EKOLOGIA I OCHRONA ŚRODOWISKA ĆW1 mgr Maria Gabryś
Podstawy Ekologii
Termin „ekologia” po raz pierwszy wprowadził biolog niemiecki Ernest Haeckel (1896)definiując ekologię jako naukę, której przedmiotem zainteresowań jest całokształt oddziaływań między zwierzętami a ich środowiskiem, zarówno ożywionym jak i nieożywionym. Odrębną dziedziną biologii, ekologia stała się na początku XX wieku.
Wg. Trojana (1978) ekologia to nauka określająca stany i dynamikę tych zjawisk biologicznych fizycznych i chemicznych jakie zachodzą w ekosystemach i decydują…
Ochrona środowiska - działalność mająca na celu ochronę wszystkich elementów otoczenia przed niekorzystnym wpływem działalności człowieka, jak też zachowania tych obiektów przyrody, które utrzymały w większym lub mniejszym stopniu swój charakter natury. (PWN)
W. Goetel (1965) definiuję sozologię jako naukę zajmującą się podstawami ochrony przyrody i jej zasobów, oraz zapewnieniem trwałości ich użytkowania, w szczególności nauka o przyczynach i następstwach przemian w naturalnych lub uprzednio odkształconych układach przyrodniczych na mniejszych lub większych obszarach biosfery, zachodzących wyniku działalności człowieka[…]
Sozologia jest nauką kompleksową związaną ściśle z takimi naukami jak ekologia, geografia, geologia.
Biosfera - obszar kuli ziemskiej zamieszkały przez organizmy żywe, obejmujący powierzchnią chronioną warstwę litosfery, hydrosferę oraz dolną warstwę troposfery.
Biomem - można nazwać fragment biosfery odznaczający się typowymi warunkami środowiska, determinującymi tempo produkcji i dekompozycji- czyli bilans materii organicznej a w konsekwencji - rozwój charakterystycznych gleb i roślinności.
Podział na biomy jest dość arbitralny a granice między biomami bywają nieostre, tak jak nieostre są przejścia między strefami klimatycznymi. Do najważniejszych typów biomów zaliczamy:
- wilgotny las równikowy
- las liściasty strefy umiarkowanej
- pustynię
- biomy trawiaste: step, preria, pampa
- tajgę - borealny las iglasty
- tundrę
- strefowość pionową: piętra roślinności.
Rozmieszczenie biomów na ziemi odpowiada rozmieszczeniu głównych typów gleb i stref klimatycznych.
Biocenoza - jest naturalnym zespołem organizmów żywych danego środowiska, powiązanych ze sobą poprzez rozmaite czynniki ekologiczne i tworząc ograniczoną całość, która dzięki samoregulacji i rozmnażaniu utrzymuje się trwale w przyrodzie w stanie równowagi dynamicznej.
Równowaga dynamiczna - stałość układu, dzięki wyrównaniu sił działających na układ, np. zrównoważeniu tempa dopływu i odpływu jakichś czynników.
W obrębie biocenozy wyróżniamy cenozy:
- zespoły roślin fitocenoza
- ptaków ornicetonoza
- owadów entomocenoza
Jednak większość ekologów jest przeciwna dzieleniu biocenozy na poszczególne cenozy, ponieważ nie mogą one istnieć samodzielnie.
Biocenozę tworzą zbiory gatunków, w ten sposób, że gatunki wchodzące w jej skład są związane z układem warunków siedliskowych i powiązane wzajemnymi zależnościami w danym układzie. W przyrodzie w podobnych biocenozach te same gatunki powtarzają się, gdyż wygrywają w walce konkurując z innymi gatunkami lub lepiej adaptują się do istniejących warunków.
Biocenoza stanowi aktywną część układu w którym dokonuje się przepływ energii. Jest to możliwe w środowisky biocenozy - biotopie, w którym odbywa się obieg materii.
Biocenoza i określone środowisko w którym się mieści (ekosystem) są układem ustabilizowanym i trwałym. Stanowią one najbardziej długowieczne układy biologiczne, których trwanie liczy się w tysiącach a nawet milionach lat.
Wielkość obszaru, który zajmuje biocenoza jest uzależniona od warunków siedliskowych. Biocenoza może występować na powierzchni np. kilku metrów kwadratowych czy nawet decymetrów, jak biocenozy źródeł czy biocenozy leśnej rozciągającej się na przestrzeni do setek tysięcy ha.
Biotop - środowiskowa część ekosystemu (głównie czynniki abiotyczne, nieożywione) która stanowi specyficzne miejsce dla określonej biocenozy.
Habitat - specyficzny zespół warunków środowiskowych niezbędnych do życia populacji określonego gatunku roślin lub zwierząt oraz dla zgrupowanych organizmów.
Siedlisko ( habitat) - zespół warunków środowiska abiotycznego (klimatyczno-glebowych) niezależnych od biocenozy, które panują w określonym miejscu, działających na rozwój poszczególnych organizmów, ich populację lub całą biocenozę.
Siedlisko określa warunki istnienia zajmujących je typów zbiorowisk roślinnych, związanych z nimi zgrupowań zwierzęcych. Siedlisko danego gatunku to przestrzeń w której ten gatunek występuje.
Ekosystem to ogół organizmów zamieszkujących jakiś obszar powstających we wzajemnych relacjach wraz z abiotycznym środowiskiem.
EKOSYSTEM = BIOCENOZA + BIOTOP
Ekosystem - jest uporządkowaną strukturą elementów litosfery i atmosfery z udziałem człowieka, uczestniczących w procesie przetwarzania źródeł energii słońca oraz zasobów mineralnych w związaną chemiczną postać substancji organicznej czyli biomasę. Przetwarzanie źródeł energii w biomasę następuje w procesie fotosyntezy.
Ekosystem jako układ który realizuje proces produkcji i dekompozycji wykorzystując do tego energię i podtrzymując cykl obiegu pierwiastków. Cała biosfera jest ekosystemem.
Wyodrębnić możemy tzw. zależności troficzne odzwierciedlające istotę tego co dzieje się w biosferze: proces stopniowej dekompozycji biomasy wytworzonej przez producentów (zależności troficzne są konkretne i uchwytne - kto kogo zjada!).
W ten sposób można określić tzw. sieć troficzną jako elementarny schemat ekosystemu (sieci troficzne nawet ubogich ekosystemów takich jak pustynia czy wyspy polarne są bardzo skomplikowane).
Wyodrębnione z sieci pokarmowej kanały przepływu materii, energii - to łańcuchy troficzne natomiast kolejne ogniwa są nazywane poziomem troficznym.
Wyróżnia się trzy zasadnicze piętra pokarmowe: producentów (organizmów samożywnych-autotrofów), konsumentów i destruentów (organizmów cudzożywnych czyli heterotrofów).
Producenci - są to samożywne rośliny niższe i wyższe (mikroskopowe i makroskopowe) przekształcające w procesie fotosyntezy lub chemosyntezy energię świetlną lub chemiczną w potencjalną energię gromadzoną w formie związków organicznych (węglowodany, białka, tłuszcze) wytworzonych ze składników mineralnych dostarczonych przez zewnętrzne środowisko abiotyczne.
Konsumenci - dzielimy ich na 3 grupy:
I rzędu - konsumenci pierwotni lub fitofagi (organizmy odżywiające się roślinami)
II rzędu - konsumenci wtórni lub zoofagi (organizmy odżywiające się zwierzętami)
III rzędu - wyższego rzędu lub konsumenci szczytowi (drapieżniki szczytowe)
Destruenci - odżywiają się, martwymi szczątkami organicznymi lub odchodami i rozkładając je zapewniają stopniową mineralizację związków uwalniając proste związki chemiczne, przyswajane przez producentów. Prowadzi to pośrednio do zamknięcia odbiegu pierwiastków. Zaliczamy do nich: saprofagi, mikroorganizmy glebowe, grzyby, bakterie, promieniowce, rozkładające związki organiczne na związki prostsze przyswajane przez rośliny. Ich rola jest ważna dla świata ;).
Produkcja - przyrost substancji organicznej w postaci komórek i tkanek powstałych w ciągu określonego czasu.
Produkcja pierwotna - produkcja autotroficzna opierająca się przede wszystkim na fotosyntezie. Organizmy autotroficzne mają znaczenie jako pośrednik między światem nieorganicznym a organicznym. Produkcja pierwotna może być mierzona (produkcja pierwotna brutto - ilość energii tracona w procesie oddychania w jednostce czasu.) Produkcja pierwotna netto jest miarą produktywności ekosystemów, która zależy od wielu czynników.
Produkcja wtórna - ilość materii organicznej, którą wytwarzają heterotrofy za pomocą organicznych związków pokarmowych uzyskanych od producentów. Ekosystem może w pełni zrealizować swój potencjał jeśli w grupie I rzędu znajduje się grupa o wysokiej liczebności.
Struktura ekosystemu opiera się na zasadach:
- zasada jedności biotopu i biocenozy, organizmy są ze sobą powiązane - muszą ze sobą żyć
- zasada trwałości -ekosystemy posiadają najwyższy stopień trwałości ze wszystkich układów biologicznych
- zasada organizacji biocenozy - gatunki występujące w danym ekosystemie są ze sobą powiązane licznymi zależnościami biotycznymi, pokarmowymi, konkurencji
- zasada autonomii ekosystemu - odrębność terytorialna, organizacja wewnętrzna
- zasada zachowania obiegu materii i przepływu energii - materiały krążące w obrębie układów są przekazywane między komponentami.
Organizmy są układami termodynamicznymi, w których dokonuje się proces przemiany energii.
Promieniowanie --- energia wiązań chemicznych --- ciepło
Energia zawsze pochodzi z zewnątrz; dla roślin słońce dla zwierząt pokarm.
A = C-FU = P+R
A - asymilacja
C - konsumpcja
FU - odchody
P - energia (produkcja)
R - rozproszone ciepło (respiracja)