Ekologia
w 2 poł. XIX w. Ernest Heckel zdefiniował ekologię jako naukę zajmującą się zależnościami pomiędzy zwierzętami a środowiskiem zarówno ożywionym jak i nieożywionym
Andrewartha ekologię definiuje jako naukę o rozmieszczeniu i liczebności organizmów
Crebs określił ją jako naukę o zależnościach decydujących o liczebności i rozmieszczeniu organizmów
Ekologia to nauka zajmująca się poziomami złożonych układów ekologicznych takich jak populacja
Działy ekologii
Autekologia - nauka zajmująca się organizmem bądź gatunkiem i relacjami pomiędzy środowiskiem
Biocenologia (synekologia) jest to dział ekologii zajmujący się badaniem struktury i dynamiki organizmów żywych np. badaniem nad zespołami organizmów wodnych czy jakiś roślin
Demekologia jest to nauka o związkach zachodzących między organizmami a środowiskiem w obrębie populacji
Populacja-jest to zbiorowość osobników jednego gatunku, które zamieszkują określony obszar np. ludzie mieszkający w Bstoku, wilki w Bieszczadach.
Pula genowa-jest to suma genów wszystkich osobników należących do populacji.
O strukturze genowej w populacji decyduje wiele czynników takich jak rozmieszczenie, rozprzestrzenianie się, rozrodczość, śmiertelność struktura wieku i płci, a także interakcja wewnątrzgatunkowa.
Rozprzestrzenianie się - migracje, emigracje (na zewnątrz),imigracje (do wewnątrz) - prowadzi to do wzrostu lub spadku puli genowej w populacji.
Zagęszczenie - wzrost populacji, zachodzi tak samo niezależnie czy będziemy rozpatrywać populacje żubrów czy drożdży w pożywce.
Krzywa
Początkowo, gdy zagęszczenie populacji jest niewielkie, przyrost jej liczebności odbywa się powoli i w miarę zagęszczenia rośnie. Przyrosty stają się coraz większe i krzywa wzrostu wykładniczego zaczyna ostro piąć się w górę. O populacji takiej mówimy ,że znajduje się w fazie wzrostu wykładniczego, tzn. przyrost liczby populacji i przyrosty jej masy (produktywność) są najwyższe.
Dalej sytuacja może się rozwijać różnie w zależności od zasobów środowiska (pojemności).Kiedy te zasoby przestają być w nadmiarze zaczynają stopniowo ograniczać kondycję danej populacji i tempo wzrostu maleje, a liczebność ustali się na określonym poziomie odpowiadającym pojemności środowiska (krzywa wzrostu logistycznego).
Rozrodczość określamy jako liczbę młodych, które pojawiają się w jednostce czasu w przeliczeniu na 1000 osobników populacji bądź na 1000 samic w wieku rozrodczym. Wyróżnia się 2 typy strategii rozrodczych:
typ K
typ r
Jeżeli organizmy rodzicielskie płodzą niewielu potomków, ale dokładają starań, aby każdy z nich miał szansę osiągnięcia dojrzałości, to taką strategię nazywamy typu K. Stosują ją populacje ludności, słoni, goryli. Struktura ta daje sukcesy w środowiskach bardzo stabilnych, gdzie warunki bytowania nie zmieniają się od dawna i nie zmieniają się radykalnie w ciągu roku. W takich środowiskach wszystkie populacje żyją w zagęszczeniach bliskich pojemności środowiska, wydając liczne potomstwo kilkakrotnie w ciągu roku.
Struktura typu r, kiedy organizmy wytwarzają olbrzymią liczbę potomstwa np. bakterie, pierwotniaki, większość ryb ,nie interesując się dalszym losem tego potomstwa. Strategia ta opłaca się w warunkach skrajnych, gdzie wiele organizmów ginie w sposób przypadkowy np. od suszy czy mrozu Sprawdza się też w środowiskach małych i np. małe żyjątka, które potrafią się szybko namnażać.
Śmiertelność - jest to liczba zgonów na 1000 osobników w ciągu roku np. fizjologiczna związana z wiekiem bądź też wywołana przez czynniki abiotyczne czyli nieożywione i biotyczne czyli organizmy należące do innych populacji.
Czynniki abiotyczne środowiska nieożywionego działają niezależnie od zagęszczenia populacji, natomiast wpływy organizmów innych populacji są z reguły zależne od zagęszczenia.
Do opisu śmiertelności najlepiej służą: krzywa przeżywania obrazująca zależność śmiertelności od wieku. Klasyfikację tych krzywych podał w 1928r. Pearl w postaci 3 typów:
TYP 1 - występuje w populacjach ludzkości w krajach wysoko rozwiniętych, a także w hodowli zwierząt w laboratoriach a także obrazuje populację, gdy śmiertelność osobników jest niska w wieku młodym i dorosłym i wzrasta gwałtownie w wieku starczym.
TYP 2 - obrazuje przeżywalność osobników, u których prawdopodobieństwo śmierci nie zależy od wieku np. stułbia i inne, które rozmnażają się przez pączkowanie.
TYP 3 - opisuje populację, której młode osobniki szybko namnażają się i szanse ich przeżycia wzrastają dopiero po osiągnięciu określonego wieku - dla wszystkich organizmów preferujących strategię typu r.
ZMIENNOŚĆ LICZEBNOŚCI osobników w czasie jest to tempo wzrostu populacji:
zmiana liczebności osobników
zmiana w czasie
tempo rozrodczości
tempo umierania
Zmiana liczebności w czasie jest to różnica tempa rozrodczości i umierania.
Struktura wieku i płci jest to udział różnych grup wiekowych i populacji. Parametr ten jest dość stałą cechą gatunkową. Z drugiej strony podlega on silnym wpływom takich czynników jak rozrodczość i śmiertelność. Ocena dostarcza informacji o aktualnej kondycji danej populacji. W życiu każdego osobnika możemy wyróżnić 3 podstawowe okresy:
przedrozrodczy
rozrodzczy
porozrodczy
bądź na osobniki młodociane, starzejące się i dojrzałe. Liczba tych klas może być większa.
Dla populacji ludzkich i zwierząt ustalono 3 typy piramid wieku:
typ 1 - piramida płaska charakteryzuje się szeroką podstawą, a więc dużym udziałem osobników młodocianych należących do najniższych klas wieku, co oznacza duży przyrost naturalny i zdecydowanie mniej liczne klasy wieku osobników starszych
typ 2 - piramida wysmukła lub dzwonu, gdzie udział klas wiekowych będzie proporcjonalny; w starszych klasach wyraźny spadek liczebności i ten typ struktury odpowiada populacji o słabszym tempie rozwoju, ale zdolne przetrwania
typ 3 - urna, charakteryzuje się zwężoną podstawą piramidy, co oznacza, że liczebność młodych jest niższa niż starszych, charakterystyczne populacje wymierające i w fazie spadku.
Tolerancja ekologiczna - każdy organizm ma inne wymagania wobec czynników środowiska takich jak temperatura, wilgotność, nasłonecznienie.
Liebig zauważył wpływ niedoboru danego czynnika i sformułowane prawo nazywane jest prawem minimum Liebiga.
Twórcą zasady tolerancji ekologicznej jest Shelford, który zauważył limitujący wpływ niedoboru jak i nadmiaru danego czynnika. Można wyróżnić liczbowo wartość progową danego czynnika poniżej którego organizm nie może istnieć i jest to tzw. dolny punkt krytyczny minimum i powyżej natężenie danego czynnika jest to tzw. Órny punkt krytyczny bądź maximum. Zawarty pomiędzy tymi czynnikami (punktami) zakres zmienności czynnika stanowi strefę tolerancji ekologicznej.
W pobliżu punktów krytycznych znajdują się strefy pesymalne (pesimum) ,których aktywność organizmów jest silnie ograniczona. Oddalając się od punktów krytycznych mamy strefy pejus, gdzie obserwujemy wyraźny pozytywny wzrost aktywności organizmu. Strefa środkowa nosi nazwę optimum, gdzie natężenie czynnika jest najbardziej korzystne dla funkcjonowania organizmu.
EURYBIONTY - organizmy o szerokiej skali tolerancji danego czynnika.
OLIGOBIONTY - tolerują wąskie zakresy natężenia danego czynnika.
POLIBIONTY - wąski zakres wysokich stężeń danego czynnika.