P.p.netto (g/m2/rok s.m.) największa: równ.las deszcz 1000-3500=dekompozycja (pow.17 mln km2), mokradła 800-6000 (2), rafy 500-4000 (0,6), strefy upwellingu 400-1000; najmniejsza: pustynie i lodowce 0-10 (24), otwarty ocean 2-400 (332),
Pp (ton s.m./rok) 120*109 lądy, 50*109 morza i oceany, lasy liściaste st.umiar. 1200 (Pp=d, najważn producenci pierw), step 500 (Pp>d)\
Biomasa detrytusoż 6x większa od roślinoż
Losy materii z pelagialu: dominacja widłonogów- kał opada szybko na dno; dom. Wioślarek- wolno, wykorzyst go bakterioplankton (pętla -energia krąży), część rozp się w H2O
Fotosynteza pochłania 1-2 % prom fotosyntet czynnego: 6CO2+ 6H2O+ fotony światła ->C6H12O6 +6O2
Chemosynt: 2 NH3+3O2 ->2HNO2 +2H2O+energia (662 kJ)
Lądy: większe wymagania fizjolog dla roślin: nie brak CO2, brak wody, muszą budować rusztowania, trudny dostęp do biogenów (N,P,Ca i K). Wiązanie N atm -symbioza roślin z bakteriami (kosztowne dla rośl). Heterotrofy uwalniają zw org przyswajalne dla roślin. Pobieranie P -mikoryza. Uprawy (e.sztuczne) -plon poza układ, niedobór biogenów. Kompromis-duża pow (adsorpcja światła) i mała (parowanie).
Wartość energ okrytonasiennych do 25% niższa od nago (gorsze troficznie siedliska). Okryto produkują masę taniej, iglaste radzą sobie w ostrym klimacie i gdy mało miogenów
Wydajność Pp brutto: zespoły planktonowe (<0,5%), rośl wodne w płytkich wodach, rośl zielne (1-2), uprawy (1,5), lasy (2-3,5). Utrata Ppb w czasie oddychania: lasy 50-75% (więcej elem podpierających), uprawy i rośl zielne 45-50 -> w wielu biocenozach lądowych ok. 1% prom słon zostaje związana z energią chem w procenie Pp netto.
Oceany: roczna produkcja 20-23*109 t związanego C (55*109 ton s.m.) =1/3 produkcji lądów
Czynniki określ organizację biocenozy: 1) światło,temp,P i Si(dla okrzem) 2)N,Fe,Mn,molibden 3)C,kobalt,S i in mikroel
*Kierunki badań: 1)masowe zjawiska termodynam i biogeochem w skali biosfery lub jej funkcjonal podjednost 2)problem kształt się różnorodn gat
Ekologia współcz bada 2 aspekty życia biosfery: mechanizmy zapewniające życiu na Ziemi trwałość: obieg materii i przepływ energii w poszczeg biocenozach; czy trwałość ma związek z różnorodn gat: obejmuje dynamikę liczebności populacji, stosunki między populacjami, adaptacje i ewolucje historii życiowych
Rewolucja naukowa w ekologii: badania kosmiczne, paleobiologia, zastos komputerów, zbliżenie ekologii do biologii ewolucyjnej (różnorodność zespołów, powst adaptacji)
Struktura płci: lemingi leśne w Australii 3:1 dla samic (wpływ na dynamikę rozrodu i stosunki socjalne)
Wskaźnik zastępowania: jak każda samica zostawi 1 córkę to R0=1 itd.; N1=N0*R0 (N1-liczeb po 1 pokoleniu); po T pokoleń NT=N0*R0T (geometr)
Eugenika negat Willis każdy czł ma 3-5 genów letalnych
Typy rozprzestrzeniania się: rozchodzenie się, skokowe rozprz się, powolne rozszerzanie zasięgu
Trójkąt Grime'a -3kierunkowa klasyfikacja historii życia *środ przyjazne i stabilne - fawor osob max konkurencyjność stadiów dorosłych(K),*p i ns -fawor duża rozrodcz(r),*np i s- gat wytrzymałe kosztem r i K, *np i ns- niemożl do zamieszk; presja selekcyjna: C-konkuren, S-stres, R-zaburzenia
Proc biogeochem uruch energia słon,realizują bakt i grzyby
Bilans węgla rośl lądowe wiążą 75 mld C, a rośl oceanów 40 mld C; ilość ta jest zbilanso CO2 z oddychania rośl, konsum i destruantów; oceany -50x więcej rozp zw.c niż atm; niedomknięty cylk -depozyty mat org; spalanie kopalin płynn 5-6 mld ton CO2/rok do atm,wycinani lasów 1; przyrost 3-3,5
Cykl azotu- amonifika (rozkład mat org z uwolnieniem NH4)-> 30 mld ton N; nitryfikacja (N2 utlenia się z udziałem mikroorg)-> NO3-; denitryf (NO3- ost akceptorem e-, uwalniają się gaz tlenki N i N2); C/N w żywych org ląd może= 160, w martwej glebie 15;; Wiąz N2koszt energ (18-24 ATP/ 1N2)
Obieg fosforu org żywe-martwa mat org i nieorg fosforany; woda- obieg szybszy (fitoplankton produkuje 109 P/rok), lą wolniej (rośl 18-24 mln P/rok), ucieczka P z rzekami do morza (21 mln t P/rok zawiesina, nie r-r);powrót na lądy (mało):guano,ryby
Obieg siarki do atm: z morza aerozol siarczanowy (4 mln t/rok),siarczek dwumetylowy (15 mln) wulkany, oddychanie beztl bakterii redukujących siarczany do H2D i siarczków (33-220 t/rok); pula S w żywej biomas ląd 2,5-4 mld t, martwej 3,5-6 mld; siarczany rozp w H2O-gł źródło S dla rośl, po redukcji zużywają R-SH do budowy białka (redukcja asymilacyjna); rozkład mat org uwalnia H2S (desulfurylacja+ bakt beztl); spalanie paliw fosylnych 150 mln t S w SO2
*Konkurencja wewnątrzgat (regulacja przez procesy zależne od zagęszczenia): #samoprzerzedzanie (prawo -3/2 Yody: rośl, pąkle, małże, meszki Simuliidae), #terytorializm (rozmiescz. os.niezg. z oczekiwanym wynikającym z losowego zajmowania siedlisk -bogatka, pąkle, rośl; skutek: konkurencja na drodze ustępowania, monopolizacja zasobów, korzyści>koszty), #stabilizujący wpływ zmienności indywidualnej (model Łom.: te osobn, których ilość energii zagosp (y(x)) >min ilości do przeżycia (m) się rozmn (nadmiar zasobów: g(x)=y(x)-m; x-ranga osobn), brana pod uwagę zmienność środ.;czas mierzony pokoleniami;osobn liczb.całk, co pokolenie przybywa osobn o najwyższych rangach, najgorsze cechy morfo-i fizjolog eliminowane, proces nieprzerwany, niezależny od ekolog sortowania osobn; Nierówn. podział->stabilizacja,równy-ekstynkcja)
*Wymiary podziału nisz: Pąkle-1 (zróżn warunków w różnych częściach strefy pływów);Kraby pust-2 (wielkość i kształt muszli, ich rozmieszczen);mrówki-3 (wielkość, zagęszcz i rozmieszcz przestrz nasion)
*Gildie-kateg funkcjonalne wg pozycji w sieci trof wchodzących w ich skład populacji. Grupy gat, które podobnie korzyst z tych samych zasobów (mrówki i gryzonie na pustyni)
*Symbioza metaboliczna- (mutualizm) roślinożer z mikroorg (beztl bakt Clostridium, grzyby) trawiącymi celulozę; zwierzęta odż się krwią (pijawki, kleszcze, tse-tse) uzależnione od bakt prod wit B; owady (mszyce) żywiące się sokiem rośl niedobór aa egzogennych wyrównują dzięki bakt symbiotycznym; u termitów, karaczanów i przeżuwaczy symbionty wykorzyst produkty rozkładu białka (NH3, mocznik) syntetyzując z nich aa. Udział gospodarzy:pobieranie i mech rozdrobnienie mat rośl, zapewnienie płynnego ośrodka, warunków beztl, u zw stałocieplnych- stała temp.ciała
* Gradacje w populacjach ssaków kopytnych (introdukcja reniferów na nowe tereny) Faza 1) Wzrost liczebn i wyczerpywanie zasobów pokarm, 2) Liczebn > pojemność środ, zasoby pokarm wyczerpywane 3) Spadek liczebn <- brak pokarmu +zła pogoda 4) Stabilizacja na niskim, bezp poziomie lub zanik.
* Strategia optymalnego żerowania - opuszczenie ofiary wtedy, gdy max korzyść dla drapież. Dobór fawor osob o strategii optym dla danych warunków środ (problem rozpatryw łącznie z przemieszcz się drapież między skupiskami, szer niszy pokarm i analizą rozkładu aktywności drapieżn w różnych skupiskach)
* Model strategii obronnych u małży: Fiz-behawior: Mya arenaria im głębiej jest zakopany tym mniejsza efektywność filtracji zawiesiny znad osadów dennych, ale też trudne odnalezienie przez kraba; morf - Dreissena polymorpha- przycementowanie do podłoża gruczołem narządu bisiorowego; Brak obrony-płastugi->syfony małżów(niski koszt regene s)
* Korzyści życia w grupach (bezpieczeństwo/zdobywanie pokarmu): drapieżniki (wspólne chwytanie ofiar też większych od siebie, polowanie,wych potomstwa), ofiary-obrona czynna i bierna (drapież trudno upolować osobn w stadzie, charakt ubarwienie (paski zebr), rozbieganie się (dezorientacja), ciasne skupianie się (samice z młodymi w środku), walka z drapieżnikami (duże zw stadne np. bawoły); wyższa temp -przeżycie przy spadku temp. otoczenia (rój pszczeli).Koszty: konkurencja
*Fotoreceptory: Czopki - wrażl na światło barwne (widzenie fotopowe). Pręciki - postrzeganie kształtów i ruchu, czarno-białe widzenie przy słabym oświetleniu (ekotopowe)
*Czynniki wpływające na ewolucję socjalnych zachowań: #Obrona przed drapież - zwiększenie skuteczności obrony, instynkt stadny (stada, ławice)+ synchronizacja rozmnażania - mniejsze straty ze strony drapież #Zwiększ zdolność konkurowania - działanie w grupie ułatwia pokonanie konkurentów wykorzyst te same zasoby; #Zwiększ skuteczność zdob pokarmu -naśladowcza (jedzą to co inni i nie musza szukać jedzenia), kooperatywna (wspólne polowanie jest łatwiejsze) #Penetrowanie nowych stref adaptatywnych -objęcie nowych siedlisk, niedost dla pojedyn osobn (szansa na życie w siedliskach bez konkurentów) #Zwiększ wydajność reproduktywna -możliwość jednoczesnej gotowości do rozmn i wymiany mat genet na większą skalę #Zwiększ przeżywalność po urodzeniu - wydatek energet na chowanie jaj i opiekę nad potomstwem -> mniejsza śmiertelność potom #Zwiększ stabilność populacji - grupa społ- większa zdolność prztrwania, kontrola liczebn - może ograniczyć rozmn przy mniejszych zasobach pokarm i przetrwać #Modyfikacja środ - grupa społ dostosowuje środ do swoich potrzeb
* Regulacyjna rola fosforu: W warunkach tlen. fosforany z rozkładu biomasy wytrącają się ze zw Ca, Fe lub wchodzą w osady ilaste (żele) - nierozp. Producent -plankton. W pelagialu 90-95% produkcji mat org i 80-90% dekompozycji, sieć trof złożona. Obieg pierw niedomknięty - na dno opada mat org. Latem w hipolimnionie warunki retencyjne. w warunkach beztl zw fosforu są łatwo rozp i ruchliwe. Fosfor w nierozp, dobrze natlen osadach jest niedostępny dla roślin aż do mieszania wody. Jesienią i zimą produkcja niska, wiosną po kolejnym zmieszaniu gwałt wzrost produkcji (zakwity). Odcina dostęp do światła i wyczerp tlen. W redukcyjnych warunkach pelagialu i na dnie jeziora uwalniają się przyswajalne zw P.
* Równina Serengeti: 1 mln Gnu, 600 tys gazeli Tomi, 200 tys zebr, 65 tys bawołów + 20 innych gat na 23 tys km2. Gł. gat migrujące w kolejności: zebry - zgryzają gł wys części traw, łodygi z pochwami liściowymi; gnu - tratują trawy i zgryzają do niższych wys, gł liście (dużo białka, mało lignin); Tomi - pasą się w porze suchej na zgryzionych trawach, pochwy liściowe traw i innych rośl zielnych. Zebry -pokarm najgorszej jakości, ale żołądek prostszy niż u przeżuwaczy, niestrawione białko nadrabiają ilością spoż masy rośl (2x większa), są mniejsze- potrzebują mniej energii i białek niż gnu i tomi. Większym zw jest łatwiej przeżyć w suchych okresach, gdy zawartość pokarmu jest niska.; Gnu i Tomi może być konkurencja o pokarm zastąpiona przez oddziaływania mutualistyczne, Gnu tratuje trawy i biomasa zmniejsza się o 85% a wys roślin o 56%. Jednak nie było widać żadnych oznak oddziaływań konkurencyjnych między nimi.
River Continuum - Koncepcja ciągłości rzeki -funkcjonalne podejście do strefowości cieków, odnosi się do modelowego cieku, którego górny odcinek znajduje się na terenie zalesionym Od źródeł do ujścia czynniki: szer i głęb koryta, szybkość prądu, obj masy wodnej, temp, zawiesina, natlenienie, dopływ mat org zmieniają się w sposób ciągły. Gradienty geomorf, chem i biol tworzą ciągły system -continuum rzeczne. Między strefami cieku przejścia są stopniowe i ciągłe. Wzdłuż biegu rzeki zmienia się stosunek Pp do respiracji. W górnych odcinkach, zalesionych, Pp mała, duży dopływ grubocząstecz detrytusu, dominują rozdrabniacze, zbieracze. W środkowych, przy szerokim korycie brak zacienienia całego cieku, w nurcie makrofity, wzrasta intensywność autochtonicznej Pp (stosunek produkcji do respiracji zrównoważony). W biocenozie dominują zdrapywacze, zbieracze i filtratorzy, nieliczni rozdrabniacze. W dolnym dopływ allochtonicznego detrytusu niewielki, zwiększa się Pp także za sprawą fitoplanktonu (produkcja > respiracją). Dominują zbieracze i filtratorzy. Drapieżcy są jednakowo liczni na całej długości cieku.
Wniosek Tilmana- wykl.konkur gdy gat.zuzywa zasób środ.organiczjący konkurenta w tempie szybszym niż tempo odnawiania go. Współwystępowanie gdy wolniej
Model L-V założenia:1)dot oddział. W najprostszym ukł (ofiara-drapież);2) liczeb pop.ofiar wzrasta, gdy spada liczeb.drap. (i na odwrót); 3)licz.popul.drap.wzrast gdy licz.ofiary rośnie >wartości progo(i odwrótnie)
Nakładanie się nisz: im mniejsze d/w tym trwała równowaga ograniczona, gwałt wzrasta >1; d/w wysokie to wys konk. wewnątrzgat. (w- odch standard krzywych, d-różnica w położ wierzch)
Koewolucja roślin:1.Jednoliścienne-budowa molekularna, krótko żyjące jednostki-merystemy podstawowe2.dwuliścienne-merystemy wierzchołkowe, chemiczne formy ochrony. K.MacArtura i Pianki drapieżniki to:zbieracze-szerokie spektrum pokarm,inwestycja energii w poszukiwanie (ptaki owadom), łowcy-wąskie spekt., inwest. w chwytanie i pokonywanie. Redukcja ryzyka: zredukowanie widoczności-w obecności ryb planktonoż zw planktonowe są przezroczyste, gdy ich brak mają barwnik np.Dioptomus leptopus, zredu.ruchliwości w odp na mechanoreceptory drapieżców np.Daphnia udaje trupa, możl ucieczki po próbie ataku,kryptyczne ubarwienie bentosu, dryf-kiełże poddają się prądą wody.Chemiczna redukcja zachowań obronnych: strzebla-skóra daje sygnały chem, Brachionus calyciflans -gdy zagrożenie to kolce, Chaoborus-indukuje odwrotnie do presji drapieżnych ryb, cyklomorfoza, obecn pluskwiaków. Zbiorniki zaporowe-stratyfikacja termiczna, wzbogacenie hipolimnionu w ruchliwe biogeny -> eutrofizacja. Jezioro do badań bo:wyodrębnienie z przestrzeni, silna integracja,długofalowe zmiany w czasie nie wykraczającym poza ludzkie kategorie czasowe, łatwe do przeprowadzenia eksperymenty. Zespoły org.w jeziorze: psammon,peryfiton,neuston, plankton, bentos.
Złożoność biocenozy-funkcja powiązania między jej elem skład, rośnie ze wzrostem liczby gat., powiązania poziome (konkurencyjne w tej samej gildii) i pionowe (zależności trof) .
Reguła Rapoporta- zasięg geog gat. tym > im dalej od centrum równika (klimat bardziej zmienny); Śr. amplit. temp. w Pol- 60st.C
Areał S=cAz z=0,3-0,2, c- charakt dla danego taksonu
Teoria biogeografii wysp (Wilson, MacArthur): liczba gat ustala się w pkt równowagi dynam między imigracją i koloniz wyspy przez nowe gat a ich wymieraniem; gdy dużo gat na wyspie mało osiedlających się nowych gat; gdy nasilona konkurencja wys. tempo zanikania (pkt rów dyn: tempo kolon=t. wymierania); wzrost liczby gat ze wzrostem wielkości wyspy; mniej gat gdy większa izolacja; lokalne zaniki i rekombinacje-> fauna i flora wysp uboższa niż odpow.im środ na lądzie stałym; gat bardziej mobilne pierwsze koloniz nową wyspę
Relaksacja-tracenie gat. na lądzie,który stał się wyspa,bo: szybkie zanikanie, wolna imigracja
Serengeti: roślinoż. pobieraja 14-38%PP,przez łańcuch detrytusowy przepływ 10-50%energii,, 12-58%-pożary-natur czynnik rozkład. mat.org.
Regulacja ekosystemu: z góry-drapież nad ofiara lub roslinoż nad rosl, pokarm z dołu-przez wyczerp zasobów
Funkcjonowanie ekosystemu: Czasem martwa mat org może nie być zmetabol (pokłady torfu, C, ropy)
I prawo termodyn (zachow energii-ilość energii pozost w ukł (ekosys) to różnica między energią doprow do ukł a utraconą wskutek pracy (ciepło)
II prawo (entropii)- natural kierunkiem przemian energet we Wszechśw jest wzrost entropii (stopnia nieuporządkowania)
Im > poziom trof, tym < energii dla niego dostępnej, więc mniejsza liczebn
Różnorodność gat- wskaźniki: dominacji, podobieństwa między 2 próbami, różnorodności gat (Shannon -Wiener, Simpson, Margalef)
Skład biocenozy -teorie: kto pierwszy ten lepszy- przypadkowość kolonizacji (przejściowe stadia sukcesyjne); efekt dominacji- konkurencja międzygat (późne etapy rozwoju)
Skład stabilności: stałość(struktury),odporność(na zewn czynniki destab)
Sukcesja: późne stadia: wys liczeb i biomasa, Ppn=respiracja, łańcuchy długie, różnorodność gat wys, konk międzygat wys; procesy: udostępnianie (przekszt środ), hamowanie (uniemożl zbyt wczesnej inwazji nast. stadium), tolerancja (nowe gat w późnych etapach tolerują niskie zasoby środ i mogą wyprzeć wcześniejsze stadia), r->K
Hipoteza umiark zakłóceń- najwięcej gat gdy wskutek umiark zaburzeń (pozwalają przeżyć gat nietrwałym i pionierskim) powst luki w zasiedlaniu gat (częstość zaburzeń nie wyższa niż tempo koloniz luk przez nowe gat)
Dłuższe łańcuc w stałych warunk środ, ekosys 3wymiarowe (pelagial, las)
Pimma i Lawton ukł z wieloma poziomami trof są niestabilne
Formy przetrwalnikowe:bulwy,cebule, kłącza, cysty, endospory;
klim umiark:jesienią i wiosną w jeziorach spadek prom.słon i wiatru woda miesza się. Żelazo:erytrocyty,wątroba,in.tkanki:mioglobina,enzymy,szpik kostny,transferryna osocza,wydalanie, wchłanianie.
Wydajność ekolog-część Ppnetto przechodząca do wyższego poziomu trof: W asymilacji -procent konsumpcji asymilowany na danym poziomie (20-50 roślinoż, detrytusofagi, 80 drapież, reszta -fekalia); W.produkcji-procent energii asymilowanej zużytkowanej na produkcję biomasy (50 rośliny, 30-40 bezkręg, 10 zmienno, 1-2 stało, reszta koszty utrzymania)
Przyczyny geogr.zróż.gat.: klimat (>gat.przy łagodniejszym),zmienność klimatu (tworzenie korzystnych warunków),rozmaitość siedlisk(zróżn rośl), energia-produktywność wys może utrzymać więcej osobn, konkurencja (sprzyja różnorodności ale zmniejsza l.gat.), drapieżnictwo(utrzymuje populacje ofiar na niskim poziomie), zaburzenia (osłabiają konk wyklucz), hipoteza czasu (więcej czasu- pełna koloniz)
METAZOA 1 lądowy bo: życie w morzu- 3mld lat, ląd-500mln, środ lądowe jest b. ustabilizowane, w morzu stabilne głębiny.
Jaskinie- ł.detrytusowy: martwa mat org (odchody nietop)< detrytusoż (wypławek)< konsumenci I, II (rak)< k.III (salamandra); cieplice -ł.spasania: producenci (b.siarkowe)< k.I (widłonogi)< k.II (kraby)i III (ryby)< reducenci (wieloszczety)
Regul zagęszcz puszczyka: przystąp do rozrodu, wielkość zniesienia, rozwój złoż jaj, śmiertelność gniazdowa i poza okresem lęgowym
Kukułka -pasożyt niespecyficzny