Ekologia i ochrona środowiska.
Ekosystem jest układem ekologicznym, który składa się z biocenozy oraz biotopu. Biocenozę stanowią organizmy żywe, biotopem jest środowisko abiotyczne. W ekosystemie biocenoza jest ściśle powiązana z biotopem i tworzy z nim funkcjonalną całość. 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.
Charakterystycznymi cechami ekosystemu jest:
• struktura przestrzenna,
• struktura troficzna,
• przepływ energii i obieg materii,
• rozwój ekosystemu,
• zdolność do samoregulacji i względna stabilność.
Obieg materii i przepływ energii w ekosystemie:
Ekosystem jest układem otwartym, który wymaga ciągłego dopływu energii z zewnątrz i nieustannie wymienia materię i energię między swoją częścią biotyczną a abiotyczną, jak również między sąsiednimi ekosystemami.
Produktywność ekosystemów to wskaźnik szybkości magazynowania energii zawartej w materii organicznej. Wyróżnia się produktywność pierwotną i produktywność wtórną.
Produktywność pierwotną określa szybkość, z jaką producenci gromadzą energię świetlną w materii organicznej, która zawarta jest w ich biomasie.
Produktywność wtórna to szybkość kumulowania energii w biomasie konsumentów.
Przepływ energii z jednego poziomu troficznego na drugi zachodzi w biocenozie poprzez łańcuchy pokarmowe. Ze względu na straty energetyczne związane z przechodzeniem na coraz wyższe poziomy troficzne, na każdym poziomie ilość energii przeznaczonej na produkcję jest mniejsza niż ilość energii pobranej.
Nisza ekologiczna jest to zespół czynników biotycznych i abiotycznych zapewniający populacji warunki do życia (np. światło, pokarm, miejsce). Na terenie biocenozy populacje konkurują o korzystne czynniki. Zgodnie z zasadą Gausego jedna nisza może być zajęta tylko przez jedną populację. Nisza ekologiczna określa miejsce danej populacji w biocenozie. 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.
Rodzaje nisz ekologicznych:
przestrzenna (siedlisko, występowanie danego organizmu),
troficzna (pokarm, zaspokajanie potrzeb),
fizjologiczno-przystosowawcza (czynności, oddziaływania).
Producenci stanowią pierwszy poziom troficzny. Są to organizmy autotroficzne, wśród których wyróżnia się fotoautotrofy /glony, rośliny zielone i bakterie fotosyntetyzujące/ oraz chemoautotrofy /bakterie chemosyntetyzujące/. Organizmy te w procesie fotosyntezy lub chemosyntezy wytwarzają ze związków nieorganicznych substancje organiczne wykorzystywane jako budulec własnego ciała lub źródło energii.
Konsumenci tworzą kolejne poziomy troficzne. Są to organizmy heterotroficzne, które pobierają gotową materię organiczną uzyskiwaną bezpośrednio lub pośrednio od producentów. Stąd wyróżnia się konsumentów I rzędu odżywiających się roślinami oraz konsumentów kolejnych rzędów, którzy odżywiają się innymi zwierzętami.
Destruenci są wydzieloną grupą konsumentów, która w łańcuchach pokarmowych stanowi ogniwo łączące konsumentów z producentami, dzięki czemu możliwy jest obieg materii w przyrodzie. Jako organizmy saprofityczne rozkładają szczątki roślinne i zwierzęce do prostych związków nieorganicznych.
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 reducentów w poszczególnych biocenozach. Łańcuchy troficzne tworzą sieć zależności pokarmowych. Dzięki nim możliwy jest obieg materii i przepływ energii w ekosystemach.
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.
Obieg wody w przyrodzie
Pod wpływem ciepła słonecznego powierzchnia mórz i oceanów nieustannie paruje. Woda zmienia stan skupienia i masy pary wodnej mieszają się z powietrzem. Przy dostatecznie dużej wilgotności powietrza następuje skraplanie pary wodnej do postaci małych kropelek, które grupują się w widoczne skupienia chmury. W wyniku ochładzania na niewielkich wysokościach powietrza zawierającego parę wodną powstają mgły. Chmury, niesione wiatrem przemieszczają się nad powierzchnią lądów mórz i oceanów. W określonych warunkach drobniutkie kropelki łączą się ze sobą w większe krople i opadają na ziemię jako deszcz, śnieg lub grad. Ziemia wchłania opady atmosferyczne i gromadzi je w postaci wód gruntowych. W niektórych miejscach wody gruntowe wydostają się na powierzchnię i tak powstają źródła. Z nich biorą początek strumyki, te z kolei łączą się ze sobą w większe strumienie i rzeki, które wpadają do morza lub oceanu. W ten sposób zamyka się obieg wody w przyrodzie. Proces zaczyna się od nowa.
Obieg węgla w przyrodzie
W obieg węgla włączona jest fotosynteza i oddychanie wewnątrzkomórkowe. Węgiel pobrany przez organizmy autotroficzne w postaci dwutlenku węgla, jest wykorzystywany do syntezy związków organicznych, a następnie służy organizmom na kolejnych poziomach troficznych jako składnik materiałów budulcowych i energetycznych. Powrót dwutlenku węgla do atmosfery odbywa się dzięki oddychaniu wewnątrzkomórkowemu w żywych organizmach. Obserwuje się podwyższanie ilości CO2 w atmosferze ustalonej w toku ewolucji na stałym poziomie. Przyczyną jest efekt cieplarniany spowodowany nadmiernym spalaniem paliw kopalnych.
Biomy kuli ziemskiej są to rozległy obszary o określonym klimacie, charakterystycznej szacie roślinnej i szczególnym świecie zwierzęcym
Pustynie lodowe:
Klimat: polarny - istnieje tutaj noc polarna i dzień polarny. Temperatura poniżej 0 °C.
Rośliny: Brak
Zwierzęta: Kryl, ryby, foki, pingwiny, mewy, albatrosy.
Tundra:
Klimat: subpolarny - zima mroźna i długa, chłodne i krótkie lata.
Rośliny: Mchy, porosty, trawy, krzewinki: różne karłowate gatunki wierzb, brzóz, borówki.
Zwierzęta: Renifery, woły piżmowe, zając bielak, puchacz śnieżny, lisy polarne, łasicowate, wilki.
Położenie: Północne i południowe skraje Ameryki, północny skraj Euroazji, przybrzeżne części Antarktyki.
Tajga:
Klimat: umiarkowany chłodny kontynentalny - długa mroźna i śnieżna zima.
Rośliny: borówki, grzyby, mchy, iglaste.
Typy roślinności: tajga ciemna, tajga jasna, torfowiska.
Zwierzęta: Dużo rodzajów ptaków, łosie, rosomaki, niedźwiedzie, lisy, wilki, rysie, borsuki, gronostaje.
Położenie: Północna część Ameryki Północnej, Azji oraz północno-wschodnia część Europy.
Lasy liściaste zrzucające liście na zimę:
Klimat: umiarkowany ciepły morski lub przejściowy - lato jest ciepłe, a zima łagodna.
Rośliny: Dąb, brzoza, buk, olcha, paprocie, mchy.
Typy roślinności: grądy, bory iglaste i mieszane, łąki, torfowiska.
Zwierzęta: roztocze, ślimaki, żaby, jaszczurki, krety, jeże, ryjówki, ptaki, gryzonie.
Położenie: Zajmują znaczną część Europy, Azji i Ameryki Północnej.
Lasy i zarośla twardolistne:
Strefa podzwrotnikowa (śródziemnomorska).
Klimat: śródziemnomorski - łagodna i wilgotna zima oraz suche i gorące lato.
Rośliny: dęby, pistacje. Są przystosowane do ograniczonego parowania, więc mają twarde, skórzaste liście. Wydzielają także olejki eteryczne (tymianek, rozmaryn, wawrzyn (laur)).
Typy roślinności: makia, chaparral, fynbos, scrub, lasy świetliste, lasy wawrzynolistne
Zwierzęta: daniele, dzikie owce, kozice, koziorożce, nietoperze.
Położenie: Wokół Morza Śródziemnego, Afryka Południowa, Kalifornia, Chile, i Australia.
Stepy zwane „morzem trawy”
Klimat: umiarkowany ciepły lub podzwrotnikowy, suchy kontynentalny - gorące, suche lato, zimy mogą być mroźne.
Rośliny: Głównie rośliny zielne, trawy.
Zwierzęta: koń Przewalskiego, osły, pieski preriowe, susły, chomiki, wilki, lisy, orły, sowy, myszołowy.
Położenie: Stepy występują w Europie, Azji, Ameryce Północnej i Południowej.
Pustynie:
Klimat: zwrotnikowy skrajnie lub wybitnie suchy, silne nasłonecznienie.
Rośliny: Kaktusy, palmy daktylowe, roślinność jest uboga.
Typy roślinności: pustynie, półpustynie
Zwierzęta: Owady, pająki, skorpiony, jaszczurki, węże, lisy pustynne, wielbłądy, antylopy.
Położenie: Afryka północna i południowa, zachód Ameryki Północnej, centralna Australia, zachód Ameryki Południowej, Azja środkowa.
Sawanny:
Klimat: podrównikowy suchy - dwie pory : pora deszczowa (dłuższa) i pora sucha (krótsza).
Rośliny: Trawy i drzewa (akacje).
Roślinność: sawanna trawiasta, sawanna krzewiasta, sawanna drzewiasta, sawanna parkowa, lasy galeriowe, miombo, caatinga, llanos
Zwierzęta: Owady, zebry, bawoły, nosorożce, słonie, żyrafy, strusie, lwy, lamparty i szakale.
Położenie : Duże obszary Australii i Afryki. Znajdują się też w południowej części Azji i Ameryki Południowej.
Wilgotne lasy równikowe:
Klimat: równikowy wilgotny - brak pór roku. Obfite, całoroczne opady.
Rośliny: Storczykowate, paprocie. Wysokie drzewa.
Typy roślinności: wilgotny las równikowy, las mglisty
Zwierzęta: Goryle, orangutany, papugi, śmiertelnie trujące żaby, motyle, termity, węże, kameleony, gryzonie.
Położenie: Środkowa Afryka, północna Ameryka Południowa, południowa Azja.