BIOLOGIA I EKOLOGIA

Podział nauk biologicznych i ich znaczenie dla inżynierii środowiska oraz ochrony różnorodności biologicznej:

-botanika - nauka o roślinach,

-zoologia - nauka o zwierzętach,

-mikrobiologia - nauka o drobnoustrojach,

-mykologia - nauka o grzybach.

-systematyka - nauka o klasyfikacji roślin i zwierząt oraz ich wzajemnych pokrewieństwach,

-anatomia - nauka o budowie wewnętrznej roślin lub zwierząt,

-fizjologia - nauka o procesach życiowych organizmów,

-embriologia - nauka o rozwoju organizmów,

-histologia - nauka o budowie tkankowej organizmów,

-cytologia - bada budowę oraz skład i czynności życiowe komórek,

-antropologia - nauka o rozwoju człowieka na przestrzeni wieków,

-biochemia - nauka o składzie chemicznym organizmów,

-ewolucjonizm - próby przedstawienia historii powstania i rozwoju życia na Ziemi,

-ekologia - nauka o zależnościach między organizmami a środowiskiem,

-genetyka - nauka o zmienności i dziedziczności cech wśród organizmów,

-biofizyka - nauka o podstawowych strukturach biologicznych oraz sposobie ich funkcjonowania; w swoich badaniach biofizycy posługują się metodami fizykochemicznymi.

Pojęcie bioróżnorodności i jej ochrona

Bioróżnorodność - zróżnicowanie życia na wszelkich poziomach jego organizacji. Zróżnicowanie wszystkich żywych organizmów występujących na Ziemi w ekosystemach lądowych, morskich i słodkowodnych oraz w zespołach ekologicznych, których są częścią. Termin stosowany jest w kontekście zagrożeń dla środowiska naturalnego, w szczególności w odniesieniu do zagadnienia wymierania gatunków.

Bioróżnorodność ma podstawowe znaczenie dla ewolucji oraz trwałości układów podtrzymujących życie w biosferze. W celu ochrony bioróżnorodności konieczne jest przewidywanie, zapobieganie oraz zwalczanie przyczyn zmniejszania się lub jej zanikania. Ubożenie bioróżnorodności wyraża się poprzez:

-utratę siedlisk,

-wymieranie gatunków,

-zmniejszanie zróżnicowania genowego w populacjach.

Dla zachowania i wzbogacania różnorodności biologicznej duże znaczenie ma zróżnicowanie siedlisk i oddziaływania człowieka, w szczególności ochrona siedlisk słabo lub wcale nieprzekształconych (naturalnych).

Kluczowe znaczenie dla zachowania różnorodności biologicznej w przestrzeni rolniczej mają:

-zadrzewienia śródpolne,

-oczka wodne i torfowiska,

-miedze,

-ekstensywnie użytkowane łąki i pastwiska.

Na terenach leśnych kluczowe znaczenie dla utrzymania różnorodności biologicznej mają:

-spróchniałe drzewa i powalone pnie (martwe drewno),

-starodrzewy,

-torfowiska i polany śródleśne.

Podstawy systematyki organizmów żywych (jednostki systematyczne).

Systematyka organizmów – najstarsza dziedzina nauk biologicznych, nauka zajmująca się klasyfikowaniem, katalogowaniem oraz opisywaniem organizmów w oparciu o badania ich różnorodności, pochodzenia i pokrewieństwa. Systematyka grupuje organizmy w jednostki stanowiące taksony w hierarchicznej strukturze kategorii systematycznych, w wyniku, czego powstaje układ systematyczny (system).

Dotychczas odkryto, opisano i nazwano, co najmniej 1,75 mln gatunków organizmów żyjących obecnie na Ziemi oraz kilkaset tysięcy organizmów wymarłych.

Gatunek to grupa naturalnych, krzyżujących się populacji, które charakteryzują się wspólną pulą genową, wspólnym pochodzeniem oraz określonym przestrzennym rozmieszczeniem i izolacją rozrodczą od innych grup.

We współczesnych systemach

klasyfikacji organizmów

wyróżnia się następujące

jednostki systematyczne

System botaniczny

System zoologiczny

Królestwo

Gromada /Typ/

Klasa

Rząd

Rodzina

Rodzaj

Gatunek

Podgatunek

Królestwo

Typ

Gromada

Rząd

Rodzina

Rodzaj

Gatunek

Podgatunek

Obecnie, zgodnie z uznawanym przez większość uczonych systemem, wyróżnia się pięć królestw:

-Monera (zwana też Procariota) – obejmuje organizmy prokariotyczne,

-Protista – skupia organizmy eukariotyczne o budowie jednokomórkowej i prostej wielokomórkowej,

-Fungi – skupia grzyby,

-Plantae – obejmuje rośliny,

-Animalia – obejmuje zwierzęta.

Nazwy gatunkowe są binominalne /dwuczłonowe/. Pierwszy człon, który określa rodzaj, stanowi nazwę rodzajową – pisany jest dużą literą, natomiast drugi człon oznaczający gatunek, to nazwa gatunkowa /epitet gatunkowy/ – pisany jest małą literą, np.: Escherichia coli – pałeczka okrężnicy.

Budowa i funkcja komórki (w tym ultrastruktura "szkieletu komórki"), funkcje poszczególnych organelli komórkowych

Każdą komórkę otacza błona komórkowa, którą wypełnia cytoplazma. Na cytoplazmę składają się struktury wewnątrzkomórkowe takie jak jądro, mitochondria, siateczka śródplazmatyczna, lizosomy. Wszystko to jest zawieszone w cytozolu, który składa się głównie z wody, białek i cząsteczek prostych. Prokariota – komórki bez jądra np. bakterie. Eukariota – komórki z jądrem np. zwierzęce, roślinne.

-jądro komórkowe – synteza DNA i RNA,

-cytozol – wszelkie procesy związane z metabolizmem pośrednim,

-siateczka śródplazmatyczna – synteza białek, lipidów i błon,

-aparat Golgiego – kontrola glikozylacji, sortowanie produktów syntezy i modyfikowanie białek,

-mitochondria – transformacja energii, synteza ATP,

-lizosomy – degradacja obumarłych struktur i uczynnianie obumarłych metabolitów,

-mikrociała – udział w procesach utleniania i rozkładu nadtlenku wodoru,

-cytoszkielet – sieć włóknistych struktur białkowych w komórce eukariotycznej, dzięki którym organelle i substancje nie pływają swobodnie w cytoplazmie, ale zajmują pewne przypisane sobie miejsca.

Budowa i funkcja DNA i RNA. Kod genetyczny, pojęcie transkrypcji i translacji

DNA - wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny należący do kwasów nukleinowych. U eukariontów zlokalizowany jest przede wszystkim w jądrach komórek, u prokariotów bezpośrednio w cytoplazmie, natomiast u wirusów w kapsydach. Pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmów żywych.

Cząsteczka DNA jest podwójną spiralą (dwie nici polinukleotydowe skręcone wokół siebie). Podstawową jednostką, monomerem budującym DNA są nukleotydy (połączone ze sobą wiązaniami), złożone z następujących elementów:

-zasady azotowej (jednej z czterech rodzajów: adeniny i guaniny - pochodnych puryny oraz cytozyny i tyminy - pochodnych pirymidyny),

-cukru pentozy, a dokładnie deoksyrybozy,

-reszty kwasu fosforowego (fosforanu).

RNA - kwas rybonukleinowy występuje w formie pojedynczej nici polinukleotydowej. W obrębie tej samej nici może tworzyć lokalnie struktury drugorzędowe czy trzeciorzędowe.

Znanych jest kilka rodzajów kwasów rybonukleinowych. Struktura i funkcja RNA uzależniona jest od sekwencji nukleotydów, z których zbudowana jest dana cząsteczka kwasu. Cechą charakterystyczną RNA jest obecność rybozy i uracylu.

Podstawową jednostką budującą RNA jest nukleotyd, który składa się z trzech komponentów:

-zasady azotowej purynowej (adenina, guanina) lub pirymidynowej (cytozyna, uracyl);

-cukru pięciowęglowego (pentozy) – rybozy;

-reszty kwasu fosforowego (fosforan) PO43-.

Kod genetyczny to zespół reguł, według których informacja genetyczna tłumaczona jest na sekwencję aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. W organizmie występuje 20 podstawowych aminokwasów, które wchodzą w skład białek. Kolejność ułożenia aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym gwarantuje wysoką specjalizację białek.

Transkrypcja jest procesem syntezy RNA na matrycy DNA, czyli przepisywaniem informacji zawartej w DNA na RNA. Proces ten odbywa się tylko na jednej z dwóch nici DNA, w związku z tym nić transkrybowaną nazywamy sensowną, natomiast nietranskrybowaną – bezsensowną. Transkrypcja dzieli się na trzy etapy: inicjacja, elongacja, terminacja.

Translacja to proces tłumaczenia trójek nukleotydów występujących w łańcuchu mRNA na sekwencję aminokwasów w białku. Jest to ostatni etap ekspresji informacji genetycznej. Do przebiegu translacji niezbędna jest obecność określonych składników, takich jak: aminokwasy, rybosomy, mRNA, różne rodzaje tRNA, ATP, GTP, różne kationy nieorganiczne.

Mechanizm dziedziczenia – genetyka klasyczna, pojęcia: locus, allel, allel recesywny, allel dominujący, homozygota, heterozygota.

Dziedziczenie - sposób przekazywania genów potomstwu. Dziedziczenie następuje w momencie łączenia się rodzicielskich gamet i powstawania zygoty u organizmów rozmnażających się płciowo oraz w czasie podziału rodzicielskiej komórki lub fragmentu ciała, którego następstwem jest powstanie nowego osobnika u organizmów rozmnażających się bezpłciowo.

I prawo Mendla – prawo czystości gamet. Allele genów wykluczają się nawzajem w gametach (haploidalnych komórkach płciowych). W gamecie może być tylko jeden allel z pary.

I Prawo Mendla – prawo niezależnej segregacji. Pary alleli dwóch różnych genów dziedziczą się niezależnie od siebie i mogą tworzyć różne kombinacje. Rozchodzenie alleli należących do dwóch różnych par odbywa się całkowicie niezależnie. Prawo to dotyczy alleli na różnych chromosomach.

Locus – położenie genu w chromosomie.

Allel – jedna z dwu (lub więcej) postaci każdego genu, determinujących powstanie danej cechy.

Allel recesywny – forma genu nieprzejawiająca swojego efektu fenotypowego w pokoleniu F1 w układzie heterozygotycznym, a w pokoleniu F2 ujawniająca się z częstością trzykrotnie mniejszą niż w potomstwie z allelem dominującym; oznaczany małą literą.

Allel dominujący – allel dominujący, forma genu, która przejawia się w fenotypie heterozygoty i powoduje, że pokolenie F1 jest całkowicie podobne do jednego z rodziców; oznacza się dużą literą.

Homozygota – organizmy mające dwa identyczne allele genu warunkującego określoną cechę.

Heterozygota – osobniki mające dwa różne allele genu warunkującego określoną cechę.

Mutacje – rodzaje mutacji, czynniki mutagenne

Mutacje są to nagłe i trwałe zmiany w materiale genetycznym. Możliwe jest jego dziedziczenie. W wyniku mutacji może powstać:

- nowy allel genu

- zmiana struktury chromosomu

- zmiana liczby chromosomów

Rodzaje mutacji:

-genowe (punktowe) - zachodzą na odcinku DNA krótszym niż jeden gen; polegają na zmianie właściwej sekwencji nukleotydów (zamianie, wycięciu lub wstawieniu par pojedynczych nukleotydów lub odcinków trochę dłuższych)

-chromosomowe - dotyczą zmiany struktury chromosomów lub ich liczby

-strukturalne (aberracje) - polegają na zmianie struktury w obrębie jednego chromosomu lub pomiędzy chromosomami niehomologicznymi

-liczbowe (genomowe) - dotyczą zmiany całego genomu, który zostaje zubożony lub powiększony o jeden chromosom lub też zwielokrotniony całkowicie (o całe "n"); są wynikiem zaburzenia procesów podziałowych, konkretnie nieprawidłowego rozejścia się chromosomów

Czynniki mutagenne:

-promieniowanie (ultrafiolet, jonizujące)

-wysoka temperatura

-czynniki chemiczne:

-kwas azotowy (III) - HNO2 - powoduje usunięcie grup aminowych z zasad azotowych, co powoduje np. zamianę cytozyny w uracyl

-związki alkilujące (np. iperyt i jego pochodne) - powodują dołączanie do zasad azotowych grup alkilowych, co również zmienia ich charakter

-analogi zasad azotowych (np. bromouracyl) - nie są prawidłowo odczytywane podczas transkrypcji

-barwniki akrydynowe (np. oranż akrylowy, akryflawina, proflawina) - powodują wstawianie lub wycinanie sekwencji nukleotydowych

-alkaloidy - np. kolchicyna, blokująca tworzenie wrzeciona podziałowego, co powoduje, że chromosomy nie rozchodzą się podczas podziału

-sole metali ciężkich

-czynniki metaboliczne (np. brak jonów Mg2+ lub Ca2+)

Przykładowe choroby genetyczne:

-zespół Downa - trisomia chromosomu 21

-zespół Patau'a - trisomia chromosomu 13

-zespół Turnera - brak jednego chromosomu X (2n+X_)

Mitoza, mejoza

Mitoza - podział jądra komórkowego (kariokinetyczny, pośredni), w trakcie, którego chromosomy dzielą się wzdłuż na dwa chromosomy siostrzane, wskutek czego w jądrach potomnych znajdują się dwa (diploidalne), identyczne zespoły chromosomów zawierające identyczną informację genetyczną. Fazy:

-profaza, kiedy to chromosomy ulegają spiralizacji, wzrasta ich barwliwość i widoczny staje się ich podział podłużny na dwie chromatydy, zanika błona jądrowa i jąderka.

- metafaza, w czasie, której silnie skręcone chromosomy grupują się w środku komórki tworząc tzw. płytkę równikową. W toku profazy i metafazy wykształca się wrzeciono podziałowe.

- anafaza, chromatydy ulegają całkowitemu rozdzieleniu i jako chromosomy siostrzane są przemieszczane do przeciwległych biegunów przez nici ciągnące wrzeciona podziałowego, przyczepione do centrosomów.

- telofaza, chromosomy ulegają despiralizacji, wokół jąder potomnych powstaje błona jądrowa i odtwarzają się jąderka.

Po zakończeniu telofazy zwykle następuje podział cytoplazmy, czyli cytokineza. W stadium między podziałowym (interfazie) następuje replikacja DNA, (czyli podwojenie) umożliwiające następny podział jądra. Mitoza trwa od 0,5 do 2 godz., natomiast interfaza od 10 do 20 godz. Przebieg mitozy jest podobny w komórkach roślinnych i zwierzęcych.

Mejoza - podział redukcyjny jądra komórkowego zachodzący w procesie powstawania komórek rozrodczych (gamety, mejospory), prowadzący do redukcji liczby chromosomów do połowy, co umożliwia odtworzenie pierwotnej liczby chromosomów w zygocie. Mejoza obejmuje dwa kolejne, bezpośrednio po sobie następujące podziały jąder.

Mejoza I

-Profaza I - Wykształcenie się włókienka podziałowego (kariokinetycznego); kondensacja chromatyny do chromosomów jest długa i składa się z 5 stadiów.

-Metafaza I -Biwalenty ustawione w płaszczyźnie równikowej (gwiazda macierzysta), mikrotubule wrzeciona kariokinetycznego połączone z nimi poprzez kinetochory. Wrzeciono gotowe. Wykształcają się włókienka.

-Anafaza I -Włókna wrzeciona skracają się i odciągają chromosomy do biegunów komórki – następuje redukcja liczby chromosomów.

-Telofaza I -Odtwarzanie się otoczek jądrowych. Chromosomy częściowo ulegają despiralizacji, następuje cytokineza i powstają dwie komórki potomne, które mają o połowę mniej chromosomów niż komórka macierzysta.

Przebieg mejozy II

-Profaza II -Formowanie nowego wrzeciona podziałowego, zanika otoczka jądrowa.

-Metafaza II -Kończy się tworzenie wrzeciona podziałowego. Centromery chromosomów ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki. Nici białkowe wrzeciona łączą się z centromerami.

-Anafaza II -Wrzeciono podziałowe kurczy się, centromery pękają, czego skutkiem jest oddzielenie się chromatyd.

-Telofaza II -Odtworzenie otoczki jądrowej wokoło skupisk chromosomów potomnych – wyodrębnienie się jąder potomnych, despiralizacja chromosomów do chromatyny.

-Cytokineza - Następuje podział cytoplazmy.

W rezultacie mejozy I tworzą się 2 komórki haploidalne (1n) o podwojonej liczbie materiału genetycznego (2c), a kolejny podział sprawia, że w wyniku całej mejozy z jednej komórki diploidalnej powstają 4 komórki haploidalne.

-Crossing-over to proces wymiany materiału genetycznego między chromosomami homologicznymi, w wyniku, którego zwiększa się zmienność genetyczną.

Spermatogeneza i oogeneza, zapłodnienie

Spermatogeneza – proces tworzenia się haploidalnych męskich komórek rozrodczych - plemników z pierwotnych, diploidalnych komórek płciowych męskich zwanych spermatogoniami, zachodzi w kanalikach nasiennych jąder.

Oogeneza – proces powstawania i dojrzewania gamet żeńskich – komórek jajowych. Proces ten zachodzi w gonadach samicy, czyli jajnikach. W tym czasie dochodzi do mitozy oogonium, w wyniku której powstaje diploidalny oocyt I rzędu. Ten dzieli się mejotycznie na haploidalny oocyt II rzędu oraz na haploidalny polocyt I. Oocyt II rzędu dzieli się w II podziale mejotycznym na haploidalną ootydę/oocyt (komórkę jajową) oraz II polocyt.

Zapłodnienie – połączenie się komórek rozrodczych (komórki męskiej i żeńskiej) w wyniku czego powstaje nowa komórka nazywana zygotą. Warunkiem zapłodnienia jest wniknięcie plemnika do komórki jajowej. W wyniku zapłodnienia dochodzi do przekazania potomstwu zawartych w gametach czynników dziedziczenia (genów) obydwu organizmów rodzicielskich.

Rozwój zarodkowy na wybranych przykładach - wpływ czynników środowiskowych

Rozwój zarodkowy trwa od momentu zagnieżdżenia się zapłodnionej komórki jajowej w macicy do powstania płodu ok. ósmego tygodnia ciąży. W tym czasie następuje różnicowanie się komórek, powstawanie narządów i formowanie się całego organizmu.

Stadia rozwoju zarodkowego:

-zapłodnienie

-bruzdkowanie

-gastrulacja

-neurulacja

-organogeneza

Stadia rozwoju organizmu szczególnie wrażliwe na niekorzystne zmiany środowiska (zmiany teratogenne)

Teratogen – czynnik znajdujący się w środowisku zewnętrznym, który wywołuje wadę wrodzona lub zwiększa częstotliwość jej występowania w populacji.

Największe prawdopodobieństwo wywołania wady wrodzonej przez teratogen przypada na 18 – 60 dzień rozwoju zarodka ludzkiego, a szczyt wrażliwości na dzień 30. Ten sam teratogen działający w różnym okresie rozwoju zarodka może wywołać różne wady.

Gametopatie – działa na komórki płciowe (Gameta)

Blastopatie – czynnik działa między 1 a 15 dniem (Blastula)

Embriopatie – czynnik działa między 12 a 60 dniem (Embrion)

Fetopatie – czynnik działa po 60 dniu (Płód)

Działanie teratogenne to działanie toksyczne substancji na zarodek lub płód (śmierć zarodka, zaburzenia czynnościowe, opóźnienie rozwoju, przedwczesne urodzenie).

Skutki działania czynników teratogennych zależą od stadium rozwoju wewnątrzmacicznego. Należą do nich:

-Konflikt serologiczny.

-Choroby matki.

-Leki i narkotyki.

-Metale ciężkie.

-Palenie papierosów w czasie ciąży.

-Alkohol.

-Fizyczne zanieczyszczenia środowiska.

Fotosynteza

Fotosynteza, proces syntezy prostych związków organicznych (węglowodanów) z dwutlenku węgla i wody przebiegający dzięki wykorzystaniu energii świetlnej pochłanianej przez barwniki asymilacyjne.

Fotosynteza zachodzi według ogólnego równania: 6CO2 + 6H2O + energia świetlna = C6H12O6 + 6O2.

Najważniejszym barwnikiem asymilacyjnym jest chlorofil a, pochłaniający światło czerwone i fioletowe. Głównym miejscem fotosyntezy u roślin naczyniowych są liście, lecz także zielone łodygi i inne zielone części rośliny. Jej intensywność zależy od natężenia światła, zawartości dwutlenku węgla i zaopatrzenia w wodę, a także temperatury otoczenia.

Oddychanie tlenowe i fermentacja

Oddychanie tlenowe - proces utleniania (głównie cukrów, białek i tłuszczów) pod wpływem enzymów, podczas którego powstają produkty finalne: dwutlenek węgla i woda oraz uwalniana jest energia. Uproszczona reakcja ma następujący przebieg: C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O +energia (ATP)

Oddychanie beztlenowe (fermentacja) - proces rozkładu substancji organicznych bez udziału tlenu przez drobnoustroje i pasożyty przewodu pokarmowego, podczas którego wydziela się energia. Finalnymi produktami tego procesu są dwutlenek węgla i związki organiczne, np. alkohol etylowy, kwas mlekowy, kwas masłowy. W oddychaniu beztlenowym zamiast tlenu są wykorzystywane następujące związki nieorganiczne: azotany (NO3-) i siarczany (SO42-). Niektóre bakterie i grzyby w warunkach beztlenowych przeprowadzają inny proces metaboliczny, zwany fermentacją. Końcowymi produktami fermentacji są związki organiczne i wydzielona energia. Reakcję fermentacji można przedstawić w postaci zapisu:

C6H12O6 2CO2+ 2C2H5OH + energia (ATP).

Ewolucja organizmów żywych - mechanizm działania doboru naturalnego

Ewolucja - ciągły proces, polegający na stopniowych zmianach cech gatunkowych kolejnych pokoleń wskutek eliminacji przez dobór naturalny lub sztuczny części osobników (genotypów) z bieżącej populacji.

Dobór naturalny, selekcja naturalna - mechanizm ewolucji organizmów, opisany przez Karola Darwina, polegający na przeżywaniu w toku walki o byt, organizmów najlepiej przystosowanych do danych warunków środowiska. Warunkami koniecznymi dla zaistnienia doboru naturalnego są:

1) rozmnażające się organizmy mogą wydawać więcej potomstwa niż jest w stanie przeżyć - ograniczone zasoby powodują konkurencję między osobnikami;

2) występowanie dziedziczenia cech;

3) występowanie zmienności genetycznej i związane z nią zróżnicowanie dostosowania osobników (osobniki o pewnych cechach będą miały większy sukces rozrodczy - większe dostosowanie).

Dobór płciowy.

Dobór płciowy jest szczególnym przypadkiem doboru naturalnego, gdzie o dostosowaniu decyduje postrzegana atrakcyjność dla płci przeciwnej. Selekcja wynikająca ze współzawodnictwa samców w zachowaniach godowych; powoduje nasilenie w populacji tych cech, które mają wpływ na wynik walki między samcami (np. siła mięśni, wielkość poroża u jeleni) lub na wybór samca przez samicę (barwne upierzenie czy śpiew samców niektórych ptaków).

Homologie, analogie, konwergencja - przykłady.

Homologie - podobne pochodzenie, różne funkcje, np. płetwy wieloryba-skrzydło nietoperza/ptaka. Wspólne ewolucyjne pochodzenie struktur organizmów z różnych grup taksonomicznych, istotne podobieństwo organów lub ich części, a u zwierząt także podobieństwo sposobów zachowania się.

Analogie - różne pochodzenie, podobne funkcje, np. skrzydło motyla- skrzydło ptaka. Cechy zwierzęce i roślinne, które nie mają wspólnego pochodzenia ewolucyjnego ani morfologicznego, ale przybierają podobny kształt i wygląd, gdyż spełniają u różnych gatunków te same funkcje.

Konwergencja - proces powstawania morfologicznie i funkcjonalnie podobnych cech (czyli analogicznych) w grupach organizmów odlegle spokrewnionych (niezależnie w różnych liniach ewolucyjnych), odrębnych dla tych grup cech pierwotnych, w odpowiedzi na podobne lub takie same wymagania środowiskowe. Przykład: białe ubarwienie zwierząt polarnych (niedźwiedzia polarnego, lisa, kuropatwy).

Glony – rola w przyrodzie i gospodarce człowieka

Glony - duża, zróżnicowana pod względem filogenetycznym, grupa samożywnych, eukariotycznych i prokariotycznych, roślinopodobnych i roślinnych organizmów, niekiedy niespokrewnionych ze sobą i bardzo zróżnicowanych. Zalicza się tu: chryzofity, klejnotki, zielenice, ramienice, brunatnice, krasnorosty i inne. Wielkość, od jednokomórkowych, mikroskopowych do kilkusetmetrowych, różnorodny typ budowy i organizacji plechy. Rozmnażanie płciowe i bezpłciowe.

Znaczenie biologiczne bardzo duże, produkują we wszystkich morzach świata prawie trzecią część całej roślinnej biomasy. Najważniejsza fotosyntetyzująca grupa organizmów na Ziemi. Są producentami materii organicznej oraz tlenu, stanowią pokarm dla innych organizmów. Coraz powszechniej są wykorzystywane przez człowieka w celach przemysłowych (produkcja żywności, lekarstw, itp.), a także coraz częściej jako pożywienie.

Grzyby - rola w przyrodzie i gospodarce człowieka

Grzyby - grupa organizmów jądrowych. Istnienie grzybów zaobserwowano we wszystkich strefach klimatycznych, przede wszystkim na lądach, rzadziej w wodach. Ze względu na sposób odżywiania wśród grzybów wyróżnia się: saprofity (rozkładają martwe szczątki), pasożyty (pasożytują na roślinach i zwierzętach), symbionty (żyją w symbiozie z organizmami autotroficznymi, np. helotyzm i mikoryza).

-Rozkładają martwą substancję organiczną, tworząc próchnicę.

-Żyją w symbiozie z glonami, tworząc porosty.

-Tworzą mikoryzę z drzewami.

-Wykorzystywane są do produkcji antybiotyków i witaminy A, B2, B12.

-W przemyśle piekarniczym i gorzelniczym (drożdże).

-W przemyśle mleczarskim.

-Mogą być wykorzystywane w walce biologicznej ze szkodnikami.

-Są pokarmem ludzi i zwierząt.

-Wywołują choroby ludzi, zwierząt i roślin.

-Niszczą artykuły spożywcze i materiały przemysłowe.

Pierwouste i wtórouste – przykłady

Pierwouste (Protostomia) - bezkręgowce cechujące się posiadaniem otworu gębowego powstałego z przekształconej pragęby. Obejmują: m.in. płazińce, nicienie, pierścienice, stawonogi, mięczaki.

Wtórouste (Deuterostomia) - pragęba przekształca się u dorosłego zwierzęcia w otwór odbytowy, a otwór gębowy powstaje wtórnie na przeciwległym biegunie ciała. Do wtóroustych należą szkarłupnie i wszystkie strunowce.

Stawonogi: skorupiaki, owady, pajęczaki - rola w przyrodzie i gospodarce człowieka

Stawonogi – bezkręgowce tworzące najliczniejszy typ królestwa zwierząt, obejmujący ok. 80% poznanych gatunków, cechujące się szkieletem zewnętrznym zbudowanym z chityny, utworzonym z płytek.

Skorupiaki – Obejmują około 30 tysięcy gatunków. Wyraźny podział ciała na kilka odcinków (głowa, tułów, lub głowotułów i odwłok). Wyraźna segmentacja tułowia i odwłoka. U większości ciało pokryte pancerzem. Zwierzęta wodne, nieliczne lądowe. Charakteryzują się dużym stopniem zróżnicowania budowy. Znaczenie skorupiaków w przyrodzie i w życiu ludzkim (służą, jako pokarm dla ludzi i zwierząt, wskaźnik czystości wody, czyszczą dno oceanu)

Owady – Najliczniejsza grupa zwierząt. Są to zwierzęta wszystkich środowisk lądowych, wtórnie przystosowały się też do środowiska wodnego. Owady mają olbrzymie znaczenie w przyrodzie, są wśród nich owady zarówno pożyteczne, jak i szkodniki, komensale i pasożyty. Owady, bowiem zapylają większość roślin użytkowych, oczyszczają ziemię z martwych, butwiejących resztek organicznych, poprawiają strukturę gleby, produkują pewne surowce jak np. miód i wosk, ale i niszczą lasy i uprawy polowe oraz ogrodowe, uszkadzają i niszczą zapasy pożywienia, są roznosicielami rozmaitych, groźnych chorób jak np. zarodźców malarii.

Pajęczaki – gromada stawonogów obejmująca przeszło 61 tys. gatunków, zwykle są drapieżne. Nieliczne są pasożytami roślin, zwierząt i człowieka. Większość drapieżców posiada gruczoły jadowe. Pokarm pobierają przeważnie w postaci płynnej. Mogą trawić pokarm poza obrębem swojego ciała. Pająki są głównymi wrogami wielu szkodliwych gatunków owadów. Ze względu na występowanie w dużych ilościach mają ogromne znaczenie w ekosystemach zmienionych przez gospodarkę ludzką. Są regulatorami liczebności zwierząt (skorpiony, jadowite pająki). Powodują niszczenie drzew, krzewów i innych upraw (wiele gatunków roztoczy ssie soki roślinne). Wywołują choroby (świerzbowiec ludzki -świerzb; roztocz szczurzy - gorączka Q, dżuma)

Mięczaki: małże, ślimaki, głowonogi - rola w przyrodzie i gospodarce człowieka, sposoby poruszania się

Mięczaki – typ zwierząt, najliczniejszy po stawonogach. Liczbę żyjących gatunków szacuje się na ok. 130 tysięcy. Odznaczają się olbrzymią różnorodnością morfologiczną i zróżnicowaniem rozmiarów. Żyją zarówno na lądzie, jak i w wodzie.

Małże – mięczaki z gromady zaliczanej do podtypu muszlowców, zamieszkujące wody słone i słodkie na całej kuli ziemskiej. Charakteryzują się typową budową muszli, złożonej z 2 połówek złączonych ze sobą warstwą konchioliny oraz tzw. zawiasem wapiennym. Małże pełzają, żyją w dnie, ryją, pływają lub przytwierdzają się bisiorem do podłoża. Cechą typową małż, podobnie jak niektórych innych mięczaków, jest zdolność wytwarzania pereł, powstających w wyniku przedostania się ciała obcego pomiędzy muszlę a płaszcz małża. Znaczenie: są pokarmem dla wielu zwierząt; są mułożercami i go przeorują; są wskaźnikiem stopnia czystości wód; wiele mięczaków jest jadalnych; niektóre gatunki produkują perły tzw. perłopławy.

Ślimaki – jedna z najliczniejszych i najbardziej zróżnicowanych gromad mięczaków, zaliczana niekiedy do podtypu muszlowce. Wymagają zwykle dużej wilgotności środowiska. Muszla ślimaka (nie wszystkie osobniki ja posiadają) – jego szkielet zewnętrzny, pełniący bardziej funkcje ochronne niż podporowe – czasem może zanikać lub ulegać znacznej redukcji. Występują zarówno formy glonożerne, roślinożerne, jak też drapieżne i pasożytnicze. Ślimaki pełzające przemieszczają się dzięki falującym skurczom podeszwy lub wodne – podeszwa przekształca się w płetwę. Szkodniki upraw; Spełniają ważną rolę w rozkładzie i obiegu materii organicznej w przyrodzie; Muszle ślimaków służą do wyrobu ozdób, biżuterii; odgrywają bardzo ważną rolę w odkryciach archeologicznych.

Głowonogi – gromada dwubocznie symetrycznych, morskich mięczaków o prostym rozwoju, nodze przekształconej w lejek, ramionach otaczających otwór gębowy, chitynowym dziobie i całkowicie zrośniętym płaszczu otaczającym organy wewnętrzne. Najwyżej uorganizowana grupa mięczaków. Głowonogi są rozdzielnopłciowe. Poruszają się wykorzystując siłę odrzutu wody wyrzucanej z jamy płaszczowej poprzez lejek lub poruszają się po dnie za pomocą ramion. Z wydzieliny głowonogów otrzymuje się barwniki.

Strunowce: osłonice, bezczaszkowce i kręgowce – krótka charakterystyka poszczególnych gromad kręgowców: ryby chrzęstnoszkieletowe, ryby kostnoszkieletowe, płazy, gady, ptaki, ssaki.

Strunowce – zwierzęta dwubocznie symetryczne, wtórouste. Wspólnymi cechami strunowców są: struna grzbietowa występująca w rozwoju embrionalnym, obecność szpar skrzelowych, grzbietowe położenie ośrodkowego układu nerwowego.

Osłonice – zwierzęta wyłącznie morskie, charakteryzujące się obecnością zewnętrznej, organicznej osłonki, tzw. tuniki, o rozmaitej grubości i konsystencji. Do osłonic zalicza się gatunki osiadłe i wędrowne, larwy są zawsze planktoniczne. Większość osłonic zasiedla ciepłe, płytkie wody, niektóre żyją w głębinach, gdzie tworzą liczne skupiska.

Bezczaszkowce – niewielkie zwierzęta przybrzeżnej strefy ciepłych mórz. Znanym przedstawicielem bezczaszkowców jest lancetnik. Ma ciało wydłużone i bocznie spłaszczone. Organizmy te są filtratorami.

Kręgowce – charakteryzują się wyraźną symetrią dwuboczną i zaznaczoną w wielu miejscach metamerią ciała. W szkielecie kręgowców występują chrzęstne i kostne elementy szkieletowe, wyróżnia się szkielet osiowy w postaci struny grzbietowej lub kręgosłupa, czaszkę i szkielet kończyn (zwykle 2 par). U wielu grup występują także skostnienia skórne (z których wywodzą się zęby). Kręgowce zamieszkują najróżniejsze środowiska, występują na wszystkich kontynentach i oceanach.

- ryby chrzęstnoszkieletowe – gromada kręgowców wodnych – tradycyjnie zaliczanych do ryb właściwych – obejmująca chimery, płaszczki i rekiny. Żywią się pokarmem zwierzęcym. Większość gatunków ryb chrzęstnych żyje w wodach morskich. Ryby z tej gromady charakteryzują się szkieletem oraz czaszką zbudowaną z chrząstek, niesymetryczną płetwą ogonową, a także brakiem pęcherza pławnego. Ciało chrzęstnoszkieletowych jest nagie, bądź pokryte łuskami plakoidalnymi. Muszą być w ciągłym ruchu.

- ryby kostnoszkieletowe – nadgromada kręgowców wodnych obejmująca promieniopłetwe i mięśniopłetwe. Zasiedlają wszystkie typy wód: słodkie, słone i słonawe. Posiadają szkielet zbudowany z kości. Nie muszą być w ciągłym ruchu (posiadają pęcherz pławny). Na kręgach są oparte parzyste żebra, kostny charakter mają też promienie płetw, które często przekształ­ciły się w twarde kolce. Silne płetwy zapewniają stabilność i działają jak ster. U większości gatunków występują zachodzące dachówkowato na siebie płaskie łuski, które tworzą coś na kształt lek­kiego pancerza, który chroni skórę przed zewnętrznymi urazami.

- płazy – gromada kręgowców ziemnowodnych (wyjątek: płazy beznogie), o ciele okrytym cienką skórą bez łusek (wyjątek płazy beznogie). Wilgotna skóra umożliwia płazom wymianę gazową. Wszystkie płazy są zmiennocieplne. W skórze znajdują się liczne gruczoły śluzowe, czasem jadowe (np. parotydy u ropuchy), a także komórki pigmentowe. Płazy to zwierzęta zależne od wody, występują w środowisku o dużej wilgotności. Nieliczne przystosowały się do środowiska pustynnego.

- gady – to zmiennocieplne kręgowce. W większości zamieszkują ląd. Skóra gadów jest sucha, pokryta łuskami lub tarczkami. Gady okresowo zrzucają naskórek. Zdecydowana większość gadów jest jajorodna, chociaż są znane gatunki jajożyworodne.

- ptaki – gromada stałocieplnych zwierząt zamieszkujących ekosystemy na całym świecie. Skóra wytwarzająca pióra, przednie kończyny przekształcone w skrzydła, szczęki okryte rogowym dziobem pozbawionym zębów, lekki, mocny szkielet i czterodziałowe serce. Ptaki są zazwyczaj zdolne do lotu, choć niektóre gatunki są wtórnie nielotne. Wiele gatunków ptaków migruje, aby wykorzystać optymalnie podaż pokarmu, jak i dogodne warunki rozrodcze (różnice temperatur).

- ssaki – zwierzęta charakteryzujące się głównie występowaniem gruczołów mlekowych u samic, obecnością owłosienia oraz stałocieplnością umożliwiającą aktywny tryb życia w różnych środowiskach. Futro i tłuszcz pomagają uchronić się przed zimnem, a wydzielanie potu i szybki oddech pomagają pozbyć się nadmiernego ciepła. Zamieszkują środowiska wodne, lądowe i opanowały przestrzeń powietrzną.

Różne sposoby poruszania się kręgowców lądowych i wodnych

- Ryby poruszają się głównie dzięki płetwie ogonowej, która wprawiana w Ruch przez silne mięśnie, wygina Ciało na boki. Płetwy piersiowe i brzuszne wykonują ruchy wiosłowate.

- Wodno-lądowe płazy poruszają się dzięki kończynom (szeroko rozstawione). Płazy bezogonowe, jak żaba, na lądzie poruszają się wykonując dość niezgrabne skoki. Między palcami rozpinają im się błony umożliwiające pływanie. Płazy ogoniaste, aby przesunąć się do przodu, muszą wyginać na boki całe ciało. Do napędu w wodzie wykorzystują szeroki ogon, wykonując przy tym wężowate ruchy ciała.

- Gady: Kręgosłup węży ma bardzo dużą ruchomość. Jego wygięcia stanowią podstawę ruchów ciała. Rogowe łuski brzuszne zaczepiają się o podłoże, tym samym umożliwiając „podciąganie” ciała do przodu. Jaszczurki i krokodyle posiadają kończyny rozstawione na boki. Poruszając się do przodu muszą, podobnie jak płazy, wyginać ciało na boki. U gadów głowa jest już zupełnie ruchoma.

- Ptaki mają opływową sylwetkę zmniejszającą opór powietrza. Specjalny kształt skrzydeł umożliwia ptakom lot bierny i czynny. Lekką i dużą powierzchnię lotną ptaków tworzą pióra. Lotki osadzone są na kościach skrzydeł. Tworzące ogon sterówki służą głównie do zmiany kierunku lotu.

- U ssaków tylko stekowce mają szeroko rozstawione i mało ruchome kończyny. Silnie umięśnione kończyny pozostałych ssaków są podciągnięte pod ciało. Stawy zginają się wzdłuż osi ciała, dzięki czemu nie muszą wyginać ciała na boki podczas ruchu.

Kret – króciutkie, łopatowate kończyny przednie umożliwiają rycie w ziemi i przeciskanie się przez wąskie korytarze.

Kangury – dzięki bardzo silnie wykształconym tylnymi kończynom mogą przemieszczać się na duże odległości skacząc.

Nietoperze – opanowały umiejętność lotu. Mają one, bowiem błony rozpięte pomiędzy kośćmi kończyn przednich i tylnych.

Naczelne – mają one kończyny chwytne z przeciwstawnym kciukiem i paluchem. Człowiek rozwinął dwunożną lokomocję na ziemi.

Przystosowania różnych grup zwierząt i roślin do warunków środowiska.

Ptaki – każda część ciała ptaka jest zbudowana tak, aby umożliwić latanie. Przez ewolucję rozwinęły się u nich skrzydła, które u różnych gatunków przystosowane są do różnych technik latania.

Ryby – należą do pierwszych kręgowców, które pojawiły się na świecie. Przez miliony lat wykształciły przystosowania do warunków, w których żyją. Doskonale poradziły sobie z wszelkimi trudnościami, jakie stwarza pływanie pod powierzchnią wody. Poruszają się w wodnym środowisku optymalnie wykorzystując energię ruchów.

Kaktusy i sukulenty – są grupą roślin przystosowaną do życia w warunkach, w których istnieje niedobór wody. Potrafią doskonale pobierać wodę z podłoża i magazynować ją w swoich mięsistych liściach, łodygach, lub czasem korzeniach.

Halofity, słonorośla – rośliny przystosowane do życia na silnie zasolonym. Dostosowanie to polega m.in. na wytwarzaniu wysokiego ciśnienia osmotycznego soku komórkowego, wytwarzaniu grubych, mięsistych tkanek, zdolności wydalania nadmiaru soli przy pomocy gruczołów wydzielniczych na liściach i łodygach i inne.

Podstawowe pojęcia z ekologii (biocenoza, biotop, ekosystem, siedlisko, nisza ekologiczna, łańcuch pokarmowy (troficzny), ekoton, biom, biosfera)

Biocenoza – zespół populacji organizmów roślinnych (fitocenoza), zwierzęcych (zoocenoza) i mikroorganizmów (mikrobiocenoza) danego środowiska (biotopu), należących do różnych gatunków, ale powiązanych ze sobą różnorodnymi czynnikami ekologicznymi i zależnościami pokarmowymi, tworzących całość, która pozostaje w przyrodzie w stanie homeostazy (dynamicznej równowagi). Biocenoza oraz biotop, tworzą ekosystem. Biocenozy mogą być naturalne (sawanna, las, jezioro) i sztuczne (park, ogród).

Biotop – środowisko życia biocenozy, środowiskowa część ekosystemu, środowisko fizyczne (nieożywione). Obszar jednorodny pod względem czynników abiotycznych i biotycznych, będący środowiskiem życia biocenozy. Przykładami biotopów są: torfowiska wysokie, strefy przybrzeżne mórz.

Ekosystem – fragment przyrody stanowiący funkcjonalną całość, w której zachodzi wymiana między jej częścią żywą – biocenozą, a nieożywioną – biotopem. Elementami abiotycznymi są: woda, gleba, gazy atmosferyczne (tlen, azot, dwutlenek węgla), rzeźba terenu, klimat, temperatura. Elementy biotyczne to wszystkie żywe organizmy (rośliny i zwierzęta) pozostające między sobą w różnego rodzaju zależnościach. Siedlisko – zespół czynników abiotycznych (klimatyczno-glebowych), niezależnych od biocenozy, które panują w określonym miejscu, działających na rozwój poszczególnych organizmów, ich populację. Siedlisko określa warunki istnienia zajmujących je typów zbiorowisk roślinnych i związanych z nimi zgrupowań zwierzęcych. Siedlisko danego gatunku to przestrzeń, w której ten gatunek występuje.

Nisza ekologiczna – zespół czynników ekologicznych (nisza fizjologiczno-przystosowawcza) i przestrzeń fizyczna zajmowana przez dany organizm (nisza przestrzenna) niezbędne dla jego egzystencji. Określa znaczenie i rolę danego gatunku w ekosystemie, tj. sposób przetwarzania energii (miejsce w łańcuchu pokarmowym), zachowania się, wpływ na środowisko i zależności od innych gatunków. Ten sam organizm może zajmować w swoim cyklu życiowym różne nisze ekologiczne, np. kijanka żywi się pokarmem roślinnym, żaba natomiast jest mięsożerna.

Łańcuch pokarmowy (troficzny) – szereg organizmów ustawionych w takiej kolejności, że każda poprzedzająca grupa (ogniwo) jest podstawą pożywienia następnej. Łańcuchy troficzne tworzą sieć zależności pokarmowych. Dzięki nim możliwy jest obieg materii i przepływ energii w ekosystemach. Na przykład: trawa-sarna-ryś, grzyb-ślimak-drozd-jastrząb. W strukturze troficznej wyróżnia się:

-producentów, czyli organizmy autotroficzne, które są zdolne do wytwarzania materii organicznej w procesie fotosyntezy (rośliny zielone i bakterie fotosyntetyzujące) oraz chemosyntezy (bakterie chemosyntetyzujące)

-konsumentów, czyli organizmy heterotroficzne, niezdolne do wytwarzania związków organicznych z nieorganicznych, a przystosowane do pobierania gotowej materii organicznej; należą tu wszystkie zwierzęta,

-reducentów (destruentów), czyli grupę organizmów heterotroficznych, które odżywiają się martwą materią organiczną i rozkładając ją na proste związki nieorganiczne dostarczają je roślinom zielonym; należą tu głównie bakterie i niektóre grzyby.

Ekoton – ekosystem, który stanowi strefę przejściową, między co najmniej dwoma ekosystemami (np. lasem i łąką, miedzą i wybrzeżem), w której występuje różnorodność gatunkowa (z przyległych biocenoz) a prócz tego występują własne gatunki. Często liczba gatunków i zagęszczenie populacji jest większe niż w graniczących z nim biocenozach.

Biom – rozległy obszar o określonym klimacie, charakterystycznej szacie roślinnej i szczególnym świecie zwierzęcym. Typ roślinności biomu jest charakterystyczny, choć skład gatunkowy może być różny w zależności od położenia geograficznego i historii flory. Podobnie rzecz się ma ze składem gatunkowym zwierząt. O zaliczeniu różnych obszarów do tego samego biomu decyduje podobieństwo fizjonomiczne, a nie pokrewieństwo zasiedlających je organizmów i ich zespołów.

Biosfera – jest światowym systemem ekologicznym i obejmuje wszystkie żyjące organizmy i ich powiązania ze sobą i z litosferą (skorupą ziemską), hydrosferą (wodą) i atmosferą (powietrzem). Strefa kuli ziemskiej zamieszkana przez organizmy żywe, w której odbywają się procesy ekologiczne. Biosfera jest częścią zewnętrznej skorupy Ziemi, która obejmuje również powietrze, ląd i wodę.

Sukcesja pierwotna i wtórna, sera, klimaks.

Sukcesja –kierunkowe, uporządkowane zmiany prowadzące do przekształcania się ekosystemów. Populacje roślinne i zwierzęce bardziej proste zastępowane są przez populacje bardziej złożone.

Sukcesja pierwotna – dotyczy terenów, na których wcześniej nie występowała żadna biocenoza, np. skały, wydmy, hałdy, stoki wulkanów; gdy ekosystem powstaje od nowa;

Sukcesja wtórna – zachodzi w ekosystemie częściowo zniszczonym, zajętym wcześniej przez inną biocenozę, np. wyręby, ugory, obszary okresowo zalewane lub zarastające jeziora.

Sera – pośrednie stadium sukcesji. Ciąg charakterystycznych zmian obserwowanych w sukcesji ekologicznej. Zajmowanie terenu przez zmieniające się (wraz za zmianami warunków siedliska), lecz coraz trwalsze biocenozy.

Klimaks – ostatnie, stabilne stadium sukcesji roślinnej, będące wynikiem równowagi pomiędzy czynnikami biotycznymi (roślinnością) i abiotycznymi (głównie klimatem i glebą). Zbiorowisko ustabilizowane, charakteryzujące się dużym bogactwem organizmów, maksymalnym obiegiem materii i równowagą między organizmami i środowiskiem.

Prawo Liebiga

Prawo głoszące, iż o stanie organizmu, jego wzroście i rozwoju decyduje ten spośród pierwiastków lub czynników niezbędnych do jego czynności życiowych, który dostępny jest w najmniejszej ilości. Rozprzestrzenianie gatunku jest ograniczone przez ten czynnik środowiska, w stosunku do którego osobniki maja najwęższy zakres tolerancji lub najmniejsza odporność.

Zasada Shelforda

Prawo mówiące, że zarówno niedobór, jak i nadmiar różnych czynników środowiskowych ogranicza możliwość występowania i przeżycia organizmu. Dla poszczególnych czynników można wyznaczyć zakres tolerancji, tj. minimalną i maksymalną wartość natężenia czynnika (np. temperatury, wilgotności, oświetlenia itd.), pomiędzy którymi organizm może się pomyślnie rozwijać. Czynniki środowiskowe działają kompleksowo, dlatego zakres tolerancji względem jednego czynnika jest zależny od aktualnego natężenia innych czynników, np. zakres tolerancji człowieka na temperaturę jest tym mniejszy, im wilgotniejsze jest otoczenie.

Zjawisko adaptacji eurybionty, stenobionty

Adaptacja – przystosowanie się organizmu poprzez zmianę struktury lub funkcji do życia w nowych dla niego, trwale zmienionych warunkach bytowych lub zewnętrznego stresu. Efektywność adaptacji określa dostosowanie.

Eurybionty – organizmy cechujące się szeroką tolerancją wobec czynników środowiskowych[1]. Mogą one żyć w bardzo zróżnicowanych warunkach, osiedlając się na znacznych obszarach Ziemi. Przykładem może być wróbel domowy, trzcina pospolita i orlica, które spotykamy niemalże na całym świecie. W takim wypadku mamy do czynienia z zasięgiem globalnym bądź kosmopolitycznym. Przykładowo: organizmy potrafiące żyć w szerokim zakresie temperatur lub organizmy zdolne do życia w szerokim zakresie zasolenia wody.

Stenobionty – gatunki o wąskim zakresie tolerancji ekologicznej dla danego czynnika, np. goryl, koralowce rafy koralowej, porosty itp. Stenobionty są dobrymi bioindykatorami (gatunkami wskaźnikowymi) – ich występowanie świadczy o obecności lub działaniu określonego czynnika. W praktyce gatunki wskaźnikowe wykorzystuje się także do określania stanu środowiska (np. stopnia jego zanieczyszczenia). Przykładowo: organizmy wymagające do przeżycia konkretnych wartości temperatury lub organizmy potrafiące żyć tylko w wodzie o danym zasoleniu.

Przegląd biomów – charakterystyka poszczególnych biomów: tundra, pustynia, biomy trawiaste, suche zarośla śródziemnomorskie, biomy leśne: tajga, las klimatu umiarkowanego, las deszczowy równikowy, piętra roślinności górskiej

Tundra – bezleśne zbiorowisko roślinności w zimnym klimacie strefy arktycznej i subarktycznej. Charakteryzuje się występowaniem gleb tundrowych, stale zamarzniętym podglebiem i bardzo niską pokrywą roślinną, zdominowaną przez mchy i porosty. Najwyższą warstwę roślin tworzą pojedyncze karłowate brzozy i wierzby (max 30cm). Latem temperatura nie przekracza 15 °C, trwa dzień polarny. Zima jest mroźna i śnieżna, temperatura dochodzi do -50 °C. Trwa noc polarna. Tundrę zamieszkują: lemingi, gronostaje, lisy polarne, wilki, susły, renifery, piżmowoły…

Wyróżnia się 4 podstawowe typy tundry (w kolejności z południa na północ): lasotundra, tundra krzewinkowa, tundra mszysto-porostowa, tundra arktyczna. Na obszarach górskich ponadto występuje tundra górska.

Pustynia – teren o znacznej powierzchni, pozbawiony zwartej szaty roślinnej – parowanie przewyższa ilość opadów. Na gorących pustyniach występują znaczne amplitudy dobowe temperatury ekstremalne: temperatury sięgają do 50 °C, nocą zaś dochodzą do 0 °C. Stały deficyt wilgotności oraz silne nasłonecznienie. Roślinność na pustyniach jest uboga (max 10% terenu), ale wiele roślin przystosowało się do tak skrajnych warunków klimatycznych poprzez skrócenie okresu wegetacyjnego na okres pory deszczowej, gromadząc wodę (tzw. sukulenty i efemery), wydłużając system korzeniowy, czy wytwarzając kutykulę chroniącą przed nadmierną utrata wody. Wśród roślin pustynnych wyróżnia się rośliny efemeryczne (efemerydy i efemeroidy), suchorośla (kserofity), rośliny gruboszowate (sukulenty) oraz słonorośla (halofity). Pustynie zamieszkują: jaszczurki, owady, pająki, skorupiaki, nietoperze węże, myszoskoczki, pustynne lisy, wielbłądy…

Biomy trawiaste – bezdrzewne formacje roślinne, w których dominującą rolę pełnią trawy. Czynnikami ograniczającymi występowanie lasów i zarazem warunkującymi utrzymywanie się formacji trawiastych są: niskie temperatury, znaczna zmienność sezonowa klimatu, niewielka ilość opadów, długotrwałe zalewy wód, silne wiatry i lawiny.

- sawanna – formacja o klimacie gorącym z wyraźnie zaznaczoną porą suchą, trwającą od 3 do 9 miesięcy oraz porą deszczową. W szacie roślinnej dominują kępy sucholubnych traw. Na niektórych sawannach rosną nieliczne drzewa, np. akacje, baobaby, palmy, które zwykle zrzucają liście w porze suchej. Sawanny zamieszkują: antylopy, słonie, żyrafy, zebry, lwy, gepardy, nosorożce, sępy, strusie, gekony, węże…

-step – równina pozbawiona drzew, rzek i jezior. Może być obszarem półpustynnym lub pokrytym trawą i krzewami (czasem w zależności od pór roku). Występuje w warunkach klimatu umiarkowanego z gorącym, suchym latem. W krajobrazie stepowym dominują trawy: gęste i wysokie, lub rosnące w kępach i niskie. Obok traw rośnie sporo innych roślin zielnych, np. wrotycz, sasanka, niezapominajka, miłek wiosenny. Wśród traw żyje wiele owadów, takich jak: pasikoniki, mszyce, mrówki, termity, szarańcza, skoczki. Stepy zamieszkują również: antylopy, konie, osły, pieski preriowe, świstaki, susły, wilki, orły, myszołowy…

Tajga – lasy iglaste występujące w Azji, Europie i Ameryce Północnej w obrębie klimatu umiarkowanego chłodnego na półkuli północnej. Tajgę w większości porastają lasy iglaste oraz, w niewielkim stopniu, lasy liściaste (głównie na obrzeżach lasów i obszarach przymorskich). Występuje tam krótkie, ciepłe lato i długa, mroźna, śnieżna zima. W większej części strefy lasów iglastych występuje wieczna zmarzlina uniemożliwiająca odpływanie wód opadowych, co sprzyja tworzeniu się rozległych obszarów bagiennych. Na obszarach tajgi rosną głównie: świerki, sosny, sosny limby, jodły syberyjskie, modrzewie, brzozy, osiki, olsze, jarzęby. W runie występują liczne gatunki grzybów, mszaków, mchów oraz rośliny z rodziny wrzosowatych: borówka, żurawina błotna, gruszyczka. Tajgę zamieszkują: łosie, łasice, gronostaje, wiewiórki, rosomaki, renifery, borsuki, rysie, lisy, wilki, niedźwiedzie i kuny, sikory, jemiołuszki, (w lecie dużo komarów).

Las klimatu umiarkowanego – typowe lasy mieszane, ze zróżnicowanymi drzewami iglastymi. Świat zwierzęcy tej strefy to przede wszystkim roślinożercy: jelenie, sarny, łosie, wiewiórki, dziki, żubry i zające. Znacznie mniej jest drapieżników: lisów, wilków, kun, niedźwiedzi i borsuków. Specyficzną szatę roślinną, leżącą na pograniczu klimatów umiarkowanego ciepłego i podzwrotnikowego tworzy roślinność śródziemnomorska. Są to krzewy wiecznie zielone rosnące głównie na terenach, gdzie lata są suche i gorące, a zimy chłodne i wilgotne. Typowymi roślinami śródziemnomorskimi są: drzewa oliwkowe, wawrzyny, sosny pinie i dęby korkowe.

Las deszczowy równikowy – wiecznie zielona formacja leśna strefy międzyzwrotnikowej. Występuje na ubogich glebach laterytowych, w klimacie przez cały rok jednostajnie gorącym i wilgotnym. Na skutek szybkiego rozkładu materii organicznej roślinność jest gęsta i bujna. Wnętrze lasu jest bardzo cieniste, wskutek czego słabo wykształca się warstwa krzewów i runa. W lasach tych rosną drzewa, takie jak: bananowce, palmy np. palma olejowa, kakaowce, paprocie drzewiaste, mahoniowce, hebanowce, pnącza (filodendrony, wanilia, liany). Lasy deszczowe cechują się bogactwem gatunków zwierząt. Spośród ssaków występują tu np. małpy, hipopotamy, bawoły, okapi. Część zwierząt wykazuje przystosowanie do życia w gęstwinach leśnych.

Piętra roślinności górskiej – układ roślinności w górach, związany ze zmianą klimatu wraz ze wzrostem wysokości nad poziomem morza. W górach Europy występują następujące piętra roślinności:

-piętro pogórza

-piętro reglowe:

piętro regla dolnego (buczyny)

piętro regla górnego (bory świerkowe)

-piętro kosodrzewiny (piętro subalpejskie, piętro kosówki) – zarośla kosodrzewiny i ziołorośla)

-piętro halne (piętro alpejskie) – roślinność zielna, głównie murawy)

-piętro turniowe (piętro subniwalne, piętro turni, roślinność rzadka, gł. nagie skały)

-piętro śnieżne (piętro niwalne)

Przegląd krain zoogeograficznych: palearktyczna, nearktyczna, orientalna, etiopska, neotropikalna, australijska, Oceania, Antarktyka, duże wyspy i ich specyfika (Madagaskar, Nowa Zelandia)

Kraina Palearktyczna – Jest największą powierzchniowo krainą zoogeograficzną. Obejmuje Europę, północną Afrykę i Azję bez Indii, Półwyspu Indochińskiego i południowych Chin. Prawie cała Palearktyka leży w strefie klimatu zimnego i umiarkowanego, jedynie w południowej części – podzwrotnikowego. Większość zwierząt należy do rodzin, które występują również w innych krainach (mało jest rodzin endemicznych). Najbardziej charakterystyczne gatunki zwierząt: w strefie okołobiegunowej: niedźwiedź polarny, lis polarny, renifer, zając bielak, lemingi, puchacz śnieżny, pardwa górska; w strefie umiarkowanej: ssaki kopytne: żubr, jeleń, sarna, piżmowiec, daniel, muflon, wielbłądy itp.; drapieżne: niedźwiedź brunatny, irbis; ssaki z rodziny łasicowatych; wiele gatunków gryzoni.

Kraina Nearktyczna – obejmuje północną część Meksyku, Amerykę Północną i Grenlandię. Nearktyka leży w strefie klimatu zimnego i umiarkowanego. Fauna przypomina w ogólnym zakresie palearktyczną, zwłaszcza na obszarach porośniętych tundrą i tajgą. Charakterystyczne zwierzęta: bizony, szopy, skunksy, karibu, woły piżmowe, grzechotniki, wiele ptaków kurowatych.

Kraina Orientalna – obejmuje południową część kontynentu azjatyckiego oraz Archipelag Malajski aż do Filipin i Małych Wysp Sundajskich. Leży w strefie klimatów równikowych i zwrotnikowych, a główną jej formacją roślinną jest las równikowy oraz częściowo sawanna. Fauna jest zbliżona do etiopskiej. Charakterystyczne zwierzęta: słonie azjatyckie, małpy wąskonose, papugi, pawie, dzikie kury, warany.

Kraina Etiopska – obejmuje Afrykę na południe od Sahary, część Półwyspu Arabskiego i Madagaskar. Kraina etiopska leży w strefie klimatów równikowych i zwrotnikowych, a dominującymi formacjami roślinnymi są las równikowy i sawanna. Charakterystyczne zwierzęta: małpy człekokształtne (goryl i szympans), pawiany, słonie afrykańskie, żyrafy, nosorożce, zebry, antylopy, lwy, strusie, kameleony, pytony. Wyspa Madagaskar ze względu na długą izolację wykształciła wiele endemicznych form życia zwierzęcego.

Kraina Neotropikalna – obejmuje Amerykę Południową i Środkową. Większość powierzchni tej krainy leży w strefie klimatu tropikalnego, jedynie na południowych krańcach występuje umiarkowany. Dominującą formacją roślinną są coraz bardziej niszczone lasy równikowe, zaś dalej na południe - obszary sawannowe i stepowe (pampa). Występuje tu dużo rodzin endemicznych. Charakterystyczne zwierzęta: tapiry, pekari, leniwce, jaguary, szynszyle, nutrie, lamy, małpy szerokonose, strusie nandu, kolibry, tukany, anakondy, boa.

Kraina Australijska – obejmuje Australię, Tasmanię, Nową Gwineę i Celebes. Większa część obszaru należy do strefy klimatów zwrotnikowych, jedynie na południowych krańcach występuje klimat umiarkowany. Głównymi formacjami roślinnymi są: stepy i pustynie (w centralnej części Australii), zarośla wiecznie zielone (w południowej), sawanna i las równikowy (w północnej). Ze względu na długą izolację rozwinęło się tam wiele rodzin endemicznych. Charakterystyczne zwierzęta: kangury, koala, wiele ssaków workowatych, stekowce (ssaki jajorodne - dziobak i kolczatka), kakadu, strusie kazuary i emu.

Oceania – nazwa zbiorowa wysp Oceanu Spokojnego, które wraz z Australią tworzą odrębną część świata nazywaną Australią i Oceanią. Największe wyspy Oceanii: Nowa Gwinea, Wyspa Południowa, Wyspa Północna, Nowa Brytania, Nowa Irlandia, Nowa Kaledonia, Nowa Zelandia. W zachodniej części Oceanii znajdują się wyspy kontynentalne, na pozostałych obszarach są to głównie wyspy wulkaniczne i koralowe. Większa część położona jest w strefie klimatów równikowych i zwrotnikowych. Wyspy porastają bujne wiecznie zielone lasy, a wyspy koralowe gaje palmy kokosowej.

Antarktyka – znajdujący się na półkuli południowej obszar, który obejmuje Antarktydę wraz z lądolodami oraz otaczającymi ją wodami i wyspami. Zgodnie z definicją zawartą w Traktacie Antarktycznym za granicę Antarktyki uważa się równoleżnik 60°S. Najwyższa temperatura w roku wynosi od -20 do -35 °C, najniższa nawet -80 °C. Żyją tu lampart morski, wieloryb i delfin, pingwiny, rybitwy, albatrosy.

Madagaskar – wyspa leżąca na wschód od południowej części Afryki, na Oceanie Indyjskim. Jest czwartą co do wielkości wyspą na świecie. Występują dwie strefy roślinne: na północy suche lasy podrównikowe, a w centrum i na południu sawanny. Na wschodnim wybrzeżu przeważają niziny, które przechodzą w strome urwiska, centralna część w głównej mierze składa się z wyżyn. Na północy kraju Masyw Tsaratanana zbudowany z gór. Na zachodnim wybrzeżu wiele zatoczek i rozległych równin. Południe wyspy to region płaskowyżów i pustyń. Rośnie tu m.in. ponad 1000 gatunków orchidei. Żyje tu ponad 20 gatunków lemurów, co stanowi 75% ze spotykanych na świecie. Świat ssaków reprezentują takie gatunki jak jeże, nietoperze i dzikie świnie.

Nowa Zelandia – Archipelag Nowej Zelandii jest najdalej na południe wysuniętą częścią Oceanii, na południowy wschód od Australii. Nowa Zelandia składa się z dwóch większych i wielu mniejszych wysp. Wnętrze wysp jest górzyste, najwyższe partie gór mają rzeźbę i wysokość typu alpejskiego. Obszary górskie otoczone są wyżynami. Niziny zajmują jedynie wąski pas nadbrzeża. Około 75% roślinności Nowej Zelandii to gatunki endemiczne. Pod względem fauny, Nowa Zelandia tworzy odrębną krainę. Charakterystyczny jest brak endemicznych ssaków.

Przyczyny wymierania gatunków, w tym wyniszczenia spowodowanego przez człowieka, na wybranych przykładach.

Wymieranie, ekstynkcja – proces zanikania gatunków lub innej grupy taksonomicznej. Naturalny proces związany z istnieniem życia na Ziemi i towarzyszący jego istnieniu od samego początku.

Istnieją różne przyczyny, które bezpośrednio lub pośrednio mogą doprowadzić do wyginięcia gatunku. Najprościej można tu mówić o niemożności przetrwania lub reprodukcji w danym środowisku naturalnym oraz niemożności przemieszczenia się do nowego, gdzie przetrwanie i rozmnażanie byłoby możliwe. Wymarcie może nastąpić nagle, np. przez toksyczne zanieczyszczenie siedliska lub też stopniowo, kiedy gatunek przegrywa we współzawodnictwie o pokarm z innym, silniejszym i lepiej przystosowanym gatunkiem (z tego powodu co roku wymierają średnio trzy gatunki ptaków). Inne powody wyginięć to m.in.:

-przyczyny genetyczne i demograficzne,

-degradacja siedliska,

-przemieszczenie z siedliska (przez ludzi, katastrofy naturalne, jak powodzie),

-choroby,

-współzawodnictwo,

-zmiany klimatyczne i geologiczne,

-wybicie (myślistwo, kłusownictwo, przełowienie).

Bardzo często zachodzi synergiczne współdziałanie różnych czynników, np. populacja zredukowana przez łowiectwo może łatwiej ulec konkurencyjnemu wyparciu przez inną populację.

Strefy ekologiczne potoków i rzek, zbiorników zaporowych, estuariów, mórz i oceanów, cyrkulacja wód.

Cyrkulacja wód - to proces związany z krążeniem wody. Można do niego zaliczyć obieg wody w przyrodzie oraz przemieszczanie się mas wód w oceanach.

Obieg wody w przyrodzie oznacza parowanie wód powierzchniowych (rzek i oceanów) oraz parowanie związane z transpiracją u roślin, które następnie dostają się do atmosfery, gdzie wraz z prądami powietrznymi wędrują nad ląd, a kolejno z opadami znowu trafiają do rzek.

Cyrkulacja wód w oceanach polega głównie na przemieszczaniu się prądów morskich oraz na zjawisku upwellingu.