WYKŁAD 1
PODSTAWY EKOLOGII
Ekologia - (Haeckel w 1866r). Nauka badająca zależności pomiędzy organizmami i między organizmami a środowiskiem. Bada zjawiska ekologiczne.
Jest to "ekonomia przyrody", bada "kto z kim, gdzie i za ile".
Ekologiczny - w komercyjnym znaczeniu: przyjazny środowisku.
Zjawiska ekologiczne:
kategoryzacja 1:
• stan - liczebność populacji w danym momencie
• proces - zmiany stanu w czasie (dynamika liczebności zależna od rozrodczości i śmiertelności) |
kategoryzacja 2:
typy oddziaływań Clementsa i Shelforda
• akcja - oddziaływanie środowiska na organizm
• reakcja - odpowiedz organizmu na działanie środowiska
• interakcja - oddziaływanie pomiędzy organizmami |
Dziedziny ekologii:
• autekologia
• synekologia
Autekologia - bada organizmy i ich wymagania względem czynników środowiskowych. Bada akcje i reakcje w odniesieniu do danego organizmu.
Związek organizmów ze środowiskiem jest:
• ciągły i nierozerwalny (organizmy nie mogą istnieć poza środowiskiem)
• wzajemny (środowisko wpływa na organizm a organizm na środowisko).
(sprzężenie zwrotne)
Zasady autekologiczne Thienemanna:
• żywe organizmy są związane ze swoim środowiskiem przez swe potrzeby życiowe
• wymagania organizmów wynikają z ich przystosowania się do życia w danym środowisku i pozostają w ścisłym związku z właściwościami miejsca bytowania organizmów w przyrodzie. Przystosowania morfologiczne pozostają w zasadzie stałe w danym czasie.
Prawo minimum Liebiega - Czynnikiem ograniczającym jest ten, który jest dostępny w najbardziej ograniczonej ilości.
Prawo tolerancji Shelforda - Niekorzystny jest zarówno niedobór jak nadmiar danego czynnika.
Synekologia - bada ugrupowania organizmów i ich wymagania względem czynników środowiskowych. (populacje, zbiorowiska wielogatunkowe) Bada akcje, reakcje i interakcje.
• ekologia populacji - jedno z głównych pytań na które szuka odpowiedzi to "dlaczego populacje nie rozmnażają się w sposób nieograniczony i utrzymują swoją liczebność.
• ekologia biocenoz (biocenologia, fitocenologia, zoocenologia)
• ekologia ekosystemów
• ekologia krajobrazu (agrocenologia, urbicenologia, …)
Biocenoza - składniki ożywione ekosystemu (fitocenoza i zoocenoza)
Biotop - Składniki nieożywione środowiska (np. gleba, temperatura, nasłonecznienie, topografia terenu,…)
Ekosystem - podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna w ekologii. Składa się z biotopu i biocenozy.
Rodzaje ekosystemów:
• Ekosystem autotroficzny - posiada własny poziom producentów, jest samowystarczalny w procesie troficznym. (np. Las, jezioro)
• Ekosystem heterotroficzny - Nie posiada poziomu producentów, materia organiczna musi być dostarczana do tego ekosystemu. (np. jaskinia, materia organiczna jest dostarczana z przypływającą wodą, wiatrem i przynoszona przez zwierzęta) |
• Lądowe
• Wodne |
• Naturalne
• Sztuczne |
Sukcesja - Przemiany ekosystemów prowadzące do powstania nowego np. Jezioro -> torfowisko -> las
• Sukcesja pierwotna - długotrwały naturalny proces
• Sukcesja wtórna - proces antropogeniczny, przeważnie szybki
Biom - większy, zróżnicowany ekologicznie obszar posiadający pewne cechy wspólne. (np. Las, ekosystemem jest dopiero konkretny las, np. Las łęgowy)
Siedlisko - miejsce występowania organizmów wraz z czynnikami abiotycznymi (nieożywionymi) - przestrzeń zajmowana przez organizmy.
Środowisko - siedlisko wraz z organizmami w nim żyjącymi
Czynniki ekologiczne:
• abiotyczne (nieożywione)
• biotyczne (ożywione)
Biologia
podział pionowy
• zoologia • botanika • ornitologia • itd. |
podział poziomy
• morfologia • biochemia • ekologia • itd. |
Domeny:
• Eubacteria - niema jądra komórkowego
• Archea - niema jądra komórkowego
• Eukarya - ma jądro komórkowe
• Protista - proste organizmy komórkowe, glony i pierwotniaki
• Plantae - rośliny naczyniowe (mszaki, paprotniki, nagonasienne, okrytonasienne)
• Fungi - grzyby
• Animalia - zwierzęta
Podział organizmów ze względu na żródło energi i węgla:
• Autotrofy - pozyskują węgiel z prostych związków chemicznych
- Fotoautotrofy- pobierają energię słoneczną.
- Chemoautotrofy - uzyskują energię z rozkładu nieorganicznych związków chemicznych
|
• Heterotrofy - pobierają węgiel organiczny.
- Chemoheterotrofytrofy - uzyskują energię z rozkładu organicznych związków chemicznych
|
WYKŁAD 2
EKOLOGIA ORGANIZMU I POPULACJI
Układ ekologiczny - jednostka zintegrowana o wzrastającej zależności. Cechują się zdolnością homeostazy - powracaniem do stanu wyjściowego po jego zakłóceniu. Wśród elementów biotycznych podstawową jednostką jest organizm (osobnik)
Organizm żywy - wyodrębniony układ w postaci osobnika - indywiduum ze składowymi przyporządkowanymi funkcjonalnej całości tej postaci, o wszelkich objawach życia.
Problemy wyznaczania pojedynczych organizmów
genet jest pod względem genetycznym 1 osobnikiem
pod względem morfologicznym 4 osobnikami
Potrzeby organizmów:
Autotrofy
• energia • CO2 • woda • sole mineralne • odpowiednie miejsce • odpowiednia temperatura • itp. |
Heterotrofy
• pokarm (źródło materii organicznej, soli mineralnych i energii) • woda • odpowiednia temperatura • odpowiednie miejsce • itp. |
Amplituda ekologiczna - zakres wartości czynnika przy którym organizm zachowuje czynniki życiowe. Opisuje plastyczność organizmu w odniesieniu do czynników środowiska.
Amplituda ekologiczna może być różna u osobników tego samego gatunku, zależy od fazy życia, płci, cech indywidualnych, itp.
granica tolerancji na dany czynnik może ulec zmianie w przypadku dużej presji innych czynników na organizm.
Minimum - minimalna wartość czynnika przy której organizm może jeszcze żyć
Maximum - maksymalna wartość czynnika przy której organizm może jeszcze żyć
Optimum ekologiczne - optymalny zakres wartości czynnika dla organizmu w którym w którym wchodzi on w okres rozrodczy.
Organizm eurytopowy (eurybiont) - organizm mający dużą amplitudę ekologiczną. Są najszerzej rozmieszczone geograficznie.
Organizm stenotopowy (stenobiont) - organizm mający małą amplitudę ekologiczną
Organizm oligotopowy (oligobiont) - organizm mający małą amplitudę ekologiczną dla niskich wartości czynnika
Organizm politopowy (polibiont) - ma małą amplitudę ekologiczną dla wysokich wartości czynnika.
Eurytermy - organizmy mające dużą amplitudę ekologiczną względem temperatury
Stenotermy - organizmy mające małą amplitudę ekologiczną względem temperatury
Oligotermy - organizmy mające małą amplitudę ekologiczną względem temperatury ale w niskich wartościach tego czynnika
Politermy - organizmy mające małą amplitudę ekologiczną względem temperatury ale w wysokich wartościach tego czynnika
Organizmy mogą być stenotopowe w stosunku do jednych czynnika i eurytopowe w stosunku do innego.
Człowiek jest stenotermem (politermem) jeśli brać pod uwagę nagiego człowieka 18°- 40°C. Jest Eurytermem jeśli brać pod uwagę ubranego człowieka.
Synergizm - (1+1≠2 :P) Sumowanie się oddziaływań różnych czynników działających na organizm, prowadzi do konsekwencji bardziej negatywnych niż wynikałoby to z sumy oddziaływań poszczególnych czynników, ponieważ granica tolerancji na dalny czynnik może ulec zmianie w przypadku dużej presji innych czynników na organizm.
np. przy dużej wilgotności zmniejsza się odporność człowieka na niską temperaturę
Ekotypy - organizmy reprezentujące ten sam gatunek ale przystosowane do różnych warunków środowiskowych. Różnice są na tyle niewielkie że nie można wyodrębnić nowego gatunku.
np. Polskie Gawrony na zimę odlatują na południe, a Rosyjskie przylatują do nas.
Nisza ekologiczna - wielowymiarowa przestrzeń obejmująca zespół wszystkich warunków środowiskowych (abiotycznych i biotycznych) w jakich żyje dany organizm. To ogół jego potrzeb i możliwości ich realizacji.
Nisza potencjalna - realizowana jest wtedy gdy organizm niema konkurencji.
Nisza rzeczywista - zachodzi konkurencja między organizmami.
Siedlisko - przestrzeń zajmowana przez populacje.
Areał - część siedliska przypadająca na pojedynczego osobnika, zaspokajająca jego potrzeby.
Rewir (terytorium) - przestrzeń w obrębie areału szczególnie preferowana przez osobnika i aktywnie przez niego broniona.
Populacja - czasoprzestrzenny układ przyrodniczy. Jest to zbiór osobników tego samego gatunku zdolnych do wymiany informacji genetycznej, występujących w danym miejscu i czasie.
Populacją mogą być wszystkie żyjące osobniki danego gatunku na świecie.
Populacja mendlowska - grupa osobników występująca na danym obszarze i krzyżująca się między sobą, więc mająca wspólną pule genową.
Populacja Izolowana (zamknięta) - populacja która jest oddzielona od innych populacji tego samego gatunku, co uniemożliwia przepływ genów.
Populacja otwarta - populacja charakteryzująca się brakiem barier izolacyjnych dla przepływu genów.
Populacja ustabilizowana - w demografii jest to populacja w której z roku na rok utrzymują się takie same współczynniki urodzeń i zgonów we wszystkich kategoriach wiekowych, w związku z czym charakteryzuje się stałym współczynnikiem przyrostu naturalnego.
Populacja zastojowa (stacjonarna) - współczynnik przyrostu naturalnego jest równy.
Metapopulacja - populacja rozmieszczona w różnych częściach terenu (rozfragmentowanego krajobrazu, poszczególne fragmenty to mikrośrodowiska), układ złożony z populacji lokalnych, częściowo izolowanych, pomiędzy którymi zachodzi jednak migracja osobników.
Zasięg przestrzenny populacji - suma areałów poszczególnych osobników.
Struktura populacji:
- liczebności - zagęszczenia - rozmieszczenia przestrzennego |
-płci -wieku -idp. |
Organizacja populacji - uporządkowane stosunki pomiędzy osobnikami w zakresie rozmieszczenia przestrzennego, poruszania się, migracji, efektów koegzystencji i zależności socjalnych; wytwarza się zawsze na bazie określonej struktury populacji.
Liczebność - ilość osobników tworząca populacje
• liczebność bezwzględna - ilość osobników na danym terenie
• liczebność pośrednia- ilość osobników zaobserwowanych w danym czasie (stosuje się np. w liczeniu ptaków)
Rozmieszczenie:
• Struktura pionowa Populacji - występuje w środowiskach pionowo zróżnicowanych. (np. las, woda, gleba)
• Struktura pozioma Populacji - występuje w środowiskach poziomo zróżnicowanych
rys6
Zagęszczenie - liczba osobników w przeliczeniu na jednostkę powierzchni lub objętości
wpływa na:
• wielkość konsumpcji
• płodność osobnicza
• rozrodczość populacji
• przeżywalność
• tępo metabolizmu
• determinacje płci u owadów
Regóła Allego - istnieją takie zagęszczenia kiedy procesy życiowe osiągają swoje optimum. Np. pszczoły gdy jest ich dużo jest im cieplej.
rys
Rozrodczość populacji - liczba nowych osobników powstających z określonej liczby osobników w jednostce czasu. W przypadku organizmów wyższych, liczbę nowych osobników podaje się w przeliczeniu na jedną samice.
rys
Śmiertelność populacji - liczba osobników umierających w danej jednostce czasu.
Przyczyny śmiertelności:
- środowiskowe np. zmiany klimatyczne, brak pokarmu
- osobnicze np. choroby, starzenie się, wady konstytucyjne
- populacyjne np. konkurencja, przegęszczenie
- biocenotyczne np. wpływ innych organizmów np. pasożytów
Przyrost naturalny - różnica rozrodczości i śmiertelności. Może być dodatni, ujemny lub zerowy.
Długość życia osobnika
• fizjologiczna długość życia - długość życia w optymalnych warunkach środowiska w których organizm umiera ze starości
• ekologiczna długość życia - długość życia uzależniona od predyspozycji osobniczych i całokształtu warunków środowiskowych.
Szybkość wzrostu populacji - liczba osobników o które zwiększy się populacja w jednostce czasu.
rys
Opór środowiska - różnica rozrodczości potencjalnej i rozrodczości rzeczywistej
rys
Typy przeżywalności:
TYP 3 - najbardziej rozpowszechniony, najwięcej osobników umiera w wieku młodym
TYP 1 - rzadki, najwięcej umiera osobników w wieku starym, jest charakterystyczny dla zwierząt żyjących społecznie
TYP 2 - bardzo rzadki, osobniki umierają równomiernie we wszystkich fazach wiekowych, jest charakterystyczny dla roślin jednorocznych.
TYP 4 (fizjologiczny) - wszystkie osobniki umierają w tym samym momencie
rys
Struktura wiekowa populacji - udział w populacji osobników w różnych fazach wiekowych. w okresie rozwojowym, rozrodczym i starczym (pozarozrodczym).
rys7
Struktura płciowa - udział w populacji osobników różnych płci. Charakteryzuje jedynie populacje których gatunek charakteryzuje się dymorfizmem płciowym.
Struktura socjalna populacji - Jest obserwowana jedynie u gatunków społecznych.. Są to zależności pomiędzy osobnikami, mają charakter zachowań instynktownych, odruchów bezwarunkowych np. u owadów i warunkowych np. u kręgowców.
Mechanizmy organizacji socjalnej:
• obrona i zachowanie terytorium
• stosunków dominacji i hierarchii
• przewodnictwa
Korzyści:
• równomierne wykorzystanie terenu opieka nad potomstwem
• ochrona przed przegęszczeniem
• tworzenie osobników rezerwowych do uzupełniania strat i ekspansji
Wnioski:
• analizując cechy populacji można wnioskować o jej stanie obecnym, dynamice czasowej i prawdopodobnych trendach zmian w przyszłości
• określać proporcje wiekowe i płciowe
• określać przyrost naturalny
WYKŁAD 3
FORMY EKOLOGICZNE ROSLIN
Podział ze względu na czynniki:
1. Zasobność wody:
• Hydrofity - rośliny wodne
Hydromorfizm:
• wiotkie, powłóczyste
• korzenie nie pobierają wody a zakotwiczają roślinę w podłożu, lub pełnią rolę statecznika jak u żęsy wodnej
• aparaty szparkowe: podwodne nie mają, pływające z wierzchniej strony liści, wynurzone z dolnej strony liści
• tkanka wzmacniająca wewnątrz rośliny a nie na zewnątrz
• blaszka liściowa u podwodnych pofragmętowana
• chloroplasty również w epidermie (skórce liścia)
• aerenchyma (miękisz powietrzny) do pływania
• ogonki liściowe pełnią funkcję asymilacyjną
• brak kutykuli u zanurzonych
- Helofity - rośliny szuwarowe
- Szuwar niski
- Szuwar wysoki
- Nymfeidy - rośliny o liściach pływających
- Elodeidy - rośliny podwodne
- Charofity - makroskopowe glony
• Kserofity - rośliny środowiska suchego
- Sklerofity - rośliny o pokroju suchym
Skleromorfizm:
• korzeń dobrze rozwinięty, palowy
• tkanki przewodzące wodę dobrze rozwinięte
• kutner - martwe włoski na powierzchni rośliny, izolujące
• gruba kutikula
• redukcja blaszki liściowej lub jej brak (np. u szparagusa fotosyntezuje pęd)
• aparaty szparkowe w zagłębieniach liścia, szybko zamykalne
• rozrzutna gospodarka wodna
- Sukulenty - rośliny o pokroju mięsistym
Sukulentomorfizm:
• korzenie drobne, wiązkowe
• mięsista budowa ciała
• miękisz wodny dobrze rozwinięty
• liście przekształcone w ciernie (nie kolce)
• fotosynteza prowadzona przez łodygi i pędy
• Tropofity - rośliny środowiska ze zmiennością pór roku
Tropomorfizm:
• rośliny jednoroczne: nasiona
• rośliny dwuletnie: w pierwszym roku odkładają zapasy a w drugim rozmnażają się nasiennie (np. marchew)
• rośliny wieloletnie: nasiona, byliny, kłącza, cebulki, zrzucanie liści
• Mezofity - rośliny środowiska średniowilgotnego
• Higrofity - rośliny środowiska wilgotnego, o 100% zawartości pary wodnej w powietrzu. W PL mszaki, szczawik zajęczy (podobny do koniczyny), niecierpek drobnokwiatowy (strzelający nasionami, pochodzi z Azji, uciekł z ogrodów botanicznych)
Higromorfizm:
• aparaty szparkowe po obu stronach blaszki liściowej, często na wyrostkach skórki aby nie zostały zalane przez osadzającą się na liściach parę
• gutacja (płacz roślin) - wydzielanie wody przez liście przez hydatody (gruczoły wodne: szparki lub włoski) przy przesyceniu powietrza parą, uniemożliwiające transpiracje. Rośliny transpirują by muc pobierać wódę z solami mineralnymi ciągiem kapilarnym. (np. truskawka, difembachia)
• system korzeniowy słabo rozwinięty
2. Dostęp do światła:
• Heliofile - rośliny światłolubne
• Skiofile - rośliny cieniolubne
• Liany i pnącza
• Epifity - rośliny rosnące na innych, nie będące pasożytami
Epifimorfizm:
• korzenie często fotosyntezujące
• modyfikacje liści do zbierania wody
• welamen - higroskopijna wielowarstwowa tkanka z martwych komórek.
rys
3. Zasobność w pierwiastki biogenne:
• Kalcyfile - rośliny wapnolubne
• Nitrofile - rośliny azotolubne
• Halofity - rośliny środowiska słonego
• Rośliny mięsożerne - żyjące w mało zasobnych środowiskach, np. na torfowiskach, wydmach, bagnach; tam gdzie niema lub niemożna pobrać azotu
rys
• Pasożyty - Rośliny niefotosyntezujące, systemem korzeniowy wprowadzają w tkankę przewodzącą żywiciela i pobierają od niego składniki odżywcze. (np. kanianka)
• Pasożyty korzeniowe (np. łukiewnik)
• Pasożyty łodygowe
• Półpasożyty - Rośliny fotosyntezujące samodzielnie, pobierające od żywicieli tylko część składników odżywczych.
• Saprofity - rośliny korzystające z martwej materii organicznej, żyją w symbiozie z grzybami (mikoryza) które rozkładają martwą materie organiczną.
Zespół cech dostosowawczych:
• Środowisko wodne: Hydromorfizm
Hydrofityzm
• Środowisko wilgotne: Higromorfizm
Higrofityzm
• Środowisko suche: Kseromorfizm
Kserofityzm
• itd.
Konwergencja cech - zjawisko upodabniania się organizmów żyjących w podobnych warunkach środowiska, nie będących ze sobą spokrewnionym.
Dywergencja cech - zjawisko powstawania różnych cech u jednego gatunku na skutek życia w różnych środowiskach. Różnią się one znacznie mimo pokrewieństwa genetycznego. Z czasem powstają dwie lub więcej linie rozwojowe prowadzące do powstania nowych gatunków.
Heterofilia (różnolistność) - występowanie na jednym osobniku różnych rodzaji liści.
rys10
Organy analogiczne - Organy mające różną genezę powstania ale pełniące podobną funkcję (np. skrzydło motyla i skrzydło ptaka)
Organy homologiczne - Organy mające podobną genezę lecz pełniące różne funkcję (np. skrzydło ptaka, ręka człowieka)
WYKŁAD 4
CZYNNIKI EKOLOGICZNE
Kategoryzacja czynników:
1.Czynniki kosmiczne:
• promieniowanie kosmiczne
• promieniowanie UV
• pozostała część widm słonecznego
- promieniowanie cieplne
- promieniowanie fotosyntetycznie czynne (420-680nm)
- inne
Z czynnikami kosmicznymi wiąże się lokalizacja Ziemi w Układzie Słonecznym.
2. Czynniki Ziemskie:
• Klimatyczne
- elektryczność i ogień
- temperatura
- wiatr
- inne
• Mechaniczne
- ruchy wody i podłoża
- wiatr
- elektryczność i ogień
- inne
• Chemiczne
- skład chemiczny wody
- skład chemiczny powietrza
- skład chemiczny gleby
- odczyn wody i gleby
- inne
Woda
rys
Susza fizjologiczna - następuje gdy woda w środowisku jest obecna lecz nie jest dostępna do pobrania, np. jest zamarznięta
Światło
• dostarcza energii - podstawa wyżywienia organizmów
• umożliwia wzrokową orientacje przestrzenną organizmom
• powoduje ruchy zwierząt i roślin
Na co wpływa światło u roślin: • fotom orfizm - różnicowanie się organów (np. elongacja - wydłużanie się roślin w gęstych, ciemnych środowiskach) • zakwit • produkcja hormonów • kiełkowanie nasion (temperatura gleby) • przejście z fazy wegetatywnej do generatywnej
|
Na co wpływa światło u zwierząt: • orientacja przestrzenna za pomocą wzroku • synchronizacja aktywności dobowej oraz sezonowej • przystąpienie do rozrodu • termoregulacja behawioralna - wygrzewanie się organizmów zmiennocieplnych • produkcja witaminy D • wędrówki sezonowe |
Światło widzialne to zakres fali o długości 400 - 750 nm.
Promieniowanie UV: 300 - 380 nm.
Promieniowanie podczerwone (cieplne): 750 - 3000 nm.
Docieranie światła do Ziemi zależy od:
• odległości źródła
- lokalizacja Ziemi w Układzie Słonecznym
- lokalizacja Ziemi w Układzie Słonecznym w trybie rocznym (odległość, kont padania)
• szerokość geograficzna (kont padania)
• wysokość nad poziomem morza
• absorpcja i odbijanie przez filtry atmosferyczne (np. ozon-UV, tlenki-promieniowanie widzialne, para wodna- promieniowanie podczerwone, aerozole)
• przepuszczalność zbiorowisk roślinnych - może być zmienna w ciągu roku
lasy iglasty najciemniejsze jodłowe, najjaśniejsze sosnowe
lasy liściaste najciemniejsze buczyny, najjaśniejsze brzeziny
Las mieszany:
światło odbite 10%
światło pobrane prze korony 73%
światło pobrane prze podszyt 7%
światło pobrane prze runo 2%
światło pobrane prze warstwę mszystą 2%
Najgłębiej w wodzie dociera światło niebieskie i fioletowe
Do powierzchni ziemi przez atmosferę dociera około 43% światła
Światło docierające do powierzchni ulega:
• przewodnictwu ciepła w głąb ziemi
• parowaniu z wodą
• odbiciu
• wypromieniowaniu przy braku chmur
• wymianie ciepła z sąsiednimi warstwami atmosfery
Autotrofy zużywają 1% energii słonecznej docierającej do Ziemi, tylko niewielką część zużywają do tworzenia odkładanej materii organicznej, resztę zużywają na potrzeby życiowe
Albedo - ilość światła odbitego od powierzchni wyrażana w procentach. (np. śnieg ponad 90%
Fotonastia - zjawisko otwierania się i zamykanie kwiatów pod wpływem różnego natężenia światła.
Aspekt wiosenny - zjawisko polegające na zmienności docierania światła przez korony drzew do runa leśnego. Wiosną rośliny runa mają wystarczająco dużo światła przez brak liści na drzewach i rozmnażają się, późnej zanikają na czas letni i wypuszczają pędy wegetatywne jesienią.
W górach większość kwiatów jest barwy fioletowej i niebieskiej co chroni rośliny przed nadmiernym promieniowaniem UV.
Ramienica jest z góry czerwona a z dołu zielona co chroni ją przed nadmiernym promieniowaniem.
W zbiornikach czystych organizmy fotosyntezujące uciekają głębiej, ponieważ promieniowanie słoneczne dociera w takich zbiornikach dalej i organizmy chronią się przed jego nadmiarem.
Temperatura
• 1% procesy geochemiczne
• 99% promieniowanie słoneczne
Zależy od konta padania, barwy powierzchni i ilości docieranego do powierzchni światła
Zmienność temperatury może być: dobowa, roczna, pogodowa.
Klimat:
Klimat planetarny - w skali globu
Geoklimat - w skali kontynę tu lub oceanu
Makroklimat - w skali regionu geograficznego (np. Lubuskiego)
Mezoklimat - w skali jednostki ekologicznej (np. jeziora)
Topoklimat - klimat miejsca (np. brzeg jeziora)
Mikroklimat - w skali małego obiektu (np. kępa trawy)
Klimat powierzchni granicznych - (np. wokół blaszki liściowej)
Strefy klimatyczne i typy klimatu:
• Strefa równikowa
- Klimat równikowy wybitnie wilgotny
- Klimat podrównikowy wilgotny
- Klimat podrównikowy suchy
• Strefa zwrotnikowa
- Klimat zwrotnikowy wilgotny (morski)
- Klimat zwrotnikowy pośredni
- Klimat zwrotnikowy wybitnie suchy
• Strefa podzwrotnikowa
- Klimat podzwrotnikowy morski (śródżiemnomorski)
- Klimat podzwrotnikowy pośredni
- Klimat podzwrotnikowy wybitnie suchy
• Strefa umiarkowana ciepła
- Klimat umiarkowany ciepły morski
- Klimat umiarkowany ciepły przejściowy
- Klimat umiarkowany ciepły kontynętalny
• Strefa umiarkowana chłodna
- Klimat umiarkowany chłodny morski
- Klimat umiarkowany chłodny przejściowy
- Klimat umiarkowany chłodny kontynętalny
• Strefa okołobiegunowa
- Klimat subpolarny
- Klimat polarny
Klimatyczne piętra roślinności górskiej w Tatrach:
• Turnie
• Hale
• Kosodrzewina
• Regiel górny
• Regiel dolny
• Pola uprawne
Ogień:
Przyczyny:
- wylewy lawy
- wyładowania atmosferyczne
- intensywne nasłonecznienie + susze
- samozapłon roślin produkujących substancje lotne
- samozapłon metanu na bagnach
-antropologiczne
Obszary o naturalnych, regularnych pożarach:
- tundra
- tajga
- step
- twardolistna makia
- lasy sosnowe Kalifornii
- lasy eukaliptusowe Australii
- lasy równikowe z okresowymi suszami
Rodzaje pożarów:
- gruntowy - poważny w skutkach ponieważ powoduje uszkodzenie korzeni
- powierzchniowy (ściółkowy)
- Koronowy
Skutki:
- uszkodzenie organizmów
- śmierć organizmów
- zmiany mineralne gleby
- zmiany składu fauny i flory, lub jego utrzymanie
- zmiany liczebności populacji
Pirofity - rośliny lubiące się okresowo spalić. (np. sosna, dąb, krzewinki z rodziny wrzosowatych)
Pirofityzm - zespół cech dostosowawczych roślin do przetrwania w ogniu.
• trudnopalne liście
• liście odporna na temperaturę
• stożki wzrostu ukryte w kępach ograniczających dostęp tlenu
• nasiona kiełkujące po ogrzaniu do temp minimum 80 C (np. sosna bonxa, jej szyszki otwierają się dopiero po spaleniu)
Świerk się nie pali bo tworzy ubitą ściółkę.
Elektryczność
Działania pośrednie:
• wzniecanie pożarów
Działanie bezpośrednie:
• uwalnianie tlenków azotu z atmosfery i użyźnianie gleby
• uszkodzenia roślin
• tworzenie ozonu chroniącego przed UV
Rys13
Czynniki chemiczne
Skład powietrza
- Azot 78%
- Tlen 21%
- Argon 0,9%
- CO2 0,003%
- H2O 0-4%
-inne
Odczyn wody i gleby - miara stężenia jonów wodorowych w środowisku, jego miarą jest ujemny logarytm ze stężenia jonów H +. Wzrost pH o 1 to dziesięciokrotny spadek stężenia jonów H+. Odczyn powoduje zmianę biodostępności metali ciężkich.
• acidofile - lubiące pH 0-7 (np. ludzie, odczyn pH skóry 5,5)
• neutrofile - lubiące pH 7
• alkalifile (bazofile) - lubiące pH 7-14
Skład chemiczny wody i gleby
środowiska:
- oligotroficzne
-mezotroficzne
-eutroficzne
- hipertroficzne
Wiatr - poziomy ruch mas powietrza.
Przyczynami wiatru są różnice ciśnień na ziemi spowodowane różnicami ekspozycji na światło, oraz siła Coriolisa spowodowana ruchem obrotowym Ziemi.
rys
Wiatr jako czynnik ekologiczny:
Aspekt mechaniczny:
• kształtuje morfologię organizmów (genetycznie i morfologicznie, również rany zadane piaskiem)
• dominacja zwierząt nielotnych na obszarach otwartych i wyspach oceanicznych
• ograniczenie rozwoju lasu na obszarach zbyt wietrznych
• sprzyja dyspersji - rozprzestrzenianiu się organizmów (np. babielato, anemochoria - roznoszenie nasion, anemogamia - zapylanie wiatrowe)
• przyspieszenie transpiracji
Aspekt klimatyczny:
• zmienność dostępu wody przez opady orograficzne
• ocieplenie temperatury powietrza po stronie zawietrznej stoku
• łagodzenie klimatu nadmorskiego (bryza)
Oddziaływania pośrednie:
• falowanie wód
• rozprowadzają składniki mineralne w wodzie
• zmiany morfologiczne organizmów
• zmiany insolacji (nasłonecznienia) poprzez przenoszenie pary wodnej i zanieczyszczeń
• erozja eoliczna skał i gleby -> zmiana warunków glebowych -> zmiana szaty roślinnej -> zmiana fauny
• przyspiesza palenie się
WYKŁAD 5
CZYNNIKI EKOLOGICZNE - BIOTYCZNE
Interakcje - oddziaływania biotyczne: org A - org A w populacji, oraz orgA - org B w biocenozie.
Rodzaje oddziaływań:
- antagonistyczne:
• Konkurencja - osobniki lub populacje konkurują między sobą o zasoby środowiska.
Jest mechanizmem powstawania zbiorowisk oraz ich sukcesji.
Zasada konkurencyjnego wypierania gatunków: w walce o te same zasoby może przeżyć tylko jeden.
Konkurencja symetryczna - wyrównana walka
Konkurencja asymetryczna - ustępowanie silniejszemu
• Amensalizm - gdy organizmy szkodzą drugim nie mając z tego żadnych korzyści.
• Allelopatia - biochemiczne oddziaływania u roślin i mikroorganizmów, organizmy wydzielają substancje stymulujące i hamujące procesy życiowe drugich organizmów.
Substancje allelopatyczne:
-lotne: etylen, olejki eteryczne, terpeny
-rozpuszczalne w wodzie: kwasy tłuszczowe, garbniki, fenole, glikozydy, alkaloidy, antybiotyki
• Pasożytnictwo - - gdy jedne organizmy żyją kosztem drugich
• Drapieżnictwo - gdy jedne organizmy zjadają drugie. Jest to pożyteczne ponieważ drapieżniki polują na chore i słabe osobniki, stymulując tym dobór naturalny.
- nieantagonistyczne:
• Neutralne - rzadkie zjawisko, populacje nie maja na siebie większego wpływu (np. mysz polna i skowronek polny)
• Komensalizm (współbiesiadnictwo) - gdy jeden organizm czerpie korzyści z drugiego nie szkodząc mu (np. lew i hiena zjadająca resztki, rekin i podnawek transportujący się, sikorka i skorek mieszkający w gnieździe)
• Protokoperacja - współpraca dwóch organizmów które mogą żyć osobno ale czerpią korzyści na byciu razem (np. krab pustelnik i ukwiał)
• Mutualizm (symbioza) - organizmy nie mogące żyć bez siebie
(np. kręgowiec i flora jelitowa).
Według definicji de Bary'iego symbioza nie jest zawsze korzystna.
Wyróżnia on:
• symbioza stała
• symbioza czasowa
• symbioza złośliwa (dyssymbioza) - pasożytnictwo nietolerancyjne
• symbioza dobrotliwa (eusymbioza) - pasożytnictwo nieszkodliwe
WYKŁAD 6
STRATEGIE ADAPTACYJNE
Środowisko działa na organizm selektywnie.
Selekcja w środowisku odbywa się za pomocą doboru naturalnego.
Rodzaje selekcji:
Selekcja populacji typy r
• Środowisko nieustabilizowane (krótkotrwałe) • selekcja w kierunku szybkiego skolonizowania, maksymalnego wykorzystania zasobów i szybkiego wyszukania nowego • Preferowana jest wysoka płodność, szybki rozwój i szybkie tępo ekspansji.
rys
rys
|
Selekcja populacji typu k
• Środowisko ustabilizowane • selekcja w kierunku jak najbardziej równomiernego wykorzystania zasobów • Preferowana jest inwestycja w utrzymanie populacji na poziomie gęstości bezpiecznej, określonej pojemnością środowiska.
rys
|
Strategie adaptacyjne - zespół cech i zdolności podlegających określonej selekcji w określonych warunkach środowiskowych. Zespół dostosowań do przeżycia w określonym środowisku.
Rodzaje strategii:
Strategia adaptacyjna typu r
• Selekcja typu r. • Środowisko nie zagęszczone gatunkami, • niestabilne. • Organizmy krótko żyjące, • drobne, • szybko rozmnażające się. • Rozród ilościowy. • konkurencja asymetryczna. |
Strategia adaptacyjna typu k
•Selekcja typu k. • Środowisko zagęszczone gatunkami, • stabilne. • Organizmy długo żyjące, • o dużych ciałach. • Rozród opóźniony, • jakościowy. • Konkurencja symetryczna. |
WYKŁAD 7
BIORÓŻNORODNOŚĆ
Bioróżnorodność [biodiversity] - (Thomas Lovejoy 1980) Liczba gatunków na danym obszarze (bogactwo gatunkowe). Dużym bogactwem gatunkowym cechuje się rafa koralowa i lasy tropikalne, małym pustynie i szczyty górskie.
Bioróżnorodność nie ma być wysoka jak jest to komercyjnie głoszone, ale ma być odpowiednia dla danego środowiska.
1992r. Rio de Janeiro - Konwencja o różnorodności biologicznej:
Bioróżnorodność - zróżnicowanie wszystkich organizmów żywych występujących na Ziemi w ekosystemach lądowych, morskich i słodkowodnych, oraz w zespołach ekologicznych których są częścią.
Rodzaje Bioróżnorodności:
• genetyczna - różnorodności w obrębie gatunku
• zmienności dziedziczenia wewnątrz populacji i pomiędzy populacjami
• wynika ze zmienności sekwencji 4 zasad zapisujących kod genetyczny
• powstaje pod wpływem:
- mutacji genowej
- mutacji chromosomowych
- rekombinacji
- crosing over
• umożliwia istnienie naturalnych zmian ewolucyjnych
• gatunkowa/taksomowa - pomiędzy gatunkami, ile jest gatunków i lie biomasy jej występuje
• realizuje się na poziomie gatunkowym, także w aspekcie taksonomicznym
• do oceny jej stopnia jest konieczna diagnostyka gatunków
- jakościowa - skład
- ilościowa - ilość osobników
• Określanie różnorodności gatunkowej:
- pomiędzy obszarami tego samego typu
- pomiędzy obszarami różnych typów
- określanie zmian czasowych tego samego obszaru (monitoring stanu środowiska)
• ekologiczna - różnorodności ekosystemów.
• różnorodność ekosystemów i układów ekologicznych na danym obszarze
• odnosi się zarówno do elementów biotycznych jak i abiotycznych
• określa się zazwyczaj na poziomie lokalnym lub regionalnym
• określanie różnorodności ekosystemów
- porównywanie ze sobą różnych obszarów
- porównywanie tego samego obszaru w przedziałach czasowych
- ustalanie priorytetów ochrony różnych obszarów
analiza bioróżnorodności pozwala na diagnozowanie stanu i procesów jakim podlega dany układ ekologiczny (bioindykacja)
Aspekty badań różnorodności biologicznej:
• poznanie przyczyn i skutków różnorodności biologicznej
• zaspokojenie potrzeby opisu i klasyfikacji bogactwa przyrodniczego w czasie i przestrzeni
• aspekty właściwe
• historyczny - poznanie historii różnorodności gatunkowej i jej zmian w procesie ewolucji
• geograficzny - gradient geograficzny (w skali ziemi). Różnorodność maleje od równika ku obu południków.
• środowiskowy - wraz ze wzrostem zasobności siedliska lub/oraz wzrostem heterogeniczności środowiska wzrasta różnorodność gatunkowa.
Rodzaje różnorodności biologicznej:
-α - opis bioróżnorodności danego ekosystemu
-β - porównanie dwóch ekosystemów
Środowisko 1
10 gatunków 3 rodziny 5 gatunków dominujących
duża bioróżnorodność |
Środowisko 2
10 gatunków 2 rodziny 1 gatunek dominujący
mała bioróżnorodność |
Poziomy bioróżnorodności:
Genetyczna
• populacja • organizm • komórka • molekuła (cząsteczka) |
Taksonomiczna
• Królestwo • Typ • Klasa • Rząd • Rodzina • Rodzaj • Gatunek • Podgatunek |
Ekologiczna
• Biosfera • Biom • Krajobraz • Ekosystem • Fito-zoocenoza • Nisza siedliskowa |
Dlaczego różnorodność biologiczna jest ważna?
• sieć zależności troficznych i paratroficznych stanowi podstawę równowagi biologicznej
• zaburzenie różnorodności prowadzi do przewidywalnych i nieprzewidywalnych zaburzeń w biosferze
• różnorodność w świecie roślin wpływa na
-obieg materii oraz przepływ energii oraz jej dostęp dla heterotrofów
-obieg wody w przyrodzie oraz stosunki klimatyczne i mikroklimatyczne
Fauna - ogół gatunków zwierzęcych na danym terenie.
Flora- ogół gatunków roślinnych występujących na danym terenie.
Różnorodność fitocenotyczna - zbiorowiska roślinne są reprezentowane przez określone gatunki, ale mogą się różnić w pewnym stopniu.
Gatunki kluczowe - zrąb struktury i funkcjonowania układów ekologicznych (np. sosny w lesie sosnowym)
Na świecie jest 1,8 milionów znanych gatunków organizmów ( w tym 1 milion to owady)
Szacuje się że na świecie jest ok. 12,5 milionów gatunków.
Fauna Polska:
• Ssaki: 93
• Ptaki 360
•Gady: 9
• Płazy: 18
• Ryby 112
WYKŁAD 8
ZAGROŻENIA BIORÓŻNORODNOŚCI I JEJ OCHRONA
Przyczyny wymierania gatunków:
• przyczyny deterministyczne - działają z ogromną siła w określonym kierunku, np. zlodowacenia
• przyczyny stochastyczne - przypadkowe, krótkotrwałe
- demograficzne (śmiertelność, rozrodczość)
- środowiskowe (nagłe zmiany w bazie pokarmowej, epidemie chorób, nadmierne drapieżnictwo)
- genetyczne (zmiany puli genowej)
Obecne główne zagrożenia:
• Globalizacja (np. rolna, przenoszenie gatunków lub używanie środków rolniczych, to co nie jest szkodliwe dla przyrody w Azji może być szkodliwe w Polsce)
Przeciwdziałania: zrównoważony rozwój.
• Fragmętacja Krajobrazu (izolacja populacji)
Przeciwdziałania: tworzenie wysp i korytarzy ekologicznych (np. zadrzewienia śródpolne)
Ekologiczne wskaźniki podatności na wymieranie:
• rzadkość gatunku (czym rzadszy tym bardziej zagrożony)
• zdolność do dyspersji (szybkiego rozprzestrzeniania się)
• stopień specjalizacji ( im bardziej wyspecjalizowane do danego środowiska tym bardziej zagrożone ponieważ nie poradzą sobie w zmienionych warunkach)
• typ niszy ekologicznej i amplituda ekologiczna
• zmienność populacji (fluktacje)
• długość cyklu życiowego (czym krótszy tym łatwiej przeżyć)
• wewnętrzne tępo wzrostu populacji (zdolność do gwałtownego wzrostu populacji)
Katastrofalne zmiany bioróżnorodności w przeszłości:
Co około 62-64 miliony lat na Ziemi wymiera wszystko co waży więcej niż 20 kg.
Według teorii nasz układ Słoneczny krąży po wszechświecie natrafiając na zmienne promieniowanie kosmiczne.
• 440 miliony lat temu - wybuch gwiazdy neutronowej
przez promieniowanie gamma wymarło 70% życia na Ziemi (w tym Trylobity)
• 250 milionów lat temu - syberyjski wybuch lawy
tlenki siarki i węgla, oraz pyły spowodowały efekt cieplarniany, woda na równiku sięgnęła temperatury 40°C a przy biegunach panował klimat jak w obecnej Kalifornii. Zanikały przez to prądy morskie. Później nastąpiło globalne oziębienie ponieważ chmura gazów nie dopuszczała do ziemi promieniowania podczerwonego.
• 65 milionów lat temu - upadek asteroidy
wymarły wielkie gady
Antropopresja
• Rozwój przemysłu i urbanizacja
• synantropizacja - wprowadzanie gatunków nowych
• zanieczyszczenie wód, gleb i powietrza.
• Efekt cieplarniany
Konsekwencje:
- wymieranie lub migracja gatunków -> zaburzenie w łańcuchach troficznych
- topnienie lodowców -> zatapianie lądów
- gnicie torfowisk w tundrze -> emisja metanu -> pogłębienie efektu cieplarnianego
Rio de Janeiro 1992r.
Konwencja Narodów Zjednoczonych o ochronie bioróżnorodności
• Deklaracja w sprawie Środowiska i rozwoju
• Globalny program działań AGENDA 21
• Deklaracja o ochronie lasów
•Ramowa Konwencja Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu
• Konwencja o różnorodności biologicznej
Konwencja o różnorodności biologicznej (5.czerwiec.1992r):
• ma na celu ochronę bioróżnorodności biosfery, zrównoważone użytkowanie jej składników oraz sprawiedliwy podział w wykorzystywaniu zasobów genetycznych
• została przyjęta w Nairobi i od 1993r. stała się prawem międzynarodowym.
• nakazuje zachowanie wszelkich form życia na Ziemi w całej ich obecnej rozmaitości, na poziomie genetycznym, gatunkowym i krajobrazu, oraz użytkowanie żywych zasobów przyrody w sposób umiarkowany
Strony konwencji zobowiązują się do:
•rozpoznania różnorodności swych zasobów i stały ich monitoring
• ustanowienia systemów obszarów chronionych
• edukacji ekologicznej społeczeństwa
• oceny efektywności podejmowanych działań (korygowanie ich i składanie regularnych raportów)
Konwencja nakazuje chronić bioróżnorodność nie tylko na obszarach chronionych, ale także poza nimi, w tym na użytkach gospodarczych. Obowiązek ochrony dotyczy nie tylko dziko żyjących gatunków, ale również udomowionych, jako szczególną cechę krajobrazu rolniczego.
Formy ochrony przyrody in situ (w obrębie środowiska naturalnego):
• Parki Narodowe
• Rezerwaty przyrody
•Parki krajobrazowe
• Obszary chronionego krajobrazu
• Obszary Ramsar
• Rezerwaty dziedzictwa narodowego UNESCO
• Rezerwaty biosfery
• pomniki przyrody
• Stanowiska dokumentacyjne
• Użytki ekologiczne
• Ochrona gatunkowa
Formy ochrony przyrody ex situ (poza granicami środowiska naturalnego występowania):
• ogrody botaniczne
• Ogrody dendrologiczne
• Banki genów i nasion
• ZOO
• Zwierzyńce
• Muzea przyrodnicze
• Zielniki
Pozostałe formy ochrony przyrody:
• monitoring przyrody
• publikacja czerwonych ksiąg i list
• umiarkowane użytkowanie zasobów przyrody
Jedyną drogą osiągnięcia długotrwałego wzrostu gospodarczego jest jego łączenie z ochroną środowiska.
Stawki śródpolne stanowią nisze ekologiczną i są filtrem dla pola, ponieważ spływają tam zanieczyszczenia z pól.
WYKŁAD 9
WYBRANE EKOSYSTEMY
Ekosystemy leśne
ich nieodłącznym składnikiem są roślinne zbiorowiska leśne. Są to naturalne formacje roślinne, w których dominantami są drzewa - rośliny potężne i długowieczne - tworzące wraz z krzewami oraz roślinnością runa, wielopiętrowe fitocenozy.
Las jest biomem, dopiero sprecyzowany las, np. las sosnowy jest ekosystemem.
Las to najwyżej zorganizowany typ roślinności w warunkach naszej strefy klimatycznej najwyższy stopień względnego zróżnicowania ekologicznego, zapewniający stabilność i długotrwałość układu. Mozaika lasów liściastych, mieszanych i iglastych Eurazji i Europy to pozostałość jednolitego dawniej biomu.
Las jest ostatnim etapem wielu serii sukcesyjnych, stąd stanowią potencjalną roślinność naturalną oraz mają charakter roślinności klimaksowej. Stanowią 27.6% powierzchni kraju. Większość powierzchni leśnych stanowią obecnie leśne zbiorowiska zastępcze, to jest równowiekowe monokultury drzew obcych lub rodzimych, wprowadzonych sztucznie na miejsce wyciętych naturalnych.
Piętra lasu:
• Korony: Warstwa A: drzewa
• podszyt: Warstwa B: krzewy i młode drzewa
• runo: Warstwa C: rośliny zielone
Warstwa D: mszaki i porosty
Różnorodność fitocenotyczna - zbiorowiska roślinne są reprezentowane przez określone gatunki, ale mogą się różnić w pewnym stopniu
np.
Buczyna kwaśna niżowa Luzol pilosae - Fagetum
• pagórkowate młodoglacjalne obszary morenowe pojezierzy południowobałtyckich • gleby płowe, brunatne, wyługowane i kwaśne z glin lekkich lub piasków gliniastch, podłoże drobnoziarniste • Rośliny: - buk - dąb bezszypułkowy - sosna - kosmatka |
Buczyna kwaśna górska Luzulo luzuloidis - Fagatum
• regiel dolny w Sudetach i Karpatach • kwaśne podłoże na skałach krzemianowych roślinność: - buk - świerk - jawor - jodła - kosmatka owłosiona |
Roślinność rzeczywista - roślinność występująca obecnie na danym terenie.
Roślinność potencjalna - roślinność która mogłaby występować na danym terenie gdyby nie ingerencja człowieka w środowisko.
Roślinność klimaksowa - roślinność potencjalna, pojawiająca się na skutek sukcesji środowiska.
Rafa koralowa
Pierwsze rafy pojawiły się w Kambrze.
Jest to część morza o specyficznym składzie gatunkowym i przestrzennym, której zrąb tworzą organizmy zdolne do odkładania węglanu wapnia. Najbardziej produktywne są koralowce madreporowe, do 5m/rok. CaCO2 jest białe, ale kolory nadają im glony które wchodzą w symbiozę z polipami, np. zoochlorelle to zwierzęta z wbudowanymi komórkami zielenic przez co są zielone, a zooksantelle czerwone.
Na rafie żyje 35-60 tysięcy gatunków zwierząt w tym 25 tysięcy to ryby.
Organizmy budujące rafę:
• otwornice (mikroorganizmy z wapienną osłonką)
• Pierścienice
• gąbki
• Krasnorosty (makroskopowe glony)
• Koralowce
Typy raf koralowych:
• Brzegowa - rozwija się wzdłuż brzegu wyspy
rys |
• Barierowa - powstaje z brzegowej gdy wyspa zanika np. przez wietrzenie i przez to rafa oddala się od brzegu
rys
|
• Atol - powstaje z barierowej, gdy wyspa całkowicie zanika, wewnątrz atolu powstaje laguna o specyficznym składzie chemicznym wód przez co ma nietypową barwę
|
Warunki rafowe:
• temperatura wody 18°C- 30°C
• duża czystość wody
• duże natlenienie wody
• duża ilość substancji odżywczych
• zasolenie wody 27‰-40‰
• odpowiednia cyrkulacja wody
Zagrożenia rafy:
• Korona cierniowa (rozgwiazda) - zjada koralowce w nieograniczony sposób, namnaża się gwałtownie przez podwyższenie temperatury wód spowodowane globalnym ociepleniem.
• wycinanie lasów namorzynowych - które stanowią filtr dla wody płynącej z lądu, nie filtrowana woda zamula rafę
• katastrofy tankowców
• turyści kradnący koralowce na pamiątkę
Symbioza na rafie:
• Amfiprion okoniowy (Nemo) i Ukwiał - Amfiprion zjada resztki pokarmowe ukwiału i odgania ryby motyle które go podgryzają, Ukwiał zapewnia Amfiprionowi bezpieczeństwo i pożywienie.
• Ryba babkowata i krewetka - Ryba stoi na warcie i ostrzega ślepą krewetkę kiedy zbliża się niebezpieczeństwo, a krewetka wykopuje norę.
Mimikra - upodabnianie się do środowiska
Ekosystemy wodne:
Typy jezior ze względu na żyzność wody:
• oligotroficzne:
- mało gatunków
- mało biomasy
• mezotroficzne:
- dużo gatunków
- dużo biomasy
• eutroficzne:
- mało gatunków
- dużo biomasy
• hypertroficzne:
- same glony i sinice
- mnóstwo biomasy
Fitobętos - rośliny związane z dnem zbiornika
Zoobentos - zwierzęta związane z dnem zbiornika
Neuston - organizmy związane z powierzchniową błonką wodną (np. nartnik)
Pleuston - organizmy związane z powierzchniową błonką wodną ale sięgające poza nią (np. rzęsa wodna)
Plankton - (fito,- i zoo,-) drobne organizmy unoszące się w toni wodnej, nie będące w stanie oprzeć się ruchom wody.
Nekton - organizmy aktywnie pływające (np. ryby, wydry)
Strefy ekotonalne - strefy przejściowe pomiędzy środowiskami. Efekt styku i gradient środowiskowy powoduje dużą bioróżnorodność. Strefa ekotonalna jest barierą buforową, działa jako filtr.
dobre wykształcony ekoton - gdy strefa jest wąska i widzimy wyraźnie jej granice
rys
rys
|
słabo wykształcony ekoton - gdy strefa jest obszerna i ciężko wyróżnić jej granice
rys
rys
|
WYKŁAD 10
BAŁTYK
Bałtyk
Morze śródlądowe, śródkontynentalne, płytkie.
Najgłębszy punkt: 459 m
Średnia głębokość: 56m
Zasolenie: 7,8 ‰
Większe zasolenie wykazują wody głębsze i obszary położone bliżej cieśnin, najmniejsze u ujść rzek.
Bioróżnorodność Bałtyku:
Brunatnice: • morszczyn • pylajella
Zielenice: • taśma kiszkowata • ramienica bałtycka • gałęzatka (występuje też w wodach słodkich)
Krasnorosty: • rozróżka • widlik
Rośliny: • Rupia morska • Zostera morska |
Bezkręgowce: • chełbia • omułek • małgiew • sercówki • racicznica zmienna (mięczak • powłucznica chlebowa (gąbka) • Podwój wielki (skorupiak)
|
Ryby: • dorsz • śledź
Ssaki: • foka szara • morświn
Ptaki: • mewa śmieszka |
Wpływ zmienności zasolenia na bioróżnorodność:
• maleje bioróżnorodność
• maleje wielkość ciała
Zagrożenia Bałtyku:
• eutrofizacja
• nadmierna eksploatacja łowisk
• zanieczyszczenia wód
• wzrost oddziaływania UV
• globalne ocieplenie
WYKŁAD 11
UKŁADY EKOLOGICZNE
Zespół ekologiczny - Ugrupowanie ściśle określonych gatunków żyjących w określonym biotopie.
Cechy zespołu:
• Skład gatunkowy
• zagęszczenie danego gatunku
• interakcje pomiędzy gatunkami
• zdolność zespołu do plastycznej reakcji na zaburzenia środowiska
• przepływ energii i materii
• produktywność zespołu
Biocenologia - bada i opisuje zespoły ekologiczne (zależności między organizmami)
Cechy biocenozy:
• wielkość
• granice (często zachodzą na siebie i często trudno je rozpoznać)
• biocenoza jako biotyczna część ekosystemu pozostająca w ścisłym związku z określonym biotopem
• wraz z biotopem tworzą ekosystem
Geoekosystem - ekosystem w większej skali w którego skład wchodzą mniejsze ekosystemy zostające w luźnym związku między sobą. (np. park narodowy)
Krążenie materii i przepływ energii w łańcuchu troficznym:
rys
Typy łańcuchów troficznych:
• Spasania
• Detrytusowe
Piramidy troficzne
• Liczebności
rys
• Biomasy
rys
• Produkcji
rys
Produktywność ekosystemów:
• Produkcja pierwotna - ilość energii zgromadzona w biomasie producentów
- Produkcja pierwotna brutto - całkowita wyprodukowana energia
- Produkcja pierwotna netto - całkowita wyprodukowana energia minus energia zużyta na czynności życiowe rośliny
• Produkcja wtórna - ilość energii zgromadzona w biomasie konsumentów
- Produkcja wtórna brutto - całkowita pobrana energia minus wydalone resztki
- Produkcja wtórna netto - całkowita pobrana energia minus energia zużyta na czynności życiowe.
Wodne ekosystemy najbardziej produktywne chłodne.
Lądowe ekosystemy najbardziej produktywne ciepłe.
Najbardziej produktywnymi ekosystemami są lasy tropikalne i rafy koralowe.
Najmniej produktywnymi ekosystemami są pustynie i tundry.
Czynniki limitujące produktywność:
- światło
- temperatura
- dostępność wody
- dostępność biogenów
Produktywność a bioróżnorodność:
Im większa bioróżnorodność tym większa produktywności ponieważ bioróżnorodności i produktywności sprzyjają środowiska przyjazne. Największą produktywność i bioróżnorodność wykazują rafy koralowe i lasy tropikalne, najmniejszą pustynie. Jednak nie zawsze produktywność idzie w parze z bioróżnorodnością jak np. w zbiornikach hypertroficznych obserwujemy dużą produktywność i małą bioróżnorodność.
Człowiek a produktywność ekosystemów
Człowiek prze ograniczenie zasobów dla biocenoz powoduje spadek bioróżnorodności i tym samym spadek produktywności. Wyjątkiem są zbiorniki hypertroficzne zasilane nawozami sztucznymi i ściekami.
Termodynamika ekosystemu
I Zasada Termodynamiki Ekosystemu (Zasada zachowania energii)
Ilość energii pozostającej w układzie (ekosystemie) jest różnicą między energią doprowadzoną do układu a energią utraconą (rozproszoną w postaci energii cieplnej) w skutek wykonywania pracy.
Tylko 10% energii pobranej dostępna jest dla kolejnego poziomu troficznego, organizmy zużywają 90% pobieranej energii.
II Zasada Termodynamiki Ekosystemu (Zasada Entropii):
Naturalnym kierunkiem przemian energetycznych we wszechświecie jest wzrost jego entropii (stopnia nieuporządkowania).
Wydajność ekologiczna (wydajność Lindemanowska) - stosunek ilości energii jaka jest przyswajana przez wszystkie organizmy z danego poziomu troficznego do ilości energii przyswojonej na poziomie poprzednim.
Cykl biogeochemiczny (krążenie pierwiastków)
- aspekt chemiczny (związki)
- aspekt biologiczny (udział zwierząt)
- aspekt geologiczny (ziemia jako transfer)
C. Węgiel
Stanowi szkielet łańcuchów związków organicznych
Forma nieorganiczna CO2 pobierana jest prze fotoautotrofy i wiążą go w związki organiczne (głównie cukry). Organizmy w procesie spalania i dekompozycje (rozkłady szczątków) uwalniają na powrót nieorganiczny węgiel.
Co2 w atmosferę pochodzi z:
- rozpuszczanie skał wapiennych
- oddychanie organizmów
- pożary
N. Azot
Jest składnikiem białek.
Jest najmniej dostępny dla organizmów ponieważ organizmy nie mogą go pobierać w formie cząsteczkowej N2., a jedynie tlenki azotu i związki amonowe.
Bakterie brodawkowe i sinice potrafią wiązać azot atmosferyczny i wchodzą w symbiozę z niektórymi roślinami.
Bakterie nitryfikującde zmieniają jony NH4+ w azotany NO3-
Bakterie denitryfikujące rozkładają azotany spowrotem w azot cząsteczkowy N2.
P. Fosfor
Wchodzi w skład kwasów nukleinowych i ATP
Fosfor nie tworzy formy gazowej dlatego jego obieg odbywa się w obrębie niewielkiego obszaru, ewentualnie spływa z gleby do zbiorników wodnych.
W wyniku orogenezy na powierzchnie wydostają się skały fosforanowe i w wyniku ich wietrzenia powstają rozpuszczalne fosforany przyswajalne przez autotrofy, po obumarciu organizmu fosfor wraca do gleby lub osadza się na dnie zbiornika tworząc nowe pokłady skał fosforanowych.
Regulacje ekosystemów:
• bottom - up - od dołu piramidy troficznej, zmiana ilości i składu dostarczanych biogenów)
• top - down (kaskada troficzna) - wprowadzenie do łańcucha troficznego nowych gatunków lub zwiększenie liczby danego gatunku, co ureguluje zmiany w łańcuchu reakcją łańcuchową)
WYKŁAD 12
MIASTO JAKO EKOSYSTEM
Urbanizacja - proces powstawania i rozwoju miasta.
Zmiany środowiskowe w mieście:
• zanieczyszczenie powietrza
- zmniejszenie dopływu światła nawet do 35%
- efekt szklarniowy
-smog jasny i ciemny
• wzrost temperatury (wyspy ciepła) przez rurociągi, emisje ciepła z mieszkań i szybkie nagrzewanie powierzchni betonowych
• zmniejszenie wilgotności powietrza
• zwiększenie opadów do 20%
• zmniejszenie siły wiatru
• centra porywistych wiatrów tworzące się przez różnice nagrzania stron bloku
• przekształcenie lub zniszczenie gleby
• regulacje rzek
• zmiana poziomu wód gruntowych
• synantropizacja - powstawanie urbicenozy (antropocenozy)
Czy miasto jest ekosystemem?
+ istnieje sieć zależności człowiek-zwierze-środowisko
-biocenoza miejska jest utrzymywana sztucznie przez człowieka
- brak pierwotnych źródeł energii
- produkty przemiany materii w znikomym stopniu wchodzą w obieg materii
Ekologia egzamin:
Jakie inf. .otrzymujemy z analizy jakościowej i ilościowej?
Co to jest synantropizacja?
Omów formę ekologiczną kserofitów.
Wymień przyczyny wymierania gatunków
Pasowy układ roślinności w jeziorze eutroficznym.
Co to jest ekoton?
Co to są: halofity, heliofity, helofity?
Omów przejściowy charakter flory Polski.
Co to jest synekologia i autekologia?
Epifity, apofizy, gromada takson, heterofilia?
Warstwy lasu (A, B, C, D)
Formy insitu, eksitu.
Co to są czynniki biotyczne i abiotyczne?
Co to jest allelopatia?
Różnorodność fitocenotyczna i florystyczna.
Wpływ wody, ognia.
Co to jest spektrum biologiczne?
Wymień 5 czynników wpływających na różnorodność florystyczną.
Co to jest forma ekologiczna i formy życia wg Raunkier'a
Teoria korytarzy i wysp.
Zdjęcia fitocenotyczne.
Różnorodność potencjalna i rzeczywista.
Co to są profity?
Wymień po 3 gat. reliktów i endemitów.
Omów formę ekologiczną - pasożyty liany.
Jeziora pod względem żyzności.
Cechy homologiczne, przykład.
Zbiorowisko zastępcze.
Wskaźnik Jaccarda, Shanonna-Weavera.
Wyjaśnij rolę klimatu w kształtowaniu różnorodności florystycznej.
Pleuston, elodeidy.
Jakich inf. dostarcza w badaniach różnorodności florystycznej ocena (analiza) beta?
Wyjaśnij co to jest konkurencja symetryczna i asymetryczna.
29
Wyszukiwarka