Rozdział 10
Piramidy ekologiczne:
liczba organizmów zjadanych jest większa od liczby organizmów zjadających,
większy zjada mniejszego,
całkowita masa zjadanych jest większa od całkowitej masy zjadających,
wykres obrazuje te wielkości i porządkuje je kierunkowo od podstawy ekosystemu (producenci), poprzez kolejnych konsumentów ku szczytowemu drapieżcy. Schemat jest nadmiernie uproszczony i statyczny.
Hipoteza Lindeman'a i Hutchinson'a - Energetyczne ograniczenie poziomów troficznych - ekosystem ma do dyspozycji tyle zasobów, ile wyprodukują autotrofy. Każdy kolejny konsument traci znaczną część tego, co zjadł, rozpraszając energię w postaci ciepła, wydalając produkty przemiany materii. Niewielką część wbudowuje w biomasę własną i swojego potomstwa.
Ograniczona wydajność przechodzenia energii na wyższe poziomy troficzne ogranicza ich liczbę.
Poziom troficzny - grupa organizmów pełniąca podobną rolę w obiegu materii i przepływie energii w biocenozie. Dana grupa organizmów może zajmować jednocześnie różne poziomy troficzne. (pojęcie wprowadzone przez Lindeman'a i Hutchinson'a)
Co to jest wydajność ekologiczna?
Stosunek produkcji na wyższym poziomie troficznym do produkcji na niższym poziomie troficznym (stosunek asymilacji lub stosunek konsumpcji dwóch sąsiadujących poziomów troficznych).
Współczynniki wydajności - stosunek natężenia strumieni energii dopływającego i odpływającego od danego ogniwa łańcucha lub przepływających pomiędzy łańcuchami.
A - asymilacja
C - konsumpcja
P - produkcja
PPB - produkcja pierwotna brutto
PAR - promieniowanie słoneczne czynne fotosyntetycznie
1. Przejścia energii wewnątrz ogniwa sieci troficznej:
A/C - wydajność asymilacji
P/C - wydajność produkcji (brutto)
P/A - wydajność wzrostu (netto)
2. Przejścia energii pomiędzy ogniwami sieci:
PPB/PAR - wydajność fotosyntezy
C/P, A/P - wydajność eksploatacji
P/P - wydajność troficzna
C/C, A/A - wydajność ekologiczna
Najważniejsze wnioski dot. sieci troficznych:
proporcje gatunków należących do do trzech kategorii: podstawowe (autotrofy, detrytusojady), szczytowe (takie których nikt nie zjada), pośrednie (zjadane i ofiary jednocześnie), nie zależą od liczby gatunków w ekosystemie,
pogląd, że tylko materia krąży jest nieścisły, w niektórych cyklach (np. pętla bakteryjna) energia również może krążyć,
łańcuchy pokarmowe są krótkie - zwykle 3-4 poziomy troficzne,
sumaryczna liczba powiązań jest proporcjonalna do liczby gatunków. Gęstość powiązań jest w miarę stała w sieciach o małej liczbie gatunków, w dużych sieciach wzrasta,
wszystkożerność (pobieranie pokarmu z różnych poziomów troficznych) nie jest zjawiskiem aż tak częstym,
sieci troficzne ekosystemów w stałych warunkach środowiskowych mają dłuższe łańcuchy, niż te które rozwijają się w warunkach zmiennych,
bezkręgowce są o rząd wielkości wydajniejsze w przetwarzaniu energii na biomasę niż kręgowce stałocieplne, zmiennocieplne zajmują pośrednie miejsce,
najwyższe poziom troficzny stanowią pasożyty stałocieplnych kręgowców, jednak maja niewielki wpływ na przepływ energii i materii w ekosystemie.
Przez które ogniwa sieci troficznej przepływa główna część strumienia energii w ekosystemach lądowych?
producenci → roślinożercy
producenci → destruenci
roślinożercy → destruenci
Co to jest "biomanipulacja"?
jedna z metod wykorzystywana w procesie rekultywacji wód. Polegająca na ingerencji w środowisko poprzez zmianę warunków życia organizmów lub zmianę stosunków ilościowych w danym ekosystemie, przy wykorzystaniu szeregu zależności łańcucha pokarmowego (np. zwiększenie ilości zooplanktonu i introdukcja wybranych gatunków ryb wpłynie na ograniczenie liczebności glonów).
Na czym polegają hipotezy regulacji ekosystemu "z góry" i "z dołu"?
Są dwa mechanizmy tego jak stosunki troficzne między gatunkami w ekosystemie mogą regulować wielkość ich populacji. Wyczerpanie się zasobów (pokarmu) - niższy poziom ogranicza wyższy tzw. hipoteza „z dołu”. Tylko szczytowy drapieżca jest ograniczany przez pokarm, inne gatunki przez eksploatujących je drapieżców, a dopiero potem przez pokarm - hipoteza „z góry”
Na czym polega różnica między sukcesją pierwotną a wtórną?
Pierwotna - rozwój ekosystemu od zera, wtórna - odtwarzanie ekosystemu po zaburzeniu (np. lasu na zrębie).
Klimaks - wg Clements'a - ostatnie, stabilne stadium biocenozy.
Cykl mozaikowy (pojęcie wprowadził Remmert) - cykliczne zmiany występujące w ekosystemach „klimaksowych”. Dojrzały system nie jest jednorodny, składa się z mozaiki płatów na różnych etapach sukcesji. Przeciętnie, cały ekosystem pozostaje w równowadze, ale w poszczególnych miejscach trwa sukcesja.
Czym różnią się pojęcia: stałości,równowagi, stabilności, homeostazy?
Stałość - brak zmian w badanym systemie
Stabilność - zdolność układu do powracania do stanu początkowego po zaburzeniach
Równowaga dynamiczna - stałość układu osiągana dzięki wyrównaniu sił działających na układ, np. zrównoważenie tempa dopływu i odpływu jakiś czynników.
Homeostaza = samoregulacja - postać sprzężenia zwrotnego - stan równowagi osiągany jest na z góry założonym poziomie (nastawiony punkt równowagi, set point), regulacja odbywa się z wewnątrz systemu, punkt równowagi narzucony jest z zewnątrz.
Elastyczność - miara szybkości powrotu układu stabilnego do stanu początkowego po zaburzeniu.
Oporność - właściwość układu polegająca na braku reakcji na czynniki zaburzające.
Trwałość - stałość składu gatunkowego w ekosystemie.
Niezawodność, powtarzalność - w odniesieniu do ekosystemu: zdolność do utrzymania takich samych lub podobnych parametrów procesów przy zwielokrotnionych powtórzeniach.
Do jakich konkretnych zmiennych w ekosystemie można odnieść te pojęcia?
tempo produkcji pierwotnej, stan biomasy, zapas fosforu i związków organicznych w osadach dot. jezior oligotroficznych,
Podaj argumenty naukowe wysuwane przeciwko tzw. "Hipotezie Gai" J. Lovelocka.
Hipoteza Gai - celowo działającego superorganizmu - została odrzucona ponieważ stoi w sprzeczności z teorią doboru naturalnego.
-żywe organizmy funkcjonują celowo, aby utrzymać się w stanie równowagi (homeostazy),
-organizm jest tak zaprogramowany, aby przeżyć i wydać potomstwo,
Celowe funkcjonowanie i samoregulacja mogły powstać tylko na drodze doboru naturalnego. Żadna z tych właściwości organizmów żywych nie znajduje odpowiednika w biosferze.