy w których skład wchodzi siarkowodór i tlenki siarki

• Siarka w przyrodzie występuje w postaci: złóż siarczków metali; siarka rodzima; siarczany rozpuszczane w wodzie (też glebowej); dwutlenek siarki w atmosferze; siarkowodór w atmosferze pochodzenia biologicznego i wulkanicznego

• Cykl biogeochemicznym tego pierwiastka jest typowym przykładem łączności istniejącej między atmosferą, hydrosferą i litosferą.

• W obiegu siarki, podobnie jak w przypadku azotu, najważniejsza rolę odgrywają mikroorganizmy oraz zaburzenia wywołane przez gazowe zanieczyszczenia atmosfery, zwłaszcza tlenkami tego pierwiastka pochodzącymi ze spalania paliw naturalnych.

• Tlenki siarki zwłaszcza SO₂ niszczą aparat fotosyntetyczny roślin i zmieniają właściwości fizykochemiczne gleby.

• Największym zbiornikiem siarki jest gleba i osady denne, najmniejszym- atmosfera.

Obieg węgla

• Asymilowany przez rośliny lądowe

• Węgiel wielokrotnie przemieszcza się w cyklu zamkniętym między atmosferą ziemską, skorupą ziemską, hydrosferą i organizmami

• Węgiel jest podstawowym pierwiastkiem budującym wszystkie związki organiczne, z których są zbudowane ciała organizmów.

• Węgiel znajdujący się w obiegu występuje głównie w wodach mórz i oceanów gdzie jest ok.16 razy więcej niż w atmosferze w postaci rozpuszczalnego dwutlenku węgla

• W atmosferze węgiel istniej prawie wyłącznie w postaci dwutlenku węgla.

• Atmosferyczny dwutlenek węgla jest nieprzerwanie pobierany przez rośliny w procesie fotosyntezy oraz stale jest oddawany do atmosfery w procesie oddychania roślin i zwierząt.

• Dwutlenek węgla związany przez rośliny wchodzi w skład materii organicznej, z której korzystają zwierzęta i drobnoustroje.

• Martwe szczątki roślin i zwierząt są przez reducentów rozkładane i węgiel powraca w postaci dwutlenku węgla do atmosfery i wód.

• Zawartość dwutlenku węgla w atmosferze zwiększa się podczas pożarów lasów i przy spalaniu paliw kopalnianych i przemysłowych.

Obieg tlenu

• Cały tlen wolny w powietrzu i wodzie jest pochodzenia biologicznego i został wydzielony w procesie fotosyntezy

• Bierze udział w nieustannie zachodzących w przyrodzie procesach utleniania różnych związków organicznych i nieorganicznych

• Wielokrotne przemieszczanie się tlenu w cyklu zamkniętym między organizmami a ich środowiskiem życia. Tlen uwalniany w procesie fotosyntezy roślin dostaje się do atmosfery i hydrosfery.

• Wszystkie organizmy żywe (tlenowce) pobierają tlen z otoczenia w procesie wymiany gazowej. Tlen łączy się z węglem, tworząc dwutlenek węgla, oraz z wodorem - tworzy wodę. Tlen związany w dwutlenku węgla pobierają rośliny i w procesie fotosyntezy zostaje on uwolniony do środowiska.

• Wolny tlen bierze udział w reakcjach utlenienia związków nieorganicznych i organicznych występujących w przyrodzie.

• Tlen jest niezbędny do procesu oddychania wewnątrzkomórkowego, który zachodzi w mitochondriach.

• W wyniku tego procesu utleniona zostaje glukoza, wydziela się CO₂ i energia (gromadzona w ATP). W procesie tym powstaje również woda.

BIOKUMULACJA –

• wzrost stężenia związków w żywych organizmach w wyniku pobierania zanieczyszczonej wody, powietrza, pożywienia przy wolnym metabolizmie i wydalaniu.

• Agregacja substancji, które istnieją w środowisku abiotycznym, w organizmach łańcucha pokarmowego, w sposób, który powoduje, że w każdym kolejnym poziomie konsumentów ilość substancji w stosunku do wagi organizmów wzrasta.

• Pestycyd to środek syntetyczny lub naturalny stosowany do zwalczania organizmów szkodliwych lub niepożądanych, używany głównie do ochrony roślin uprawnych, lasów, zbiorników wodnych, zwierząt, ludzi, produktów żywnościowych, a także do niszczenia żywych organizmów, uznanych za szkodliwe, w budynkach inwentarskich, mieszkalnych, szpitalnych i magazynach. Pestycydy możemy podzielić na kilka rodzajów w zależności np. od specyfikacji ich działań. W tym podziale mamy zatem:

algicydy – zwalczające glony

bakteriocydy – zwalczające bakterie

fungicydy – zwalczające grzyby

herbicydy – zwalczające chwasty

regulatory wzrostu - środki stymulujące lub hamujące procesy życiowe roślin

zoocydy - środki do zwalczania szkodników zwierzęcych

• Dioksyny – to zbiorcza nazwa setek związków chemicznych z grupy chlorowanych węglowodorów, najbardziej szkodliwe to toksyny. Źródła dioksyn można podzielić na źródła pierwotne i wtórne (rezerwuary). Dioksyny są bardzo odporne na działanie różnych czynników fizyczno-chemicznych (wytrzymują np. temperaturę do ok. l0000C, mało odporne są natomiast na działanie promieniowania ultrafioletowego i czynniki elektryczne - zwłaszcza prądy niskiej częstotliwości).