Literatura do przedmiotu

• Wiąckowski S. 1998. Ekologia ogólna. Oficyna Wyd. Branta. Bydgoszcz

• Weiner J. 1999. Życie i ewolucja biosfery. PWN. W-wa.

• Banaszak J., Wiśniewski H. 2003. Podstawy ekologii. Wyd. Adam Marszałek. Toruń.

• Odum E. 1982. Podstawy ekologii. PWN. Warszawa.

• Krebs Ch. J. 1996. Ekologia. PWN. Warszawa.

• Remmert H., 1995. Ekologia. PWRiL, Warszawa.

• Kalinowska A. 2003. Ekologia - wybór przyszłości. Editions Spotkania.

WYKŁAD 1

WPROWADZENIE DO EKOLOGII

■ EKOLOGIA (z greki) oikos - dom + logos - nauka

NAUKA O HISTORII NATURALNEJ (Elton, 1927)

NAUKA O STRUKTURZE I FUNKCJONOWANIU PRZYRODY (Odum, 1963)

NAUKA O ZALEŻNOŚCIACH DECYDUJĄCYCH O ROZMIESZCZENIU I LICZEBNOŚCI ORGANIZMÓW (Charles Krebs 1994)

■ POZIOMY ZJAWISK STANOWIĄCE PRZEDMIOT ZAINTERESOWAŃ RÓŻNYCH DZIAŁÓW EKOLOGII

1. Oddziaływania ze środowiskiem na poziomie osobników AUTEKOLOGIA

Środowisko - ogół czynników biotycznych i abiotycznych.

2. Reakcje populacji na czynniki środowiska np. zmiany ich liczebności, zmiany struktury wiekowej. SYNEKOLOGIA POPULACJOLOGIA

Populacja - ogół osobników jednego gatunku zasiedlający określony teren.

3. Procesy na poziomie biocenoz, np. sukcesja, zmiany sezonowe. SYNEKOLOGIA; EKOLOGIA BIOCENOZ

Biocenoza - grupa populacji zasiedlająca określony teren.

4. Procesy w obrębie ekosystemów takie jak: przepływ energii, funkcjonowanie sieci troficznej, krążenie materii. EKOLOGIA EKOSYSTEMÓW

Ekosystem - biocenoza wraz ze środowiskiem abiotycznym.

5. Procesy w obrębie krajobrazów, np. cykle biogeochemiczne, zjawiska ekotonowe.

EKOLOGIA KRAJOBRAZU

Krajobraz - grupa funkcjonalnie ze sobą powiązanych ekosystemów.

■ EKOSYSTEM - OGÓŁ ORGANIZMÓW ZAMIESZKUJĄCYCH JAKIŚ OBSZAR POZOSTAJĄCYCH WE WZAJEMNYCH RELACJACH WRAZ Z ICH ABIOTYCZNYM ŚRODOWISKIEM.

według E. ODUMA

EKOSYSTEM TO JEDNOSTKA EKOLOGICZNA OBEJMUJĄCA BIOCENOZĘ WSPÓŁDZIAŁAJĄCĄ ZE ŚRODOWISKIEM FIZYCZNYM W TEN SPOSÓB, ŻE PRZEPŁYW ENERGII PROWADZI DO POWSTANIA WYRAŹNIE OKREŚLONEJ STRUKTURY TROFICZNEJ, ZRÓŻNICOWANIA BIOTYCZNEGO ORAZ KRĄŻENIA MATERII MIĘDZY ŻYWYMI I NIEOŻYWIONYMI CZĘŚCIAMI TEJ JEDNOSTKI.

EKOSYSTEM = BIOCENOZA + BIOTOP

■ Rozwój myśli ekologicznej

• Pojawienie się terminu EKOLOGIA Heackel 1866 

• Wprowadzenie terminu BIOCENOZA Mobiös 1877

• Pierwszy podręcznik EKOLOGII Warming 1896

• SUKCESJA jako proces dynamiczny Cowles 1899

• Pierwszy podręcznik GLEBOZNAWSTWA Dokuczajew 1900

• Ekologiczna klasyfikacja roślin Raunkiaer 1905

• Prawo tolerancji Shelforda 1913

• Krzywa logistyczna wzrostu liczebności populacji Lotka, Voltera i in. 1920

• Podstawy fitosocjologii Braun-Blanquet 1931

• Teoria KLIMAKSU Clements 1916, 1936

• Wprowadzenie pojęcia EKOSYSTEM Tansley 1935

• Zmiany liczebności w populacjach zwierzęcych Elton 1927, 1966 

• Badania ENERGETYKI EKOSYSTEMÓW Odum 1953

■ EKOLOGIA A EWOLUCJA

• Dobór naturalny działa na populację osobników poddanych wpływom środowiska.

• Organizmy mogą egzystować wyłącznie w warunkach określonego środowiska, do którego się przystosowały.

• A przystosowanie jest wynikiem ewolucji.

• Właściwości populacji zmieniają się w czasie (dostosowanie do zmian środowiska).

• Modyfikacje środowiska są źródłem zmienności (obok mutacji i rekombinacji) ewolucyjnej.

• Ostatecznym wynikiem działania doboru naturalnego jest ogromna różnorodność form biologicznych.

■ NISZA EKOLOGICZNA - wielowymiarowa przestrzeń fizyczna zawierająca całkowity zakres warunków, w których organizm (osobnik) konkretnego gatunku w danym czasie może się pomyślnie rozwijać i pełnić w tej przestrzeni określone funkcje.

Inaczej, jest to pozycja i funkcja gatunku w określonym siedlisku - jego powiązania z innymi gatunkami

Nisza gatunku jest ograniczona przez jego oddziaływania z innymi gatunkami.

Wobec braku oddziaływań ze strony innych gatunków, może on wykorzystać szerszy wymiar swojej niszy - jest to wówczas jego nisza potencjalna (podstawowa).

Nisza, której wymiar jest ograniczony w stosunku do niszy podstawowej przez oddziaływania ze strony drapieżników lub konkurentów

„Wymiary” niszy ekologicznej w praktyce określa się poprzez:

• czas aktywności

• preferencje siedliskowe

• wybiórczość pokarmową

Nałożenie się nisz dwóch gatunków polega na wspólnym eksploatowaniu zasobów albo występowaniu łącznie w czasie i przestrzeni - prowadzi do

konkurencji eksploatacyjnej jeśli dane zasoby mają znaczenie ograniczające dla obu populacji

■ SIEDLISKO

Każdy fragment biosfery, w którym dany gatunek może występować stale lub okresowo

Odnosi się do środowiska fizycznego, w którym dany gatunek występuje

Jest to zakres (zasięg) środowisk, w których dany gatunek występuje

Siedlisko może zapewniać wiele nisz ekologicznych

■ Czynniki ekologiczne

wszelkie elementy przyrody ożywionej (czynniki biotyczne) i nieożywionej (czynniki abiotyczne) charakterystyczne dla danego środowiska, oddziałujące na życie i rozwój osobników, populacji, biocenoz.

• Czynniki abiotyczne  (np. temperatura, światło, dwutlenek węgla, sole mineralne itp.)

• Czynniki biotyczne - określają zależności wewnątrzgatunkowe i międzygatunkowe (pokarm, konkurencja)

• Czynniki które wpływają ograniczająco na  liczebność populacji określamy jako opór środowiska.

■ Prawo minimum Liebiga druga połowa XIX w

„Czynnik, którego jest najmniej (jest w minimum) ogranicza rozwój organizmów.”

Pojemność beczki  jest ograniczana długością najkrótszej klepki, analogicznie do rozwoju organizmu, który jest ograniczany czynnikiem, którego jest najmniej.

■ Prawo tolerancji Shelforda

„Zarówno niedobór jak i nadmiar jakiegoś czynnika działa ograniczająco na organizmy”.

Tolerancja ekologiczna - zakres wartości czynników środowiskowych, w którym dany gatunek realizuje swoją strategię życiową, zawarty między krytycznymi wartościami natężenia czynników abiotycznych i biotycznych: minimum i maksimum

Optimum - natężenie wartości czynników środowiska w którym dany gatunek w pełni realizuje swoją strategię życiową

►Minimum - wartość krytyczna natężenia czynników środowiska, poniżej której dany gatunek ginie - zakres letalny

►Maksimum - wartość krytyczna natężenia czynników środowiska, powyżej której dany gatunek ginie - zakres letalny

►Pessimum - natężenie czynników środowiska bliskie wartościom krytycznym

Zakres tolerancji może być:
► szeroki - gatunek A eurybiont (np. człowiek)

► wąski - gatunki B, C i D stenobionty

● w zakresie niskich wartości natężenia danego czynnika - oligostenobionty (np. ryby arktyczne) gatunek B.

● w zakresie wysokich wartości natężenia danego czynnika - polistenobionty (np. koralowce) gatunek D .

• eurybiont = organizm eurytopowy

• stenobiont = organizm stenotopowy

gatunki oligostenotermiczne np. pingwin królewski, niedźwiedź polarny

gatunki polistenotermiczne np. małpy człekokształtne,

gatunki polistenohalinowe np. koralowce

gatunki oligostenohalinowe np. ryby słodkowodne tj. szczupak, karp

• euryfotyczne stenofotyczne

• eutroficzne oligotroficzne

niesporczaki  Tardigrada

przykład eurybiontów w zakresie:

• temperatury (od zera absolutnego do 150°C)

• promieniowania (znoszą 1000 razy silniejsze promieniowanie radioaktywne, niż jakiekolwiek inne organizmy)

• ciśnienia (wytrzymują ciśnienie 6000 atmosfer)

• uwilgotnienia (potrafią obyć się bez wody 100 lat)

• zawartości tlenu (są w stanie przetrwać w próżni kosmicznej)

Tolerancja ekologiczna

●zmienność osobnicza powoduje, że wymagania osobników w obrębie populacji mogą się różnić,

● granice tolerancji na dany czynnik są różne dla odrębnych populacji geograficznych,

● granice tolerancji zmieniają się wraz z wiekiem osobnika,

●granice tolerancji mogą być zmienne w czasie niezależnie od wieku osobnika,

● wymagania życiowe uzależnione są często od płci,

● oddziaływanie jednego czynnika może być korygowane przez działanie innego czynnika,