Ekologia-zajmuje się badaniem wzajemnych zależności pomiędzy żywymi organizmami a ich środowiskiem. Zależności te decydują o strukturze i funkcjonowaniu życia na Ziemi. Organizmy żywe i ich środowisko abiotyczne stanowią dwa człony układu nierozerwalnie ze sobą sprężone i wzajemnie się warunkujące. Termin „ekologia” wprowadził niemiecki biolog E. Haeckel (1869). Poziomy organizacji biologicznej które stanowią przedmiot badań ekologii to organizm, populacja, zespół ekologiczny, ekosystem i geosfera. Ekologie można podzielić na:

a) Autekologia- zajmuje się poszczególnymi populacjami i gatunkami, zajmuje się relacjami między osobnikiem (należącym do określonego gatunku) a środowiskiem. Często auteokologia nazywana jest również ekologią fizjologiczną.
b) Synekologia- zajmuje się badaniem grup organizmów tworzących pewne całości. Synekologia jest ekologią zbiorowości (populacji, biocenoz..) albo inaczej biosystemów - zwana jest również biocenologią lub biocenotyką.
c) Sozologia- zajmuje się podstawami ochrony przyrody i jej zasobami.

Środowisko jest całokształtem warunków życia, działających na określoną jednostkę biologiczną w określonej sytuacji życiowej. Na środowisko składają się zarówno elementy biotyczne jak i abiotyczne a także czysto fizyczne czy chemiczne procesy lub elementy nieorganiczne np.: światło słoneczne, gleba, deszcz, woda, organizmy żywe jak i martwa już materia organiczna.

Zasadniczym jednak pytaniem stawianym w ekologii jest pytanie o struktury ekologiczne dowolnego biosystemu a zwłaszcza przyczyny warunkujące rozmieszczenie i zagęszczenie organizmów.

Podstawowe pojęcia ekologiczne:

Stanowisko- miejsce występowania danego organizmu.

Areał- obszar do którego poszczególne osobniki lub rodziny ograniczają swoją aktywność. Jeżeli obszar ten jest aktywnie broniony określa się go terminem terytorium lub rewir.

Zasięg- rozmieszczenie organizmów na Ziemi, bez wpływu człowieka. Zasięg można przedstawić opisowo lub na mapach przez zaznaczenie linia najdalej na zewnątrz leżących stanowisk lub punktami albo barwnymi plamami.

Populacja- to zbiór osobników jednego gatunku, które zamieszkują określony teren, krzyżują się między sobą ale izolują się rozrodczo od innych populacji. Cechami charakterystycznymi populacji są: liczebność, rozrodczość, śmiertelność, potencjał rozrodczy, zagęszczenie, struktura przestrzenna, krzywa przeżywania , stosunek płci, struktura wiekowa. Inaczej to zespół osobników danego gatunku zasiedlających dany obszar i krzyżujących się ze sobą, np. wszystkie żubry Puszczy Białowieskiej.

Gatunek- grupa organizmów podobnych do siebie, o wspólnym pochodzeniu, mogąca się krzyżować i wydawać na świat płodne potomstwo.

Ekotypami nazywamy gatunki które przystosowując się do lokalnych warunków siedliska, tworzą genetyczne odmiany w obrębie gatunku. Przystosowania te pozwalają uniezależnić się od czynników ograniczających (wody, temperatury czy wpływu stężenia gazów atmosferycznych) .

Ekotyp - forma osobników tego samego gatunku różniąca się barwą lub kształtem wskutek przystosowania do lokalnego środowiska, nadmiar jak i niedobór niektórych czynników może działać ograniczająco.

Siedlisko- to adres, czyli miejsce , które zamieszkuje dany organizm, to zespól abiotycznych warunków w jakich żyje dany organizm. Siedliska pod względem zasobności w składniki pokarmowe dzieli się na:

• Eutroficzne - bogate

• Mezotroficzne - średnio zamożne

• Oligotroficzne - ubogie

Czynniki abiotyczne- są to nieożywione elementy środowiska, jak litosfera, gleba, wody, atmosfera, składniki biotopu.

Czynniki biotyczne- ożywiona część środowiska, tj. świat roślinny i zwierzęcy. Może to być: drapieżnictwo czy też konkurencja.

Biocenozę stanowi zespół populacji różnych gatunków określonego środowiska czyli biotopu, które powiązane są zależnościami troficznymi (pokarmowymi) oraz interakcjami międzygatunkowymi (stosunki protekcyjne lub antagonistyczne). Jest to samodzielna i niezależna jednostka ekologiczna, która trwa w dynamicznej równowadze biologicznej - homeostazie. Przy zachwianiu równowagi biocenozy działają procesy samoregulacyjne, które ją przywracają. Biocenozę interesują tylko organizmy żywe

Rozróżnia się biocenozę:
a) naturalną- zbiorowisko roślin, zwierząt i mikroorganizmów zasiedlających dany teren, nie przekształcone przez człowieka, np. biocenoza rezerwatu
b) sztuczna- zbiorowisko roślin i zwierząt oraz mikroorganizmów przekształcone przez człowieka np. biocenoza pola, sadu.

Biotop - miejsce życia danego organizmu, nie ożywiona część ekosystemu (elementy abiotyczne: światło, woda, gleba).
Łańcuch pokarmowy jest obrazem zależności wiążącej w biocenozie poszczególne gatunki producentów, konsumentów i reducentów, które jako ogniwa tworzą często skomplikowaną sieć troficzną umożliwiającą obieg materii i przepływ energii w biosystemie. Przepływ materii i energii jest w biosystemie jednokierunkowy (podstawowe prawo ekologiczne).

Nisza ekologiczna - jest to przestrzeń, w obrębie której środowisko umożliwia osobnikowi utrzymanie się przy życiu i zapewnia rozród. Jest to równocześnie pozycja i rola populacji danego gatunku w określonym ekosystemie. Tylko jeden gatunek może zajmować tę samą niszę. Dobrym przykładem może być kormoran czarny i kormoran czubaty. Są to ptaki morskie gnieżdżące się na wybrzeżu klifowym. Jednak w wyniku systematycznych badań okazało się, że ptaki te wybierają trochę inne miejsca gniazdowania, a co ważniejsze, żywią się innym pokarmem. Kormoran czarny poluje na ryby denne i krewetki, natomiast kormoran czubaty zjada ryby przebywające w górnej warstwie wody. Wynika z tego, że nisze obu gatunków są tylko podobne do siebie. (Występujący w Polsce kormoran czarny gnieździ się na drzewach. Można go spotkać nie tylko nad morzem, ale również nad jeziorami mazurskimi).

Ekosystem - to układ ekologiczny, który obejmuje wszystkie żywe organizmy żyjące na danym obszarze, współdziałające ze środowiskiem nieożywionym, w taki sposób, że przepływ energii i krążenie materii prowadzą do powstania wyraźnego zróżnicowania biotycznego na wszystkich poziomach troficznych. Ekosystem jest biosystemem obejmującym zarówno organizmy żywe (biocenozę) jak i ich abiotyczne środowisko (biotop). Podstawą funkcjonowania ekosystemu jest przepływ energii i obieg materii pomiędzy elementami biotycznymi i abiotycznymi. Żeby mówić o ekosystemie muszą istnieć: producenci, konsumenci i reducenci. Każdy ekosystem ma swoje charakterystyczne łańcuchy troficzne, przy czym każdy element przyrody ożywionej zajmuje w ekosystemie określoną niszę ekologiczną. Biocenoza + biotop

Ekoton stanowi strefę przejściową między dwiema lub większą liczba różnych biocenoz. Charakterystyczny jest w niej efekt styku biocenoz polegający na wzroście bioróżnorodności i zagęszczenia gatunków

Biom - zespół krajobrazów powiązanych ze sobą i tworzących łatwą do wyróżnienia całość, np. tajga pustynia, step, puszcza. Powstały w wyniku połączenia ekosystemów. Termin ten wprowadził socjolog roślin F.E. Clements (1916r). Zespoły ekosystemów, różniące się od siebie, tworzące duże regiony biologiczne.

Biosfera- środowisko życia planety Ziemi ,jest obszarem lub przestrzenią zamieszkałą przez organizmy żywe , obejmuje powierzchnie i górną warstwę litosfery, dolną część atmosfery i hydrosferę. Organizmy żywe występujące w biosferze nazywane są organosferą a jej częścią jest populacja ludzka czyli antroposfera.

Sukcesja - jest uporządkowanym procesem zmian jakim podlega biocenoza: jest to następstwo kolejnych biocenoz, które zastępują jedna drugą na danym obszarze. Ostatnia biocenoza nazywana jest klimaksem. Sukcesja zachodzi pod wpływem biocenozy a przyroda nieożywiona (klimat, warunki geologiczne, rzeźba terenu) tworzy dla biocenozy warunki w jakich mogą zachodzić te zmiany. Możemy mówić o dwóch typach sukcesji: pierwotnej i wtórnej.

Sukcesja- proces zmian prowadzących na danym terenie do przekształcania się ekosystemów prostych w bardziej złożone.
Przejściowe stadia sukcesyjne określa się mianem seralnych, a cały szereg jako sera. Ostateczna postać ekosystemu to klimaks.
Rola sukcesji: jest podstawą
- tworzenia gleby na obszarach dotychczas jej pozbawionych
- przekształcania krajobrazu
- zmiany biocenoz
- zmiany składu gatunkowego biocenozy

Wyróżniamy dwa rodzaje sukcesji:

Sukcesja pierwotna- zaczyna się na terenie uprzednio nie zajętym przez żadną biocenozę, dziewiczym np. zarastanie zbocza klifowego, teren po ustąpieniu lodowca, wydmy, ruchome piaski, mielizna jako wyspy, nagie skały. Szybkość przemian jest niewielka , bo zachodzi w bardzo trudnych warunkach, a stadium ostateczne to zespół klimaksowy. Sukcesja pierwotna jest bardzo powolna z powodu erozji, małej zawartości substancji pokarmowych i czestego stresu suszy w połączeniu z ograniczonymi możliwościami rozprzestrzeniania się roślin o dużych nasionach na tereny odległe od miejsc, gdzie roślinność pozostała w nie zmienionej postaci.

Przykłady

*Piasek wydmy → zbiorowiska traw piaskolubnych → zbiorowiska roślin zielnych i traw → zbiorowiska krzewiaste → bór sosnowy
*naga skała →porosty→ mchy→ trawy i zioła → krzewinki→ krzewy→ las

Sukcesja wtórna- biocenoza rozwija się na zajętym terenie wcześniej przez inna biocenozę,

np. świeżo zaorane pole, osuszony staw, wykarczowany las, pożarzysko, osuwisko ziemne, wyręby.

Szybkość przemian jest zdecydowanie większa, gdyż zaczyna się na już ukształtowanej glebie.

Stadium ostateczne to również klimaksowe.

Przykłady

*Ugór trawy → rośliny roczne → byliny → krzewy → las sosnowy → dąbrowa

*Płytkie jezioro → trzcinowisko → torfowisko z wierzbami i olchą → las (ols)

*Pożarzysko lub zrąb zupełny lasu → trawy i brzozy → zarośla iglaste → las

*Łąka podmokła (turzyce) → łąka wilgotna (ostrożeń łąkowy) → łąka świeża (rajgras)

Klimaks to końcowy etap szeregu sukcesyjnego biocenoz, utrzymujący się względnie trwale w danych warunkach środowiskowych. Czas potrzebny do osiągnięcia stanu klimaksu klimatycznego jest przeważnie bardzo długi, liczony w tysiącach lat. Las jest przykładem stadium klimaksu, czyli stanu równowagi biocenotycznej przejawiającej się:

1. stałością składu gatunkowego w sensie jakościowym i ilościowym.

2. stałością struktury ekosystemu.

3. stałą intensywnością obiegu materii i przepływu energii.

4. stałym poziomem produkcji (maksymalny możliwy w danych warunkach)

5. maksymalne możliwe wykorzystanie produkcji przez kolejne poziomy troficzne

Charakterystyczne zmiany zachodzące podczas sukcesji
Autotroficzny charakter sukcesji - produkcja pierwotna brutto (P) jest większa od zużycia energii na utrzymanie całego układu. Trwa ona dopóki wartość przyrostu biomasy autotrofów przeważa nad kosztami oddychania R (respiracji) całego układu. Do osiągnięcia stadium klimaksowego P/R= 1.

Heterotroficzny charakter sukcesji- zachodzi gdy niemożliwa jest aktywność autotrofów. P jest mniejsze od R i układy uzależnione są od dostaw materii i energii z zewnątrz, np. w jaskiniach, dno morskie, szklanka mleka, ponieważ są to ekosystemy pozbawione autotrofów.

WŁAŚCIWOŚCI POPULACJI - cechy populacji

Populację charakteryzuje struktura ekologiczna, czyli określone uporządkowanie osobników w stosunku do jakiegoś czynnika działającego na populację w określonym czasie. Obejmuje ona rozmieszczenie osobników, proporcje ilościowe różnorodnych fizjologicznie, wiekowo i płciowo elementów, jak również częstość i charakter współzależności między osobnikami.

Podstawą do analizy struktury przestrzennej populacji jest poznanie następujących jej cech:

1) Liczebność - liczba osobników danej populacji, nieregularne wahania liczebności nazywamy fluktuacjami. Wynikają one z przystosowania się populacji do istniejących w danym czasie warunków i świadczą o zdolności do samoregulacji liczby osobników w populacji. Czynniki zewnętrzne określające liczebność populacji to zespół czynników abiotycznych (np. temperatura, wilgotność, powodzie, susze) oraz wpływ innych organizmów( czynników biotycznych). Oddziaływania czynników biotycznych jest inne. Epidemie takie jak w średniowieczu: cholera, dżuma, grypa powodują duże spustoszenia w szczególności w populacjach o dużym zagęszczeniu. Częste kontakty sprzyjają zarażeniu, więc śmiertelność wzrasta wraz z zagęszczeniem. Typowa jest wzajemna zależność fluktuacji liczebności różnych populacji np. lemingów, myszy, norników i ich wrogów sowy śnieżnej i lisów w Europie Północnej oraz zająca i rysia w Kanadzie.

Gwałtowny wzrost liczebności populacji zwierząt nazywamy gradacją

2) zagęszczenie - liczba osobników danej populacji przypadająca na określoną jednostkę powierzchni. Dla organizmów lądowych zagęszczenie podaje się w przeliczeniu na jednostkę powierzchni, w środowisku wodnym lub powietrznym miarą będzie liczba osobników w jednostce objętości. Znajomość zagęszczenia nabiera znaczenia, gdy możemy porównać dane dla dwóch różnych populacji.

Liczba osobników

Zagęszczenie = ---------------------

(gęstość) jednostka przestrzeni

Terytorializm to mechanizm regulacji zagęszczenia, Jeżeli jest ono zbyt duże i wolnych terytoriów brak, część osobników nie zakłada rodzin i żyje samotnie na obrzeżach areału zajmowanego przez populację. Wzrasta śmiertelność z powodu braku pokarmu i zaburzeń wewnątrzpopulacyjnych (stresy), spada rozrodczość, nasilają się migracje. Reakcja stresowa jest odpowiedzią na zbyt wielkie zagęszczenie. Zjawisko to obserwujemy u lemingów, drobnych gryzoni żyjących w tundrze. Co 3-4 lata następuje ogromny wzrost ich liczebności. Po zjedzeniu całego dostępnego pokarmu wzrastający stres powoduje wędrówkę na oślep, która zazwyczaj kończy się ich śmiercią.

Zasada Allee'go - niezależnie od typu rozmieszczenia, zarówno przegęszczenie populacji jak i niedogęszczenie działa ograniczająco, za duże jest czynnikiem stresującym, a za małe utrudnia odnajdywanie pokarmu, czy partnera do rozrodu

Spadek liczby wilków w latach powojennych w Polsce (planowa eksterminacja) spowodował znacznie przyspieszoną gotowość wszystkich samic do rozrodu. Z kolei obecne przegęszczenie gatunku Homo sapiens, w wielu rejonach wpływające na przekraczanie pułapu wydolności środowiska, skutkuje brakiem pokarmu lub przestrzeni życiowej, a także konfliktami zbrojnymi

3) opór środowiska - to zespól czynników zewnętrznych działających na populację, powodujących pośrednio lub bezpośrednio śmiertelność osobników. Opór środowiska można zmierzyć i wyrazić liczbą osobników ubywających z populacji w jednostce czasu na skutek działania niekorzystnych czynników.

Głównym czynnikiem wpływającym na liczebność i zagęszczenie są działania czynników biotycznych i abiotycznych oraz rozrodczość i śmiertelność.

4) Rozrodczość- stosunek liczby nowo urodzonych osobników do liczebności populacji.

Składa się na nią :
a) rozrodczość maksymalna- zdolność do wytwarzania potomstwa
b) oporu środowiska- tworzony przez czynniki fizyczne i biologiczne ograniczające tempo rozrodu

rozrodczość potencjalna (maksymalna, fizjologiczna) - opór środowiska = rozrodczość rzeczywista

Wyróżnia się 2 strategie rozrodczości:
a) strategia typu „r" - ilościowa, dużo potomstwa, w środowisku nieustabilizowanym, osobniki szybko osiągają dojrzałość płciową i wydają dużo potomstwa. Ich szansa na sukces wynika głównie z szybkości rozrodu. Dobrym przykładem są rośliny pionierskie, zasiedlające zdewastowane przez człowieka tereny, np. wykopy ziemne, nasypy. Taką strategie wykazują też jednoroczne rośliny pustynne. Przeczekują one okres suszy w postaci nasion, a gdy tylko spadnie deszcz potrafią wykiełkować, zakwitnąć i wydać nasiona w ciągu kilkudziesięciu godzin. Taka rozrodczość występuje również u osobników, które nie opiekują się potomstwem.

b) strategia typu „K"- jakościowa, mało potomstwa. W środowiskach ustabilizowanych, gdzie duża jest konkurencja większe korzyści przynosi wąska specjalizacja i wydanie mniejszej liczby potomstwa. Pozwala na zwiększenie poziomu ochrony potomstwa lub na lepsze wyposażenie w materiały zapasowe. Jest to tym bardziej korzystne, że w tego typu układach zwiększenie liczebności nie jest możliwe ze względu na zbyt duży opór środowiska.

5) Śmiertelność- stosunek liczby zmarłych osobników do liczebności populacji.

Śmiertelność minimalna wynika z zaprogramowanej maksymalnej genetycznej długości życia. Inaczej mówiąc jeśli warunki są idealne, osobniki wymierają tylko ze starości. Taka sytuacja zdarza się jedynie w warunkach sztucznych, np. udomowione koty żyją 15 lat, myszy nawet 2 lata, a słonie 90

Śmiertelność minimalna + Opór środowiska = śmiertelność rzeczywista

6) Krzywe przeżywania.

Do opisu śmiertelności rzeczywistej używamy tzw. krzywe przeżywania. Sporządza się je na podstawie długotrwałych obserwacji. Wyróżniono kilka krzywych, do których można dopasować większość gatunków:
a) Krzywa „wypukła”- charakterystyczna dla nielicznych grup zwierząt o znacznych rozmiarach, które dużo energii poświęcają na opiekę nad potomstwem. Śmiertelność jest niewielka we wczesnym okresie życia i dopiero u osobników starych rośnie gwałtownie, np. małpy, nosorożec, słonie człowiek.

b) Krzywa „wklęsła”- charakterystyczna dla organizmów wydających na świat liczne potomstwo, często pozbawione opieki rodzicielskiej, jest odwrotnością poprzedniej, np. ryby, małże, tasiemce, żaby. Taki typ krzywej przeżywania wykazuje większość roślin. Przykładowo: z dziesiątków tysięcy nasion buka, dębu, które wysiewane są co roku, kiełkuje kilkaset. Z nich tylko jedna siewka na kilka lat ma szansę rozwinąć się w dojrzałe drzewo.

c) Krzywa „esowata”- duża śmiertelność u osobników młodych, stopniowo maleje u dorosłych i ponownie wzrasta w czasie starzenia się. Występuje u wielu zwierząt, np. pszczół, mrówek, ptaków śpiewających, większych gryzoni i ssaków kopytnych, psy. Do połowy XIX w. krzywa przeżywania populacji ludzkiej także miała charakter esowaty.

d) Krzywa „schodkowata” - cechuje organizmy, których przeżywalność silnie zmienia się w stadiach życiowych. Na przykład: owady holometaboliczne, np. motyle -śmiertelność duża w fazie jaj złożonych oraz w czasie linienia i wśród krótko żyjących osobników dorosłych. Natomiast obniżenie śmiertelności następuje w stadiach gąsienic i poczwarek.

e) Krzywa „jednostajnie nachylona”- bez względu na wiek, tempo wymierania osobników jest stałe. Prawdopodobnie nie ma takiego gatunku, gdzie krzywa ta funkcjonuje, jest to założenie teoretyczne.

7) Struktura przestrzenna- rozmieszczenie:
a) skupiskowe - rozkład skupiskowy jest najczęstszy i charakteryzuje się tendencją do tworzenia stad w przypadku zwierząt lub kęp w przypadku roślin. Przyczyny takiego rozmieszczenia mogą być związane z typem rozrodu (pąkle - zapłodnienie krzyżowe, dlatego larwa napotykającą pąkle próbuje osiedlić się i przeobrazić jak najbliżej niej), u roślin wydających ciężkie nasiona (np., dąb, leszczyna, buk) lub rozmnażające się wegetatywnie (np. kłącza, rozłogi, bulwy, cebule) Rośliny rozsiewane przez wiatr, dzięki urządzeniom lotnym rozsiewają się blisko siebie, a zwierzęta żyjące w stadach, ławicach, społecznościach, koloniach dla poczucia bezpieczeństwa (np. antylopy, sardynki, kormorany). Część zwierząt na okres zimy łączy się w stada (wilki, sarny kuropatwy, wróble). Ważną rolę w powstawaniu skupień osobników odgrywa typ i zróżnicowanie środowiska, np. zagłębienie terenu, zgromadzenie pokarmu w określonym miejscu. Skupiskowość prowadzi do lokalnego wzrostu zagęszczenia osobników (kłania się znowu Zasada Allee'go).

b) losowe - przypadkowe, jest typowe dla niektórych gatunków, ale w przyrodzie występuje rzadko. Cechą rozmieszczenia losowego jest duża nieregularność występowania osobników. Zwykły przypadek może sprawić, że w jednym miejscu żyje dużo organizmów, a w innym mniej. Przede wszystkim taki rozkład cechuje liczne zwierzęta bezkręgowe , np. większość pająków, krocionogów, i wijów oraz muchy i pasożyty. Zwierzęta te najczęściej znajdują swoje ofiary lub żywicieli w sposób przypadkowy.

c) równomierne - jest w przyrodzie rzadkością. Możemy o nim mówić wówczas, gdy odległości pomiędzy poszczególnymi osobnikami populacji są mniej więcej równe. Jego przykłady to: rozmieszczenie drzew w sadzie, buraków na polu, bydła w oborze, które są wynikiem zamierzonych działań człowieka. W przyrodzie taki rozkład spotyka się w populacjach jaskra rozłogowego, turzycy piaskowej, kaktusów na pustyni oraz u tych gatunków zwierząt, które charakteryzuje silny terytorializm np. pingwinów, mewy, myszołowy. Każdy dorosły osobnik kontroluje swoim systemem korzeniowym określony, podobny obszar wokół siebie(wydziela do podłoża substancje hamujące rozwój innych roślin),a zwierzęta zaznaczają swój teren śpiewem, sierścią lub odchodami. Osobniki silniejsze, bardziej agresywne wywalczają sobie terytoria znacznie większe od innych.

b c a

Skutki sąsiedztwa osobników w populacji

Skutki sąsiedztwa	Rośliny	Zwierzęta
Pozytywne	korzystne zmiany fizyczne i chemiczne środowiska (osłona przed wiatrem, lotnymi piaskami, nasłonecznieniem) eliminacja gatunków konkurencyjnych	wspólne zdobywanie pokarmu obrona przed wrogami naturalnymi zasiedlanie opuszczonych nor, wykorzystywanie ścieżek i śladów wspólna opieka i obrona potomstwa wytwarzanie mikroklimatu
Negatywne	odbieranie sobie pokarmu(sole min.) niekorzystne zmiany składu (inhibitory) chemicznego podłoża ocienianie	niekorzystne zmiany fizyczne i chemiczne środowiska powstawanie sytuacji stresowych ograniczenie aktywności w środowisku, a przez to ograniczenie dostępu do pożywienia 4 konkurencja

8 ) Struktura płciowa- oznacza procentowy udział samic i samców w populacji ( nie dotyczy populacji partenogenetycznych , gdzie powstają cale pokolenia samic i hermafrodytycznych) Zależności ilościowe między samcami i samicami w populacji tworzą jej strukturę płciowa. Można ją rozpatrywać tylko w tych populacjach w których występuje podział osobników na męskie i żeńskie. Struktura płciowa wyraża się w postaci kilku wskaźników, np. stosunku płci czyli liczby samców przypadającej na określoną liczbę samic lub udziału płci, czyli liczby samców lub samic przypadającej na sto osobników.

9) Struktura wiekowa - oznacza udział różnych grup wiekowych w populacji, wyróżnia się:
a) rozwijająca się - dominują osobniki młode w wieku przedrozrodczym , progresywna - piramida stożkowa
b) ustabilizowana - w wieku przedrozrodczym i rozrodczym - piramida ustabilizowana
c) wygasająca - dominują osobniki stare, regresywna , wymierająca - piramida urnowata

10)Tolerancja ekologiczna- zdolność organizmu do przystosowania się do zmian danego czynnika. W ekologii powszechnie stosowane są terminy pozwalające na wyrażenie względnego stopnia tolerancji danego gatunku i w tym celu stosuje się przedrostki eurybiont (co oznacza szeroki zakres tolerancji) oraz stenobiont (co oznacza wąski zakres tolerancji). W obrębie stenobiontów wyróżniamy:

Oligostenobionty - wymaga niskich wartości badanego czynnika, oligo - skąpy

Mezostenobionty - wymaga średnich wartości, mezo - średni

Polistenobionty - wymaga wysokich wartości rozpatrywanego czynnika, poli - liczny.

Przykłady terminów tolerancji ekologicznej organizmów dla różnych czynników środowiska:

• 1. stenotermiczny, eurytermiczny - stopień tolerancji w odniesieniu do temperatury

• 2. stenohydryczny, euryhydryczny - stopień tolerancji w odniesieniu do wody

• 3. stenohalinowy, euryhalinowy - stopień tolerancji na zasolenie

• 4. stenofagiczny, euryfagiczny - stopień tolerancji w odniesieniu do pożywienia

• 5. stenotopowy, eurytopowy - stopień tolerancji w odniesieniu do siedlisk

• Określ zakres tolerancji w stosunku do dwóch czynników środowiska dla pięciu gatunków oznaczonych na rysunku

• cyframi 1-5

1 ...................................................................

2 ..................................................................

3 .................................................................

4 ..................................................................

5 .................................................................

• Grupy organizmów o podobnych zakresach tolerancji ekologicznej w stosunku do określonych czynników środowiska nazywane są grupami ekologicznymi

• 1. skiofity i heliofity - stopień tolerancji na światło

• 2. kalcyfile - żyjące na glebach bogatych w wapń

• 3. nitrofile - żyjące na glebach bogatych w związki azotu

• 4. hydrofity, higrofity, kserofity (sklerofity, sukulenty) - w zależności od dostępu do wody

• Gatunki o wąskim zakresie tolerancji na określone warunki środowiska to gatunki wskaźnikowe

• Przykłady gatunków wskaźnikowych - bioindykatorów

czynnik	gatunek wskaźnikowy gleby - bioindykatory
wilgotność - higrofity suchość (sklerofity i sukulenty) bogactwo soli mineralnych mało soli mineralnych kwaśna gleba duża zawartość związków wapnia - kalcyfile mała zawartość związków wapnia duża zawartość związków azotu mała zawartość związków azotu	knieć błotna, kozłek lekarski dziewanna kutnerowa, rojnik, rozchodnik przylaszczka pospolita, bodziszek łąkowy, czarna jagoda wrzos jaskier, mak polny, miłek wiosenny, oset, rumianek pospolity, maruna bezwonna pokrzywa, gwiazdnica fiołek wonny, bliźniczka psia trawka
czynnik	gatunek wskaźnikowy powietrza - bioindykatory
ozon punktowe nekrozy i chlorozy liści tlenki azotu punktowe uszkodzenia liści dwutlenek siarki nekrozy i chlorozy liści fluor marginalne nekrozy	sosna wejmutka, tytoń, jesion wyniosły babka szerokolistna, fasola porosty aster, groszek pachnący, cynia, pszenica, owies, jęczmień, cebula, por, konwalia majowa, irys
	gatunek wskaźnikowy wody - bioindykatory
Wody silnie zanieczyszczone Wody czyste Wody bardzo czyste	euglena, wirczyk, larwy ochotki (polisaproby) okrzemki, jętki, wypławek kątogłowy okoń, karp, oligosaproby) pstrąg potokowy, płoć, sandacz, (ksenosaproby)

Do zjawisk tolerancji odnoszą się między innymi dwa prawa :
Prawo minimum Liebiga- - w niezmienionych warunkach środowiskowych czynnikiem limitującym rozwój organizmów jest pierwiastek występujący w środowisku w najmniejszych ilościach.

Każdy czynnik, którego jest najmniej działa ograniczająco na dany organizm, np. wzrost rośliny może być ograniczony przez niedobór światła
Prawo tolerancji Shelforda- ograniczający wpływ na rozwój organizmów wywierają czynniki występujące w środowisku w ilościach minimalnych i maksymalnych. ( Prawo czynnika ograniczającego)

Prawo minimum LIEBIGA opublikowane w 1840 roku (JUSTUS LIEBIG niemiecki przyrodnik) mówi, że w nie zmienionych warunkach środowiskowych czynnikiem ograniczającym jest ten, który jest dostępny w najbardziej ograniczonej ilości w stosunku do potrzeb organizmu.

Zasada tolerancji sformułowana została przez V.E. SHELFORDA w 1913 roku i opiera się na koncepcji iż wpływ ograniczający na organizmy żywe wywierają zarówno czynniki występujące w środowisku w minimalnych jak i zbyt dużych ilościach (np. zbyt dużo ciepła, światła, wody itp.)

Wychodząc z koncepcji SHELFORDA stworzone zostały poniższe reguły pomocnicze do zasady tolerancji ekologicznej:

• • ten sam organizm wykazuje różną tolerancję na różne czynniki. Względem jednego może mieć zakres szeroki, zaś względem drugiego wąski, np. stenohalinowe, eurytermiczne ryby takie jak morszczuk, żarłacz błękitny czy rekin długoszpar.

• • Organizmy o szerokim zakresie tolerancji w stosunku do wszystkich czynników są najszerzej rozprzestrzenione

• • Kiedy warunki środowiskowe nie są optymalne dla gatunku ze względu na jeden czynnik ekologiczny, jego granice tolerancji wobec innych czynników mogą być zacieśnione

• • W przyrodzie organizmy nie zawsze żyją w warunkach eksperymentalnie określonego optimum jakiegoś czynnika fizycznego, ponieważ jakiś inny czynnik (lub czynniki) mają dla organizmu większe znaczenie (często nie posiadamy jeszcze o nich wiedzy)

• • Okres rozmnażania jest zazwyczaj okresem krytycznym w którym czynniki środowiskowe wywierają prawdopodobnie najsilniejszy wpływ ograniczający.

• każdy gatunek tworzą osobniki o nieco różnych wymaganiach i możliwościach adaptacyjnych

• wymagania życiowe organizmu zmieniają się wraz z wiekiem, np. młode świerki są cieniolubne, a dojrzałe światłożądne. U owadów postacie imago są bardziej odporne na insektycydy niż larwy.

• występuje synergizm działania czynników środowiskowych oddziałujących jednocześnie. Przykładowo: trawy rosnące na ubogich w azot glebach są mało odporne na przesuszenie

Czynniki środowiskowe wymuszają na organizmach żywych zmiany w ich budowie w celu lepszego przystosowania .

Reguła Allena - omawia związek klimatu ze zmiennością wystających części ciała zwierząt stałocieplnych blisko spokrewnionych gatunków.

Zwierzęta stałocieplne żyjące w cieplejszym klimacie odznaczają się większymi rozmiarami wystających części ciała, takich jak dzioby, kończyny, małżowiny uszne (piesiec, lis fenek), ogon u norników z różnych szer. geogr.) czy u ptaków dziób, niż populacje z obszarów chłodniejszych. Dzięki tej tendencji populacje chłodniejszych rejonów miałyby ograniczać straty cieplne.

W odniesieniu do ras człowieka nastąpiło zmniejszenie części dystalnych ciała (dłonie, nos, stopy) u ludzi z terenów zimnych i ich powiększenie u osób z terenów gorących jako formy adaptacji termoregulacyjnej.

Reguła Bergmanna - u zwierząt stałocieplnych populacje jednego gatunku lub kilku blisko spokrewnionych gatunków odznaczają się tym większymi rozmiarami ciała, im chłodniejszy jest klimat na terenach ich występowania, zwłaszcza im bliżej biegunów, im wyżej w górach. Na przykład gatunki pingwinów antarktycznych mają większe rozmiary niż występujące na południowych przylądkach Afryki i Ameryki Pd.

STOSUNKI W BIOCENOZIE

Jak z pewnością zauważyliście, poznane przez Was cechy populacji charakteryzują jedynie populację jednego gatunku. Ale jak już wiecie, środowisko zamieszkuje zazwyczaj więcej niż jeden gatunek roślin i zwierząt. Zdajecie sobie sprawę, że występujące na tym samym terenie populacje różnych gatunków oddziałują na siebie w bardzo różnorodny sposób. Oddziaływanie na siebie dwóch gatunków może być dodatnie, ujemne lub neutralne. Klasyfikacja ta oparta jest na korzyściach lub szkodach, jakie odnosi jeden lub oba gatunki.

Jeśli populacja jednego gatunku działa na niekorzyść populacji innego gatunku, to istniejące między nimi stosunki nazywamy ANTAGONISTYCZNYMI. Należą do nich: drapieżnictwo, pasożytnictwo, konkurencja, allelopatia i amensalizm.

Czy pamiętacie, jakim rodzajem zależności między organizmami jest znana Wam już symbioza? Oczywiście, korzystnym dla obu organizmów. Macie, więc dowód, że między populacjami różnych gatunków zachodzą również stosunki NIEANTAGONISTYCZNE, w których najczęściej obecność jednej populacji wpływa korzystnie na rozwój drugiej. Stosunki nieantagonistyczne to: mutualizm, protokooperacja i komensalizm.

Zależności międzygatunkowe to różnorodne powiązania między gatunkami, wpływające na ich życie i rozwój. Każdy gatunek korzysta z pewnych zasobów środowiska, w tym innych organizmów, współzawodniczy o nie lub współdziała z innymi gatunkami i wreszcie stanowi źródło pokarmu dla innych, jako ofiara drapieżników, gospodarz dla pasożytów lub martwa materia organiczna dla detrytofagów.
Zależności międzygatunkowe decydują o składzie gatunkowym i strukturze biocenozy oraz o liczebności i kondycji populacji poszczególnych gatunków

I jeszcze raz:

Zależności obojętne : neutralizm.
Zależności ujemne :, konkurencja, drapieżnictwo, pasożytnictwo allelopatia ujemna, amensalizm
Zależności dodatnie : komensalizm, protokooperacja, mutualizm, allelopatia dodatnia .



1. NEUTRALNE
Neutralizm- polega na tym, że populacja jednego gatunku nie oddziałuje na drugą, np. wiewiórka-kret

2. ANTAGONISTYCZNE
Konkurencja- rywalizacja między populacjami. Pojawia się zawsze wtedy, gdy osobniki lub populacje ubiegają się o ten sam ekwiwalent środowiska, tzn. ich wymagania życiowe są na tyle podobne, że konkurują ze sobą, np. o światło. W wyniku konkurencji dochodzi do wypierania słabszego gatunku Pamiętacie zapewne, że dwa gatunki nie mogą żyć w jednej niszy. Populacje dwóch, a nawet kilku gatunków, występujące w tym samym siedlisku i mające takie same wymagania, konkurują ze sobą, np. o pokarm, przestrzeń, światło, kryjówki przed drapieżnikiem, miejsce i materiał na gniazdo. O istnieniu takich stosunków łatwo się przekonać podczas obserwacji roślin rosnących w domowych ogródkach. Ich współzawodnictwo o światło, wodę i pokarm jest tak duże, że bez naszej opieki uległyby roślinom towarzyszącym. O sławnym perzu zagłuszającym większość roślin, z którym walczą działkowicze, z pewnością słyszeliście. Równie silna konkurencja istnieje między ptakami dziuplakami o miejsce gniazdowania w lasach z niedostateczną liczbą starych dziuplastych drzew.

Jak myślicie, czy dwa gatunki mogą żyć razem i przez cały czas ze sobą współzawodniczyć? Przeczytajcie uważnie opis doświadczenia, a sami odpowiecie na to pytanie.

Otóż do probówki z pokarmem wprowadzono taką samą liczbę osobników dwóch gatunków pantofelka. Pierwotniaki rozmnażały się swobodnie aż do momentu, gdy musiały konkurować ze sobą o codzienną porcję pokarmu. Wówczas okazało się, że zawsze jeden i ten sam gatunek w tym współzawodnictwie zwyciężał, powodując śmierć osobników drugiego gatunku. Zaskakujący wynik uzyskano, gdy w doświadczeniu użyto innych gatunków pantofelków. W tym przypadku liczebność obu populacji pozostała bez zmian, ponieważ jedna populacja zajęła dolną część probówki, a druga- górną. Jak widać, gatunki nie zawsze konkurują ze sobą. W momencie wystąpienia współzawodnictwa albo jeden z konkurentów zostaje wyeliminowany, albo następuje taki podział środowiska, który nie dopuszcza do konkurencji, albo ustępujący gatunek znajduje sobie inną niszę. W ten sposób, dzięki konkurencji Ziemię zamieszkuje tak wielka liczba gatunków.

Dlaczego?

Jeśli jesteście dobrymi obserwatorami, to z pewnością zauważyliście, że w przyrodzie częściej dochodzi do pokojowego współistnienia niż bezpardonowej walki. Bardzo wyraźnie widać to na sawannie, którą zamieszkują wiele gatunków ssaków kopytnych, a mimo to konkurencja między nimi o pokarm jest bardzo słaba.

Czy wiecie, czym dokładnie te zwierzęta się odżywiają?

Żyrafy zjadają liście tworzące korony drzew, nosorożec czarny żywi się liśćmi krzewów, zebry lubią wysokie trawy, antylopy gnu wybierają krótkie, boczne pędy traw, a gazele jedzą źdźbła najniższych traw. Każdy gatunek ma swoją nisze.


Przypomnijcie sobie również, jak tym samym siedliskiem podzieliły się dwa gatunki kormoranów str. 2 dobrym przykładem jest konkurencja szczura śniadego wypartego przez silniejszego szczura wędrownego.

Drapieżnictwo - Bardzo często występującą formą zależności antagonistycznych jest drapieżnictwo, polegające na tym, że jeden gatunek zwierząt- drapieżca, poluje na drugi gatunek zwierzęcy- ofiarę, zabija go i zjada. To, że populacja drapieżników i ofiar kontrolują się wzajemnie, wyjaśniliśmy już na przykładzie zmian w liczebności rysi i zajęcy. Każdy drapieżnik ma odpowiednie przystosowania, pozwalające mu na wykrycie ofiary, schwytanie jej i zjedzenie. Rośliny owadożerne mogą wykryć owada dopiero wówczas, gdy ten na nich usiądzie. Wydzielana lepka ciecz nie pozwala ofierze na uwolnienie się. U dzbanecznika owad zostaje najpierw schwytany, a dopiero później wykryty. W wielu wypadkach drapieżcy posługują się wzrokiem. Zwierzęta polujące nocą mają odpowiednio przystosowany wzrok (koty, sowy) lub receptor regulujący na podczerwień, np. grzechotniki. Jeszcze inne organizmy odnajdują swoją ofiarę za pomocą węchu (pies, kret) lub echolokacji (nietoperz, delfiny).

Polowanie na ofiarę nie oznacza, że drapieżnik będzie ją ścigał i nękał, aż złapie (wilk). Równie dobrze może zbudować sieć (pająk), zastosować pułapkę (rosiczka, mrówkolew), wystrzelić język (żaba, kameleon), harpuniki z parzydełek (stułbia). Niektóre ryby głębinowe są zaopatrzone w świecący wyrostek umieszczony tuż przed otwartą paszczą. Jeszcze inni drapieżcy polują z zasadzki, czatując na gałęzi (jaguar) czy wśród roślin wodnych (szczupak).

Niektóre zwierzęta, np. węże, połykają swoje ofiary w całości, inne najpierw je rozdrabniają, np. za pomocą zębów. Jeszcze inne pobierają pożywienie w postaci płynnej (nietoperze- wampiry, komary, pijawki, kleszcze)

Ofiary potrafią bronić się przed atakiem drapieżników. Wiele z nich ratuje się ucieczką, jak mysz, zając, antylopa. Niektóre chowają się w wytworzonych przez siebie muszlach (małże, ślimaki) lub w innym szkielecie zewnętrznym- koralowce, bądź pancerzu- żółwie. Jeszcze inne starają się odstraszyć wroga substancjami chemicznymi, np. tchórz, skunks; żądłem- osy; kolcami- jeż; rogami- jelenie; jaskrawym ubarwieniem, informującym, że jego posiadacz jest niesmaczny, trujący, lub w inny sposób niebezpieczny (drzewołazy).

Czy pamiętacie, co robią kumaki, gdy grozi im niebezpieczeństwo?

Oczywiście, pokazują czerwone lub żółte brzuszki - mimikra. Wiele zwierząt w ten sposób oszukuje wroga.

Czy zwróciliście uwagę, że niektóre małe rybki (szczególnie raf koralowych) w okolicy ogona mają dużą, czarną, okrągłą plamę? Ma ona zmylić przeciwnika, ponieważ z większej odległości daje wrażenie dużej ryby. Znane wam patyczaki nie dość, że upodobniają swój kształt ciała do gałązek, na których siedzą, to jeszcze potrafią barwę ciała dostosować do otoczenia. (mimetyzm ) Również płastugi przybierają kolor podłoża. Zaatakowana mątwa wyrzuca atramentową ciecz, a sola leżąca na dnie ruchami ciała powoduje zmętnienie wody.

Nie będziecie jak sądzę, zaskoczenie informacją, że największe zainteresowanie człowieka układem drapieżca- ofiara wiąże się z problemem biologicznego zwalczania organizmów towarzyszących uprawom. Tym bardziej, gdy okazało się, że populacja drapieżnika niewiele większego od ofiary jest w stanie w szybkim tempie zniszczyć ofiarę. Zawleczony pod koniec XIX wieku do Kalifornii gatunek australijskiego czerwca stał się wkrótce plagą plantacji drzew cytrusowych. Sprowadzenie biedronki, która jest naturalnym wrogiem czerwców, spowodowało pozbycie się plagi tych owadów w ciągu roku - walka biologiczna. Przedstawiciele jednego gatunku odżywiają się osobnikami drugiego gatunku. Zawsze obowiązuje zasada, że koszty energetyczne zdobycia pożywienia muszą być mniejsze niż zysk (np. jastrząb wybierze zająca niż mysz).

W biocenozach drapieżcy odgrywają istotną rolę w regulacji liczebności populacji ofiar, wyłapując osobniki mniej sprawne, zwiększają nacisk selekcyjny, np. lew - antylopy.

Pasożytnictwo - Duże pchły mają małe pchły

Na swych grzbietach i wcale nie jest mitem

Że małe pchły mają mniejsze pchły

Na swych grzbietach i tak ad infinitum*.

Jonathan Swift

Tak naprawdę pasożyt jest drapieżcą, który osiągnął bardzo wysoki stopień specjalizacji. Nie zabija swej ofiary natychmiast, jak to czynił drapieżnik, ale jego tryb życia wpływa na długość życia żywiciela. Jak zapewne pamiętacie, pasożyty- to organizmy, dla których miejscem bytowania i zdobywania pokarmu są inne organizmy żywe. Jeśli zostanie naruszona równowaga między pasożytem a jego środowiskiem (organizmem żywym), to pasożyt może zginąć. Śmierć żywiciela- to również śmierć pasożyta wewnętrznego. Dlatego też wzajemne przystosowania organizmów pasożytniczych i ich żywicieli doprowadziło do takiej równowagi, która umożliwia istnienie obu gatunków.

Śmierć organizmu na skutek choroby zakaźnej spowodowanej przez mikroorganizmy chorobotwórcze oznacza, że te drobnoustroje nie są na tyle dobrze przystosowane, by utrzymać równowagę tego układu. Czasem choroby wynikają z niedostatecznego przystosowania się żywiciela do jego środowiska. Świdrowiec (pierwotniak afrykański) wywołuje chorobę, zwaną nagana, tylko u bydła sprowadzonego z innej części świata. U rodzimych ssaków oraz bydła hodowlanego od wieków na tym obszarze, pierwotniak ten nie powoduje nawet objawów chorobowych. Im układ pasożyt- żywiciel jest starszy, tym jest bardziej stabilny. Mam nadzieję, że teraz rozumiecie:

Dlaczego wyjeżdżając do krajów tropikalnych musimy poddać się szczepieniom przeciw chorobom tam występującym?

Dlaczego w tych krajach nie wolno nam pić wody nie przegotowanej i jeść niemytych owoców?

Dlaczego w każdym kraju powinniśmy uprawiać te gatunki roślin i hodować te gatunki zwierząt, które są najlepiej przystosowane do lokalnych warunków?

Dowiedziono, że organizmy doskonale przystosowane do środowiska, czyli będące z nim w równowadze, mają największą odporność na działanie pasożytów.

Czy rozumiesz teraz, dlaczego na skażonych terenach tak wiele organizmów (np. drzew) ginie w wyniku masowych pojawów pasożytów- tzw gradacji?

Myślę, że zacytowany wcześniej wierszyk jest dla Was zrozumiały. Kot może mieć tasiemca, w którego ciele żyją bakterie, a te z kolei mogą mieć w swych komórkach wirusy. Jednym słowem, większe pasożyty mają większe, co świadczy o tym, że wśród organizmów pasożytniczy tryb życia jest szeroko rozpowszechniony, gdyż jest bardzo korzystny i ekonomiczny. Pasożytami są wszystkie tasiemce, liczne nicienie, wiele stawonogów, większość bakterii i grzybów, niektóre rośliny (kanianka) i kręgowce, jak minogi i śluzice. Wiele z nich jest pasożytami zewnętrznymi, zarówno roślin, jak i zwierząt. Za pomocą przyssawek lub innych narządów czepnych oraz lepkich substancji przytwierdzają się do skóry żywiciela i pobierają z jego ciała płyny ustrojowe zawierające pokarm. Jako przykłady można wymienić pijawki, kleszcze, wszy. Pchły, komary, a z roślin kaniankę oraz półpasożyta- jemiołę.

Aby trzymać się wewnątrz ciała organizmu żywicielskiego, wiele pasożytów wewnętrznych musiało wytworzyć narządy czepne, jak haczyki, bruzdy czy przyssawki, a także odpowiednie mechanizmy w oskórku zabezpieczające przed strawieniem lub wyprodukować enzymy umożliwiające im wnikanie przez tkanki gospodarza, jak to czynią np. larwy glisty wędrując z jelita do płuc, czy cerkaria motylicy wątrobowej.

Opływającemu w pokarm pasożytowi zupełnie niepotrzebny jest specjalny aparat ruchu, narządy czucia, układ pokarmowy. W ten sposób np. tasiemiec oszczędza energię dzięki uproszczeniu układów mięśniowego, pokarmowego czy nerwowego. Cały jego wysiłek skierowany jest na wytworzenie jak największej liczby jaj, ponieważ od tego zależy istnienie jego gatunku.

Pasożyt żyje kosztem i działa na niekorzyść gospodarza, a jednocześnie nie może utrzymać się bez niego przy życiu. Pasożyt nie zabija swojego żywiciela. Jeśli wyeliminujemy z układu populację pasożyta może dojść do wzrostu populacji żywiciela, Pasożyty mogą być zewnętrzne ( pchły, wszy) lub wewnętrzne (tasiemce, bakterie).

Amensalizm - czynności życiowe jednej populacji szkodzą drugiej, przy czym jest to relacja jednostronna, np. bobry, których żeremia stwarzają zbyt dużą wilgotność niekorzystną dla wielu populacji.

Allelopatia - Allelopatia- wzajemne oddziaływanie roślin na siebie, przyśpieszające (dodatnie) lub hamujące (ujemne) wzrost i rozwój poprzez wydzielane substancje chemiczne.

Zależność tę ludzie znali od wieków i umiejętnie ją wykorzystywali. Już w starożytności Pliniusz Stary w swej Historii naturalnej zwrócił uwagę, że wokół orzecha włoskiego nie rosną żadne inne rośliny. Dobry rolnik wiedział od dawna, iż nie należy siać pszenicy po jęczmieniu, maku po ziemniakach, gdyż będą bardziej podatne na choroby i dadzą mniejszy plon. Tolerował w swoim życie niewielkie ilości chabra, w pszenicy- kąkolu, w rzepaku- rumianku, w ziemniakach- łubinu, ponieważ zauważył, że zbierał wówczas większe plony z pola. Te ujemne i dodatnie właściwości allelopatyczne roślin, są wykorzystywane w rolnictwie ekologicznym. Wydzieliny korzeni i liści niektórych roślin odstraszają owady, zapobiegają chorobom roślin oraz hamują inwazje innych, niepożądanych gatunków roślin. Być może silne właściwości allelopatyczne słonecznika, bylicy, szałwi, orzecha włoskiego, aksamitki pozwolą w przyszłości na całkowite zastąpienie chemicznych środków chwastobójczych. Już dziś, aby się pozbyć perzu, siejemy grykę lub gorczycę. W Meksyku na polach kukurydzy i fasoli sadzi się dynię, która eliminuje inne niepożądane gatunki roślin.




Allelopatia uznana jest za odmian antybiozy (pleśniak i bakterie), ma miejsce gdy populacja jednego gatunku wytwarza substancję szkodliwą dla konkurującej populacji drugiego gatunku. Odnosi się to głównie do substancji chemicznych wydzielanych do podłoża, które hamują wzrost innych organizmów, np. bylice rosnące na półpustyniach wydzielają terpeny i alkaloidy.

3. PROTEKCJONISTYCZNE
Komensalizm - współbiesiadnictwo, współżycie dwóch organizmów może być korzystne tylko dla jednego z nich, natomiast dla drugiego zupełnie obojętne. Komensalami są zwierzęta żywiące się resztkami zdobyczy innych zwierząt. Komensal może zamieszkiwać ciało lub mieszkanie innych gatunków, np. różanka składa ikrę w skrzelach małży lub chrząszcze żyjące w mrowiskach, hiena, sęp zjadają resztki pozostawione przez lwa; podnawka przyczepia się do brzusznej strony rekina, by w ten sposób korzystać z resztek zdobyczy upolowanych przez niego, podróż za darmo.

Czasem trudno jednoznacznie określić, z jakim rodzajem zależności mamy do czynienia. Pąkle podróżują przyczepione do skóry wieloryba, co polepsza im warunki pokarmowe, niekiedy jednak stają się pasożytami, ponieważ wypuszczają wypustki wrastające w skórę wieloryba. Trudno też nam stwierdzić, czy występujące w jelicie zwierząt drobnoustroje i pierwotniaki są organizmami mutualistycznymi, komensalami, czy pasożytami, gdyż granice między tymi formami współżycia są trudne do uchwycenia.


Protokooperacja - symbioza fakultatywna, współżycie dwóch organizmów może być korzystne dla obu stron, ale nie musi być konieczne. Małe ptaszki- bąkojady, odżywiają się pasożytami żyjącymi w skórze nosorożca, co poprawia kondycję zdrowotną tych dużych ssaków. Jednocześnie ptaki te, mają bardzo dobry wzrok, ostrzegają nosorożca przed niebezpieczeństwem, odlatując w chwili zagrożenia w bezpieczne miejsce. Zarówno bąkojady, jak i nosorożce mogą jednak żyć oddzielnie.

Czy pamiętacie czyścicieli rafy koralowej? Taki związek istnieje również między kwiatami a zapylającymi je owadami, ptakami, czy ssakami.

Pustelnik zazwyczaj poszukuje muszli, na której osiadł ukwiał, ponieważ jest to dodatkowe zabezpieczenie jego miękkiego odwłoka. Jamochłon zyskuje w zamian resztki pokarmu oraz możliwość zmiany miejsca. Mrówki, za możliwość zebrania słodkiej substancji produkowanej przez mszyce, bronią je przed biedronkami. Błazenki i ukwiały to też protokooperacja

Protokooperacja to współżycie dwu populacji czerpiących obustronne korzyści, które potrafią obejść się bez siebie.


Mutualizm - to ścisła współzależność dwóch gatunków czerpiących obustronne korzyści, przy czym życie poza układem jest niemożliwe. Znanym doskonale przykładem tej zależności są porosty, powstałe w wyniku symbiozy grzyba z glonem, strzępki grzyba przytwierdzają plechę porostu do podłoża oraz pobierają wodę i sole mineralne i chronią przed czynnikami lądowymi. Związki te glon wykorzystuje w procesie fotosyntezy, tworząc pokarm dla siebie i dla grzyba. Samodzielnie żyjące komórki glonu można spotkać w środowisku, natomiast grzyb o takiej plesze nie występuje samodzielnie w przyrodzie.

Czy pamiętasz, że glony (zooksantelle) mogły również zamieszkiwać ciało polipów koralowców tworzących rafy koralowe? Glony mogą również przeprowadzać fotosyntezę, żyjąc w płaszczu małża- przydaczni, dochodzącego do 1m długości.

Termity nie mogą żyć bez wiciowców, gdyż nie potrafiłyby strawić celulozy, którą się odżywiają. W zamian za to pierwotniaki dostają rozdrobnione drewno i środowisko życia. Przeżuwaczom (krowa, owca) w trawieniu celulozy pomagają inne protisty- orzęski. U człowieka bakterie w układzie pokarmowym - w jelicie grubym produkują witaminy B i K.

Gdyby nie mikoryza- współżycie grzybów z drzewami, w naszych lasach nie było by ani jednych, ani drugich. Grzyby dzięki strzępkom zwiększają pobieranie wody i soli mineralnych, szczególnie z warstw powierzchniowych gleby, zabezpieczają korzenie przed bakteriami, wirusami oraz innymi grzybami. Za to otrzymują wytworzony przez drzewa pokarm. Czy wiecie, że wyrastająca z zarodnika grzybnia nie może wytwarzać owocników, dopóki nie znajdzie współżyjącego z nią gatunku drzewa? Lasy pozbawione grzybów żyjących w mikoryzie stają się bardziej podatne na choroby, suszę i zanieczyszczenia.(mikoryza ektotroficzna i endotroficzna). Rośliny mikoryzujące nie wytwarzają strefy włośnikowej, z grzybni tworzy się mufka.

W brodawkach korzeniowych wytworzonych przez rośliny motylkowate, jak soja, koniczyna, groch, łubin, wyka, lucerna żyją bakterie brodawkowe- Rhizobium, które, wiążąc azot atmosferyczny, tworzą związki azotowe, np. aminokwasy. W zamian od gospodarza uzyskują to, co ten wytworzy w procesie fotosyntezy.

Na to, jak ważny jest mutualizm, zwrócił już Karol Darwin. Otóż koniczynę czerwoną zapylają trzmiele budujące gniazda w ziemi. Gniazda te niszczone są przez myszy, a one z kolei stanowią pokarm kotów. Wytępienie kotów spowoduje zniknięcie z tego obszaru trzmieli i koniczyny.

DROGI OBIEGU MATERII

Prawidłowości zjawisk zachodzących w ekosystemie

• obieg materii - ruch pierwiastków i związków nieorganicznych koniecznych do życia od środowiska do organizmu i z powrotem do środowiska . Podstawowym poziomem troficzym ( czyli poziomem łańcucha pokarmowego) w obiegu materii są rośliny zielone (producenci). Wytworzona przez nie materia organiczna jest następnie wbudowana w tkanki zwierząt (konsumentów) i powraca do obiegu w ekosystemie po rozłożeniu przez reducentów (czyli grupę organizmów glebowych z różnych grup systematycznych : bakteria , pierścienice, nicienie i owady. Których rolą jest rozkład (mineralizacja )martwej materii organicznej).

Samowystarczalność biocenoz i ich niezależność wynika z występowania w nich producentów, konsumentów i reducentów (destruentów), którzy zapewniają ciągłość krążenia materii.

Uważa się, że zależności pokarmowe w biocenozach mogą być najważniejsze, bowiem utrzymują równowagę liczebną poszczególnych populacji. Podstawą powiązań pokarmowych są producenci, którzy dostarczają bazy pokarmowej konsumentom różnego rzędu. Na materii wytworzonej przez producentów i konsumentów opierają swoje istnienie destruenci.

Szereg grup organizmów ustawionych w takiej kolejności, że każda poprzednia jest podstawą pożywienia dla następnej, nazywamy łańcuchem troficznym, tj. pokarmowym. Najczęściej spotykany w przyrodzie łańcuch pokarmowy zaczyna się od producentów, a dalszymi jego ogniwami są kolejno: roślinożercy, drapieżcy zjadający roślinożerców. tzn. konsumenci II rzędu i drapieżcy wyższego rzędu. odżywiający się zwierzętami mięsożernymi. Łańcuch rozpoczynający się od producentów i wiodący przez roślinożerców (konsumenci I rzędu) do drapieżców (konsumenci II rzędu)nazywa się łańcuchem spasania. Łańcuch detrytusowy zaczyna się od martwej materii organicznej (detrytusu) zjadanej przez mikroorganizmy i detrytofagi (saprobionty). które są pokarmem drapieżców.

Łańcuchy spasania: producenci → konsumenci I → konsumenci II i III → reducenci


Łańcuchy detrytusowe: detrytusofagi → konsumenci I→ konsumenci II → konsumenci III→ reducenci


Organizmy zajmujące taką samą pozycję w łańcuchu pokarmowym stanowią jeden poziom troficzny Jeżeli organizmy są monofagami (np.stonka), należą do jednego poziomu, ale jeśli ich pokarm jest zróżnicowany (polifagi, np. świnia, lis), mogą należeć do różnych poziomów troficznych.


Łańcuchy troficzne nie są izolowanymi ciągami organizmów, ale wzajemnie się przeplatają. Dlatego w biocenozach obserwujemy złożone sieci zależności pokarmowych.

Podstawowe poziomy troficzne w łańcuchach pokarmowych

Obieg energii- jest to jednokierunkowy proces w układzie otwartym, umożliwiający funkcjonowanie każdego naturalnego ekosystemu.

Przepływ energii pokarmowej od początkowego źródła jakim są rośliny (pobierające energię słoneczną) poprzez szereg organizmów, z których każdy zjada organizm poprzedni i jest zjadany przez organizm następny nazywamy łańcuchem pokarmowym.

Każdy kolejny poziom troficzny w łańcuchu pokarmowym wykorzystuje tylko tę część energii, która została wbudowana w ciało organizmów poziomu poprzedniego. Przechodzenie więc z jednego poziomu troficznego na drugi łączy się ze stałymi stratami energii wynikającymi m.in. z utraty energii w postaci ciepła. Straty te są bardzo duże, bo przecież energia jest obficie wydatkowana przez populacje ze wszystkich pośrednich szczebli na samą aktywność życiową organizmów, a stratom energii towarzyszą też i straty materii organicznej rozkładanej w trakcie reakcji energodajnych . Wobec tego, im wyższy szczebel łańcucha pokarmowego, tym mniejsza może być ogólna masa żywych istot wchodzących w skład populacji (tzw. biomasa).


Wyróżniamy dwa rodzaje produktywności :

- Produktywność pierwotna wskazuje na tempo, z jakim producenci przekształcają energię słoneczną w procesie fotosyntezy w energię chemiczną materii organicznej, stanowiącą potencjalne źródło pokarmu konsumentów.

Produktywność pierwotna brutto jest tempem wytwarzania materii organicznej, przy wliczeniu tej części materii, która została zużytkowana w procesie oddychania (całkowita asymilacja). Produktywność pierwotna netto odpowiada tempu magazynowania materii organicznej w tkankach roślin bez materii zużytej przez rośliny w procesie oddychania.

Produktywność pierwotną mierzy się w jednostkach biomasy lub w kaloriach na jednostkę powierzchni i jednostkę czasu (np. kg/ha/rok).

- Produktywność wtórna, tempo wiązania energii (wytworzonej przez producentów) przez konsumentów w danym ekosystemie .

W kolejnych ogniwach łańcucha pokarmowego produktywność wtórna jest coraz to mniejsza, skutkiem utraty energii przy każdym przejściu na wyższy poziom troficzny.

Im bogatsza i bardziej złożona jest biocenoza, im ma więcej poziomów troficznych — tym większe zachodzą w niej straty energii. Najbardziej wydajne są układy o krótkich łańcuchach pokarmowych, gdyż zachodzą w nich najmniejsze straty energetyczne.

Przechodzenie energii z jednego poziomu troficznego na drugi łączy się zawsze z jej stratami. W związku z tym łańcuch zależności pokarmowych można przedstawić w postaci piramidy jej każdy wyższy stopień jest mniejszy od poprzedniego. Piramidę tę można określić mianem piramidy ekologicznej lub piramidy Eltona, która jest graficznym przedstawieniem zależności pokarmowych (łańcucha pokarmowego) w ekosystemie.

Zagadnienie produktywności populacji w biocenozach ma znaczenie praktyczne, jego zrozumienie może bowiem wpłynąć na gospodarkę człowieka zasobami naturalnymi Ziemi w okresie, gdy znacznej część narodów wciąż jeszcze grozi głód, a przyrost ludzkości budzi najwyższy niepokój. W tym praktycznym przypadku chodzi więc nie tylko o sprawę ogólnej produktywności, lecz i o to, z którego szczebla łańcuchów pokarmowych człowiek może czerpać najobficiej, czyli — używając przyjętej terminologii biologicznej — konsumentem którego rzędu ma być człowiek.

Piramidy mas i liczb wskazują , że najkorzystniejsza jest pozycja populacji konsumentów pierwszego i najwyżej drugiego rzędu.

Raz, już w swej historii człowiek stał w obliczu eksplozji własnej liczebności i rozwiązaniem było przesunięcie populacji ludzkiej na niższy szczebel łańcucha pokarmowego, co dało ogromną intensyfikację gospodarki zasobami naturalnymi. Stało się to wówczas, gdy człowiek z myśliwego odżywiającego się głównie pokarmem mięsnym (a więc z konsumenta rzędu drugiego i wyższych) przekształcił się w rolnika i hodowcę odżywiającego się pokarmem mieszanym(czyli w konsumenta rzędu pierwszego i drugiego).

Praktyczne znaczenie ma nie tylko sprawa pozycji człowieka w łańcuchach pokarmowych eksploatowanych biocenoz, ale i ogromne zadanie podniesienia ich ogólnej produktywności przez zwiększenie żyzności środowisk ubogich (problem pustyń) oraz nie dopuszczanie do wyjałowienia innych środowisk (np. problem upraw na dawnych terenach stepowych i leśnych).

PRODUKTYWNOŚĆ
Produktywność- to intensywność gromadzenia energii w biomasie określonego poziomu troficznego. Wyróżnia się:
a) produktywność pierwotna- intensywność przekształcania energii świetlnej w chemiczną.
- netto- przyrost biomasy autotrofów w jednostce czasu, który obserwujemy
- brutto- koszty utrzymania danego układu plus przyrost biomasy autotrofów
b) produktywność wtórna- proces przyswajania materii i magazynowania energii przez konsumentów.
- netto- przyrost biomasy heterotrofów
- brutto- koszty utrzymana plus przyrost biomasy heterotrofów

Rysunek na dole .....

piramida energetyczna, energia, którą początkowo nagromadziły zielone rośliny trawiaste, jest rozpraszana we wszystkich ogniwach łańcucha troficznego. Jakie jeszcze inne zależności występują w takim łańcuchy?








10

---