1 Ekologia jako dziedzina nauki, podmiot i zakres jej badań.
Ekologia to nauka o strukturze i funkcjonowaniu przyrody, zajmująca się badaniem oddziaływań pomiędzy organizmami, a ich środowiskiem.
Wg. Andrewarthy-nauka o zależnościach decydujących o liczebności i rozmieszczeniu organizmów.
Wg. Odumana-nauka o strukturze i funkcjonowaniu przyrody.
Ekologia zajmuje się badaniem poziomów:
*osobnyczego- reakcja pojedynczych osobnikow na czynniki srodowiska
*populacja-badanie czynnikow warunkujacych zmiany liczebnosci, rozmieszczenia, rozrodczosci, smiertelnosci,strukt wiekowej
*biocenoza-badanie czynnikow wpływajacych na skład gatunkowy i strukturę biocenoz
*ekosystem-przedmiotem
zainteres.są procesy przepływu energii organizacja sieci pokarmowych, krązenie materii w ekosystemach. Dziedziny ekologii- Autekologia- zależnosci miedzy osobnikami a srodowiskiem Synekologia-relacje miedzy zespolami osobnikow a srodowiskiem 2. Pojęcie niszy ekologicznej.
Nisza ekologiczna - (Hutchinson 1957) n-wymianowa przestrzeń, zawierająca całkowity zakres warunków w ktorych dany organizm może się pomyślnie rozwijać i funkcjonować. N.e.określa rolę i czynności organizmu w środowisku, jego sposób życia, określane jako „zawód” w sensie biologicznym. 3. Pojęcie zbiorowiska, biotopu siedliska.
Zbiorowisko- zbiór populacji organizmów znajdujących się w jednym typie środowiska na jednym obszarze(powierzchni) w pewnym stopniu zintegrowanych przez współzawodnictwo, komplementarność, zależność. Zbiorowisko= biocenoza(grupa populacji współwystepującej w określonym miejscu i czasie).
Biotop - zespół abiotycznych warunków środowiska, powstający przez specydiczne przekształcenie siedliska przez biocenozę. Biotop razem z biocenozą tworzy ekosystem.
Siedlisko (habitat, potocznie "adres ekologiczny" miejsce życia organizmu) -zespół fiz-geograficznych warunków srodowiska abiotycznego niezależnych od biocenozy(np.ilosci wody). 4. Prawo minimum Liebiga(1841r) Możliwość rozwoju ogranizmu określa ten składnik którejgo jest najmniej( tzn który jest minimum). Składnik ten staje się czynnikiem ograniczaającym.. Rozwinięciem tego prawa jest zasada tolerancji ekologicznej Shelforda. 5. Prawo tolerancji ekologicznej Schelforda(1913r) Możliwość bytowania organizmów określają dwie skrajne wartości, tzw. ekstrema działającego czynnika: minimum i maksimum. Zakres między minimum a maksimum nazywamy zakresem tolerancji.
6. Woda jako czynnik ekologiczny. WODA największą gęstość ma woda przy 4 stopniach C. Ciężar wody maleje wraz z temperaturą.Woda jest najlepszym rozpuszczalnikiem naturalnym w przyrodzie
7. Rozkład opadów na Ziemi i wyniki warunkujące go.
Najwięcej opadów przy równiku, najmniej w zwrotnikowej strefie, średnie opady w strefie umiarkowanej (anomalia w Am. Płn.na zachodzie-opad duzy bo pasmo gór, środkowa część Azja Płn- mało opadów).
Warunkuje go temp (wraz z temp zmienia się objetośc wody), fronty (ciepły-zimny), ukształtowanie powierzchni.
Opady dzieli się także na:
*frontalne - powstają na skutek wymuszonego wznoszenia się cieplejszego powietrza na froncie atmosferycznym
*konwekcji termicznej - nierównomierne nagrzewanie się ziemi, powstają prądy wznoszące gorące powietrze do góry, gdzie woda sie krystalizuje
*orograficzne - zwiazane z ukształtowaniem terenu albo powierzchnią wodna lub lądowa
8. Znaczenie wody dla organizmów.
Woda jest niezbędna do życia wszystkich organizmów ponieważ:
• stanowi uniwersalny rozpuszczalnik;
• jest nośnikiem i transporterem wielu substancji (np. pokarmowych, hormonów, gazów oddechowych);
• jest substratem lub produktem wszystkich reakcji biochemicznych;
• ze względu na dużą pojemność cieplną jest dobrym nośnikiem ciepła;
• umożliwia zachodzenie wielu procesów biologicznych, np. zapłodnienia.
9. Sposoby adaptacji organizmów do deficytu wody.
SPOSOBY ADAPTACJI ORGANIZMÓW DO DEFICYTU WODY
Tolerancja roślin na niedostatek wody może być osiągana przez:
a) zwiększenie pobierania wody przez system korzeniowy, rozbudowa systemu korzeniowego
b) ogranieczenie strat wody dzięki zamykaniu aparatów szparkowych c)KSEROMORFOZA - ograniczenie parowania przez kutylulę (owłosienie lub pokrycie
woskowym nalotem liści i pędów) i redukcja powierzchni liści (występ, cierni i kolców)
d) SUKULENCJA - zwana gruboszowatością - magazynowanie wody poprzez silnie rozbudowaną tkankę miękkiszową
e) szybki rozwój roślin w okresie poprzedzającym suszę
ADAPTACJA ZWIERZĄT DO DEFICYTU WODY
1) przystosowanie w budowie skóry chroniące nadmierną utratę wody (stawonogi) mięczaki ukrywają ciało w muszli
2) ukrycie wewnątrz ciała tych organów poprzez które zachodzi utrata wody (płuca)
3) wydawanie silnie zagęszczonych ekstrementów
4) zapadanie w stan czasowej anabiozy czy spoczynku letniego w czasie suszy
5) pozyskiwanie wody przez procesy metaboliczne (np. u wielbłądów spalanie tłuszczu w garbie)
6) aktywność nocna pozwalająca uniknąć wysokiej temp.
10. Temperatura jako czynnik ekologiczny - znaczenie dla organizmów.
ZNACZENIE TEMP. DLA ORGANIZMÓW ŻYWYCH stanowi czynnik ekologiczny warunkujący wszystkie procesy życiowe np. u roślin asymilacja, oddychanie, trenspiracja i wzrost, a u zwierząt metabolizm ma wpływ na aktywność enzymatyczna, zjawiska fizykodeniczne, itd
11. Zależność metabolizmu od temperatury - prawo Van't Hoffa
PRAWA VAN HOTFA
Przy podnoszeniu temp. do 10C następuje 2-3 krotne przyspeiszenie procesów
chemicznych. Zgodnie z poprawkami wprowadzonymi przez Arrcheniusa reguła ta jest
słuszna tylko przy podwyższeniu temp. w kierunku optymalnym dla danego organizmu,
natomiast zmniejsza się jej słuszność wtedy, gdy temp. dąży do minimum.
Reguluje rozmnażanie, aktywność, ruchowość, przeżywalność
Warunkuje strefowe występowanie roślin i zwierząt na zgodzie oraz stratyfikację w
zbiornikach wodnych
Wahanie temp. wywołuje dobowe i sezonowe zmiany liczebności czy aktywności roślin
i zwierząt.
12. Wpływ wysokich temperatur na organizmy i sposoby adaptacji do wysokich temperatur.
WPŁYW WYSOKICH TEMP. NA ORGANIZMY
1) zaburzenia poziomu i aktywności hormonów
2) denaturacja protoplazmy oraz enzymów
3) spadek intensywności fotosyntezy i wzrist intensywności oddychania
4) straty wody w wyniku transpiracji roślin
transpiracja - wyparowywanie wody z rośliny powoduje więdnięcie
SPOSOBY ADAPTACJI ORGANIZMÓW DO WYSOKICH TEMP.
1) wzrost tempa transpiracji (przy dostatecznych zasobach wody)
2) redukcja powierzchni w stosunku do objętości
3) ograniczenie liczby aparatów szparkowych (kserotermiczne = kseros -suchy,
termiczny - gorący —z greckiego
4) pokrycie powierzchni rośliny (włoski lub powłoka woskowa)
5) ograniczenie zawartości wody w strukturach przetwarzalnikowych Biorąc pod uwagę związek między temp, otoczenia a temp. ciała możliwe jest wyróżnienie organizmów (jest to reguła tylko dla organizmów zwierzęcych)
HEMOTERMICZNE -stałocieplne poikilotermiczne -zmiennocieplne
HOMOTERMY - utrzymują stosunkowo stała temp. ciała, nawet wobec zmieniającej się temp. otoczenia, natomiast temp. ciała POIKILOTERMÓW zmienia się wraz ze zmiana temp. otoczenia.
ENDOTERMAMI -nazywamy takie organizmy które same wytwarzają ciepło do ogrzania ich ciała.
13.Wpływ niskich temperatur i sposoby adaptacji
SKUTKI DZIAŁANIA SKRAJNIE NISKICH TEMP. NA ORGANIZMY
1) niszczenie struktur protoplazmy przez tworzące się kryształki lodu
2) wzrost stężenia roztworów komórkowych (osmoza - przenikanie rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną)
3) zahamowanie syntezy chlorofilu , skrobii i innych metabolików
4) spadek intensywności fotosyntezy oraz oddychania w wyniku ograniczenia aktywności enzymów okrydoredukcyjnych (biorących udział w procesie oddychania i fotosyntezie)
5) denaturacja enzymatycznych białek
SPOSOBY ADAPTACJI ORGANIZMÓW DO NISKICH TEMP.
1) Ograniczenie zawartości wody w strukturach przetważalnikowych (nasiona, bulwy, jaja owadów)
2) wzrost zawartości substancji obniżających temp. zamarzania oraz wzrost koncentracji roztworów
3) roztwory soli powodują obniżenie temp. krzepnięcia
4) alkohol np. glikol też powoduje obniżenie temp. krzepnięcia
5) utrata części organów nadziemnych u roślin
14. Reguły adaptacji związane z czynnikiem temperatury - Bergmana, Allena
REGUŁA BERGMANA - stwierdza że rozmiary ciała zwierząt stałocieplnych żyjących w klimatach chłodnych są większe niż spokrewnionych z nimi zwierząt żyjących w klimatach cieplejszych
REGUŁA ALLENA - mówi o wyraźnej tendencji zmniejszania się wystających części ciała u zwierząt stałocieplnych w klimatach chłodniejszych.
15. Promieniowanie świetlne jako czynnik ekologiczny - zmienność tego czynnika w czasie i przestrzeni.
ZNACZENIE PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO
Promieniowanie słoneczne stanowi równocześnie czynnik niezbędny do życia i ważny
czynnik ograniczający. Jest niezbędne do zachodzenia procesów fotosyntezy. Jest
czynnikiem warunkującym zarówno dobowe, sezonowe, jak i cykliczne rytmy u zwierząt
i roślin.
Zwierzęta całodobowe: żyjące pod ziemią i w głębokich wodach.
Zjawisko sezonowych zmian przebiegu niektórych procesów fizjologicznych organizmów pod wpływem zmian w długości dnia jest nazywane FOTOPERIODYZACJĄ.
a) wpływa bezpośrednio na budowę ciała zwierząt, na rozwój, rozmnażanie się, procesy fizjologiczne, na zachorowania
b) ma bardzo duże znaczenie jako źródło ciepła i współdecyduje o warunkach klimatycznych
c) różnice w ilości energii świetlnej na różnych obszarach kuli ziemskij, niejednakowa dystrybucja światła w różnych warstwach ekosystemów czy w poszczególnych porach roku decydują o sposobie rozmieszczenia organizmów
16. Zależność fotosyntezy od promieniowania świetlnego.
EAKCJE ROŚLIN NA NIEKORZYSTNE WARUNKI OŚWIETLENIA
DEFICYT ŚWIATŁA
1) zaburzenie w biosyntezie i trenoposie hormonów
2) zakłócenie przebiegu morfogenezy (etiolecja roślin, wzrost powierzchni liści)
3) zahamowanie procesu chlorofilu, spadek intensywności fotosyntezy.
4) osłabiony wzrost systemu korzeniowego i zmniejszenie zaopatrzenia rośliny w wodę i składniki mineralne.
NADMIAR ŚWIATŁA
1) fotochemiczne utlenienie enzymów osłabiających syntezę białek
2) fotoinhibicja - uszkodzenie aparatu asymulacyjnego, desydacja lipidów i barwników, destylacja białek w chloroplastrach
17. Rytm dobowy zależny od światła.
18. Zjawisko fotoperiodyzmu. Fotoperiodyzm ─ zjawisko zależności rozwoju zwierząt i roślin od długości okresów ciemności i światła (nocy i dnia) w cyklu dobowym. Rytm biologiczny związany ze zmianami oświetlenia nazywa się fotoperiodyzmem.
19. Pojęcie populacji. Grupowe cechy charakteryzujące populację.POPULACJA - można zdefiniować jako grupę organizmów należących do tego samego gatunku, współistniejących na określonym obszarze i w określonym czasie. Populacja składa się z pojedynczych organizmów, które mogą się krzyżować między sobą.
POPULACJA - to grupa osobników potencjalnie zdolnych do krzyżowania, żyjących w pewnej przestrzeni, której granice są mniej lub bardziej wyznaczone przez ograniczoną wymianę genów z sąsiadującymi populacjami (MAYR 1974)
Ważniejsze cechy charakteryzujące populację: rozrodczość,śmiertelność ,areał (obszar występowania) ,zagęszczenie populacji ,liczebność ,struktura wiekowa ,struktura płci ,struktura socjalna ,strategia życiowa ,dynamika liczebności
20. Elementy struktury ekologicznej populacji.
STRUKTURA EKOLOGICZNA POPULACJI
Przezpojęcie struktury ekologicznej jest to sposób uporządkowania osobników w stosunku do czynnika lub czynników działających na populację w danym czasie oraz związki (częstość i charakter) zachodzące między osobnikami w tym także proporcje ilościowe.
Struktura ekologiczna populacji obejmuje takie parametry jak:
1) Wielkość zajmowanej przestrzeni (zasięg przestrzenny)
2) Rozmieszczenie osobników w zajmowanej przeztrzeni i sposób korzystania z niej (struktura przestrzenna)
3) Liczebność
4) Udział grup wiekowych czy stadiów rozwojowych (struktura wiekowa)
5) Udział poszczególnych płci (struktura płciowa)
6) Zależności występujące pomiędzy osobnikami, grupami osobników (struktura socjalna)
7) Skład genetyczny osobników występujących różnie genotypowo osobników (struktura genetyczna)
21. Struktura przestrzenna populacji - pionowa i pozioma.
STRUKTURA PRZESTRZENNA określa sposób korzystania z przestrzeni życiowej przez populację, informuje o tym jak środowisko jest eksploatowane i przekształcane przez człowieka, jakiego typu i jak intensywne są powiązania badanej populacji z osobnikami innych gatunków zasiedlających daną przestrzeń.
Spośród różnych form struktury przestrzennej:
a/ rozmieszczenie poziome (pozioma struktura przestrzenna) b/rozmieszczenie pionowe (pionowa struktura przestrzenna)
STRUKTURA PRZESTRZENNA POZIOMA
a) skupiskowa czyli obok siebie
b) równomierna
c) losowa
d)równomierno - skupiskowa
CO DECYDUJE O STRUKTURZE SKUPISKOWEJ?
1/ Nierównomierne rozmieszczenie pokarmu
2/ niejednorodność siedliska, obecność miejsc nie nadających się do zasiedlenia
3/ składanie jaj w złożach
4/ zimowanie w zbiorowiskach
5/ mała aktywność wylęgłych larw
6/ aktywne dążenia do tworzenia skupisk
CO DECYDUJE O STRUKTURZE RÓWNOMIERNEJ?
1/ terytorialność
2/ samotniczy tryb życia
RÓWNOMIERNO - SKUPISKOWY np. lwy
LOSOWE decyduje przypadek
22. Liczebność i zagęszczenie osobników populacji. Wpływ zagęszczenia osobników na procesy życiowe. Dynamika liczebności populacji - wzrost niezależny i zależny od zagęszczenia. Metody oceny liczebności i zagęszczenia. Liczebność- liczba osobników zasiedlających daną przestrzen
Zagęszczenie- liczebność na jednośtke przestrzeni bądz objetosći
Dynamika liczebności populacji - zmiany liczebności osobników w czasie. Jest ona wynikiem procesów rozrodzczości i śmiertelności, a w przypadku zwierząt także i migracji. Zmiany te zapisuje się w postaci krzywej, która może przybierać kształt: litery J ,litery S ,funkcji oscylacyjnej ,funkcji fluktuacyjnej
Liczebność populacji jest wypadkową śmiertelności (d) i rozrodczości (b) oraz imigracji (I) i emigracji (E):
Nt+1 = Nt + b - d + I - E
Tempo zmian liczebności zależy od liczby osobników potomnych w pokoleniu T+1 przypadających na jednego osobnika w pokoleniu poprzednim współczynnik reprodukcji netto:
R0 = NT+1/NT
R0 można też obliczyć sumując liczbę osobników potomnych rodzonych w kolejnych klasach wieku:
R0 = lxmx
R0 = 1 populacja ustabilizowana
R0 < 1 liczebność populacji maleje
R0 > 1 liczebność populacji rośnie
Metody oceny liczebności i zagęstnienia:
1) bezwzględne
2) względne
Miary bezwzględne odnoszą liczbę osobników do danej jednostki, popwierzchni lub objętości.
Względne metody oceny liczebności stosowane są przy liczebności, nie można powiązać z konkretną powierzchnią lub objętością.
Czynniki zależne i niezależne. Czynniki środowiskowe, które ograniczają wielkość populacji (czynniki ograniczające) możemy podzielić na dwie kategorie — czynniki niezależne od zagęszczenia i czynniki zależne od zagęszczenia. Jest to podział bardzo istotny. Czynniki niezależne od zagęszczenia to wspomniane już czynniki abiotyczne (np. zima niszczy całą populacje dorosłych owadów w Arktyce), często o charakterze katastrof (susze, pożary, wybuchy wulkanów, gwałtowne wezbrania wód, etc.). Ich wpływ nie jest zależny od wielkości populacji, na którą oddziałują, a one same nie ulegają zmianom pod wpływem zmian wielkości populacji. Czynniki zależne od zagęszczenia to takie czynniki ograniczające, których działalność zależy od wielkości populacji. Zwiększają one śmiertelność lub obniżają rozrodczość, tym silniej, im większe jest zagęszczenie populacji, i na odwrót, wpływają na obniżenie śmiertelności lub wzrost rozrodczości przy obniżaniu się liczebności populacji. W efekcie utrzymują one liczebność populacji na stałym poziomie, w pobliżu poziomu pojemności środowiska; niekiedy, chociaż nie zawsze, przyczyniając się do powstania regularnych oscylacji liczebności populacji, np. dziesięcioletnie cykle populacyjne zająca amerykańskiego (Lepus americanus) i rysia kanadyjskiego (Lynx canadensis) oraz trzy- lub czteroletnie cykle lemingów (Lemmus spp.). Przykładem czynników zależnych od zagęszczenia jest np. drapieżnictwo i konkurencja, a więc działanie biotycznych elementów środowiska.
BEZWZGLĘDNE METODY OCENY LICZEBNOŚCI:
1) metoda liczenia bezpośredniego
2) metoda znakowania - zwierzęta znakuje się i wypuszcza w miejscu złowienia a potem rejestruje ich obecność, w przeprowadzonych później
odłowach. Na podstawie danych o powtómir złowionych określa się liczebność populacji podstawiając dane do wzoru wskaźnika Lincolna:
N = m n / r (dzielone kreska ułamkowa) gdzie:
N - liczba zwierząt zamieszkujących na danym obszarze
m - liczba zwierząt oznakowanych w pierwszym odłowie
n - liczba zwierząt odłowionych po zakończeniu oznakowań
r - liczba zwierząt znakowanych odłowionych w drugim odłowie
3) metoda kwadratów i obręczy np. 50m2 - 50 (osobników) 10000m2-x
WZGLĘDNE METODY OCENY LICZEBNOŚCI:
a/ techniki wyłowu selektywnego polegają na wyławianiu zwierząt za pomocą narzędzi
zbierających
b/ obsrewacje osobników w jednostce czasu
c/ techniki przynętowe
DYNAMIKA LICZEBNOŚCI POPULACJI:
Przebieg zmian liczebnościw czasie uzależniony jest od szeregu czynników zarówno
wewnątrzpopulacyjnych i zewnętrznych (związanych z warunkami siedliskowymi) oraz
biocenotycznych (np. presja drapieżników, pasożytów i patogenów, konkurencja,
mutalizm)
Zmiany liczebności populacji w czasie można obliczać przez sumowanie liczby
osobników w populacji w czasie rodzących się i przebywających na drodze
imigracji a następnie odejmując od otrzymanej sumy liczbę osobników umierających
i emigrujących w tym samym czasie. Wynik wskaże liczebność populacji w następnym momencie czasowym t + 1 (Nt + 1) Można to zapisać za pomocą równania:
Nt + 1 = Nt + B + I - D -E
W zmienności liczebności populacji wyróżnić można cztery zasadnicze typy zmienne:
1) wzrost liczebności (wykładniczy i logiotyczny)
2) dynamiki liczebności (cykliczny i ustabilizowany)
Wzrost liczebności populacji może odbywać się w dwojaki sposób - niezależny od zagęszczenia oraz zależny od zagęszczenia
Wzrost niezależny od zagęszczenia w tym przypadku działanie zarówno czynników ograniczających (negatywnych) jak i korzystnych (pozytywnych) nie zalety od liczebności populacji.
Zmana liczebności populacji w czasie T = wewnętrzne tempo wzrostu populacji (r) x liczebności (N).
dN / dT = rN (dzielone , kreska ułamkowa)
Wewnętrzne tempo wzrostu populacji (r) jest czynnikiem określającym teoretyczne maksymalne tempo wzrostu populacji w danym środowisku w założeniu jego nieograniczonych zasobów.
Wzrost populacji w warunkach niezależnych od zagęszczenia opisuje krzywa o charakterze wykładniczym
wykres
Wzrost zależy od zagęszczenia w tym przypadku działanie czynnika ograniczającego liczebność nasila się wraz z jej wzrostem.
Liczebność populacji wzrasta w tempie wykładniczym aż do momentu wypełnienia środowiska osobnikami. Maksymalna liczebność populacji jest określona poprzez warunki środowiska i nazywa się pojemnością środowiska (K) W momencie, gdy populacja osiągnie liczebność równą pojemności środowiska jej wzrost ustaje dzięki hamowaniu tempa jej wzrostu poprzez nasilone konkurencyjne oddziaływania między osobnikami a zasobami.
Równanie logistyczne opisuje krzywą esowatą charakteryzującą wzrost populacji zależny od zagęszczenia.
Zmiana liczebności populacji w czasie T = wewnętrzne tempo wzrostu x liczebność x czynnik zależny od zagęszczenia.
dN/dt=rN(1- N/K) (te poprzeczne kreski to kreski ułamkowe)
Pojemność środowiska K odpowiada zagęszczeniu równowagi, zostaje ona w momencie kiedy rozrodczość jest dokładnie równoważona przez śmiertelność
DYNAMIKA LICZEBNOŚCI:
1) - typ cykliczny - charakteryzuje dynamikę liczebności populacji znajdujących się w niezrównoważonych warunkach środowiskowych biocenotycznych.
wykres
2) najpierw wzrasta liczebność ofiary, żeby mogła wzrosnąć populacja drapieżnika
3) - typ ustabilizowany - obejmuje populacje znajdujące się w stałych warunkach środowiska i dysponujące sprawnymi mechanizmami kompensacji. Redukcja liczebności występujące ze strony biocenozy jest tu równomiernie rozłożona w czasie.
wykres pojemność środowiska
23.Rozrodczość populacji a płodność osobnicza. Wpływ czynników środowiska na rozrodczość. Rozrodczość potencjalna i rzeczywista.
ROZRODCZOŚĆ pod tym pojęciem rozumie się wielkość przyrostu populacji w wyniku tworzenia osobników potomnych w tej populacji.
Maksymalna rozrodczość populacji zwana często absolutną lub fizjologiczną oznacza
największa teoretyczną liczbę osobników powstających w idealnych warunkach (tj. bez
czynników ograniczających). Jest to wartość stała dla danej populacji.
Rozrodczość ekologiczna lub realizowana dotyczy wzrostu populacji, który zachodzi w
ściśle określonych warunkach środowiska.
Rozrodczość realizowana: liczba potomstwa urodzonego w populacji w określonym
czasie w przeliczeniu na jedna samice.
Współczynnik urodzeń R określany jest jako stosunek całkowitej liczby urodzeń w
całkowitej wielkości populacji.
R = b/N gdzie: b- liczba potomstwa N - przeciętna wielkość populacji np. t1 +12 : 2 tO-120 R = 10/130
t1 -140 b = 10
O WIELKOŚCI ROZRODCZOŚCI DECYDUJĄ:
a/ płodność osobnicza
b/ żywotność potomstwa do momentu osiągnięcia wieku reprodukcji
c/ liczba osobników udział w rozrodzie (ta ostatnia zależy od: struktury wiekowej
populacji, natężenia czynników abiotycznych mających wpływ na osiąganie przez
osobników dorosłych zdolności do rozrodu, zagęszczenia osobników, zasobności
siedliska)
PROPAGULE - to jaja owadów, zarodników roślin zarodnikowych, nasiona, itd.
MECHANIZMY ZABEZPIECZAJĄCE ROZRODCZOŚĆ W ZMIENNYCH WARUNKACH ŚRODOWISKA:
1) zwiększenie częstotliwości rozrodu
2) zróżnicowanie wielkości prppagul i potomstwa
3) zmienny udział osobników przystępujących do reprodukcji
4) obecność dwóch sposobów rozmnażania się
Rozrodczość populacji jest to wrodzona zdolność populacji do wzrostu liczebności i dzielimy ją na potencjalną i ekologiczną:
1) rozrodczość potencjalna jest wartością stałą dla danej populacji wyznacza górną granicę rozrodczości jaka mogłaby osiągnąć dana populacja w idealnych warunkach
2) rozrodczość ekologiczna jest rzeczywistą w danych warunkach rozrodczością populacji, nie jest stała, zależy od liczby samic, wieku osobników oraz czynników środowiska
24. Śmiertelność osobników populacji. Przyczyny śmiertelności. Krzywe przeżywania. Zależność od zagęszczenia.
ŚMIERTELNA LICZBA OSOBNIKÓW UMIERAJĄCYCH W DANYM CZASIE:
Nasilenie śmiertelności uzależnione jest od:
a/ natężenia czynników powodujących wymieranie osobników oraz od stopnia
wrażliwości organizmów
CZYNNIKI POWODUJĄCE ŚMIERĆ MOŻNA PODZIELIĆ NA:
bezpośrednio powodujące śmierć osobnika, oraz takie które przyczyniają się do niej
pośrednio.
Do pierwszej grupy zaliczamy przede wszystkim sytuację, w której zmaina warunków
siedliskowych wykracza poza amplitudę możliwości adaptacyjnych osobników.
Pośrednie niedostatek pokarmu, zaatakowanie organizmu przez pasożyty, stres.
Wskaźnik śmiertelności lub umieralności (zwany też surowym współczynnikiem śmiertelności) to całkowita liczba osobników umierających w danym okresie w stosunku do średnej liczebności populacji w tym okresie N).
U = a/N wykres teofity- rośliny jednoroczne
25. Struktura wieku populacji. Typy piramid wieku i ich uwarunkowania.
Udział poszczególnych grup wiekowych w populacji obrazuje stosunki ilościowe, które występują równocześnie pomiędzy osobnikami różnego wieku.
26. Strategie adaptacyjne (życia). Selekcja typu r i K. Strategie roślin typu C, S, R
STRATEGIE ROZRODCZE - Typ R (wytworzone możliwie jak największej liczby potomstwa) i Typ K (wytwarzanie potomstwa jak najlepiej przystosowanego do przeżycia)
Strategia życiowa to zespół genetycznie uwarunkowanych właściwości (zbiór adaptacji) zapewniających gatunkom utrzymanie się w konkretnym środowisku. Zalicza się do nich: wielkość, typ wzrostu, tempo rozwoju ontogenetycznego, płodność, podział materii na podstawowe procesy życiowe (trwanie, wzrost, rozwój, reprodukcja, długowieczność).
Adaptacja to zgodność (harmonia) między organizmem a środowiskiem.
Selekcja typu „r” - podlegają jej rośliny żyjące w nieprzegęszczonym i niewysyconym przez rośliny środowisku. Dostosowanie do środowiska jest osiągane przez szybkie rozmnażanie, a więc wzrost parametru „r”.
Selekcja typu „K” - występuje w większych zagęszczeniach i w środowisku wysyconym przez rośliny.
O typie strategii życia roślin decydują trzy typy nacisku selekcyjnego:
Konkurencja (C)
Stres (S)
Zaburzenia (R)
Konkurencja - sąsiadujące rośliny dążą do wykorzystania tych samych zasobów środowiska (kwantu światła, jonu substancji odżywczej, cząsteczki wody).
Stres - zewnętrze ograniczenie fotosyntezy (niedobór światła, k- ogranicza produkcję biomasy.
Zaburzenia - czynniki ograniczające produkcję biomasy roślin i w końcu powodują zniszczenie środowiska (np. pożary).
27. Organizacja na poziomie biocenozy. Cechy charakterystyczne biocenoz. Struktura przestrzenna (warstwowość i strefowość biocenoz). Różnorodność gatunkowa.
Biocenoza-biotyczna częsc ekosystemu, grupa populacji wystepujacych w okreslonym miejscu i czasie. Własciowosci biocenozy wynikaja z oddzialywan miedzy osobnikami z roznych populacji, tj.konkurencja, drapieznictwo, pasozytnictwo oraz mutualizm
Do cech biocenozy zaliczamy: zajmowanie okreslonej przestrzeni, składanie z populacji roznych gatunkow-zachowanie okreslonej struktury i sposobow funkcjonowania, istnienie zaleznosci pokarmowych miedzy populacjami, wytwarzanie i przetwarzanie materii i energii, dązenie do trwania w stanie rownowagi(homeostazy).
Struktura przestrzenna biocenoz: zróznowania poziome występuje zarównp w biocenozach lądowych jak i wodnych, a takze na przejsciu z wody na ląd. Wyraża się ono ze strefowości-szczególnie wyraźnie rozwiniety w biocenozach wodnych. Zróznicowanie pionowe biocenoz jest kształotwane przez czynniki środowiskowe zwłąszcza te ktore są w znacznym stopniu oddzialywuja na autotrify np.warunki świetlne, wilgotnosc, zasobnosc srodowiska w sole mineralne, struktura podłoża itp.
Warstwy w lesie: A-w. drzew(najw.światła, ale narażona na niekorzystne warunki środowiska), B- w.krzewów, C-rośliny zielone (niezdrzewiałe)-runo D-w.mszysta-runo
Warstwy wody w jeziorze: górna- Epilimnion , środkowa Termoklina, dolna-Hypolimnion
28. Sukcesja ekologiczna jako forma dynamiki ekosystemów. Rodzaje sukcesji. Modele sukcesji. Etapy sukcesji. Pojęcie klimaksu.
Sukcesja ekologiczna- kierunkowy proces stopniowego przekształcania się ekosystemów obejmująct zachodzące w czasie zmiany struktury gatunkowej i procesów biocenotycznych.
Sukcesja allogeniczna- wywołana przez wpływy zewnętrzne związane ze zmianami klimatu lib z działalnością człowieka.
Sukcesja autogeniczna- zachodzi wyłacznie w wyniku zmian wywołanych przez same ogranizmy.
Sukcesja pierwotna-rozwój ekosystemu rozpoczynający sie od kolonizacji środowiska wcześniej niezasiedlonego przez ogranizmy (pozbawionego dotąd życia)
Sukcesja wtórna- rozwój ekosystemu na obszarze uprzednio zajmowanym przez inny ekosystem (na pożarzysku, odłogu, zalewisku rzecznym po ustąpieniu wody, na łące gdzie zaprzestano koszenia).
Klimaks-ostateczne stadium sukcesji, jest to stadium rozwojowe charakteryzujące sie zdolnoscia do samoutrzymania się i trwania w stanie równowagi ze środowiskiem abiotycznym i elementami biotycznymi.
29. Pojęcie ekosystemu.
Ekosystem- dowolny fragment biosfery, w którym grupa ogranizmów realizuje procesy produkcji i dekompozycji przy chociaż częściowo zamkniętym obiegu materii z wykorzystaniem przepływajacej przez ten system energii. E-zespół organizmow żywych tworzących biocenozę oraz wszelkie elementy środowiska nieożywionego, w którym organizmy te bytują.
30. Łańcuchy, sieci i piramidy troficzne.
Łańcuch troficzny jest to szereg wzajemnie zjadających się organizmów, z których każdy należy do innego piętra troficznego
31. Funkcjonowanie ekosystemów w świetle zasad termodynamiki.
ZASADY TERMODYNAMIKI:
Pierwsza
ENERGIA MOŻE BYĆ PRZEKSZTAŁCONA Z JEDNEJ POSTACI (np. światła) W INNĄ (np. ciepło), ALE NIGDY NIE MOŻE ZOSTAĆ ANI STWORZONA, ANI ZNISZCZONA.
Druga
KAŻDEMU PROCESOWI PRZEKAZYWANIA ENERGII TOWARZYSZY JEJ DEGRADACJA
Z POSTACI BARDZIEJ SKONCENTROWANEJ DO BARDZIEJ ROZPROSZONEJ.
32. Wydajności ekologiczne (wydajność konsumpcji, asymilacji, produkcji).
Wydajność konsumpcji CE-Mierzy stopień przechodzenia biomasy z jednego poziomu troficznego na wyższy, dla roślinożerców około 5% w lasach, ok. 25% w ekosystemach trawiastych, ok. 50% w ekosystemach wodnych, często ponad 50% dla drapieżników
Cn konsumpcja wyższego poziomu troficznego CE= C/P*100%
Pn-1 produkcja niższego poziomu troficznego
Wydajność asymilacji AE- mierzy, jaka część skonsumowanej produkcji jest zużywana przez dany poziom troficzny, jaka trafia jako kał lub mocz bezpośrednio do łańcucha destruentów,Wynosi 20-50% dla roślinożerców, detrytusofagów i org. odżywiających się mikroorganizmami, do 80% dla drapieżników
AE= A/ C*100% An-asymilacja poziomu troficznego n
Wydajność produkcji- Procent energii zasymilowanej użytej na produkcję; reszta to koszty utrzymania (rozpraszane w postaci ciepła), Wynosi około 50% dla roślin,30-40% dla bezkręgowców,10% dla kręgowców zmiennociepłych,1-2% dla kręgowców stałocieplnych
33. Produkcja pierwotna i wtórna. Czynniki warunkujące wielkość produkcji. Produktywność różnych typów ekosystemów.
Produkcja wtórna to w ekologii pewien obszar piramidy troficznej mówiący o materii wytworzonej przez konsumentów - czyli np. produkcji pochodzącej od zwierząt. Produkcja wtórna określa szybkość kumulowania się energii w organizmach cudzożywnych i jest wyrażana w gramach lub dżulach na jednostkę czasu i powierzchni.
Produkcja pierwotna - to ilość materii wytworzonej przez producentów, tzw. produkcja roślin zielonych rozumiana jako szybkość gromadzenia energii promieniowania słonecznego w materii organicznej, z której zbudowane jest ciało tych roślin.
Wyróżnia się:
Produkcja pierwotna brutto - całość wyprodukowanej przez producentów materii organicznej;
Produkcja pierwotna netto - połowa materii organicznej zmagazynowana w tkankach roślinnych ( jako tzw. biomasa) Reszta materii zużywana jest w procesach katabolicznych (np. oddychanie) lub rozprasza się w postaci ciepła.
34. Klasyfikacja oddziaływań między- i wewnątrzgatunkowych.
Oddziaływanie miedzygatunkowe: antagonistyczne- drapieżnictwo, pasożytnictwo(jeden korzysci, drugiemu szkodzi pchły wszy, konkurencja, amensalizm (działa niekorzyste dla jednego, na drugo obojętnie) pędzlak-antybiotyk-bakterie
nieantagonistyczne - zachodzą one wtedy, gdy obie populacje lub jedna z nich czerpią korzyści ze wspólnych oddziaływań: mutualizm-korzysci obustronne uzależnione od siebie termit-ich fauna jelitowa, symbioza-korzysci obu stron ukwiał-pustelnik, komensalizm-jedno korzysta, drugie obojetne, nie szkodzi drugiemu rekin-podnawka, lew-hiena protokooperacja-obustronne korzyci i moga zyc bez siebie ukwiał-pustelnik,neutralizm
35. Konkurencja wewnątrz- i międzygatunkowa. Rodzaje konkurencji. Zależność od zagęszczenia, reguła samoprzerzedzania. Terytorializm, migracyjność. Zasada konkurencyjnego wykluczania. Wyzwolenie konkurencyjne. Konkurencyjne rozszczepienie cech.
Konkurencja - jedna z antagonistycznych interakcji międzypopulacyjnych, w której dwie populacje tego samego lub różnych gatunków, zazwyczaj o podobnych wymaganiach środowiskowych, rywalizują o tę samą niszę ekologiczną. Dochodzi do współzawodnictwa o ograniczone zasoby środowiska, np. o pożywienie, miejsce do życia. W wyniku tego oddziaływania obie populacje tracą.
W przypadku populacji tego samego gatunku mówi się o konkurencji wewnątrzgatunkowej. Konkurencja ta redukuje szybkość wzrostu populacji proporcjonalnie do częstości spotkań osobników tego samego gatunku. Może doprowadzić do zajęcia przez słabszą populację niszy o mniej optymalnych warunkach.
W przypadku populacji różnych gatunków mówi się o konkurencji międzygatunkowej. Konkurencja ta redukuje szybkość wzrostu populacji proporcjonalnie do częstości spotkań osobników różnych gatunków. Może doprowadzić do zrównoważonego dopasowania się gatunków lub do tego, że jedna populacja zastąpi drugą albo zmusi ją do zajęcia innej niszy ekologicznej (np. inne pożywienie, okresy aktywności). Szczególnie silnie proces ten zachodzi dla gatunków blisko ze sobą spokrewnionych, o podobnych wymaganiach, zajmujących w naturalny sposób podobne nisze. Zjawisko separacji gatunków blisko spokrewnionych nazywane jest zasadą Gausego, od rosyjskiego biologa, który jako pierwszy potwierdził je doświadczalnie.Trzy możliwości:*Zasada konkurencyjnego wypierania („jedna nisza - jeden gatunek) (np. Tribolium), *Podział zasobów (np. kraby pustelniki), *Rozchodzenie się cech
Konkurencja może być bezpośrednia (populacje wzajemnie szkodzą sobie ograniczając możliwość rozwoju, nawet jeśli zasoby środowiska są nieograniczone) lub pośrednia (populacje wzajemnie szkodzą sobie wykorzystując ograniczone zasoby środowiska).
Terytorializm - forma instynktownych zachowań u zwierząt polegająca na obronie obszaru (terytorium) uznanego za własny. Objawia się wzmożoną agresją wobec przedstawicieli własnego lub innych gatunków. Częściej obserwowany u samców, szczególnie w okresie godowym.
Przedmiotem konkurencji mogą być rozmaite zasoby, ale tylko wówczas, gdy ich ilość dostępna dla danej populacji jest ograniczona;
W oddziaływaniach konkurencyjnych obowiązuje zasada wzajemności;
Wskutek konkurencji osobników wewnątrz populacji następuje zmniejszenie udziału poszczególnych osobników w tworzeniu następnych pokoleń;
Sukces reprodukcyjny osobnika w warunkach konkurencji zależy od jego dostosowania;
Nacisk konkurencji rośnie wraz ze wzrostem zagęszczenia populacji.
36. Drapieżnictwo - podział drapieżników. Wpływ drapieżników na liczebność populacji ofiar. Strategie obronne przed roślinożercami.
Drapieżnictwo - zjadanie w części lub w całości jednych żywych org. (ofiary) przez inne org. (drapieżniki). Definicja obejmuje:
1. Tzw. drapieżniki właściwe, atakujące i zabijające swoje ofiary,
2. Roślinożerców zagryzających części roślin stanowiące ich pokarm,
3. Pasożyty, które żyją w związku przestrzennym ze swoimi żywicielami, często wewnątrz ich organizmów.
Podział drapieżników:
*roślinożercy odżywiający się pokarmem roślinnym
*mięsożercy odżywiający się pokarmem zwierzęcym
*wszystkożercy odżywiający się obydwoma tymi rodzajami pokarmu
37. Cykle biogeochemiczne C, N, P. Konsekwencje zakłóceń tych cykli.
Cykle biogeochemiczne są to mniej lub bardziej zamknięte obiegi pierwiastków w przyrodzie. Do najważniejszych cykli biogeochemicznych należą obiegi: węgla, azotu, wody, tlenu, fosforu i siarki.
Cykle biogeochemiczne wynikają z potrzeb biologicznych żywych organizmów. Około 40 biogenów wykazuje obieg przyrodniczy. Jednak najważniejsze z nich, które to wykazują obieg globalny są: węgiel, siarka, azot, tlen i wodór, w mniejszym stopniu fosfor, który wykazuje obieg sedymentacyjny. Cykl biogeochemiczny jest to ciągle zachodząca przemiana materii organicznej w nieorganiczną i odwrotnie - pod wpływem organizmów żywych. Proces ten zachodzi, gdy do organizmów żywych dostarczona jest energia (głównie energia słoneczna).
Obieg węgla
Rośliny i zwierzęta składają się przede wszystkim z węgla, a jego globalny cykl jest odzwierciedleniem produkcji pierwotnej i wtórnej. Wpływ człowieka na globalny cykl węgla jest niemal tak duży jak na cykl siarki. Największy przepływ globalny cyklu węgla odbywa się pomiędzy atmosferą a roślinnością lądową oraz między atmosferą a oceanami. Te dwa strumienie węgla są niemal równe, a średni czas przebywania atomu węgla w atmosferze wynosi około 3 lat. Wahania zawartości CO 2 atmosferycznego są związane z sezonowością jego poboru przez rośliny oraz sezonowością użytkowania paliw i wymiany CO 2 z oceanami. W atmosferze znajduje się 2350 mld ton CO 2 , czyli ok. 641 mld czystego węgla.
Obieg azotu Azot jest zawarty w wolnej postaci w atmosferze, w litosferze występuje w solach mineralnych, głównie w azotanach, azotynach i solach amonowych. W organizmach azot stanowi ważny składnik białek. Największą zawartość azotu (około 78%) ma powietrze. Producentem wolnego azotu atmosferycznego są bakterie denitryfikacyjne, które uwalniają azot z azotanów. Jest to ostatnie ogniwo rozpadu białek protoplazmatycznych. Cały proces redukcji białek przebiega w czterech etapach, w każdym z nich inne grupy bakterii biorą udział w procesie redukcji. Azot atmosferyczny z kolei wchodzi w obieg biologiczny poprzez przejście w azotany. Proces ten zachodzi głównie w skutek symbiozy bakterii z roślinami motylkowymi. Bakterie symbiotyczne dostarczają 150 do 400 kg/ha, natomiast bakterie wolno żyjące 20 - 30 kg/ha. Dodatkowym źródłem azotanów w glebie jest powstanie ich z azotu atmosferycznego w trakcie wyładowań atmosferycznych. Azotany pobierane są przez rośliny w postaci roztworów wodnych i wbudowywane w aminokwasy. Na lądzie rośliny przyswajają 44mln ton azotu rocznie, natomiast 30 mln ton dostarczają fabryki. (Gołębiowska 1978 r.) Przechodząc przez ogniwa troficzne zostają rozłożone do azotanów, następnie wracają do obiegu; tylko niewielka część zostaje odłożona w osadach głębinowych. Część azotu zostaje też przekształcona w mocznik. Azot zawarty w związkach białkowych odbywa dłuższą drogę nim zostanie rozłożony.
Obieg fosforu Fosfor stanowi ważny element struktury związków organicznych. W przyrodzie występuje w postaci fosforanów tworzących złoża skalne oraz skał pochodzenia organicznego, np. złoża kości kręgowców. Skały te stanowią źródło fosforu rozpuszczalnego w wodzie, wraz z którą pobierane są następnie przez rośliny. Wchodzący w ich skład fosfor wbudowany zostaje następnie w skład związków organicznych aż do poziomu troficznego reducentów, gdzie uwalniany jest przez wyspecjalizowaną grupę bakterii w postaci rozpuszczalnych w wodzie fosforanów, które wchodzą w obieg geochemiczny. Część tych fosforanów dostaje się do osadów głębinowych oceanów, tam zostaje odłożona i wypada z obiegu. Straty te są kompensowane przez wietrzenie skał fosforanowych i wymywanie z nich związków fosforu rozpuszczalnych w wodzie. Największe zakłócenie jakie człowiek powoduje to stosowanie nawożenia fosforem i stosowanie środków czystości zawierających fosforany, które powodują eutrofizaję zbiorników wodnych, a tym samy zabijanie życia w głębszych warstwach zbiorników wodnych. Ten fosfor spływa do morza i w końcu zostaje odłożony na dnie, w ten sposób wypada z obiegu przyrody.