Ekosystem stanowi funkcjonalną całość w której zachodzi wymiana materii między biocenozą a biotopem. Stanowi największą funkcjonalną jednostkę biosfery. Cały świat może być uznany za jeden wielki ekosystem. Biocenoza ogół organizmów występujących na danym obszarze powiązanych ze sobą w jedną całość różnymi zależnościami współwystępujących w określanym miejscu i czasie. Biotop nieożywione elementy tego obszaru np. powietrze woda podłoże tj środowisko zewnętrzne.
Organizm istota żywa charakteryzująca się procesami życiowymi przede wszystkim przemianą materii której części składowe tworzą funkcjonalną całość zdolna do samodzielnego życia. Gatunek zbiór populacja złożona z osobników mających podobne cechy które są przekazywane płodnemu potomstwu. Jednostka biologiczna dysponująca wspólną pulą genów. Populacja zespół organizmów jednego gatunku żyjących równocześnie w określonym środowisku i wzajemnie na siebie wpływających zdolnych do wytwarzania płodnego potomstwa. Cechy populacji: Rozrodczość-wrodzona zdolność populacji do wzrostu jej liczebności drogą rozrodu. Nie jest stałą i zależy od wielkości oraz składu populacji, oddziaływań między osobnikami i warunków środowiska.
Śmiertelność liczba osobników populacji ginąca w określonej jednostce czasu faktycznie istniejącej w badanej populacji. Zagęszczenie liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni terenu. Można ją definiować podając biomasę osobników na jednostkę powierzchni terenu. W wielu przypadkach zamiast jednostki powierzchni podaje się jednostkę objętości powietrza lub wody dla organizmów żyjących w tych środowiskach. Małe zwierzęta występują na ogół w większych zagęszczeniach niż duże. Liczebność liczba osobników w populacji zasiedlających dany obszar. Zmiany liczebności zależą od liczby osobników przybywających do populacji przez rozród i imigrację, liczby osobników ubywających z populacji na drodze wymierania lub emigracji. Liczebność populacji zmienia się w czasie, zmiany te obrazuje bilans liczebności populacji. Struktura wieku i płci udział różnych grup wiekowych w populacji z uwzględnieniem podziału na płeć. Udział ten graficznie przedstawia się za pomocą schematu zwanego piramidą wieku i płci. Parametr ten jest stałą cechą gatunkową ale podlega silnym wpływom czynników takich jak rozrodczość strategia rozrodu i śmiertelność. Imigracja Emigracja Rozmieszczenie Struktura genetyczna Struktura przestrzenna populacji: zagęszczenie stanowi tylko przybliżoną informację o zasiedleniu danego siedliska natomiast struktura przestrzenna określa sposób korzystania a przestrzeni życiowej przez populację. Z formą struktury przestrzennej wiąże się zarówno sposób eksploatacji i przekształcania środowiska jak też powiązanie tej populacji z innymi gatunkami zasiedlającymi daną przestrzeń. Osobniki wchodzące w skład populacji występują pojedynczo np. skowronek, ostrożeń. Może to być także uszeregowania liniowe np. ptaki które tworzą klucz. W przyrodzie występują skupiska typowe dla organizmów kolonijnych .Inne struktury pionowe populacji w przypadku zróżnicowania pionowego siedliska w glebie, w lesie, w zbiornikach wodnych i również obserwowanych u ptaków. Metoda analizy przestrzennej populacji Ocena struktury przestrzennej populacji zależy przede wszystkim od średniej gęstości populacji oraz od sposobu rozmieszczenia osobników. Typy rozkładu przestrzennego populacji : równomierny, nierównomierny , skupiskowy który dzieli się na kumulacyjny i wyspowy. Zmienność występowanie różnic między osobnikami (indywidualna ) albo między populacjami należącymi do tego samego gatunku ( międzypopulacyjna).Zmienność wewnątrzgatunkowa niejednakowość cech fizycznych osobników należących do tego samego gatunku biologicznego która jest zjawiskiem powszechnym w przyrodzie żywej. Zróżnicowanie wszystkich organizmów na Ziemi w ekosystemach lądowych, morskich, słodkowodnych w obrębie gatunku i między gatunkami. Zmienność międzygatunkowa :wielkość gatunków różnorodność biologiczna. Efektem zmienności jest brak osobników identycznych fenotypowo. Zmienność może być dziedziczna lub niedziedziczna. Procesy mutacji i rekombinacji są źródłem różnic genetycznych między osobnikami w populacjach i gatunkach. Zmienność genetyczna stanowi podstawę ewolucji gdyż wielkie zmiany jakim z upływem czasu podlegały organizmy oraz różnice gromadzące się między gatunkami. W toku ewolucji pojawiły się najpierw w obrębie gatunku .Osobniki tego samego gatunku nie są identyczne lecz różnią się od siebie wieloma cechami na których wykształcenie ma zarówno genotyp jak i warunki środowiska Ten sam genotyp w różnych środowiskach może dać różne fenotypy lub odwrotnie mimo odmiennych genotypów można uzyskać ten sam fenotyp. Zmienność środowiskowa - niedziedziczna. Zm. fluktuacyjna -zmiany fenotypu nie są przekazywane na następne pokolenia. Zm. mutacyjna -powstają nowe allele genów. Zm. rekombinacyjna - w jej wyniku powstają nowe kombinacje genów. Metody oceny liczenia populacji z wykorzystaniem wskaźnika Lincolna. Zagęszczenie może być wyrażone jako zagęszczenie bezwzględne wyrażone np. jako liczba osobników na ha czy m2.Zagęszczenie względne np. dla dwóch obszarów o tej samej powierzchni możemy określić tylko że na obszarze X występuje więcej osobników niż na obszarze Y. Metody liczenia zagęszczenia bezwzględnego :-1.Liczenie bezpośrednie jest to najprostsza droga do ustalenia ile osobników żyje na danym obszarze np dla człowieka spis ludności. 2. pobierania prób z populacji : a ) metoda kwadratów - ogólną zasada jest policzenie wszystkich osobników w poletkach o znanej wielkości a następnie przenoszenie uzyskanych wyników na całą populację b) liczba osobników w każdej próbie musi być oceniona bardzo dokładnie c ) powierzchnia każdego kwadratu musi być dokładnie oszacowana d) kwadraty z których są pobierane próby do liczeń muszą być reprezentatywne dla całego obszaru zasiedlanego przez populację 3.Metoda znakowania i ponownych złowień - met .Petersena polegająca nałowieniu osobników ,indywidualnym ich znakowaniu, wypuszczaniu i ponownym złowieniu znajduje zastosowanie w liczebności zwierząt ruchliwych. Przy jej zastosowaniu możliwe jest również dokonanie oceny rozrodczości i śmiertelności w populacji. Ma wiele wariantów. Zasadą tej metody jest rozumowanie że jeśli złowimy pewną liczbę osobników następnie wypuścimy to w następnych połowach udział znakowanych będzie odpowiadał udziałowi znakowanych w całej populacji. Składa się dwóch etapów. I połów - łowienie zwierząt, znakowanie i wypuszczanie II połów -łowienie zwierząt, i sprawdzanie jaki jest wśród nich udział osobników znakowanych w I etapie. Wszystkie oceny liczebności za pomocą metody znakowania i ponownych złowień oparte SA na 3 podstawowych założeniach:1)Zwierzęta znakowane i nie znakowane łowią się przypadkowo z takim samym prawdopodobieństwem.2)Śmiertelność osobników znakowanych jest taka sama jak nieznakowanych.3)Oznakowanie osobników jest trwałe i wyraźne, pozwalające zawsze na bezbłędne odróżnienie osobnika znakowanego od nieznakowanego. Metody oceny zagęszczenia względnego:1)-metoda pułapkowa - liczba osobników złowionych średnio na 1 pułapkę w ciągu 1 doby,2)metoda liczenia odchodów(zające, jelenie, myszy, króliki w Australii 3)met. liczenia głosów ( do oceny liczenia ptaków} 4.ocena liczebności na podstawie liczby zwierząt upolowanych ( liczba skór dostarczonych przez traperów do faktorii w Am. Płn.) 5.ocena liczebności na podstawie wielkości połowów (liczba ryb złowionych w ciągu 100 godzin trałowania) 6) met. liczenia różnych śladów pozostawionych przez zwierzęta ( gniazda wiewiórek, nory wygrzebywane przez raki) 7)met. oceny stopnia pokrycia podłoża(rośliny, bezkręgowce przytwierdzone do dna morskiego) 8)met. oparta na ilości zjedzonej przynęty(myszy, szczury) 9)met. ankietowa-ankiety wysyłane do myśliwych-ma zastosowanie tylko w odniesieniu do dużych zwierząt 10) liczenie wzdłuż określonej trasy np. ptaki drapieżne podczas jazdy samochodem. Podstawowe składniki ekosystemu: producenci rośliny zielone przeprowadzające fotosyntezę w wyniku której powstaje materia organiczna , biotop-część nieożywiona, konsumenci-organizmy heterotroficzne (zwierzęta roślinożerne, drapieżniki, pasożyty)Produkcja pierwotna ekosystemu-biomasa producentów powstała w określonej jednostce powierzchni lub przestrzeni w określonym czasie. Produkcja pierwotna brutto - całkowita ilość energii uzyskana przez producentów w procesie fotosyntezy Produkcja pierwotna netto - różnica między produkcją pierwotną brutto a stratami wynikającymi oddychania Produkcja wtórna ekosystemu-produkcja biomasy heterotrofów Produkcja pierwotna podstawa piramid poziomu troficznego. Populacja statystyczna - zbiór absolutnie wszystkich obserwacji indywidualnych podlegających wnioskowaniu statystycznemu. Homogeniczność -próba Ne może zawierać elementów należących do innych populacji niż badana. Adekwatność -próba powinna zawierać obserwacje pochodzące z całego zakresu zmienności cechy. Losowość -proporcje występowania poszczególnych wartości obserwacji powinny być takie same w próbie i populacji. Liczebność - na ogół dąży się do tego by dana próba była największa ponieważ dokładność informacji jest ściśle uzależniona od liczby elementów które złożyły się na tą informację.
Produkcja
pierwotna i wtórna. Czynniki warunkujące wielkość produkcji. Produktywność różnych typów ekosystemów.
Produkcja wtórna to w ekologii pewien obszar piramidy troficznej mówiący o materii wytworzonej przez konsumentów - czyli np. produkcji pochodzącej od zwierząt. Produkcja wtórna określa szybkość kumulowania się energii w organizmach cudzożywnych i jest wyrażana w gramach lub dżulach na jednostkę czasu i powierzchni.
Produkcja pierwotna - to ilość materii wytworzonej przez producentów, tzw. produkcja roślin zielonych rozumiana jako szybkość gromadzenia energii promieniowania słonecznego w materii organicznej, z której zbudowane jest ciało tych roślin.
Wyróżnia się:
Produkcja pierwotna brutto - całość wyprodukowanej przez producentów materii organicznej;
Produkcja pierwotna netto - połowa materii organicznej zmagazynowana w tkankach roślinnych ( jako tzw. biomasa) Reszta materii zużywana jest w procesach katabolicznych (np. oddychanie) lub rozprasza się w postaci ciepła.
Klasyfikacja oddziaływań między- i wewnątrzgatunkowych.
Oddziaływanie miedzygatunkowe: antagonistyczne- drapieżnictwo, pasożytnictwo(jeden korzyści, drugiemu szkodzi pchły wszy, konkurencja, amensalizm (działa niekorzyste dla jednego, na drugo obojętnie) pędzlak-antybiotyk-bakterie
nieantagonistyczne - zachodzą one wtedy, gdy obie populacje lub jedna z nich czerpią korzyści ze wspólnych oddziaływań: mutualizm-korzysci obustronne uzależnione od siebie termit-ich fauna jelitowa, symbioza-korzysci obu stron ukwiał-pustelnik, komensalizm-jedno korzysta, drugie obojetne, nie szkodzi drugiemu rekin-podnawka, lew-hiena protokooperacja-obustronne korzyci i moga zyc bez siebie ukwiał-pustelnik,neutralizm
Konkurencja wewnątrz- i międzygatunkowa. Rodzaje konkurencji. Zależność od zagęszczenia, reguła samoprzerzedzania. Terytorializm, migracyjność. Zasada konkurencyjnego wykluczania. Wyzwolenie konkurencyjne. Konkurencyjne rozszczepienie cech.
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 je doświadczalnie. Trzy możliwości: *Zasada konkurencyjnego wypierania („jedna nisza - jeden gatunek) (np. Tribolium), *Podział zasobów (np. kraby pustelniki), *Rozchodzenie się cech
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).
Terytorializm - forma instynktownych zachowań u zwierząt polegająca na obronie obszaru (terytorium) uznanego za własny. Objawia się wzmożoną agresją wobec przedstawicieli własnego lub innych gatunków. Częściej obserwowany u samców, szczególnie w okresie godowym.
Przedmiotem konkurencji mogą być rozmaite zasoby, ale tylko wówczas, gdy ich ilość dostępna dla danej populacji jest ograniczona;
W oddziaływaniach konkurencyjnych obowiązuje zasada wzajemności;
Wskutek konkurencji osobników wewnątrz populacji następuje zmniejszenie udziału poszczególnych osobników w tworzeniu następnych pokoleń;
Sukces reprodukcyjny osobnika w warunkach konkurencji zależy od jego dostosowania;
Nacisk konkurencji rośnie wraz ze wzrostem zagęszczenia populacji.
Drapieżnictwo - podział drapieżników. Wpływ drapieżników na liczebność populacji ofiar. Strategie obronne przed roślinożercami.
Drapieżnictwo - zjadanie w części lub w całości jednych żywych org. (ofiary) przez inne org. (drapieżniki). Definicja obejmuje:
1. Tzw. drapieżniki właściwe, atakujące i zabijające swoje ofiary,
2. Roślinożerców zagryzających części roślin stanowiące ich pokarm,
3. Pasożyty, które żyją w związku przestrzennym ze swoimi żywicielami, często wewnątrz ich organizmów.
Podział drapieżników:
*roślinożercy odżywiający się pokarmem roślinnym
*mięsożercy odżywiający się pokarmem zwierzęcym
*wszystkożercy odżywiający się obydwoma tymi rodzajami pokarmu
Typy piramid wieku:
- piramida płaska charakteryzuje się szeroką podstawą, w takiej populacji dominują osobniki młodociane. Ten typ struktury wieku charakteryzuje populacje szybko rozwijające się, o bardzo wysokim przyroście naturalnym.
- piramida wysmukła (dzwon charakteryzuje się podobnym udziałem w populacji osobników młodocianych i średnich klas. W starszych klasach zaznacza się wyraźny spadek liczebności. Taki rozkład wiekowy odpowiada populacjom ustabilizowanym o słabym tempie reprodukcji i o pewnej równowadze liczebności.
- typ urny charakteryzuje się mniejszą liczebnością osobników młodocianych aniżeli w klasach starszych. Taki typ piramidy wieku charakteryzuje populacje znajdujące się w fazie spadku liczebności lub wymierające albo też w fazie równowagi o długowiecznych osobnikach i rozwiniętej opiece na potomstwem.
Piramidy wieku w wielu przypadkach wykazują nieregularne wcięcia lub wypukłości, świadczące o okresach szczególnie trudnych lub pomyślnych dla populacji (wojna ubytek mężczyzn, wzrost populacji po wojnie - zwiększona rozrodczość).
Krzywe przeżywania:
A .Fizjologiczna -rzadka, charakterystyczna dla gatunków żyjących krótko, jednorodnych fizjologicznie, które znalazły się sytuacji krytycznej. Wszystkie osobniki urodzone są w tym samym czasie straty ( śmiertelność) osobników są niewielkie przez większa część życia a wzrastają znacznie w klasach osobników najstarszych. B. Typ pośredni- obserwuje się umiarkowaną śmiertelność przez dłuższy czas, następnie znaczny spadek śmiertelności i zwolnienie jej tempa. Największa śmiertelność występuje u osobników starych np. w krajach wysoko rozwiniętych. C. Krzywa linearna-przeżywalność bez względu na wiek jest stała. Liczba osobników przeżywających jest stała niezależnie od wieku i jest proporcjonalna do czasu np. u roślin jednorocznych. D. Typ ekologiczny- obserwujemy wysoką śmiertelność we wczesnych stadiach rozwojowych i znaczną przeżywalność w wieku zaawansowanym.
Wzajemne oddziaływania między organizmami:.Nieantagonistyczne:.mutualizm.komensalizm,protokooperacja.Mutualizm:obie strony czerpią korzyści, skrajną formą mutualizmu jest symbioza (ektosymbioza i endosymbioza)np. strzępki grzybni i korzenie drzew. Komensalizm-(współbiesiadnictwo)-jeden z gatunków czerpie z tej zależności wyraźne korzyści a drugi nie ponosi szkody np. lew i hiena. Protokooperacja-oddziaływanie międzygatunkowe w przyrodzie polegające na współpracy dwóch populacji odnoszących wzajemne korzyści lecz mogących żyć także samodzielnie (gdy mają możliwość korzystają z niej )np. ukwiał i krab pustelnik. Antagonistyczne:konkurencja,drapieżnictwo,pasożytnictwo,amensalizm .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, wodę, światło, samicę. W wyniku tego oddziaływania obie populacje tracą .Konkurencja wewnątrzgatunkowa-konkurują osobniki tego samego gatunku. Konkurencja międzygatunkowa-konkurują dwie lub więcej liczby gatunków. Konkurencja na zasadzie eksploatacji-dwa gatunki korzystają z tych samych zasobów środowiska przez zabór. Konkurencja na zasadzie interferencji-dwa gatunki przeszkadzają sobie z korzystania z tych samych zasobów. Jeżeli jeden gatunek jest nocny a drugi dzienny i korzystają z tych samych zasobów to też konkurują ze sobą. Pasożytnictwo-jest to związek w którym jeden gatunek ponosi korzyści a drugi ponosi szkody a nawet śmierć. Pasożytnictwo obligatoryjne-związek między dwoma gatunkami w którym gatunek będący pasożytem zależny jest metabolicznie od gatunku żywiciela :ektopasożyty to pasożyty zewnętrzne np. kleszcz, swędzik jesienny, kleszcz pasterski. endopasożyty: pasożyty żyjące wewnątrz organizmu np. w tkankach drugiego gatunku-inaczej wnętrzniaki .Należą do nich płazińce, obleńce, nicienie .Pasożyty przypadkowe to takie które przypadkowo trafiają na żywiciela. Pasożyty czasowe są związane przez pewien okres czasu z żywicielem np pijawki: rybia, końska, lekarska. Pasożytnictwo obligatoryjne: pasożyty wykształcają szereg przystosowań w morfologii np. haki i przyssawki u tasiemca ,u pijawki tarcza czepna ,u bruzdogłowca szerokiego bruzdy wytwarzające ciśnienie tasiemca brak układu pokarmowego i członowanie strobili, hermafrodytyzm. Tworzone są układy pasożyt - żywiciel. Dochodzi do tzw „wyścigu zbrojeń” w którym pasożyt doskonali cechy pasożytnicze ułatwiające wykorzystanie organizmu żywiciela natomiast żywiciel wytwarza cechy przeciwdziałające zakażeniom. Układ drapieżnik- ofiara :Drapieżnictwo zwierzęta należące do jednego gatunku zjadają całości lub częściowo zwierzęta należące do innego gatunku. Może mieć charakter wewnątrzgatunkowy - kanibalizm. W drodze ewolucji cechy umożliwiające ofierze sprawną ucieczkę a drapieżnikowi schwytanie były doskonalone. Ofiara doskonali cechy tak żeby być zwinniejszą i szybszą od najsłabszego członka w stadzie. Obserwowane są fluktuacje liczebności wśród ofiar i drapieżników. Są to okresowe fluktuacje liczebnośći.
;
;