Dr hab. Ewa Rembiałkowska

Dr hab. Ewa Rembiałkowska

Szkoła Główna Gospodarstwa

Szkoła Główna Gospodarstwa

Wiejskiego

Wiejskiego

Zakład Żywności Ekologicznej

Zakład Żywności Ekologicznej

e-mai

e-mai

l:

l:

rembiał[e-mail]

rembiał[e-mail]

w

w

.pl

.pl

EKOLOGIA PODSTAWOWA

EKOLOGIA PODSTAWOWA

Prekursorzy Haeckel’a

Arystoteles (384-322
p.n.e)

Hipokrates (ok. 460-377

p.n.e.)

OIKOΣ

Teofrast (ok. 370-287

p.n.e.)

Karol Linneusz (1707-
1778)

Ernst Haeckel, 1869

(żył 1834-1919)

CECHY ŻYCIA

CECHY ŻYCIA

• Swoisty skład chemiczny

• Nosicielami życia są osobniki

• Zachowanie właściwego poziomu organizacji

• Wymiana substancji z otoczeniem (pobieranie i przyswajanie,
wydalanie i
wydzielanie, oddychanie)

• Zdolność reagowania na bodźce zewnętrzne (wrażliwość,
pobudliwość)

• Wykonywanie ruchów

• Wzrost, rozwój, rozmnażanie

• Dziedziczenie

• Śmierć

• Zdolność przeciwstawiania się wzrostowi entropii

ROŚLINY A

ROŚLINY A

ZWIERZĘTA

ZWIERZĘTA

Podobieństwa

:

•budowa komórkowa
•ogólne prawidłowości procesów
życiowych

•właściwości struktur i zjawisk na molekularnym poziomie
organizacji

Różnice

(nie mają charakteru

powszechnego)

•samożywność

•nieruchome przytwierdzenie do
podłoża

•celulozowe ściany
komórkowe

•w zasadzie nieograniczony wzrost
•organy zawiązują się do końca życia osobnika
•procesy wzrostu
zlokalizowane

•brak tkanki nerwowej i organów zmysłów (?)

NAJSTARSZE ROŚLINY NA ZIEMI

Sosna ościasta
‘Matuzalem’ 4
800 lat rośnie w
Górach Białych,
Kalifornia USA

Mamutowiec
olbrzymi 3 300
lat

Fiztroya
cupresoides

3 622 lata

Jałowiec wschodni 2
675 lat

Cis pospolity 2000 lat

Drzewo oliwne w
Jerozolimie 2000 lat

Dąb Chrobry 750 lat
rośnie w gm.
Szprotawa

Dąb Bartek 700 lat
rośnie na terenie
Nadleśnictwa
Zagnańsk

Żółw słoniowy 200

lat
Wyspy Galapagos

Słoń afrykański
60-70 lat

Goryl (małpa

człekokształtna),

40 lat

Na świecie żyje około 40 osób, które maja
powyżej 110 lat, ale w tym tylko 4
mężczyzn:
Obecnie żyjący:

•Ruidavets Moll mieszkający na Majorce
ma 113 lat

Yukichi Chuganji w Japonii ma 114 lat

Rekordziści światowi:

•W Emiracie Al-Chajma zmarł w latach
osiemdziesiątych mężczyzna, który twierdził, że liczył
sobie 147 lat. Miał to być najstarszy człowiek w krajach
arabskich nad Zatoką Perską.

•Najstarsza mieszkanka Egiptu, licząca według jej słów
ponad 135 lat, oświadczyła, że podstawą osiągnięcia
sędziwego wieku jest spokój.

•Francuzka Jeanne Calmet, zmarła niedawno w wieku
122 lat.

Biologia
molekularna

Morfologia

Fizjologia

Genetyka

Systematyka

Ekologia

POZIOMY ORGANIZACJI PRZYRODY

POZIOMY ORGANIZACJI PRZYRODY

(z punktu widzenia podejścia badawczego)

• molekularny
•komórkowy
•organizmalny (osobniczy)

• populacyjny
• gatunkowy
•biocenotyczny (ekosystemalny)
• fizjocenotyczny (krajobrazowy)
•biosfery

•kosmiczny

EKOLOGIA

EKOLOGIA

•

BIOLOGIA ŚRODOWISKA

•

EKONOMIA PRZYRODY

•

FILOZOFIA PRZYRODY

działania człowieka na rzecz naprawienia tego, co
człowiek zepsuł w przyrodzie

EKOLOGIA

OCHRONA
PRZYRODY

OCHRONA
ŚRODOWISKA

dziedzina nauk biologicznych, obok m.in. takich
jak biologia molekularna, fizjologia, genetyka,
taksonomia itd.

dziedzina wiedzy oraz działania praktyczne,
dotyczące zachowania istniejących zasobów
przyrody żywej i nieożywionej

AUTEKOLOGIA

osobnik

DEMEKOLOGIA = POPULACJOLOGIA

populacja ew.

gatunek
ekologia mikroorganizmów
ekologia roślin
ekologia zwierząt
ekologia człowieka

BIOCENOLOGIA

biocenozy lub

fizjocenozy

SYNEKOLOGIA

FIZJOCENOLOGIA

POJĘCIA ROZPATRYWANE NA POZIOMIE

POJĘCIA ROZPATRYWANE NA POZIOMIE

POPULACJI:

POPULACJI:

nisza ekologiczna (Charles Elton, 1927)

nisza siedliskowa

POJĘCIA ROZPATRYWANE NA POZIOMIE

POJĘCIA ROZPATRYWANE NA POZIOMIE

BIOCENOZY:

BIOCENOZY:

równowaga biocenotyczna (ekologiczna)

sukcesja

POJĘCIA ROZPATRYWANE NA POZIOMIE

POJĘCIA ROZPATRYWANE NA POZIOMIE

FIZJOCENOZY:

FIZJOCENOZY:

ekoton

Pastwisko

Las

Rzeka

EKOTON

CZYNNIKI OGRANICZAJĄCE

CZYNNIKI OGRANICZAJĄCE

W ŚRODOWISKU FIZYCZNYM

W ŚRODOWISKU FIZYCZNYM

zakres (minimum, optimum maksimum)

TEMPERATURA

zmienność

kompensacja w stosunku do innych
czynników

ŚWIATŁO

WODA

TLEN

w wodach śródlądowych i w
glebie

ZASOLENIE i pH

Wpływ światła na kształt plechy u glonów
morskich

JEŚLI ORGANIZM MA SZEROKI ZAKRES TOLERANCJI

W STOSUNKU DO WZGLĘDNIE STAŁEGO CZYNNIKA,
TO CZYNNIK TEN RACZEJ
NIE JEST CZYNNIKIEM OGRANICZAJĄCYM
(np. woda w zbiornikach wodnych).

JEŚLI ORGANIZM MA OKREŚLONE,
WĄSKIE GRANICE TOLERANCJI W STOSUNKU
DO ZMIENNEGO CZYNNIKA, TO TAKI CZYNNIK
MOŻE BYĆ OGRANICZAJĄCYM
(np. woda w glebie).

Gatunki
eurytopowe

Gatunki
kosmopolityczne

o dużym
zasięgu

=

Gatunek ten występuje prawie na
całej kuli ziemskiej z wyjątkiem
basenu Amazonki Występuje nad
brzegami wód stojących i
płynących, oraz na wszelkich
podmokłych terenach jak bagna,
przydrożne rowy, oraz wilgotne
łąki.

 Trzcina
pospolita

 Orlica
(paproć)

Roślina ta nie
występuje tylko w
rejonach arktycznych,
pustynnych oraz
stepowych oraz w
górach powyżej górnej
granicy lasu

 traganek

Traganek duński, ale
we wszystkich
ekosystemach
półkuli północnej
znajdziemy jakieś
gatunki odpowiednio
przystosowanych
traganków

Gatunki
eurytopowe

Gatunki
kosmopolityczne

o dużym
zasięgu

=


rybołów

Rybołów występuje
nad wodami całego
świata np. w Polsce
nad Odrą oraz nad
Morzem Czerwonym

Wydrzyki występują
na wszystkich
brzegach mórz na
świecie. Są to ptaki
drapieżne np. w
okolicy Antarktydy
polują na pingwiny

 Wydrzyk czyli
Skua

 Wilk

Wilk zasiedla prawie
całą półkulę
północną, polując w
lasach Eurazji i
Ameryki Północnej na
zwierzynę drobną i
grubą (sarny, jelenie,
łosie). Preferuje życie
w tajdze

CECHY POPULACJI

CECHY POPULACJI

• liczebność (zagęszczenie)

• struktura płciowa

• struktura wiekowa

• liczba urodzeń

• śmiertelność (w tym w grupach wiekowych)

• organizacja wewnętrzna (rodziny, stada)

• odżywianie

• wykorzystywanie środowiska (rozmieszczenie)

• współwystępowanie z innymi populacjami

Zagęszczenie populacji

Zagęszczenie populacji

ludność Europy

6O osób/km²

ludność Australii 1,5 osoby / km²

jelenie w terenach leśno-polnych

1-15 osobników /

100 km²

sarny w terenach leśno-polnych

15-225 osobników /

100 km²

sadzonki sosny w uprawie leśnej

10-17 tysięcy

osobników/ ha

dorosłe sosny tworzące las

300-600 osobników / ha

dżdżownica kompostowa

3-5 tysięcy w m

3

kompostu

Właściwości populacji

Właściwości populacji

Populacja jest to grupa organizmów należących do tego samego gatunku,
współwystępujących na określonym obszarze i w określonym czasie.

Podstawowa cecha populacji to

zagęszczenie

.

Na zagęszczenie mają wpływ: rozrodczość, śmiertelność, imigracja i
emigracja.

Właściwości wtórne populacji: struktura wiekowa, struktura genetyczna)
struktura przestrzenna (sposób rozmieszczenia osobników).

imigracja

+
+ _
rozrodczość

zagęszczenie

śmiertelność

_

emigracja

Tab. 1. Liczba gatunków z głównych gromad roślin i typów zwierząt

Tab. 1. Liczba gatunków z głównych gromad roślin i typów zwierząt

Rośliny — gromada

Przybliżo

na liczba

gatunków

Zwierzęta - typy

Przybliżon

a liczba

gatunków

Zielenice (Chlorophyta)

Okrzemki (Bacillarophyta)

Brunatnice (Phaeophyta)

Krasnorosty (Rhodophyta)

Sinice (Cyanophyta)

Bakterie (Bacteriophyta)

Grzyby (Mycota)

Porosty (Lichenes))

Mszaki (Byophyta)

Widłaki (Lycododiophyta)

Paprocie (Polypodiophyta)

Nagonasienne(Gymnosperm

ae)

Okrytonasienne(Angiosperm

ae)

6 000

10 000

1 000

2 500

1 500

5 000

70 000

30 000

25 000

1 000

9 000

1 000

250 000

Pierwotniaki (Protozoa)

Gąbki. (Spongiae)

Jamochłony (Coelenterata)

Płazińce (Platyhelminthes)

Obleńce (Nemathelminthes)

PierścienIce (Annelida)

Mszywioły (Bryozoa)

Mięczaki (Mollusca)

Stawonogi (Arthropoda) bez

owadów

Owady (Insekta)

Szkarłupnie (Echinodermata)

Kręgowce (Vertebrata)

30 000

5 000

9 000

6 000

10 000

7 000

3 000

108 000

70 000

1 000

000

6 000

35 000

Rośliny - ogółem

412

000

1 289

000

Łączna liczba gatunków i zwierząt
1 701 000

Migracja osobników

Jest to proces o podstawowym znaczeniu, zapobiegający wsobnemu krzyżowaniu
w obrębie populacji, dzięki czemu odbywa się przepływ genów między
populacjami.

Migracja ogranicza geograficzne rozmieszczenie gatunku oraz wpływa na skład
zgrupowań wielogatunkowych.

Niektóre populacje istnieją tylko dzięki imigracji osobników, np. we wschodniej
części USA na małych płatach leśnych populacje drobnych ptaków śpiewających
utrzymują się jedynie dzięki imigracji.

Badanie migracji zwierząt jest trudne; główne metody to znakowanie i
radiotelemetria.

Jednym z głównych problemów ochrony przyrody jest
umożliwienie imigracji i emigracji w populacjach
zasiedlających izolowane fragmenty siedlisk.

Słabe zdolności migracyjne osobników mogą być przyczyną
rzadkości gatunku. Przykładem jest populacja

dzięcioła

skromnego Dendrocopos borealis,

niegdyś licznie

występującego na dużych obszarach USA, obecnie
uratowanego przed wyginięciem. Młode osobniki mogą albo
migrować w poszukiwaniu miejsc do osiedlania się, albo
pozostać jako osobniki towarzyszące parze lęgowej.
Kluczowym problemem jest wykucie nowej dziupli, które trwa
kilka lat. Dlatego ptaki wolą konkurować o istniejące już
miejsca lęgowe, niż osiedlać się w nowych miejscach, i
migrację rozpoczyna tylko 25% z prze samców.

Bardzo skuteczne okazało się wykucie dziupli w pniach sosen
w Karolinie Północnej - 18 na 20 stanowisk zostało
skolonizowanych przez dzięcioły skromne, które utworzyły tam
nowe grupy socjalne. Dzięki temu uratowano je przed
wyginięciem.

Rozrodczość

Rozrodczość

Płodność

- zdolność osobnika do wydawania potomstwa

Rozrodczość

- liczba potomstwa produkowanego w określonym czasie

Rozrodczość potencjalna

- w przypadku człowieka 1 noworodek /1 kobietę w wieku

rozrodczym / rok

Rozrodczość realizowana

- w przypadku człowieka 1 noworodek / kobietę w wieku

rozrodczym / 15 lat

Wskaźnik urodzeń

- liczba potomstwa produkowanego przez 1 samicę w jednostce

czasu,np.uostrygica.5Omln jaj/ rok, u ryb tysiące jaj/rok, u żab-setki jaj/rok, u ptaków 1-20
piskląt/rok,
u ssaków dużych 1- 2młode /rok, u ssaków małych np. u myszy 2O- 50/rok.

Śmiertelność

Śmiertelność

to liczba osobników umierających w jednostce czasu

Długość życia potencjalna

to maksymalny okres, który zdolny jest przeżyć osobnik danego

gatunku w optymalnych warunkach życia (określony przez granicę fizjologiczną)

Długość życia realizowana

jest to długość życia osobnika w populacji w określonych

warunkach środowiska, ograniczona przez choroby, drapieżców, inne zagrożenia. Np. rudzik
(Erithacus rubecula) w naturze żyje 1 rok, a w niewoli może żyć do 11 lat.
Średnia długość życia kobiety w Starożytnym Rzymie wynosiła 21 lat, w Anglii w 1780
roku -39 lat, a w USA w 1990 roku -79 lat.

Wskaźnik przeżywalności

- spadek liczebności osobników w kolejnych grupach wieku, np.

dla ryb:

Wskaźnik przeżywalności liczebność

*

ryb 3 letnich

= -----------------------------------
między 2 i 3 rokiem życia liczebność

*

ryb 2 letnich

* liczebność względna na podstawie ryb złowionych

Nie zawsze proporcja płci wynosi 1:1, np.

 w populacjach lemingów leśnych w Finlandii udział
samców wynosi 25 %

 w populacji wilgowronów meksykańskich (Teksas) w
grupie piskląt samce stanowią 50 %, ale wśród dorosłych
tylko 29 %
Proporcja płci wywiera wpływ na tempo rozrodu oraz na
interakcje socjalne.

Struktura płciowa

Są podobne do świnek morskich, co 3-6 lat
występują bardzo licznie w tundrze Arktyki. W
ciągu jednego lata samica może urodzić nawet do
78 młodych! Gdy brakuje pokarmu, zaczynają się
masowe wędrówki migracyjne w poszukiwaniu
lepszych miejsc bytowania. Większość ze zwierząt
ginie np. podczas próby pokonania jeziora czy
rzek. Nieprawdziwe są jednak opowieści o
samobójczych skokach lemingów do wody z
wysokich skał! Lemingi w okresach masowych
pojawów padają ofiara wielu drapieżców, dla
których

stanowią

podstawowy

pokarm,

np.

wydrzyków, sów śnieżnych, lisów polarnych i łasic

Sowa śnieżna

Lis polarny

Są jeszcze inne cechy różniące osobniki w
obrębie populacji, np.

kolor

. Tak więc

populacja jest zbiorem różniących się
osobników, a jednocześnie może być
traktowana jako zbiór przeciętnych
osobników, gdy obliczamy np. jej
zagęszczenie.

Struktura wiekowa i
wielkościowa

Ma wpływ na przebieg wielu procesów. Osobniki starsze są
z reguły większe, a w efekcie składają więcej ikry (ryby) lub
wydają więcej nasion (rośliny). U ssaków osobniki młode są
podatne na choroby, na które nie zapadają osobniki
dorosłe.

Wiek i wielkość

są ważne u wszystkich

gatunków, u których wykształcona jest
organizacja socjalna, gdyż ma w to wpływ na
pozycję socjalną osobnika.

Wielkość

jest cechą szczególnie ważną u organizmów

występujących w formie struktur wieloosobniczych.
Należy tu wiele roślin rozmnażających się przez
odrosty, np. trawy, oraz wiele zwierząt z niższych grup
systematycznych, np. gąbki, koralowce, mszywioły.
Wielkość struktur określa ich rolę ekologiczną.

Świerk

Jodła

Struktura wiekowa świerka i jodły strefy subalpejskiej Gór Skalistych jest
nietypowa. Niektóre klasy wieku są znacznie liczniejsze niż inne; są to
struktury dominujące. Taka sytacja dotyczy gatunków o osobnikach
długowiecznych, np. ryb, drzew. W takich populacjach struktura wiekowa
może się zmieniać znacznie z roku na rok

Informacja o strukturze wiekowej populacji może być użyta do określenia

jej stanu. Populacje będące w fazie wzrostu na ogół charakteryzują się

liczebną dominacją osobników młodych. Taka sytuacja była (i nadal jest) w

Kenii, gdzie tempo wzrostu wynosiło w 1991 r. 3,8% rocznie , a średnia

oczekiwana długość życia – 63 lata. W USA tempo wzrostu wynosiło 0,8%

rocznie, a średnia oczekiwana długość życia – 75 lat.

10 8 6 4 2 0 2 4
6 8 10

10 8 6 4 2 0 2 4
6 8 10

10 8 6 4 2 0 2 4 6
8 10

Populacja o

szybkim wzroście

(Kenia)

Populacja o

powolnym

wzroście (USA)

Brak wzrostu

populacji

(Dania)

% w populacji

85+

80-84

75-79

70-74

65-69

60-64

55-59

50-54

45-49

40-44

35-39

30-34

25-29

20-24

15-19

10-14

5-9

0-4

Przed 1905

1905-1910

1910-1915

1915-1920

1920-1925

1925-1930

1930-1935

1935-1940

1940-1945

1945-1950

1950-1955

1955-1960

1960-1965

1965-1970

1970-1975

1975-1980

1980-1985

1985-1990

Kobiety

Kobiety

Kobiety

Mężczyźni

Mężczyźni

Mężczyźni

Czynniki

środowiskow

e

śmiertelność

rozrodczość

Struktura

wiekowa

Tempo wzrostu lub
spadku liczebności

populacji

Metody oceny zagęszczenia bezwzględnego

Metody oceny zagęszczenia bezwzględnego

1. Liczenia bezpośrednie, np. powszechny spis ludności, liczenie drzew w lesie, fok podczas

rozrodu, osiadłych bezkręgowców

2. Pobieranie prób z populacji

a)

Metoda kwadratów

- policzenie wszystkich osobników na określonej powierzchni;

konieczna dokładność oceny i losowy dobór kwadratów do badań; metoda szeroko
stosowana przy ocenie zagęszczenia bezkręgowców glebowych i roślin

b)

Metoda znakowania i ponownych złowień, tzw. metoda Petersena

- polega na łowieniu

osobników, indywidualnym ich znakowaniu, wypuszczaniu i ponownym łowieniu.
Stosowana do oceny zagęszczenia zwierząt ruchliwych. Metoda jest znacznie prostsza
do zastosowania w przypadku populacji zamkniętej (jej wielkość nie zmienia się między
pierwszym a drugim połowem) niż otwartej (liczebność zmienia się w czasie trwania
badań).

W tej metodzie powinny być spełnione 3 podstawowe założenia:

•

zwierzęta znakowane i nie znakowane łowią się przypadkowo, to znaczy z takim samym
prawdopodobieństwem

•

śmiertelność osobników znakowanych jest taka sama jak nie znakowanych [ istocie
metoda Petersena zakłada brak śmiertelności osobników podczas badań]

•

oznakowanie osobników jest trwale i wyraźne

[ problemów: niektóre myszy polne przyzwyczajają się do pułapek, inne - unikają ich, ryby

mogą być

zranione podczas połowów siecią, długo żyjące ptaki mogą gubić obrączki itp.]

Metoda Petersena

powtarzana wielokrotnie często

służy

nie tylko

do oceny zagęszczenia

, ale

także

dynamiki liczebności w czasie

,

wskaźnika śmiertelności (ubywania) i wskaźnika rozrodczości

(przybywania).

0

2

0

1

1

2

1

0

0

0

0

2

0

1

0

2

2

0

0

2

0

0

1

1

0

3

1

0

0

3

1

0

2

1

0

0

1

1 m

N

Lloyd oceniał zagęszczenie wijów w
37 „kwadratach” w lesie bukowym w
środkowej Anglii. Wyniki jakie
uzyskał, są przedstawione na
rysunku. Średnie zagęszczenie
wynosi więc:

kwadracie

w

ika

0,811osobn

kwadratów

37

osobników

30



lub, ponieważ powierzchnia każdego
„kwadratu wynosi 0,08 m

2

zagęszczenie wijów można ocenić
jako10,1 osobnika na m

2

Osobniki
złowione i
wyznakowane m
= 16

Mieszanie się
osobników
znakowanych i
nieznakowanych

liczba złowionych
osobników = 20

Każdy kwadracik reprezentuje jednego
osobnika

Połów pierwszy

Połów drugi

populacji

h w

znakowanyc

Udział

h

znakowanyc

osobników

Liczba

populacji

liczebnosc

Oceniana



Metoda znakowania i ponownych złowień, znana
jako metoda Petersena lub wśród ekologów
terenowych metoda Lincolna

Rozród związany jest z określonymi korzyściami biologicznymi, ale także z
kosztami. Polegają one na obniżeniu tempa wzrostu lub spadku
przeżywalności, co jest konsekwencją przeznaczenia większej ilości energii na
reprodukcję. Szczególnie laktacja u samic jest kosztowna energetycznie

Samice
biorące udział
w rozrodzie

Samice nie
uczestniczące
w rozrodzie

Samce jeleni żyjących w Szkocji bronią swoich haremów przy pomocy poroża i
najefektowniejszy okres przypada między 6 a 11 rokiem życia. Samice jeleni
(łanie) rodzą młode od 3 do 15 roku życia i żyją dłużej niż samce. Dlatego
krzywe wartości reprodukcyjnej samic i samców są różne

byki

łanie

Metody oceny zagęszczenia

Metody oceny zagęszczenia

względnego

względnego

Metody te służą do obliczania mniej lub bardziej
dokładnych wskaźników liczebności rzeczywistej i do
porównywania zagęszczenia populacji na dwóch lub
więcej terenach. Nie można jednak na ich podstawie
twierdzić, że zagęszczenie na terenie x jest np.
dwukrotnie większe niż na terenie y.

 Metoda pułapkowa, stosowana głównie do oceny liczebności gryzoni i owadów

 Metoda liczenia odchodów stosowna do oceny liczebności zajęcy, jeleni, myszy

 Metoda liczenia głosów (w odniesieniu do ptaków), np. liczba krzyków bażantów
słyszanych w ciągu 15 minut wczesnym rankiem)

 Liczenie zwierząt upolowanych przez myśliwych, np. liczba skór skupowanych w
Ameryce Płn.

 Ocena wielkości połowów, np. liczba ryb złowionych w ciągu 100 godz. trałowania.

 Metoda liczenia różnych śladów pozostawianych przez zwierzęta, np. liczenie
wypluwek ptaków drapieżnych, gniazd wiewiórek na drzewach czy też nor
wygrzebanych w mule przez raki

 Metoda ankietowa - ankiety wysyłane są do myśliwych oceniających
subiektywnie zmiany liczebności; przydatna w ocenie głębokich zmian
Iiczebności dużych zwierząt.

 Metoda oceny stopnia pokrycia podłoża - % powierzchni gleby pokryty
przez rośliny lub % pokrycia skalistego dna morskiego przez osiadłe
bezkręgowce, np. małże.

Metoda oparta na ocenie ilości zjedzonej przynęty, np. do oceny liczebności
myszy i szczurów.

 Liczenie wzdłuż określonej trasy, np. jadąc samochodem można liczyć
wszystkie widziane po drodze ptaki drapieżne.

Metody oceny zagęszczenia względnego są - użyteczne
jako uzupełnienie metod bezpośrednich oraz przy ocenie
głębokich zmian liczebności populacji.

Dokładne policzenie wszystkich osobników populacji jest
możliwe bardzo rzadko

, najczęściej określa się tyko rząd

wielkości liczebności populacji.

Typ I

Typ II

Typ III

Podstawowe typy krzywych przeżywania wg Pearla (1928)

1.Krzywa przezywania Typu I

Jest charakterystyczna dla populacji w których śmiertelność jest niewielka, przez
większą część życia, a wzrasta znacznie w klasach osobników najstarszych

2.

Krzywa przeżywania Typu II

Wykazuje na stałe tempo ubywania (śmiertelność) osobników, niezależnie od wieku.

3. Krzywa przezywania typu III

Dotyczy populacji w których śmiertelność osobników młodych w pierwszych okresach
życia Jest największa, zaś w starszych klasach wiekowych śmiertelność jest niewielka i
względnie stała (niezależna od wieku)

a.

Krzywa

przeżywalność

ludności

USA

z

uwzględnieniem płci.

b. Krzywa przeżywalności noworodków w pierwszym
miesiącu życia

a

kobiety

mężczyźni

b

dziewczynki

chłopcy

Rzeczywiste krzywe przeżywania zawsze nieznacznie różnią
się od teoretycznych. Na przykład krzywe przeżywania
populacji ludzkich w krajach wysoko rozwiniętych są zbliżone
do krzywej typu I. Krzywe typu II są charakterystyczne dla
wielu ptaków, natomiast typ III dotyczy wielu gatunków ryb,
bezkręgowców morskich a także pasożytów

Ważna zasada demograficzna

W populacji o stałej rozrodczości i śmiertelności osobników (w
określonym wieku):

1. liczebność wzrasta zgodnie z krzywą wykładniczą, stosownie do wartości wrodzonego

tempa wzrostu,
2. ustala się określona stała struktura wiekowa,
3. struktura wiekowa jest stałą i może pozostawać bez zmian przez dowolnie długi

okres.

Struktura wiekowa populacji nie zmienia się tak długo, jak długo pozostają nie
zmienione jej tabele pożywienia i płodności

Populacje o wzroście wykładniczym osiągają stałą strukturę wiekową, zaś te, które
okresowo utrzymują stałą liczebność, cechują się niezmienną strukturą wiekową.

W populacjach naturalnych struktura wiekowa populacji jest zwykle zmienna w czasie.

Stała struktura

wiekowa

populacji

gwałtowny wzrost

liczebności populacji

Niezmienna struktura wiekowa

liczebność populacji stała

Jest to struktura
wiekowa populacji o
wykładniczym wzroście
liczebności

Jest to struktura
hipotetyczna i pokazuje,
jaka byłaby struktura
wiekowa populacji o
określonym wskaźniku
rozrodczości, gdyby ten
wskaźnik śmiertelności by
idealnie taki sam

Nornik
zwyczajny

Wzrost
logistyczny

Wzrost
wykładniczy

Populacje o pokoleniach ciągłych:

1.Tempo wzrostu jest stałe

Powstaje krzywa wykładniczego wzrostu
nieograniczonego

2. Tempo wzrostu jest zależne od zagęszczenia

Powstaje krzywa logistycznego wzrostu
ograniczonego przez pojemność środowiska

Krzywa logistyczna = krzywa esowata. Ma ona
górną asymptotę, do której zmierza liczebność
populacji

Paramecium
aurelia

Paramecium
caudatum

Wzrost liczebności populacji pantofelków Paramecium aurelia i
Paramecium caudatum w temp. 26

o

C w zbuforowanym roztworze

Osterhouta przy pH = 8,0 i stałym dopływie bakterii jako
pożywienia (dane z: Gause 1934)

Wzrost populacji drożdży

(za: Pearl 1927; dane z:
Carlson 1913

r

0,54

4,19

1

665







e

N

K = 665

Wyniki doświadczalne często wskazują dużą zgodność
z krzywą logistyczną. Jednak górna asymptota
populacji może się różnić w zależności od wrodzonego
tempa reprodukcji (np. pantofelki w eksperymencie
Gausego). Ponadto liczebność populacji po osiągnięciu
poziomu pojemności środowiska może wykazywać
spadek (np. trojszyki w doświadczeniu Parka

linia c
I

linia c IV

Wzrost liczebności populacji trojszyka Tribolium castaneum w
hodowli w 8 g mąki w temp. 29

o

C I wilgotności względnej 70%.

Widoczne są znaczne różnice w przebiegu wzrostu populacji
różnych linii genetycznych u tego gatunku

Populacje o pokoleniach nieciągłych

1.Tempo wzrostu jest stałe

Jeżeli gatunek rozmnaża się tylko raz w
roku, a tempo wzrostu jest stałe, to wzrost
populacji

będzie

wykładniczy.

Tempo

wzrostu będzie w tym przypadku zależne
od tempa reprodukcji netto, czyli od liczby
potomstwa płci żeńskiej dożywającego do
sezonu rozrodczego w roku następnym.

R

o

=1,2

0

R

o

=1,1

5

R

o

=1,1

0

R

o

=1,0

5

2. Tempo wzrostu jest zależne od

zagęszczenia

Przy

dużych

zagęszczeniach

rozrodczość spada, a wzrasta
śmiertelność (epidemie, brak
pokarmu). Fluktuacje liczebności
zależne są od korelacji między
zagęszczeniem

populacji

i

tempem jej wzrostu.

Zagęszczenie

zrównoważone

oznacza

punkt

w

którym

śmiertelność

równoważy

rozrodczość.

Im

bardziej

faktyczne

zagęszczenie populacji odbiega
od

zagęszczenia

zrównoważonego, tym większe
będą oscylacje liczebności przed
osiągnięciem zrównoważenia.

Przy dużej różnicy mamy do
czynienia

z

chaotycznymi

fluktuacjami

o

charakterze

przypadkowym

R=0,0

18

R=0,0

25

R=0,0

29

Przykład bezpośredniej obserwacji

przeżywalności

Pąkle Chtalamus stellatus i Balanus
balanoides przytwierdzone do skał
podwodnych w Szkocji konkurują ze
sobą.

Osobniki

Chtalamus

stellatus

przeżywały

znacznie

lepiej,

gdy

doświadczalnie

usunięto

Balanus

balanoides

(gatunek

w

naturze

dominujący)

Stanowiska z których
usunięto Balanus
balanoides

Stanowiska z których nie
usunięto Balanus
balanoides

Na obszarze Parku Narodowego Serengeti w Afryce Wschodniej zbierano
wszystkie czaszki bawołu afrykańskiego (Syncerus caffer), które umierały w
sposób naturalny. Wiek określano na podstawie rocznych pierścieni przyrostów
rogu. Ubywanie osobników młodych (do lat 2) badano bezpośrednio w składzie

Przykład

przeżywalności na

podstawie określania

wieku osobników

umierających

samice

samce

Wyspy St. Paul

Wyspy St.
George

W roku 1911 wprowadzono renifery na dwie wyspy na Morzu Berlinga, blisko
wybrzeży Alaski, jednak dalszy wzrost populacji przebiegał zupełnie inaczej na każdej
z wysp, pomimo, że warunki ekologiczne były bardzo podobne na obu wyspach

Żuraw krzykliwy (Grus americana) jest dobrym przykładem odnawiania się
gatunku niegdyś zagrożonego wyginięciem . Zaczęto go chronić w roku
1916, jednak dopiero po roku 1956 liczebność populacji powiększa się
szybciej. Obserwuję się cykliczność wzrostu spowodowaną być może
cyklicznie zmienną presją drapieżników na terenach lęgowych żurawi w
kanadyjskim Parku Narodowym Wood Bufflo. Na zimę ptaki migrują do
Teksasu

Żółw Karetta

Stan normalny

Zastosowanie teorii populacji do celów ochrony
gatunkowej

Żółw Karetta zagrożony wyginięciem żółw morski występujący w Oceanie
Atlantyckim wzdłuż południowo- wschodnich wybrzeży USA. Na
podstawie modelu macierzowego dla cyklu życiowego żółwia przebadano
różne sposoby zatrzymania spadku liczebności tego gatunku. Rycina
pokazuje skutki podwyższenie płodności o 50% lub podniesienia
przeżywalności na każdym etapie cyklu życiowego. Najlepszy efekt
uzyskuje się podnosząc przeżywalność osobników młodocianych.

Obecnie największą wagę przykłada się do ochrony jaj składanych przez
żółwie na plaży, jednak nawet po 30 latach ochrony gniazd żółwi nie
obserwuje się żadnego wzrostu populacji. Należy zadbać, by zwiększała
się przeżywalność żółwi młodocianych w morzu. Duża liczba młodych
żółwi topi się złowiona w sieci zastawione do połowów krewetek. Obecnie
więc tak konstruuje się te sieci, by nie wpadały w nie żółwie.