PRAWO MINIMUM LIEBIEGA I PRAWO TOLERANCJI SHELFORDA
PRAWO MINIMUM LIEBIEGA ( badał zachowanie się roślin w środowisku ) Stwierdził, że nie te substancje których jest najwięcej w środowisku mają na nie największy wpływ, lecz największy wpływ na środowisko mają substancje których jest śladowa ilość ( np. bor, mangan )
PRAWO TOLERANCJI SHELFORDA Zarówno niedobór jak i nadmiar czynnika mają ograniczający wpływ na organizm. Jeżeli zadziałamy na organizm zbyt silnym impulsem np.: świetlnym to będzie to ograniczało jego rozwój. Niedobór światła także będzie ograniczał rozwój organizmu,.6 zasad uzupełniających prawo Shelforda: organizmy mogą mieć szeroki zakres tolerancji w stosunku do jednego czynnika, a wąski w stosunku do drugiego czynnika. Organizmy o szerokim zakresie tolerancji dla wielu czynników są szeroko rozprzestrzenione w przyrodzie Jeśli warunki środowiskowe nie są optymalne dla organizmu względem jednego czynnika to granice wobec innych mogą być zawężone( np. azot w glebie - przy dużej ilości azotu rośliny potrzebują mało wody i odwrotnie) W przyrodzie organizmy nie zawsze żyją w zasięgu optimum jakiegoś czynnika abiotycznego, gdyż wchodzą tu w grę czynniki biotyczne konkurencja drapieżnictwo, pasożytnictwo. Granice tolerancji i zakres optimum czynnika są zmienne w różnych warunkach geograficznych - zmienność geograficzna w obrębie jednego gatunku dostosowanie się do warunków lokalnych ( np. odporność sosny na owady ) Okres rozrodczy jest okresem krytycznym w którym czynniki środowiskowe mają najbardziej ograniczający wpływ
PODSTAWOWE DEFINICJE - BIOCENOZA, BIOTOP, EKOTON, METAPOPULACJA
Populacja:- zasiedla określoną przestrzeń (areał);- cechuje się m.in. specyficzną strukturą wiekowa i płciową, organizacją przestrzenną, socjalną, dynamika liczebności, rozrodczością śmiertelnością;- cechuje się wymiana informacji genetycznej pomiędzy tworzącymi ja organizmami;- cechuje się większą różnorodnością gatunkowa aniżeli systemy sąsiadujące;- grupa organizmów tego samego gatunku;- układ dążnościowy, tj. taki, który dąży do nieustannego i coraz intensywniejszego rozwoju;
Metapopulacja - grupa populacji lokalnych, zasiedlających lokalne płaty środowisk nadających się do zasiedlenia, miedzy którymi może odbywać się wymiana osobników na drodze emigracji i imigracji.
Biocenoza :- żywa część ekosystemu;- zespół populacji różnych gatunków roślin, zwierząt., grzybów, bakterii etc. powiązanych ze sobą zależnościami biotycznymi;- wyróżnia się głownie na podstawie istniejących fitocenoz i ich granic;- zespół populacji wszystkich gatunków występujących w jednym ekosystemie;- nie może funkcjonować poza biotopem;- cechuje się określonym składem gatunkowym, strukturą troficzną, a także konkurencyjną i paratroficzną; - zasiedla biotop i na niego oddziałuje;
Biotop:- wytwór środowiska abiotycznego, przekształcony;- siedlisko przekształcone przez biocenozę, dzięki której nabrało swoistych cech;
Biom:- największa lądowa jednostka biocenotyczna;
- obejmuje wszystkie biocenozy danego regionu geograficznego:
Ekoton- strefa styku cechuje się większą różnorodnością gatunkową aniżeli systemy sąsiadujące;
strefa przejściowa miedzy dwiema lub większą liczba rożnych biocenoz
GATUNEK ZWORNIKOWY
Najważniejszy gatunek w ekosystemie, który dzięki swojej obecności utrzymuje ten ekosystem w takiej postaci w jakiej go widzimy. Utrata tych gatunków2 może zaburzyć funkcjonowanie całej biocenozy.
CZERWONA KRÓLOWA A MODEL STACJONARNY Model stacjonarny - gatunki same nie wymierają tylko jeśli trafią się zaburzenia Teoria Czerwonej Królowej - aby stać w miejscu trzeba biec - gatunki żeby trwać muszą się rozwijać, dostosowywać do środowiska.
RÓWNANIE BUDŻETU HETEROTROFÓW
Na budżet energetyczny populacji heterotrofów składa się konsumpcja pokarmu, którego część ulega przyswojeniu, a następnie wkomponowaniu w biomasę, albo zużyciu w procesach życiowych życiowych oddaniu do otoczenia w postaci cieplnej . struktura i organizacja populacji, dostępność pokarmu i inne warunki środowiska mają wpływ na przyrost biomasy. Zwierzęta endotermiczne mają wyższy metabolizm i zużywają więcej energii na procesy życiowe , niż zwierzęta o dużych rozmiarach . Całkowity budżet energetyczny organizmu wzrasta wraz ze wzrostem masy ciała . Pokarm zwierzęcy przyswajany jest przez drapieżców wydajniej , niż pokarm roślinny fitofagów . Zwierzęta drapieżne mogą przeznaczyć więcej energii na pozyskanie pokarmu , niż zwierzęta roślinożerne . Roślinożercy nie tracą energii na poszukiwanie pokarmu ., jednak więcej zużywają na trawienie . Zwierzęta owadożerne , ziarnojady , drapieżcy muszą poświęcić więcej czasu na znalezienie pokarmu . Wielkość areału osobniczego zależy od ruchliwości zwierzęcia , jego rozmiarów, rozmiarów także produktywności siedliska .
ŁAŃCUCH SPASANIA A ŁAŃCUCH DETRYTUSOWY
Szereg organizmów ustawionych w takiej kolejności, że każda poprzedzająca grupa ( ogniwo) jest podstawą pożywienia następnej określa się mianem łańcucha troficznego. (Ch. Elton 1927).
Możemy wyróżnić dwa podstawowe typy łańcuchów: spasania
Spasanie jest to termin odnoszący się do bezpośredniego zjadania organizmów żywych; bierze początek od roślin. Łańcuch spasania zaczyna się od roślin zielonych mogących przeprowadzać fotosyntezę (producenci), poprzez zwierzęta roślinożerne (konsumenci 1 rzędu) do drapieżników odżywiających się zwierzętami ( konsumenci 2 i wyższych rzędów) łańcuch detrytusowyZaczyna się od martwej materii organicznej pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Następnym ogniwem są mikroorganizmy i saprofagi żywiące się tą materią, kolejny ogniwem są zjadający je drapieżcy. Jak widać łańcuch detrytusowy różni się od łańcucha spasania pierwszym ogniwem łańcucha.
DYNAMIKA POPULACJI - TEORIA AUTOREGULACJI NICHOLSONA I SMITHA I KRYTYKA ANDREWARTHY I BIRCHA
Teoria czynników zależnych i niezależnych od gęstości populacji Nicholsona i Smitha Poziom przeciętnego zagęszczenia populacji nigdy nie może się ustalić pod wpływem czynników niezależnych od zagęszczenia. Liczebność populacji może osiągnąć punkt równowagi tylko wtedy , gdy linia śmiertelności jest pochyła ( co oznacza że śmiertelność jest zależna od zagęszczenia). Czynniki zależne od zagęszczenia - choroby, konkurencja , drapieżnictwo - są na ogół czynnikami o charakterze biotycznym, zaś czynniki niezależne od zagęszczenia ( takie jak klimat ) maja charakter abiotyczny .
Krytyka czynników zależnych od gęstości i propozycje Andrewarthy i Bircha . Po pierwsze Andrewartha i Birch odrzucili podział na czynniki biotyczne i abiotyczne. Po drugie odrzucili oni klasyfikacje czynników środowiskowych opartą na zależności od niezależności. Ich zdaniem nie ma czynników środowiska, których działanie byłoby niezależne od zagęszczenia. Zdaniem Andrewarthy i Bircha wpływ środowiska na populacje można podzielić na 4 składowe: pogoda, pokarm, inne zwierzęta i patogeny, miejsce do życia. konsekwentnie więc dla każdego gatunku proponują rozważyć, które z wyróżnionych czterech składników środowiska wpływają na prawdopodobieństwo przeżycia osobnika i wydania przez niego potomstwa .
ORGANIZACJA PRZESTRZENNA POPULACJI - AREAŁ, TERYTORIUM Organizacja przestrzenna populacji jest to rozmieszczenie populacji osobników osobników przestrzeni . Wyróżniamy następujące typy : - rozkład równomierny - gdy występuje silna konkurencja o przestrzeń i pokarm - rozkład losowy ( przypadkowy ) rzadki , występuje w środowiskach jednorodnych , homogennych - rozkład skupiskowy - wynik działania czynników środowiskowych wewnątrzgatunkowych , nierównomierne rozmieszczenie pokarmu , sposób składnia jaj , chęć do skupienia się - życie w gromadzie Osobniki zazwyczaj ograniczają swoją aktywność do określonego obszaru tzw. areału osobniczego. jeśli obszar ten jest aktywnie broniony, określa się go terminem terytorium.
Areał osobniczy - teren po którym porusza się osobnik.
Terytorium - broniony areał.
Areał zależy od zasobności pokarmowej.
Model kołowy, elipsa, poligol
INTERAKCJE MIĘDZY GATUNKAMI - MUTUALIZM, KOMENSALIZM
Antagonistyczne amensalizm - populacja jednego gatunku hamuje rozwój drugiego gatunku nic z tego nie mając, konkurencja, drapieżnictwo,pasożytnictwo
Nieantagonistyczne -komensalizm - współżycie między gatunkami w którym jeden czerpie korzyści nie przynosząc szkód drugiemu, protokooperacja - interakcja dwóch gatunków czerpiących korzyści ze swojej obecności niekoniecznie niezbędnych do życia, mutualizm - nieodzowna ścisłą współzależność dwóch gatunków, czerpiących korzyści, przy czym jeden gatunek nie może żyć bez drugiego np.: porosty( mikoryza)
REAKCJE DRAPIEŻNIKÓW
Drapieżnictwo polega na ty, że populacja jednego gatunku odnosi korzyści (drapieżca), przynosząc szkodę drugiej (ofiara). W drapieżnictwie wyróżniamy cztery reakcje wobec ofiary:
- reakcja liczebnościową - wzrost liczebności drapieżnika dzięki zwiększonej reprodukcji
- reakcja funkcjonalna - zmiana liczby ofiar zjadanych przez jednego osobnika
- reakcja skupiskowa - poszczególne osobniki w populacji drapieżnika koncentrują swoja aktywność aktywność określonych miejscach
- reakcje rozwojowe- zmiana (wzrost lub spadek) liczby ofiar, jaką musi zjeść drapieżnik, zanim osiągnie wiek rozrodczy
CHARAKTERYSTYKI BIOCENOZ
Biocenoza - zbiór populacji wszystkich organizmów żywych powiązanych ze sobą pośrednio lub bezpośrednio zależnościami pokarmowymi, konkurencyjnymi itp.
Samoregulujący się zespół populacji org. roślinnych oraz zwierzęcych;
Cechy biocenozy: producenci, konsumenci, reducenci
charakterystyczna organizacja, zdolność samoregulacji
Biocenoza: żywa część ekosystemu, zespół populacji różnych gat. roślin, zwierząt, grzybów itp. Powiązanych ze sobą zależnościami biotycznymi, wyróżnia się na podstawie istniejących fitocenoz i ich granic, zespół populacji wszystkich gat. występujących w jednym ekosystemie, nie może funkcjonować poza biotopem - jest zależna, obejmuje kilka grup organizmów spełniających specyficzne funkcje w łańcuch troficznym, cechuje się określonym składem gat. , strukturą troficzną,, konkurencyjną i paratroficzną, zasiedla biotop i na niego oddziaływuje.
DLACZEGO ŁAŃCUCHY TROFICZNE SĄ TAKIE KRÓTKIE ( 4 TEORIE )Średnie długości łańcuchów - 5,8 ocean, 4,3 wody słodkowodne, 4,0 lądowe. Jeśli porówna się produktywność tych ekosystemów, to układa się odwrotnie: najmniejsza jest w oceanach a największa na lądach. Produktywność ( Lindeman, Hutchinson )- każdy poziom troficzny przechodzi tylko ułamek energii zawartej w biomasie wyprodukowanej na poprzednim poziomie troficznym. W ten sposób strumień energii zwęża się szybko. Stabilność ( Pimma, Lawton ) - układy zawierające zbyt wiele poziomów troficznych są niestabilne, łańcuchy złożone z większej liczby ogniw wolniej wracają do równowagi po zaburzeniach. Wielkość ciała - w większości łańcuchów troficznych konsumenci na kolejnych poziomach troficznych są więksi od swych ofiar. Ograniczenie maksymalnej wielkości ciała stanowiłoby więc jednocześnie ograniczenie liczby poziomów troficznych. Wymiar przestrzeni - długość łańcuchów zależy od liczby wymiarów przestrzeni, jaką zajmuje ekosystem: łańcuchy w systemach trójwymiarowych ( las ) są dłuższe niż w dwuwymiarowych ( step ). Może to być związane z kosztami poszukiwania ofiar przez drapieżników.
SUKCESJA - DLACZEGO - rozwój ekosystemu;
- szereg przejściowych stadiów rozwojowych zakończonych stabilizacją biocenozy; - ciąg kolejnych zmian w strukturze gatunkowej i procesach biocenotycznych oraz w biotopie; - proces charakteryzujący się wzrostem homeostazy układu aż do osiągnięcia maksymalnego stopnia uniezależnienia się od zaburzeń zewnętrznego środowiska; - samorzutny, ukierunkowany proces rozwoju biocenozy;
Rodzaje sukcesji Sukcesja pierwotna - proces rozwojowy danego ekosysemu , zaczynajacy się jakby od zera na powierzchni na której do tej pory nie było żadnej biocenozy np.; powstające wydmy zalanie wodą jakiegoś obszaru . Rozwój rozpoczyna się od najmniej wymagających i najbardziej prymitywnych organizmów
Sukcesja wtórna - rozwija się na obszarze na których poprzednio istniejąca biocenoza została zniszczona . Przebiega szybciej niż s. Pierwotna . Zaczyna się od wyższego poziomu zorganizowania. Sukcesja progresywna- zaczyna się od zespołów o niskiej organizacji do wysoko zorganizowanej strukturze Sukcesja regresywna - sukcesja odwrotna- przekształcenie zespołów w wyższym stopniu rozwoju w zespoły o niskiej organizacji, np.: degradacji środowiska
MODEL ODUMA Wg. Oduma - 3 główne stwierdzenia:
Uporządkowany proces rozwoju biocenozy, w pewnej mierze ukierunkowany, Wynik zmian zachodzących pod wpływem biocenozy w środowisku abiotycznym jest zależna od biocenozy nawet gdy czynniki abiotyczne określają jej kierunek , szybkość i granice rozwoju
Punktem kulminacyjnym jest ustabilizowany ekosysem w którym utrzymuje się max. Biomasy( duża ilość informacji ) i max. Funkcji symbiotycznych między organizmami w przeliczeniu na jednostkę przepływającej energii.
REAKCJE OCHRONNE OFIAR - KRYTYCYZM, BEHAWIORALIZM Aktywna ucieczka, Kryjówki, krytycyzm ( barwy i kształty krytyczne ) - ukrycie się przed wzrokiem drapieżnika, Niejadalność - trucizny, chitynowe wyrostki, kolce, skorupa żółwia, Obrona indukowana - strategie obronne są stosowane dopiero po wykryciu drapieżnika, jeżeli zagrożenie ze strony drapieżników jest niewielkie wiele gatunków rezygnuje z inwestycji obronnych na rzecz wzrostu lub reprodukcji.
Przystosowania behawioralne - życie w stadach, wypatrywanie drapieżnika z daleka, solidarna obrona, rozpraszanie uwagi drapieżnika
Modyfikacje historii życiowej - K i R stratedzy - szybsze dojrzewanie, krótszy okres wzrostu, opieka nad potomstwem