BIOLOGIA I EKOLOGIA

• 4,5 - 5 miliarda lat temu z pierwiastków obłoku materii międzygwiezdnej nagromadzonej wokół Słońca ukształtowała się Ziemia.

• 3 - 3,5 miliarda lat temu powstało życie, rozwój organizmów żywych w wyniku ewolucji powstało kilka ( dziesiąt ) różnorodnych środowisk, a w nich różne organizmy. Miały one udział w tym co jest na Ziemi teraz i co istnieje. Obecnie jest ok.:

- 0,5 miliona gatunków roślin

- 1,5 miliona gatunków zwierząt

Stworzyły one układ przyrodniczy na Ziemi, posiada on cechy:

- wysoce zorganizowany

- samo kontrolujący się

- samo organizujący się

Elementy układu przyrodniczego

• czynniki biotyczne ( wszystkie organizmy żywe )

• czynniki abiotyczne ( woda, powietrze, gleba i czynniki klimatyczne )

Układ przyrodniczy

Świat żywy Czynniki abiotyczne

1. Człowiek - tryb osiadły, ekspansja XIX w. ( szukanie pierwiastków potrzebnych do rozwoju przemysłu)

Odwet ekologiczny

• reakcja przyrody, przejawiająca się zachwianiem równowagi środowiska i trudnymi do przewidzenia szkodliwymi następstwami przekształcenia środowiska

• populacja obecnie ludności na Ziemi wynosi 8 miliardów

2. Sposób ograniczenia negatywnych skutków oddziaływania ludzi na przyrodę

• poznanie praw przyrody i uwzględnienie ich w działalności cywilizacyjnej i gospodarczej człowieka

Ekologia

1. Bada:

• prawa przyrody

• prawidłowości funkcjonowania systemów przyrodniczych

2. Jest nauką o:

• związkach między organizmami lub grupami organizmów, a ich środowiskiem

• współzależnościach pomiędzy żywymi organizmami a ich środowiskiem

• strukturze i funkcjonowaniu przyrody

• gospodarce przyrody

3. Bada zależności pomiędzy światem nieożywionym, żywymi organizmami, jak też między nimi samymi i w ten sposób daje przyrodnicze podstawy do ochrony i kształtowania środowiska.

4. Rozumiana jest jako nauka i środowisku przyrodniczym człowieka i jest utożsamiana a ochroną przyrody czy środowiska.

Różnica pomiędzy przyrodą a środowiskiem.

• przyroda obejmuje całokształt świata nieorganicznego i organicznego, ogół zjawisk fizycznych zachodzących między nimi bez ingerencji człowieka

• przyroda to w wymiarze uniwersalnym:

• abiotyczne środowisko

• żywa biocenoza

Historyczne środowisko było wcześniejsze. Środowisko jest elementem składowym przyrody.

Ochrona przyrody

• zachowanie różnorodności biologicznej

• racjonalne gospodarowanie zasobami przyrody

• właściwe kształtowanie krajobrazu

• zachowanie środowiska człowieka i umożliwienie mu kontaktu z przyrodą dla regeneracji sił

• przygotowanie norm prawnych regulujące relacje człowiek - przyroda, oraz organizowanie akcji społecznych propagujących tematykę ochroniarską

Ochrona środowiska

• działania zmierzające do zachowania bądź przywrócenia równowagi, stawiające sobie za cel przeciwdziałanie szkodliwym wpływom człowieka na środowisko, tj. zapobieganie jego dewastacji i degradacji

Ekologia

Znaczna część społeczeństwa utożsamia niesłusznie ekologie z zagrożeniem środowiska. Przymiotnik „ekologiczny” szeroko stosowany jest w handlu, marketingu

W domyśle: ekologiczny = zdrowy = sprzyjający środowisku

Ruch społeczny na rzecz ochrony przyrody podejmowany przez ideologów i polityków, którzy nie zdają sobie sprawy z faktycznych dzisiejszych możliwości i kosztów realizacji głoszonych haseł.

• ekologizm

• ekofilozfia

Filozofia ekologiczna:

Kierunek filozoficzny znamionujący nową postawę wobec przyrody.:

• dąży do harmonii społeczeństwa i przyrody

• ruch moralizatorsko - pedagogiczny, postulujący by człowiek coraz lepiej poznał samego siebie, opanował agresję i okrucieństwo wobec innych form życia oraz zdążał do ogarnięcia całego globu humanitaryzmem i humanistycznym działaniem.

Myślenie ekologiczne

Nastawienia i postawy wobec środowiska, wynikające z systemu norm i wartości, zasad ogólno etycznych, wierzeń, wiedzy, które warunkują i regulują zachowanie się człowieka, także w środowisku.

Etyka ekologiczna

Powinna być oparta na dwóch bardzo istotnych elementach :

• poszanowania życia w każdej jego formie

• uznania jednakowej wartości i roli wszystkich organizmów żywych w przyrodzie

Ekologia jako dyscyplina naukowa

Oikus - dom

Logos - nauka

Rozwinęła się po II Wojnie Światowej

Wyodrębniona z biologii ok. 1900r.

Główne przesłanie ekologii:

Jak można zachować lub przywrócić równowagę w przyrodzie opierając się na mechanizmach funkcjonowania systemów przyrodniczych, na różnych poziomach ich organizacji, i jak respektować te mechanizmy w działaniach gospodarczych człowieka.

Naukowy aspekt ekologii:

Wyjaśnienie:

• mechanizmów funkcjonowania w przeszłości bądź obecnie układów ekologicznych

• procesów regulujących

• czynniki warunkujące obieg materii i przepływ energii w biocenozach

Stosowany aspekt ekologii:

• tworzenie przyrodniczych podstaw ochrony; kształtowania środowiska

Podział ekologii:

• autekologia

Ekologia pojedynczego osobnika, bada zależności między organizmem a środowiskiem; wyjaśnia w jaki sposób organizm oddziałuje na otoczenie i w jaki sposób otoczenie wpływa na organizm

• synekologia

Zajmuje się zbiorowościami osobników - populacjami, biocenozami

Ekologia populacji

Ekologia biocenoz

Ekologia ekosystemów

Ekologia krajobrazu

											Biosfera
										Biom
									Ekosystem
								Biocenoza
							Populacja
						Organizm
				Układ narządów
				Narząd		Zakres badań ekologii
			Tkanka
		Komórka
	Organella
Molekuły	Poziomy organizacji żywej materii

Osobnik - populacja - biocenoza - ekosystem - biom - biosfera

Nisza ekologiczna - całokształt potrzeb życiowych organizmów tzw. „zawód organizmu”, lub ścisłe określenie miejsca organizmu w obrębie zespołu lub ekosystemu.

Populacja - grupa osobników jednego gatunku, zamieszkująca wspólny obszar, mogąca się swobodnie i skutecznie krzyżować tzn. wydawać płodne potomstwo np. lisy

Biocenoza - zespół populacji różnych gatunków, żyjących w określonej przestrzeni środowiska lądowego lub wodnego połączonych głównie zależnościami pokarmowymi - troficznymi ( jedne zjadają drugie )

Biotop - obszar o określonych warunkach ekologicznych, będący siedliskiem dla biocenozy lub osobnika

Ekosystem - układ ekologiczny utworzony przez biocenozę, łącznie ze swym abiotycznym środowiskiem - biotopem

Ożywiona część nieożywiona część

Biotyczne elementy abiotyczne elementy

Biocenoza + biotop = ekosystem

Biom - zespół ekosystemów, tworzących duże i łatwe do rozróżnienia regiony biologiczne na Ziemi np. tundra, tajga, step, pustynia

Biosfera i ekosfera:

• strefa w której może istnieć życie

• zespół wszystkich występujących na Ziemi ekosystemów, największy, i najbliższy samowystarczalności układ biologiczny zamieszkany przez organizmy żywe.

Dzielimy na:

• troposfera - dolna część atmosfery do wysokości 10 - 15 km

• hydrosfera - wszystkie wody

• litosfera - powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej ( do 1 km) w tym gleba ( do 3 km tzw. edosfera )

Musze one zawierać elementy biotyczne w przeciwnym razie są środowiskiem

Ekologia organizmów, autekologia

Zajmuje się wymaganiami poszczególnych organizmów w odniesieniu do czynników środowiskowych, które na nie oddziaływają, bada relacje:

Organizm - środowisko - organizm

Czynniki środowiska

Czynniki ograniczające występowanie organizmów

Na Ziemi wyróżnia się dwa główne środowiska życia organizmów:

• lądowe

• wodne

Różniące się:

• właściwościami fizycznymi

• temperaturą

• zawartością tlenu i dwutlenku węgla

• odmiennymi warunkami świetlnymi

• zasobnością soli mineralnych

• odczynem ( pH)

• stopniem oddziaływania czynników mechanicznych : wiatry, prądy morskie, ciśnienie

Porównanie

Czynniki środowiska	Woda	Ląd
Gęstość	1000 kg/m^3	1,29 kg/m^3
O2	3,5 %	21%
CO2	1,7 %	0,03%
N2	65 %	78%
Wahania temp.	Duże	małe
Oświetlenie zewn.	Rozproszone	Pełne

Czynniki środowiskowe wpływają na:

• aktywność organizmów

• ich liczebność

• rozmieszczenie

• tempo i efektywność procesów życiowych, takich jak oddychanie, odżywianie, rozmnażanie itp.

Dzielimy na:

• abiotyczne

• biotyczne

Abiotyczne - oddziaływanie nieożywionych elementów środowiska na organizm.

Wyróżniamy czynniki:

• klimatyczne : temperatura, woda, światło, ciśnienie, wiatr

• edaficzne : gleba, jej struktura, jej skład chemiczny

Biotyczne - żywe czynniki środowiska - rośliny, zwierzęta, człowiek - wywierające bezpośredni lub pośredni wpływ na siebie wzajemnie i na otaczając abiotyczne składniki środowiska

Abiotyczny + biotyczny = czynnik ekologiczny

Ograniczające czynniki ekologiczne

Biotyczne i abiotyczne czynniki środowiska wywierające wyraźny wpływ na organizmy.

Temperatura

Przejawy życia od -200°C do 150°C. Żaden organizm nie może żyć w tak szerokim przedziale temperatur. Większość żyje w różnych rejonach świata gdzie temp. jest w przedziale od 0°C do 30°C

Dolna granica życia, to temp. zamarzania wody 0°C.

Górna granica życia, to temp. denaturacji białka 40°C do 50°C

Na lądzie :

-70°C (Syberia) bakterie, sinice, porosty, mszaki, zwierzęta polarne

-196°C, ciekły N₂ w warunkach laboratoryjnych, przez kilkanaście minut przetrzymują formy przetrwalne wrotków i niesporczaków.

Wykład 17 X

Odporność na działanie niskich temperatur zależy od:

• zawartości wody w organizmie

• ilości tłuszczu

• pokrycia ciała

Temperatura na lądzie:

150°C - w warunkach laboratoryjnych krótkotrwałą ekspozycję przeżywały formy przetrwalne niesporczaków.

80°C rośliny i zwierzęta żyjące na pustyniach, stadia rozwojowe niektórych słodkowodnych skorupiaków, bakterie termofilne (96°C)

Przystosowanie zwierząt do przetrwania warunków termicznych

• hibernacja - sen zimowy

• estywacja - sen letni, letarg

Woda ma duże ciepło właściwe, dużą pojemność cieplną, dlatego w wodzie amplituda wahań temperatury jest mniejsza niż na lądzie.

Stąd organizmy wodne mają odpowiednio węższe zakresy tolerancji niż organizmy lądowe.

Temperatura w wodzie

Temperatury wód śródlądowych mieszczą się w granicach od 0°C do ok. 40°C

Najwyższa temp. powierzchni wody wynosi 36°C (M. Czerwone ) najniższa w strefach biegunowych -1,9°C

Gęstość wody zależy od temperatury, dlatego występuje warstwowość termiczna zbiorników wodnych tzw. Stratyfikacja, jest to pierwszy układ temperatur, im głębiej tym chłodniej.

Światło

Promieniowanie słoneczne jest podstawowym źródłem energii na Ziemi, w tym również procesów życiowych organizmów występujących w biosferze

Wpływ światła na organizm zależy od jego natężenia, jakości i czasu naświetlania

Zakres promieniowania el. magn. Słońca

10^-7 - 10⁹ mikro metra

• - radianów

Dla roślin światło jest niezbędne do życia, ze względu na swoją podstawową rolę w procesie fotosyntezy.

Dla zwierząt jest czynnikiem regulującym czynności życiowe:

• aktywność rozrodcza

• wzrost

• tempo przemiany materii

• wędrówki

• zachowanie się

• orientację w otoczeniu

Dla roślin i dla zwierząt lądowych nie jest istotnym czynnikiem ograniczającym ponieważ dociera do nich nie zmienione i nie wpływa na intensywność fotosyntezy.

W wodzie ze wzrostem głębokości, natężenie promieniowania zmniejsza się na skutek pochłaniania przez warstwę wody.

Najmniej absorbowane jest światło niebieskozielone i ono dociera najgłębiej. Stąd też na dużych głębokościach rosną glony wykorzystujące niebieskozieloną część promieniowania świetlnego

WODA

Niezbędny składnik każdego żywego organizmu przeciętnie 70 - 80 %, zwierzęta wodne np. żebropław pas wenery ( 99 % ), meduza chełbii modrej (98 %), ślimak zatoczek (84 %), szczupak (80%)

Zwierzęta lądowe np. kaczka (70 %), człowiek ( 65 %)

Rola wody:

• niezbędny element przy syntezie i hydraulizie wielu związków organicznych

• umożliwia pobieranie składników pokarmowych ( sole mineralne )

• rozpuszczalnik w płynach ustrojowych

• uzupełnienie pokarmu każdego organizmu

• środek transportu wewnątrzustrojowego

• pomaga regulować temp., ciśnienie osmotyczne i pH ( stężenie jonów wodorowych )

Jest czynnikiem ograniczającym głównie w środowiskach lądowych, w szczególności suchych, natomiast w środowisku wodnym tylko tam, gdzie jej ilość ulega dużym wahaniom.

W środowiskach ubogich w wodę organizmy wykształciły różne rodzaje przystosowań, polegających głównie na magazynowaniu wody lub na ograniczeniu jej wydalania.

Niekiedy mimo dostatku w środowisku, jest niedostępna dla organizmu. W przypadku siedlisk zawierających wodę o większej zawartości soli niż płyny, wewnątrz organizmu, organizm zamiast pobierać wodę oddaje ją.

GAZY:

Największe znaczenie mają:

• tlen O₂

• dwutlenek węgla CO₂

• azot N₂

Tlen : w wodzie, podobnie jak na lądzie, ma ważne znaczenie dla życia organizmów

Pochodzi z procesów fotosyntezy lub dostaje się na drodze dyfuzji z powietrza. W środowisku wodnym ilość tlenu jest 20 - 30 razy mniejsza niż w powietrzu.

Niedobór tlenu może być spowodowany eutrofizacją wód lub zanieczyszczeniem ściekami. Brak tlenu staje się istotnym czynnikiem ograniczającym egzystencję wielu organizmów

Eutrofizacja - intensyfikacja procesów roślin poprzez dostarczenie im niezbędnych składników

Dwutlenek węgla :

Niezbędny w życiu roślin jako zasadnicze źródło węgla potrzebnego do budowy związków organicznych

W wodzie jest go więcej niż w powietrzu, wynika to z bardzo dobrej rozpuszczalności.

W wodzie znajduje się na skutek:

• dyfuzji z powietrza

• procesów oddechowych

• rozkładu związków organicznych

Nadmiar:

• w wodzie - prowadzi do zakwaszenia

• w powietrzu - do efektu cieplarnianego

Ciśnienie:

• atmosferyczne panujące w atmosferze ziemskiej, którego wartość zmienia się wraz ze zmianą temperatury i wysokości nad poziomem morza

• hydrostatyczne - panujące w zbiornikach wodnych, zwiększa się o 1 atmosferę na każde 10 m. głębokości. Ciśnienie hydrostatyczne jest ważnym czynnikiem ograniczającym, w przeciwieństwie do ciśnienia atmosferycznego. Wysokie ciśnienie w głębiach oceanów ( 1000 atmosfer ) spowalnia procesy życiowe

Czynniki biotyczne:

• formy oddziaływania organizmów na siebie, czyli zależności międzygatunkowe i wewnątrzgatunkowe, jak również wpływ organizmów na środowisko abiotyczne

Organizmy:

• Przystosowują się do środowiska fizycznego a także przystosowują to środowisko do swoich potrzeb życiowych. Wywołuje ciągłe zmiany fizyczne i chemiczne właściwości materii nieożywionej, wprowadzając do środowiska nowe związki i źródła energii.

Czynniki biotyczne:

• Organizmy oddziałują na życie innych organizmów. Rośliny współzawodniczą o światło, wodę lub składniki odżywcze. Mogą wydzielać substancje hamujące lub uniemożliwiające rozwój innych roślin.

• Zwierzęta roślinożerne wpływają na ilość i skład szaty roślinnej.

• Skład gatunkowy i liczebność zwierząt roślinożernych regulują drapieżcy

• Organizmy oddziałują na siebie antagonistycznie lub protekcyjnie.

Czynniki ograniczające:

• Każdy czynnik abiotyczny lub biotyczny, który zbliża się do granic tolerancji gatunku lub je przekracza

Tolerancja ekologiczna:

• Zdolność organizmu do przystosowania się do zmian danego czynniku

Zakres tolerancji

• Przedział wartości danego czynnika - siły jego oddziaływania w obrębie którego organizmu bytuje i utrzymuje swoje funkcje życiowe.

Tolerancja organizmu:

• Zakres tolerancji wyznaczają 2 punkty krytyczne określające wartość progową przeżycia organizmu

• minimum - dolny punkt krytyczny

• maksimum - górny punkt krytyczny

Gatunek	Dolna temp. powodująca śmierć po [1h] °C	Gatunek	Górna temp. powodująca śmierć po [1h] °C
Człowiek	-1	Glony termofilne	85-93
Świnka morska	- 15	Młode pstrągi	15
Królik	- 45	Dżdżownice	24 - 26
Kura	- 50	Zarodki pstrąga	12
Kaczka krzyżówka	- 100	Żaba	30
Pszczoła	1
Trzykrotka	1,4
Warzucha	- 40

Prawa opisujące tolerancję organizmu:

• Prawo minimum J.Liebega

• Prawo tolerancji V.E. Shelforda

Prawo minimum:

Możliwość rozwoju i wzrostu organizmu określona ten składnik, którego jest najmniej w stosunku do zapotrzebowania

Prawo Tolerancji:

Możliwość bytowania organizmu określają minima i maksima danego czynnika

Zakresy tolerancji organizmów:

Tolerancja różnych organizmów względem tego samego czynnika może być:

• odmienna tzn. punkty krytyczne nie pokrywają się

• zbliżona, gdy punkty krytyczne i przebieg krzywej się pokrywają

Dla wyrażenia względnego stopnia tolerancji cechującego dany gatunek powszechnie używa się w ekologii terminów z przedrostkami:

• steno - co oznacza wąski

• eury - co oznacza szeroki

Gatunki urytypowe - eurybionty

Mają szeroki zakres tolerancji i mogą żyć i rozwijać się w środowisku o zróżnicowanych warunkach, o dużych wahaniach czynników zewnętrznych.

Gatunki stenotypowe - stenobionty

Mają małą tolerancję w stosunku do czynników środowiska i występują w ściśle określonych warunkach o niewielkich wahaniach wartości tych czynników. Stenobionty są bardziej wyspecjalizowane niż eurybionty.

W stosunku do określonych czynników wprowadza się następujące terminy:

Eury ( szeroki)	Termiczny	Temperatura
		Hydryczny	Woda
	Steno ( wąski)	Halinowy	Zasolenie
		Fagiczny	pokarm

Tolerancja organizmów

Szerokość zakresu tolerancji świadczy o specjalizacji organizmu. Tolerancja może być duża w przypadku jednego czynnika a mała względem drugiego np. organizm stenotermiczny euryhalinowy

- POLIBIONTY

• OLIGOBIONTY

POLIBIONTY-są to stenobionty których strefa tolerancji mieści się w górnej granicu zmienności czynników środowiska a wymagania organizmu są zarazem wąskie i względniewąskie.

OLIGOBIONTY-są to stenobionty zachowujące odległość w wąskich lecz względnie niskich granicach tolerancji.

WZGLĘDNE GRANICE TOLERANCJI ORGANIZMÓW STENO- I EURY- TERMICZNYCH

Grupy ekologiczne- organizm o podobnym zakresie tolerancji w stosunku do określonych czynników środowiska

Czynnik środowiska	Grupa ekologiczna	Przykład
ŚWIATŁO	Światłolubne -heliofile	-Słonecznik -Rumianek -Dziurawiec
		Cieniolubne -skoliofile	-Paprocie -Bluszcze -Szczawik zajęczy
	ILOŚĆ WODY	Wodolubne	-Lilia wodna -Gąbka morska
		Wilgociolubne	-Mchy -Zawilec -Skrzyp -Ryz -Żywokost lekarski
		Sucholubne	-Kaktusy -Rozchodnik -Wilczomlecz

Gatunki wskaźnikowe

- Kwaśne gleby - skrzyp, siódmaczek leśny

- Mało soli mineralnych - borówka, wilczomlecz

- Gleby wilgotne próchnicze- żywokost lekarski, niecierpek pospolity

Znaczenie granic tolerancji

- Przy ocenie stanu czystości środowiska np. wskaźnikowe biondykatory

- W gospodarce łowieckiej przy regulacji liczebności drapieżcy i ofiary

- W biologicznym zwalczaniu szkodników

- W zwiększeniu plonów przez dobór odpowiedniej rośliny do właściwych warunków.

BIONDYKATORY -BILOGICZNE WSKAŹNIKI JAKOŚCI ŚRODOWISKA ZWIERZĘTA ROŚLINY O DUŻEJ WRAŻLIWOŚCI NA DZIAŁANIE OKREŚLONYCH CZYNNIKÓW, np. DO BADANIA CZYSTOŚCI WÓD STOSUJE SIĘ CHLORELLĘ, PAŁKĘ SZEROKOLISTNĄ, PSTRĄGA POTOKOWEGO; DO BADANIA CZYSTOŚCI POWIETRZA UŻYWA SIĘ POROSTY LICHENES DRZEWA MSZAKI ROŚLINY ZIELONE.

Porosty Lichenes

Wskaźnik stopnia zanieczyszczenia NO_X, O₃, Pb. Obecność brak skład pozwalają określić ilość brakujących składników.

Drzewa

Wygląd kształt rozmieszczenie liści stan kory (Ph) niektórych gatunków pozwalają ocenić stopień zanieczyszczenia Tlenki siarki, azotu zakwaszają a tlenki metali alkalizują korę. Odporne na SO₂ są buk, klon polny, brzoza, dąb czerwony, olchy. Wrażliwa na SO₂ są lipa drobnolistna, jesion, wiąz kasztanowiec, zielone rośliny naczyniowe.

Wskaźnik zanieczyszczenia powietrza i akumulacji metali ciężkich

SYNEKOLOGIA

Ekologia populacji

Populacja- to zespół jednego gatunku wzajemnie na siebie oddziałujących i zamieszkującym w tym samym czasie określoną przestrzeń mogących krzyżując się wydawać potomstwo.

Dwa kryteria we wszystkich definicjach

- Genetyczne - wymiana genów krzyżowanie osobników

- Ekologiczne- życie osobników jednego gatunku w danym czasie w danej przestrzeni.

Miejsce w którym żyje populacja danego gatunku nazywane jest siedliskiem.

Siedliska ma określoną pojemność ekologiczną którą określa

- Przestrzeń

- Kryjówki

- Pokarm

Populacja jest formą istnienia gatunku biologicznego spełnia określone funkcje w biocenozie w której występuje, a ponadto występuje w określonych związkach z innymi populacjami tego samego gatunku.

Areał - część siedliska zajmowanego przez pojedynczego osobnika populacji na którym występują wszystkie potrzebne mu do życia elementy.

Zasięg przestrzenny populacji- suma areałów poszczególnych osobników. Suma nie musi pokrywać się z zasięgiem przestrzennym populacji.

NISZA EKOLOGICZNA

SKŁADA SIĘ Z NISZY

- PRZESTRZENNA SIEDLISKOWA

- POKARMOWA- TROFICZNA

• WIELOCZYNNIKOWA FIZJOLOGICZNO PRZYSTOSOWAWCZA

Nisza przestrzenna - przestrzeń fizyczna zajmowana przez populacje.

Nisza pokarmowa - przestrzeń zbezpieczająca potrzeby pokarmowe populacji

Nisza fizjologiczno -przystosowawcza- przestrzeń która zawiera całkowity zakres warunków w których populacja może się rozwijać

Cechy populacji

- Liczebność

- Różnorodność

- Śmiertelność

- Rozprzestrzenianie się

Liczebność - jest to liczba osobników składających się na populacje. Z liczebnością związane jest zagęszczenie populacji.

Zagęszczenie populacji- to liczba osobników składających się na określoną jednostkę powierzchni 500 sosen/ha, 5mln okrzemek /m₃, 2 dżdżownice / dm_3.

liczebność i zagęszczenie zależą od wielkości organizmów. Im organizmy większe tym populacja mniej liczna i mniej zagęszczona.

ZAGĘSZCZENIE =	LICZBA OSOBNIKÓW
		JEDNOSTKA PRZESTRZENI

ZAGĘSZCZENIE POPULACJI ZALEŻY OD

Pojemności środowiska

Wydolności środowiska np. pokarmowej

Opór środowiska jest to suma fizycznych i biologicznych czynników, które nie pozwalają gatunkom osiągnąć maksymalnej liczebności. Czynniki zewnętrzne działające na populację i powodujące pośrednio i bezpośrednio śmiertelność.

Opór środowiska możemy zmierzyć i wyrazić za pomocą liczby osobników ubywających z populacji w jednostce czasu.

Szybkość wzrostu populacji - Liczba osobników o które zwiększa się populacja w jednostce czasu.

Tempo wzrostu ilościowego populacji obrazują dwie krzywe wzrostu liczebności

-esowata

-jotowata

Krzywa esowata- jest uzyskiwana wtedy gdy mamy ograniczony wzrost związana jest z istnieniem czynników ograniczających biotycznych i abiotycznych

Krzywa jotowata- uzyskiwana jest przy wzroście nieograniczonym brak jest czynnika ograniczającego liczba osobników stale wzrasta.

Funkcje - oscylacje nieregularne wahania liczebności populacji na skutek czynników

- biotycznych drapieżcy i pasożyty

- abiotycznych zmiany klimatyczne temperatura( strefa umiarkowana , arktyczna) wilgotność (obszary tropikowe).

LICZEBNOŚĆ populacji zależy od pozostałych 3 cech populacji

-rozrodczość

-śmiertelność

-rozprzestrzenianie migracji

Rozrodczość - stosunek liczby nowo urodzonych osobników do liczebności całej populacji.

Proces przeciwstawny to śmiertelność.

Śmiertelność określa ilość zgonów w stosunku do liczebności całej populacji

Śmiertelność populacji określają krzywe przeżywania

TYP1- największą śmiertelność mamy u osobników starych czyli w drugiej połowie lub pod koniec życia. Charakterystyczny dla populacji mających mało wrogów naturalnych lub mających wysoką organizację życia społecznego w przyrodzie rzadko występuje np. człowiek, karaczan, starczyk, duże ssaki.

TYP2 - jednakowe prawdopodobieństwo śmierci niezależnie od wieku osobników równomierny spadek przeżywalności wraz z upływem czasu. Rzadki w przyrodzie np. liczne populacje roślin jednorocznych, niektóre gatunki ptaków

TYP3- jest charakteryzowany wysoką śmiertelnością w okresie młodzieńczym( do 90%) a jednocześnie znaczna przeżywalność w wieku zaawansowanym. Określany jako ekologiczny charakterystyczny dla większości populacji naturalnych np. ryby, żółwie.

Przyczyny śmiertelności

-Środowiskowe np. brak pokarmu

-Osobnicze np. starzenie się brak opieki nad potomkiem, sposób rozrodu wady konstrukcyjne organizmu.

-Populacyjne np. przegęszczenie, konkurencja, kanibalizm

-Biocenotyczne np. drapieżnictwo, pasożyty chorobotwórcze

Rozprzestrzenianie polega na przemieszczaniu się osobników (dorosłych lub młodych) między populacjami.

Przyczynia się do zmian liczebności populacji, głównie zależy od barier w środowisku i liczebności osobników.

Formy rozprzestrzeniania

-Emigracja

-Imigracja

-Migracja

Emigracja -to jednokierunkowy ruch osobników na zewnątrz, opuszczenie populacji

Imigracja - to jednokierunkowy ruch do wewnątrz nowych osobników spoza populacji

Migracja- to ruch dwukierunkowy, przemieszczanie się osobników między populacjami.

Struktura populacji - wynika ze znacznego zróżnicowania w obrębie populacji, poszczególnych osobników.

Te struktury populacji to:

Struktura płciowa

Struktura wiekowa

Struktura przestrzenna

Struktura socjalna

Struktura płciowa- jest charakterystyczna dla gatunków które wykazują dymorfizm płciowy i obejmuje zależności między liczbą samic♀ i samców ♂. Przedstawiona w postaci stosunku najmniejszych liczb np. 1:15, 2:3 lub w formie procentowej tzn. sprawdzonej do sumy osobników równej 100 np. 40♀:60♂, 50♀:50 ♂.

Struktura płciowa nie dotyczy

- Populacji obojnaczych np. dżdżownice, winniczek

-Jednopłciowych rozmnażających się partenogenicznie czyli z niepłodnej gamety żeńskiej (np. mszyce, wrotki).

Struktura płciowa populacji naturalnych jest taka aby w danych warunkach umożliwia płodność nie maksymalnie możliwą ale niezbędną do życia.

Struktura wiekowa( rozkład wiekowy) udział populacji osobników różnych grup wiekowych:

-Młodych, okres przedrozrodczy

-Dojrzałych okres rozrodczy

-Starych - okres pozarozrodczy

Struktura wiekowa informuje o rozrodczości i śmiertelności danej populacji.

Od udziału różnych grup wiekowych populacji zależy aktualny potencjał rozrodczy.

Strukturę wiekową populacji można przedstawić za pomocą piramidy.

Typy piramid wiekowych

Struktura przestrzenna populacji jest związana z rozmieszczeniem osobników populacji na danym obszarze

Typy rozmieszczenia osobników w terenie

-Równomierne

-Losowe

-Skupiskowe

Rozmieszczenie równomierne - Występuje stosunkowo rzadko w przyrodzie obserwuje się w populacjach o ostrej konkurencji wewnątrzgatunkowej. Np. baobab, pingwiny w kolonii, skowronki drzewa w sadzie.

Rozmieszczenie losowe- w warunkach naturalnych występuje rzadko polega na tym że osobniki dzieli rozmaity odstęp np. pewne drobne stawonogi w ściółce leśnej niektóre gatunki drzew wiatropylnych w lesie mieszanym.

Rozmieszczenie skupiskowe - występuje w przyrodzie najczęściej dotyczy np. zwierząt glebowych, pawiany , dęby, ryby tworzące ławice, antylopy, bawoły na sawannach , renifery w tundrze.

Struktura socjalna- względnie stały układ zachowańi zależności pomiędzy osobnikami tworzącymi populację

Organizacja socjalna w przypadku kręgowców oparta jest na trzech zasadach :

Stosunków dominacji i hierarchii

Obrony i zachowania terytorium

Przewodnictwa

Dominacja i hierarchii społeczna jest to forma organizacji oparta na zróżnicowaniu funkcji jakie pełnią osobniki w populacji. Ustala się w przypadku bezpośrednich kontaktów osobniczych. W wyniku tych kontaktów tworzy się stosunek nadrzędności i podrzędności między osobnikami. Terytorilalizm polega na rozdzieleniu przestrzeni osobników danej populacji i służy zminimalizowaniu konkurencji wewnątrzpopulacyjnej.

Dzieli osobniki na :

Osobniki osiadłe - aktywnie broniące terytorium

Osobniki migrujące prowadzące koczowniczy tryb życia są rezerwą populacyjną na miejsce osobników osiadłych

Korzyści z terytorializmu

- Równomierne wykorzystanie terenu

- Faworyzowanie związków monogamicznych korzystniejsza opieka nad potomstwem

- Ochrona przed przegęszczeniem i jego następstwami np. epidemiami

- Tworzenie przez populacje rezerwy osobników służących do uzupełnienia strat w liczebności populacji osiadłe oraz do ekspansji terytorialnej.

PRZEWODNICTWO

Przewodnictwo polega na kierowaniu stadem

Dominantem może być :

Jeden osobnik np. wilki

Grupa osobników np. renifery

Przewodnikiem może być

Samiec np. pawiany

Samice np. słonie

Owady społeczne mają najbardziej rozwiniętą organizacje socjalną. Są to pszczoły mrówki i termity.

Owady społeczne charakteryzują się

Polimorfizmem

Podziałem pracy- zróżnicowane funkcjonowanie

Całkowitym podporządkowaniem losów osobnika interesom życiowym całej kolonii.

Polimorfizm jest to zjawisko szczególnego zróżnicowania budowy osobników i przyzwyczajenia do pelnienia okreslonych funkcji w społeczeństwie np. u błonkówek robotnice , żołnierze , królowa.

Różnice w związkach socjalnych owady społeczne.

Reakcje osobnicze oparte są na instynktach odruchach bezwarunkowych wywołane przez boźce zapachowe, wzrokowe i słuchowe.

Miejsce osobnika i ich funkcje są określone w sposób trwały i nie podlegają zmianom.

Róznice w związkach socjalnych kręgowców z innymi członkami stada

Zachowanie osobników jest uwarunkowane obecnością osobników i w przypadku zmian w składzie grupy może ulegać zmianom.

Interakcja między populacjami

Klasyfikacja interakcji jest oparta na korzyściach lub stratach jakie ponosi jeden lub oba gatunki.

Antagonistyczne

Nieantagonistyczne

Neutralne

Neutralizm polega na zupełnym braku wzajemnych powiązań i brak wpływów pomiędzy dwoma żyjącymi w tej samej biocenozie populacjami w przyrodzie niezwykle rzadki i trudny do stwierdzenia. Możliwy gdy osobniki dwu populacji mają odmienne wymagania życiowe co wyklucza konkurencje.

Interakcje antagonistyczne

Amensalizm

Konkurencja

Drapieżnictwo

Pasożytnictwo

AMENSALIZM- populacja jednego gatunku hamuje rozwój drugiej populacji nie ponosząc strat i nie czerpiąc z tego żadnych korzyści. Jeżeli hamowanie odbywa się za pomocą związków chemicznych to jest to jest to działanie allopatyczne np. ; grzyb pędzla produkuje penycyline ona hamuje rozwój bakterii, brzoza wytwarza substancje działające na sosnę orzech włoski produkuje chinon.

KONKURENCJA -zachodzi między osobnikami o tych samych wymaganiach życiowych zajmujących tę samą przestrzeń i korzystających z tych samych zasobów będących w nadmiarze. Konkurencja prowadzi do osłabienia, a w końcu do wyeliminowania najsłabszego najmniej dostosowanego. W wyniku konkurencji dochodzi do rozdzielenia blisko spokrewnionych ze sobą gatunków, a w konsekwencji do wypierania gatunku słabszego przez silniejszy.

DRAPIEŻNICTWO- jedna z populacji przynosi szkodę drugiej populacji w zamian zyskując pewne korzyści. Dotycz przede wszystkim zwierząt i zachodzi w układzie drapieżca ofiara. Drapieżca wykrywa ofiarę chwyta ją zabija i zjada. Istnienie drapieżców i ofiar jest jednym z mechanizmów regulujących liczebność zwierząt w biocenozie. Powoduje w stosunkowo krótkim czasie wytworzenie mechanizmów zwiększających szanse uniknięcia zjedzenia przez drapieżcę. Jest to silny czynnik doboru naturalnego.

Ewolucyjne konsekwencje drapieżnictwa :

Wytworzenie strategii zabezpieczających przed zjedzeniem poprzez obronę czynną polegającą na ucieczce bądź ukryciu się lub odstraszaniu napastnika

Bierną czyli mechanizmy pozwalające pozostać ofierze niezauważoną.

Obrona czynna:

Środki chemiczne- (trujące lub cuchnące) wyrzucane z zasłon ochronnych np. ośmiornica.

Środki mechaniczne- (kolce kopyta, rogi)

Środki psychologiczne polegające na stwarzaniu fałszywych pozorów(dwie plamy) na skrzydłach motyli i ptaków imitujące oczy

Wcześniejsze wzajemne ostrzeganie (bobry, uderzają ogonami o ziemię, ptaki wydają różne odgłosy)

Obrona bierna polega na :

Mimetyzmie- upodobnianie się do środowiska barwą , wzorem ubarwienia (mątwa płaszczka samice ptaków ) lub kształtem (patyczak liścionóg)

Mimikra- upodobnienie się w toku ewolucji organizmów bezbronnych do gatunków mających przystosowania obronne>

Zmienianie barwy skóry dzięki komórkom pigmentowym

Kamuflaż stały w postaci przyczepionych na ciele muszelek ziaren piasku u niektórych zwierząt wodnych.

PASOŻYTNICTWO- jest to negatywny typ zależności między żywicielem a pasożytem. Pasożyt żyje kosztem gospodarza i działa na jego szkodę równocześnie jednak nie może bez niego utrzymać się przy życiu.

Pasożytnictwo dzielimy na :

Zewnętrzne

Wewnętrzne

Pasożytnictwo zewnętrzne są to organizmy które przytwierdzają się do ciała żywiciela na stałe lub okresowo aby czerpać z niego substancje odżywcze- krew , płyny tlenowe, soki roślinne,

zwierzęce- pijawki, kleszcze wszy pchły

roślinne -jemioła, huba

Pasożytnictwo wewnętrzne- dotyczy organizmów które swój cykl rozwojowy lub jakąś fazę tego cyklu rozwojowego odbywa się wewnątrz ciała żywiciela. Przystosowanie się do życia wewnątrz ciała żywiciela prowadzi do zmian :

W budowie pasożyta znikają pewne narządy czy układy a rozwijają się inne

Funkcji życiowych

Pasożyty wewnętrzne to :

Bakterie wywołujące choroby - błonicę gruźlicę czerwonkę, zgorzel jabłoni, mokrą zgniliznę ziemniaka.

Pierwotniaki chorobotwórcze np. zarodziec malarii, pełzak czerwonki

Grzyby pasożytnicze np. drożdżaki ( wywołujące kryptokokoze, drożdżycę)

Kropidlaki- (wywołujące ospergillozę)Buławinka czerwona rdza zbożowa

Robaki pasożytnicze taśemce i nicienie

Pasożytnictwo ekologiczne gniazdowe

Związane z zachowaniem się kukułka (pasożyt )-- i jej ofiary- żywiciele ptaki śpiewające np. trzcinaczek lub strzyżyk.

Interakcje nieantagonistyczne prolekcyjne

Komensalizm

Potokooperacja

Mutualizm

KOMENSALIZM - rodzaj współżycia między dwomagatunkami z których jeden czerpie korzyści nie przynoszac szkody drugiemu

Komensale - hieny szakal czy sęp- korzystające z resztek upolowanej przez lwa zdobyczy

Owady które występują w gniazdach ptaków czy w norach ssakóe

16

Czynniki klimatyczne: wiatr, temperatura, światło, wilgotność

atmosfera

hydrosfera

litosfera

Człowiek

Zwierzęta

Rośliny

Wirusy, prokarionty, bakterie, sinice

Nisza ekologiczna

biom

ekologia

biosfera

Ekologia

populacja

ekosystem

biotop

krajobraz

biocenoza

---