1. Podstawowe definicje i cele ekologii

Ekologia- nauka o strukturze i funkcjonowaniu przyrody, zajmująca się badaniem oddziaływań pomiędzy organizmami, a ich środowiskiem

Celem ekologii jest:

• wskazywanie na rosnącą degradację otoczenia i wynikające z tego zagrożenia

• zachęca (lub wymusza) do ochrony naturalnych zasobów przyrody ożywionej i nieożywionej i do bezpośredniego kontaktu z naturą

• doprowadzenie do harmonijnego rozwoju współczesnego społeczeństwa

• zagwarantowanie przyszłym pokoleniom czystej i zasobnej Ziemi

• poznawanie i ochrona środowiska

• wskazywanie niebezpieczeństw wynikających z ludzkiej działalności

• kształtowanie postaw pro-natura

• nauka „zielonej konsumpcji”

1. Biocenoza (charakterystyczne cechy, zależności pokarmowe)

Biocenoza- zbiór populacji roślinnych, zwierzęcych i drobnoustrojów glebowych żyjących w określonej przestrzeni czyli środowisku fizycznym, tworzący układ samoregulujący się i będący w stanie dynamicznej równowagi.

Do cech biocenozy zalicza się:

a)   ścisłe powiązania występujące między elementami biotycznymi a abiotycznymi;

b)   występowanie zamkniętego obiegu materii dzięki współdziałaniu producentów, konsumentów i reducentów;

c)    określoną organizację biocenozy wyrażającą się składem gatunko­wym, łańcuchem i siecią pokarmową oraz strukturą przestrzenną;

d)   autonomię biocenozy związaną najczęściej z jej odrębnością tery­torialną;

e)    równowagę biocenotyczną (stabilizację układu) wyrażającą się stałym składem gatunkowym, który wynika z adaptacji organiz­mów do występujących warunków środowiska;

f)     sukcesję ekologiczną związaną z dostosowaniem do zmieniających się warunków środowiska, której efektem jest wzrost stabilizacji układu.

Zależności pokarmowe to podstawowe związki organizmów żyjących w danym ekosystemie. Ich genezę można wytłumaczyć, jako: „Jedno zwierzę jest zjadane, aby inne mogło żyć”. W dowolnym ekosystemie organizmy połączone zależnościami pokarmowymi dzielimy na trzy grupy:

a)        producenci – czyli rośliny pozyskujące pokarm w procesie fotosyntezy ze związków nieorganicznych

b)        konsumenci (I, II, III itd. rzędu) – czyli organizmy heterotroficzne (cudzożywne) przy czym konsumenci I rzędu będą zawsze zwierzętami roślinożernymi, a kolejni mięsożernymi

c)       destruencji (reducenci) – czyli najróżniejsze grzyby, bakterie i inne organizmy odpowiedzialne za rozkład martwej materii organicznej

roślina (producent) → roślinożerca (konsument I rzędu) → drapieżca (konsument II rzędu)

1. Populacja (liczebność, zagęszczenie, wzrost)

Populacja-zespół osobników żyjących na tym samym terenie i w tym samym czasie. Osobniki tworzące populacje mogą się ze sobą swobodnie krzyżować i dawać płodne potomstwo. Każda populacja ma własną pulę genową.

Liczebność populacji- Określa całkowitą liczbę osobników danego gatunku znajdujących się na danym obszarze.

Zagęszczenie populacji – liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni terenu.

1. Ekosystemy (struktura, funkcjonowanie, zmiany)

Ekosystem- fragment przyrody stanowiący funkcjonalną całość, w której zachodzi wymiana między jej częścią żywą – biocenozą, a nieożywioną – biotopem. Ekosystemy posiadają określoną strukturę, a ich funkcjonowanie uwarunkowane jest dopływem energii z zewnątrz i jej przepływem przez ekosystem oraz obiegiem materii. Ekosystemy podlegają rozwojowi, którego przejawem jest sukcesja ekologiczna. Uszkodzenie nawet jednego elementu w ekosystemie powoduje zaburzenie w jego funkcjonowaniu.

Struktura przestrzenna ekosystemu
Każdy ekosystem zajmuje określony obszar i jest wydzielony przestrzennie. Wielkość tego obszaru uwarunkowana jest jednolitością i rozkładem warunków biotopowych w przestrzeni, stąd ekosystemem jest zarówno las lub morze, jak i źródło czy zagajnik. Granicę między ekosystemami stanowi przejściowy pas o różnej szerokości zwany ekotonem charakteryzujący się dużą różnorodnością gatunkową. Ekosystemy, będąc układami otwartymi, są ze sobą powiązane.
Wyróżnia się ekosystemy lądowe i wodne. Ich struktura przestrzenna wynika ze zróżnicowania warunków środowiska abiotycznego powiązanego z biocenozą. Zróżnicowanie przestrzenne ekosystemów dotyczy zarówno zróżnicowania w płaszczyźnie poziomej, jak i pionowej. Zróżnicowanie w płaszczyźnie poziomej wynika ze zróżnicowania podłoża i przejawia się mozaikowatością siedlisk. Zróżnicowanie pionowe związane jest zwłaszcza z oświetleniem, do którego przystosowują się organizmy tworzące biocenozę w danym ekosystemie.

Struktura troficzna ekosystemu
Struktura troficzna dotyczy powiązań pokarmowych w obrębie ekosystemu. Ze względu na podobną rolę w procesach energetycznych zachodzących w obrębie ekosystemu wyróżnia się dwie grupy organizmów: producentów i konsumentów, przy czym spośród konsumentów wyodrębnia się grupę destruentów.

Każdy ekosystem ulega zmianom - mogą to być zmiany związane z porą roku, z wystąpieniem anomalii klimatycznych, gradacją szkodników itp.

Rozróżniamy dwa rodzaje sukcesji:

- sukcesja pierwotna zachodzi w miejscu, w którym dotychczas nie występowały organizmy (np. piaski wydm, pustynie, skały) i prowadzi do powstania pierwszej biocenozy.

- sukcesja wtórna - to proces przekształcania istniejącego ekosystemu w inny. Przykładem może być zarastanie jeziora lub „powracanie” zmienionych przez człowieka ekosystemów do swej pierwotnej postaci - np. zarastanie łąk.

5. Obieg pierwiastków w przyrodzie

Obieg węgla. Węgiel krąży w przyrodzie pod różnymi postaciami. Rośliny pobierają CO₂  z powietrza i dzięki procesowi fotosyntezy przerabiają go na pokarm. Zwierzęta w tym celu zjadają rośliny które w ich przewodzie pokarmowym rozkładają zawarty w nich węgiel.

Obieg wody. Krążenie wody obejmuje zarówno atmosferę, litosferę, biosferę, jak i hydrosferę. Obieg wody pomiędzy kontynentami i oceanami, pomiędzy wszystkimi warstwami istniejącymi w przyrodzie, daje możliwość przekazywania istotnych składników chemicznych. Jednocześnie wpływa na przenoszenie określonych substancji na duże odległości, a nawet dodawaniu im walorów odżywczych, na przykład dla roślin.

Obieg tlenu. Tlen występuje w dużych ilościach w atmosferze (21%), w wodzie i glebie. W procesach fotosyntezy odnawia się cały zasób tlenu. Pierwiastek ten użytkowany jest w procesach oddechowych wszystkich organizmów, które oddają go w formie związanej. Tlen bierze także udział w nieustannie zachodzących w przyrodzie procesach utleniania różnych związków organicznych i nieorganicznych.

Obieg azotu. Azot jest jednym z gazów wchodzących w skład atmosfery (78%). Jest też składnikiem białek niezbędnych do wzrostu roślin i zwierząt. Rośliny pobierają azot z gleby pod postacią azotanów. Zwierzęta pobierają azot zjadając rośliny lub inne zwierzęta żywiące się roślinami. Rośliny są po śmierci rozkładane przez grzyby i bakterie, które wydalają azot do gleby w postaci amoniaku. W glebie amoniak jest przekształcany w azotany, które z kolei są pobierane przez rośliny i cykl powtarza się od nowa.

Obieg siarki. Siarka występuje w środowisku w skałach, w powietrzu, w paliwach kopalnych, w atmosferze oraz wodach podziemnych i powierzchniowych. W organizmach żywych jest jednym z elementów budujących białka. W dużych dawkach działa toksycznie. Człowiek zakłóca obieg siarki poprzez nadmierne wprowadzanie jej do środowiska w wyniku spalania paliw.

Obieg fosforu. Fosfor w komórce jest składnikiem kwasów nukleinowych ATP i ADP. Krąży on w obrębie łańcuchów troficznych gromadząc się w szczątkach organizmów. Następnie przekształca się w fosforany te z kolei przenikają przez korzenie do roślin. W przyrodzie występuje w skałach różnego pochodzenia, które ulegają wymywaniu i trafiają do gleby stając się dostępne dla roślin. Ich znaczne ilości wypadają z obiegu, przenikając do mórz i słodkowodnych zbiorników. W jeziorach przyśpieszają one proces eutrofizacji. W morzach tworzą osady, które przekształcają się w osady organiczne (szczątki i szkielety organizmów). W trakcie fosfolizacji przekształcają się w lite skały.

1. Środowisko i jego elementy (zasoby przyrody ożywionej i nieożywionej)

 Do materii żywej należy cały dostępny człowiekowi świat żywych roślin, zwierząt oraz pozostałych organizmów (wirusy, bakterie itd.).

 Do materii nieożywionej należą substancje we wszelkich formach materii, a więc w postaci gazowej, ciekłej lub stałej, a w szczególności powietrze, wody, minerały oraz substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego.

7. Degradacja środowiska (wywołana eksploatacją surowców, odpadami;

zanieczyszczenia gleby, wody i powietrza)

Degradacja środowiska, pogarszanie się stanu poszczególnych elementów środowiska naturalnego (powietrza, wód, gleb, rzeźby terenu, krajobrazu i innych) wskutek wzrostu liczby ludności, osadnictwa i urbanizacji oraz rozwoju działalności gospodarczej, powodujących wzrost zanieczyszczeń w stopniu przekraczającym możliwości samokompensacji ich przez przyrodę.

ZANIECZYSZCZENIA POWIETRZA
Do głównych zanieczyszczeń powietrza należą: pyły, dwutlenek siarki, tlenki azotu, tlenki węgla oraz węglowodory. Zanieczyszczenia powietrza można podzielić na: naturalne – (w wyniku wybuchów wulkanów, wydobywania się gazów z ziemi, pożarów lasów, burz pyłowych, przedostawania się pyłu kosmicznego) i antropogeniczne – (transport, przemysł, rolnictwo, gospodarka komunalna)
Źródła zanieczyszczeń powietrza to: procesy spalania paliw, energetyka, transport, przemysł metalurgiczny, przemysł budowlany, przemysł chemiczny, składowiska surowców i odpadów oraz ludzie palący papierosy, którzy poprzez swój nałóg wprowadzają do powietrza tlenek węgla oraz inne szkodliwe substancje.

ZANIECZYSZCZENIA WÓD:
Zanieczyszczenia dostają się zarówno do wód powierzchniowych jak i do wód podziemnych.
Źródła i rodzaje zanieczyszczeń wód: przemysł(głównie ścieki), gospodarka komunalna (m.in. źle zabezpieczone wysypiska śmieci), gospodarka rolna (m.in. środki chemiczne, pestycydy i nawozy, zmywane z pól przez deszcze), opady atmosferyczne(dostarczają do wód zanieczyszczenia zawarte w powietrzu), nieszczelne rurociągi i zbiorniki z substancjami ropopochodnymi.

ZANICZYSZCZENIA GLEB:
Przyczyny degradacji gleb: rozwój gospodarczy, eksploatacja surowców (prowadząca do zmian morfologicznych terenu), działalność przemysłowa, transport (powoduje zanieczyszczenia glebach położonych wzdłuż ciągów komunikacyjnych), źle zabezpieczone składowiska odpadów przemysłowych i komunalne wysypiska śmieci oraz dzikie wysypiska śmieci, wycieki substancji ropopochodnych, źle zabezpieczone szamba, chemizacja i mechanizacja rolnictwa, kwaśne deszcze, niewłaściwie prowadzona gospodarka leśna (np. nadmierny wyręb lasów)

8. Ochrona środowiska przyrodniczego (rekultywacja, zagospodarowanie odpadów,

pomniki przyrody, rezerwaty i parki narodowe, odnawialne i nieodnawialne źródła

energii, polityka ekologiczna Unii Europejskiej)

Rekultywacja - przywracanie wartości użytkowych i przyrodniczych terenom (przede wszystkim leśnym i rolniczym) zdewastowanym i zdegradowanym przez działalność człowieka.

Zagospodarowanie odpadów-

Pomnik przyrody – prawnie chroniony twór przyrody, szczególnie cenny ze względów naukowych, zabytkowych, kulturowych

Do pomników przyrody ożywionej należą: pojedyncze krzewy, drzewa i grupy drzew odznaczające się sędziwym wiekiem, wielkością, niezwykłymi kształtami lub innymi cechami, a także zabytkowe aleje drzew. Natomiast do pomników przyrody nieożywionej należą: największe głazy narzutowe, tzw. eratyki oraz interesujące formy powierzchni ziemi np. – źródła, wodospady, jary, skałki, wywierzyska, przełomy rzeczne, jaskinie, odkrywki itp.

Park narodowy obejmuje obszar chroniony wyróżniający się szczególnymi wartościami naukowymi, przyrodniczymi, społecznymi, kulturowymi i wychowawczymi o powierzchni nie mniejszej niż 1000 ha, na którym ochronie podlega całość przyrody oraz swoiste cechy krajobrazu. Wszelkie działania na terenie parku narodowego podporządkowane są ochronie przyrody i mają pierwszeństwo przed wszystkimi innymi działaniami. Utworzenie parku narodowego następuje w drodze rozporządzenia Rady Ministrów.

Rezerwat przyrody to obszar obejmujący zachowane w stanie naturalnym lub mało zmienionym ekosystemy, określone gatunki roślin i zwierząt, elementy przyrody nieożywionej, mające istotną wartość ze względów naukowych, przyrodniczych, kulturowych bądź krajobrazowych.

Nieodnawialne źródła energii to wszelkie źródła energii, które nie odnawiają się w krótkim okresie. Ich wykorzystanie jest znacznie szybsze niż uzupełnianie ich zasobów.
Źródłami nieodnawialnymi są przede wszystkim paliwa kopalne: węgiel kamienny, węgiel brunatny, torf, ropa naftowa i gaz ziemny.

Odnawialne źródła energii – źródła energii, których używanie nie wiąże się z długotrwałym ich deficytem – ich zasób odnawia się w krótkim czasie. Odnawialne źródła energii zdefiniowano jako „źródła wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, geotermalną, fal, prądów i pływów morskich, spadku rzek oraz energię pozyskiwaną z biomasy, biogazu wysypiskowego, a także z biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych

Polityka ekologiczna UE, czyli polityka ochrony środowiska jest to świadoma i celowa działalność państw w przypadku Unii Europejskiej polegająca na racjonalnym korzystaniu z zasobów i walorów środowiska przyrodniczego, jego właściwej ochronie i umiejętnym kształtowaniu na podstawie zdobytej przez ludzkość wiedzy teoretycznej i praktycznej

9. Badania ekologiczne (biowskaźniki, metody ichtiologiczne)

Biowskaźniki, inaczej bioindykatory lub organizmy wskaźnikowe. Są to specyficzne gatunki roślin i zwierząt, które wykazują się zróżnicowaną wrażliwością na działanie czynników środowiskowych, jak i reagują na nie charakterystycznie. Z reguły mają one wąski zakres tolerancji na zmieniające się czynniki środowiskowe. Dzięki nim można określić np. stan czystości wód (raki woda najczystsza), czy stopnia zanieczyszczenia środowiska (porosty) ich wygląd, liczebność wskazują na to jak posunięta jest degradacja (ostatni etap pustynia porostowa - całkowity brak porostów, wskazuje na ogromną degradację środowiska)

Metody ichtiologiczne-

10. Zagrożenia dla Ziemi (dziura ozonowa, efekt cieplarniany, smog, kwaśne deszcze,

katastrofy chemiczne)

Dziura ozonowa-

Efekt cieplarniany-

Smog-

Kwaśne deszcze-

Katastrofy chemiczne-