pwsz kalisz sciaga ekologia-całość-f, inżynieria ochrony środowiska kalisz, Rok 1 IOS, Biologia i ekologia


BIOLOGIA I EKOLOGIA

- 0,5 miliona gatunków roślin

- 1,5 miliona gatunków zwierząt

Stworzyły one układ przyrodniczy na Ziemi, posiada on cechy:

- wysoce zorganizowany

- samo kontrolujący się

- samo organizujący się

Elementy układu przyrodniczego

Układ przyrodniczy

  1. Człowiek - tryb osiadły, ekspansja XIX w. ( szukanie pierwiastków potrzebnych do rozwoju przemysłu)

Odwet ekologiczny

  1. Sposób ograniczenia negatywnych skutków oddziaływania ludzi na przyrodę

Ekologia

  1. Bada:

  1. Jest nauką o:

  1. Bada zależności pomiędzy światem nieożywionym, żywymi organizmami, jak też między nimi samymi i w ten sposób daje przyrodnicze podstawy do ochrony i kształtowania środowiska.

  2. Rozumiana jest jako nauka i środowisku przyrodniczym człowieka i jest utożsamiana a ochroną przyrody czy środowiska.

Różnica pomiędzy przyrodą a środowiskiem.

Historyczne środowisko było wcześniejsze. Środowisko jest elementem składowym przyrody.

Ochrona przyrody

Ochrona środowiska

Ekologia

Znaczna część społeczeństwa utożsamia niesłusznie ekologie z zagrożeniem środowiska. Przymiotnik „ekologiczny” szeroko stosowany jest w handlu, marketingu

W domyśle: ekologiczny = zdrowy = sprzyjający środowisku

Ruch społeczny na rzecz ochrony przyrody podejmowany przez ideologów i polityków, którzy nie zdają sobie sprawy z faktycznych dzisiejszych możliwości i kosztów realizacji głoszonych haseł.

Filozofia ekologiczna:

Kierunek filozoficzny znamionujący nową postawę wobec przyrody.:

Myślenie ekologiczne

Nastawienia i postawy wobec środowiska, wynikające z systemu norm i wartości, zasad ogólno etycznych, wierzeń, wiedzy, które warunkują i regulują zachowanie się człowieka, także w środowisku.

Etyka ekologiczna

Powinna być oparta na dwóch bardzo istotnych elementach :

Główne przesłanie ekologii:

Jak można zachować lub przywrócić równowagę w przyrodzie opierając się na mechanizmach funkcjonowania systemów przyrodniczych, na różnych poziomach ich organizacji, i jak respektować te mechanizmy w działaniach gospodarczych człowieka.

Naukowy aspekt ekologii:

Wyjaśnienie:

Stosowany aspekt ekologii:

Podział ekologii:

Ekologia pojedynczego osobnika, bada zależności między organizmem a środowiskiem; wyjaśnia w jaki sposób organizm oddziałuje na otoczenie i w jaki sposób otoczenie wpływa na organizm

Zajmuje się zbiorowościami osobników - populacjami, biocenozami

Ekologia populacjiEkologia biocenoz

Ekologia ekosystemów

Ekologia krajobrazu

Osobnik - populacja - biocenoza - ekosystem - biom - biosfera

Nisza ekologiczna - całokształt potrzeb życiowych organizmów tzw. „zawód organizmu”, lub ścisłe określenie miejsca organizmu w obrębie zespołu lub ekosystemu.

Populacja - grupa osobników jednego gatunku, zamieszkująca wspólny obszar, mogąca się swobodnie i skutecznie krzyżować tzn. wydawać płodne potomstwo np. lisy

Biocenoza - zespół populacji różnych gatunków, żyjących w określonej przestrzeni środowiska lądowego lub wodnego połączonych głównie zależnościami pokarmowymi - troficznymi ( jedne zjadają drugie )

Biotop - obszar o określonych warunkach ekologicznych, będący siedliskiem dla biocenozy lub osobnika

Ekosystem - układ ekologiczny utworzony przez biocenozę, łącznie ze swym abiotycznym środowiskiem - biotopem

Biom - zespół ekosystemów, tworzących duże i łatwe do rozróżnienia regiony biologiczne na Ziemi np. tundra, tajga, step, pustynia

Biosfera i ekosfera:

Dzielimy na:

Musze one zawierać elementy biotyczne w przeciwnym razie są środowiskiem

Ekologia organizmów, autekologia

Zajmuje się wymaganiami poszczególnych organizmów w odniesieniu do czynników środowiskowych, które na nie oddziaływają, bada relacje:

Organizm - środowisko - organizm

Czynniki środowiska

Czynniki ograniczające występowanie organizmów

Na Ziemi wyróżnia się dwa główne środowiska życia organizmów:

lądowe

wodne

Różniące się:

Porównanie

Czynniki środowiska

Woda

Ląd

Gęstość

1000 kg/m3

1,29 kg/m3

O2

3,5 %

21%

CO2

1,7 %

0,03%

N2

65 %

78%

Wahania temp.

Duże

małe

Oświetlenie zewn.

Rozproszone

Pełne

Czynniki środowiskowe wpływają na:

Dzielimy na:

Abiotyczne - oddziaływanie nieożywionych elementów środowiska na organizm.

Wyróżniamy czynniki:

Biotyczne - żywe czynniki środowiska - rośliny, zwierzęta, człowiek - wywierające bezpośredni lub pośredni wpływ na siebie wzajemnie i na otaczając abiotyczne składniki środowiska

Abiotyczny + biotyczny = czynnik ekologiczny

Ograniczające czynniki ekologiczne

Biotyczne i abiotyczne czynniki środowiska wywierające wyraźny wpływ na organizmy.

Temperatura

Przejawy życia od -200°C do 150°C. Żaden organizm nie może żyć w tak szerokim przedziale temperatur. Większość żyje w różnych rejonach świata gdzie temp. jest w przedziale od 0°C do 30°C

Dolna granica życia, to temp. zamarzania wody 0°C.

Górna granica życia, to temp. denaturacji białka 40°C do 50°C

Na lądzie :

-70°C (Syberia) bakterie, sinice, porosty, mszaki, zwierzęta polarne

-196°C, ciekły N2 w warunkach laboratoryjnych, przez kilkanaście minut przetrzymują formy przetrwalne wrotków i niesporczaków.

Odporność na działanie niskich temperatur zależy od:

Temperatura na lądzie:

150°C - w warunkach laboratoryjnych krótkotrwałą ekspozycję przeżywały formy przetrwalne niesporczaków.

80°C rośliny i zwierzęta żyjące na pustyniach, stadia rozwojowe niektórych słodkowodnych skorupiaków, bakterie termofilne (96°C)

Przystosowanie zwierząt do przetrwania warunków termicznych

Woda ma duże ciepło właściwe, dużą pojemność cieplną, dlatego w wodzie amplituda wahań temperatury jest mniejsza niż na lądzie.

Stąd organizmy wodne mają odpowiednio węższe zakresy tolerancji niż organizmy lądowe.

Temperatura w wodzie

Temperatury wód śródlądowych mieszczą się w granicach od 0°C do ok. 40°C

Najwyższa temp. powierzchni wody wynosi 36°C (M. Czerwone ) najniższa w strefach biegunowych -1,9°C

Gęstość wody zależy od temperatury, dlatego występuje warstwowość termiczna zbiorników wodnych tzw. Stratyfikacja, jest to pierwszy układ temperatur, im głębiej tym chłodniej.

Światło

Promieniowanie słoneczne jest podstawowym źródłem energii na Ziemi, w tym również procesów życiowych organizmów występujących w biosferze

Wpływ światła na organizm zależy od jego natężenia, jakości i czasu naświetlania

Zakres promieniowania el. magn. Słońca

10-7 - 109 mikro metra

Dla roślin światło jest niezbędne do życia, ze względu na swoją podstawową rolę w procesie fotosyntezy.

Dla zwierząt jest czynnikiem regulującym czynności życiowe:

Dla roślin i dla zwierząt lądowych nie jest istotnym czynnikiem ograniczającym ponieważ dociera do nich nie zmienione i nie wpływa na intensywność fotosyntezy.

W wodzie ze wzrostem głębokości, natężenie promieniowania zmniejsza się na skutek pochłaniania przez warstwę wody.

Najmniej absorbowane jest światło niebieskozielone i ono dociera najgłębiej. Stąd też na dużych głębokościach rosną glony wykorzystujące niebieskozieloną część promieniowania świetlnego

WODA

Niezbędny składnik każdego żywego organizmu przeciętnie 70 - 80 %, zwierzęta wodne np. żebropław pas wenery ( 99 % ), meduza chełbii modrej (98 %), ślimak zatoczek (84 %), szczupak (80%)

Zwierzęta lądowe np. kaczka (70 %), człowiek ( 65 %)

Rola wody:

Jest czynnikiem ograniczającym głównie w środowiskach lądowych, w szczególności suchych, natomiast w środowisku wodnym tylko tam, gdzie jej ilość ulega dużym wahaniom.

W środowiskach ubogich w wodę organizmy wykształciły różne rodzaje przystosowań, polegających głównie na magazynowaniu wody lub na ograniczeniu jej wydalania.

Niekiedy mimo dostatku w środowisku, jest niedostępna dla organizmu. W przypadku siedlisk zawierających wodę o większej zawartości soli niż płyny, wewnątrz organizmu, organizm zamiast pobierać wodę oddaje ją.

GAZY:

Największe znaczenie mają:

Tlen : w wodzie, podobnie jak na lądzie, ma ważne znaczenie dla życia organizmów

Pochodzi z procesów fotosyntezy lub dostaje się na drodze dyfuzji z powietrza. W środowisku wodnym ilość tlenu jest 20 - 30 razy mniejsza niż w powietrzu.

Niedobór tlenu może być spowodowany eutrofizacją wód lub zanieczyszczeniem ściekami. Brak tlenu staje się istotnym czynnikiem ograniczającym egzystencję wielu organizmów

Eutrofizacja - intensyfikacja procesów roślin poprzez dostarczenie im niezbędnych składników

Dwutlenek węgla :

Niezbędny w życiu roślin jako zasadnicze źródło węgla potrzebnego do budowy związków organicznych

W wodzie jest go więcej niż w powietrzu, wynika to z bardzo dobrej rozpuszczalności.

W wodzie znajduje się na skutek:

Nadmiar:

Ciśnienie:

Czynniki biotyczne:

Organizmy:

Czynniki biotyczne:

Czynniki ograniczające:

Tolerancja ekologiczna:

Zakres tolerancji

Tolerancja organizmu:

Gatunek

Dolna temp. powodująca śmierć po [1h] °C

Gatunek

Górna temp. powodująca śmierć po [1h] °C

Człowiek

-1

Glony termofilne

85-93

Świnka morska

- 15

Młode pstrągi

15

Królik

- 45

Dżdżownice

24 - 26

Kura

- 50

Zarodki pstrąga

12

Kaczka krzyżówka

- 100

Żaba

30

Pszczoła

1

Trzykrotka

1,4

Warzucha

- 40

Prawa opisujące tolerancję organizmu:

Prawo minimum:

Możliwość rozwoju i wzrostu organizmu określona ten składnik, którego jest najmniej w stosunku do zapotrzebowania

Prawo Tolerancji:

Możliwość bytowania organizmu określają minima i maksima danego czynnika

Zakresy tolerancji organizmów:

Tolerancja różnych organizmów względem tego samego czynnika może być:

Dla wyrażenia względnego stopnia tolerancji cechującego dany gatunek powszechnie używa się w ekologii terminów z przedrostkami:

Gatunki urytypowe - eurybionty

Mają szeroki zakres tolerancji i mogą żyć i rozwijać się w środowisku o zróżnicowanych warunkach, o dużych wahaniach czynników zewnętrznych.

Gatunki stenotypowe - stenobionty

Mają małą tolerancję w stosunku do czynników środowiska i występują w ściśle określonych warunkach o niewielkich wahaniach wartości tych czynników. Stenobionty są bardziej wyspecjalizowane niż eurybionty.

W stosunku do określonych czynników wprowadza się następujące terminy:

Eury

( szeroki)

Termiczny

Temperatura

Hydryczny

Woda

Steno

( wąski)

Halinowy

Zasolenie

Fagiczny

pokarm

Tolerancja organizmów

Szerokość zakresu tolerancji świadczy o specjalizacji organizmu. Tolerancja może być duża w przypadku jednego czynnika a mała względem drugiego np. organizm stenotermiczny euryhalinowy

- POLIBIONTY

- OLIGOBIONTY

POLIBIONTY-są to stenobionty których strefa tolerancji mieści się w górnej granicu zmienności czynników środowiska a wymagania organizmu są zarazem wąskie i względniewąskie.

OLIGOBIONTY-są to stenobionty zachowujące odległość w wąskich lecz względnie niskich granicach tolerancji.

WZGLĘDNE GRANICE TOLERANCJI ORGANIZMÓW STENO- I EURY- TERMICZNYCH

Grupy ekologiczne- organizm o podobnym zakresie tolerancji w stosunku do określonych czynników środowiska

Czynnik środowiska

Grupa ekologiczna

Przykład

ŚWIATŁO

Światłolubne -heliofile

-Słonecznik

-Rumianek

-Dziurawiec

Cieniolubne -skoliofile

-Paprocie

-Bluszcze

-Szczawik zajęczy

ILOŚĆ WODY

Wodolubne

-Lilia wodna

-Gąbka morska

Wilgociolubne

-Mchy

-Zawilec

-Skrzyp

-Ryz

-Żywokost lekarski

Sucholubne

-Kaktusy

-Rozchodnik

-Wilczomlecz

Gatunki wskaźnikowe

-Kwaśne gleby - skrzyp, siódmaczek leśny

-Mało soli mineralnych - borówka, wilczomlecz

-Gleby wilgotne próchnicze- żywokost lekarski, niecierpek pospolity

Znaczenie granic tolerancji

-Przy ocenie stanu czystości środowiska np. wskaźnikowe biondykatory

-W gospodarce łowieckiej przy regulacji liczebności drapieżcy i ofiary

-W biologicznym zwalczaniu szkodników

-W zwiększeniu plonów przez dobór odpowiedniej rośliny do właściwych warunków.

BIONDYKATORY -BILOGICZNE WSKAŹNIKI JAKOŚCI ŚRODOWISKA ZWIERZĘTA ROŚLINY O DUŻEJ WRAŻLIWOŚCI NA DZIAŁANIE OKREŚLONYCH CZYNNIKÓW, np. DO BADANIA CZYSTOŚCI WÓD STOSUJE SIĘ CHLORELLĘ, PAŁKĘ SZEROKOLISTNĄ, PSTRĄGA POTOKOWEGO; DO BADANIA CZYSTOŚCI POWIETRZA UŻYWA SIĘ POROSTY LICHENES DRZEWA MSZAKI ROŚLINY ZIELONE.

Porosty Lichenes

Wskaźnik stopnia zanieczyszczenia NOX, O3, Pb. Obecność brak skład pozwalają określić ilość brakujących składników.

Drzewa

Wygląd kształt rozmieszczenie liści stan kory (Ph) niektórych gatunków pozwalają ocenić stopień zanieczyszczenia Tlenki siarki, azotu zakwaszają a tlenki metali alkalizują korę. Odporne na SO2 są buk, klon polny, brzoza, dąb czerwony, olchy. Wrażliwa na SO2 są lipa drobnolistna, jesion, wiąz kasztanowiec, zielone rośliny naczyniowe.

Wskaźnik zanieczyszczenia powietrza i akumulacji metali ciężkich

SYNEKOLOGIA

Ekologia populacji

Populacja- to zespół jednego gatunku wzajemnie na siebie oddziałujących i zamieszkującym w tym samym czasie określoną przestrzeń mogących krzyżując się wydawać potomstwo.

Dwa kryteria we wszystkich definicjach

- Genetyczne - wymiana genów krzyżowanie osobników

- Ekologiczne- życie osobników jednego gatunku w danym czasie w danej przestrzeni.

Miejsce w którym żyje populacja danego gatunku nazywane jest siedliskiem.

Siedliska ma określoną pojemność ekologiczną którą określa

-Przestrzeń

-Kryjówki

-Pokarm

Populacja jest formą istnienia gatunku biologicznego spełnia określone funkcje w biocenozie w której występuje, a ponadto występuje w określonych związkach z innymi populacjami tego samego gatunku.

Areał - część siedliska zajmowanego przez pojedynczego osobnika populacji na którym występują wszystkie potrzebne mu do życia elementy.

Zasięg przestrzenny populacji- suma areałów poszczególnych osobników. Suma nie musi pokrywać się z zasięgiem przestrzennym populacji.

NISZA EKOLOGICZNA

SKŁADA SIĘ Z NISZY

- PRZESTRZENNA SIEDLISKOWA

- POKARMOWA- TROFICZNA

Nisza przestrzenna - przestrzeń fizyczna zajmowana przez populacje.

Nisza pokarmowa - przestrzeń zbezpieczająca potrzeby pokarmowe populacji

Nisza fizjologiczno -przystosowawcza- przestrzeń która zawiera całkowity zakres warunków w których populacja może się rozwijać

Cechy populacji

- Liczebność

- Różnorodność

- Śmiertelność

- Rozprzestrzenianie się

Liczebność - jest to liczba osobników składających się na populacje. Z liczebnością związane jest zagęszczenie populacji.

Zagęszczenie populacji- to liczba osobników składających się na określoną jednostkę powierzchni 500 sosen/ha, 5mln okrzemek /m3, 2 dżdżownice / dm3.

liczebność i zagęszczenie zależą od wielkości organizmów. Im organizmy większe tym populacja mniej liczna i mniej zagęszczona.

ZAGĘSZCZENIE =

LICZBA OSOBNIKÓW

JEDNOSTKA PRZESTRZENI

ZAGĘSZCZENIE POPULACJI ZALEŻY OD

Pojemności środowiska

Wydolności środowiska np. pokarmowej

Opór środowiska jest to suma fizycznych i biologicznych czynników, które nie pozwalają gatunkom osiągnąć maksymalnej liczebności. Czynniki zewnętrzne działające na populację i powodujące pośrednio i bezpośrednio śmiertelność.

Opór środowiska możemy zmierzyć i wyrazić za pomocą liczby osobników ubywających z populacji w jednostce czasu.

Szybkość wzrostu populacji - Liczba osobników o które zwiększa się populacja w jednostce czasu.

Tempo wzrostu ilościowego populacji obrazują dwie krzywe wzrostu liczebności

-esowata

-jotowata

Krzywa esowata- jest uzyskiwana wtedy gdy mamy ograniczony wzrost związana jest z istnieniem czynników ograniczających biotycznych i abiotycznych

Krzywa jotowata- uzyskiwana jest przy wzroście nieograniczonym brak jest czynnika ograniczającego liczba osobników stale wzrasta.

Funkcje - oscylacje nieregularne wahania liczebności populacji na skutek czynników

- biotycznych drapieżcy i pasożyty

- abiotycznych zmiany klimatyczne temperatura( strefa umiarkowana , arktyczna) wilgotność (obszary tropikowe).

LICZEBNOŚĆ populacji zależy od pozostałych 3 cech populacji

-rozrodczość

-śmiertelność

-rozprzestrzenianie migracji

Rozrodczość - stosunek liczby nowo urodzonych osobników do liczebności całej populacji.

Proces przeciwstawny to śmiertelność.

Śmiertelność określa ilość zgonów w stosunku do liczebności całej populacji

Śmiertelność populacji określają krzywe przeżywania

TYP1- największą śmiertelność mamy u osobników starych czyli w drugiej połowie lub pod koniec życia. Charakterystyczny dla populacji mających mało wrogów naturalnych lub mających wysoką organizację życia społecznego w przyrodzie rzadko występuje np. człowiek, karaczan, starczyk, duże ssaki.

TYP2 - jednakowe prawdopodobieństwo śmierci niezależnie od wieku osobników równomierny spadek przeżywalności wraz z upływem czasu. Rzadki w przyrodzie np. liczne populacje roślin jednorocznych, niektóre gatunki ptaków

TYP3- jest charakteryzowany wysoką śmiertelnością w okresie młodzieńczym( do 90%) a jednocześnie znaczna przeżywalność w wieku zaawansowanym. Określany jako ekologiczny charakterystyczny dla większości populacji naturalnych np. ryby, żółwie.

Przyczyny śmiertelności

-Środowiskowe np. brak pokarmu

-Osobnicze np. starzenie się brak opieki nad potomkiem, sposób rozrodu wady konstrukcyjne organizmu.

-Populacyjne np. przegęszczenie, konkurencja, kanibalizm

-Biocenotyczne np. drapieżnictwo, pasożyty chorobotwórcze

Rozprzestrzenianie polega na przemieszczaniu się osobników (dorosłych lub młodych) między populacjami.

Przyczynia się do zmian liczebności populacji, głównie zależy od barier w środowisku i liczebności osobników.

Formy rozprzestrzeniania

-Emigracja

-Imigracja

-Migracja

Emigracja -to jednokierunkowy ruch osobników na zewnątrz, opuszczenie populacji

Imigracja - to jednokierunkowy ruch do wewnątrz nowych osobników spoza populacji

Migracja- to ruch dwukierunkowy, przemieszczanie się osobników między populacjami.

Struktura populacji - wynika ze znacznego zróżnicowania w obrębie populacji, poszczególnych osobników.

Te struktury populacji to:

Struktura płciowa

Struktura wiekowa

Struktura przestrzenna

Struktura socjalna

Struktura płciowa- jest charakterystyczna dla gatunków które wykazują dymorfizm płciowy i obejmuje zależności między liczbą samic♀ i samców ♂. Przedstawiona w postaci stosunku najmniejszych liczb np. 1:15, 2:3 lub w formie procentowej tzn. sprawdzonej do sumy osobników równej 100 np. 40♀:60♂, 50♀:50 ♂.

Struktura płciowa nie dotyczy

- Populacji obojnaczych np. dżdżownice, winniczek

- Jednopłciowych rozmnażających się partenogenicznie czyli z niepłodnej gamety żeńskiej (np. mszyce, wrotki).

Struktura płciowa populacji naturalnych jest taka aby w danych warunkach umożliwia płodność nie maksymalnie możliwą ale niezbędną do życia.

Struktura wiekowa( rozkład wiekowy) udział populacji osobników różnych grup wiekowych:

-Młodych, okres przedrozrodczy

-Dojrzałych okres rozrodczy

-Starych - okres pozarozrodczy

Struktura wiekowa informuje o rozrodczości i śmiertelności danej populacji.

Od udziału różnych grup wiekowych populacji zależy aktualny potencjał rozrodczy.

Strukturę wiekową populacji można przedstawić za pomocą piramidy.

Typy piramid wiekowych

Struktura przestrzenna populacji jest związana z rozmieszczeniem osobników populacji na danym obszarze

Typy rozmieszczenia osobników w terenie

-Równomierne

-Losowe

-Skupiskowe

Rozmieszczenie równomierne - Występuje stosunkowo rzadko w przyrodzie obserwuje się w populacjach o ostrej konkurencji wewnątrzgatunkowej. Np. baobab, pingwiny w kolonii, skowronki drzewa w sadzie.

Rozmieszczenie losowe- w warunkach naturalnych występuje rzadko polega na tym że osobniki dzieli rozmaity odstęp np. pewne drobne stawonogi w ściółce leśnej niektóre gatunki drzew wiatropylnych w lesie mieszanym.

Rozmieszczenie skupiskowe - występuje w przyrodzie najczęściej dotyczy np. zwierząt glebowych, pawiany , dęby, ryby tworzące ławice, antylopy, bawoły na sawannach , renifery w tundrze.

Struktura socjalna- względnie stały układ zachowańi zależności pomiędzy osobnikami tworzącymi populację

Organizacja socjalna w przypadku kręgowców oparta jest na trzech zasadach :

Stosunków dominacji i hierarchii

Obrony i zachowania terytorium

Przewodnictwa

Dominacja i hierarchii społeczna jest to forma organizacji oparta na zróżnicowaniu funkcji jakie pełnią osobniki w populacji. Ustala się w przypadku bezpośrednich kontaktów osobniczych. W wyniku tych kontaktów tworzy się stosunek nadrzędności i podrzędności między osobnikami. Terytorilalizm polega na rozdzieleniu przestrzeni osobników danej populacji i służy zminimalizowaniu konkurencji wewnątrzpopulacyjnej.

Dzieli osobniki na :

Osobniki osiadłe - aktywnie broniące terytorium

Osobniki migrujące prowadzące koczowniczy tryb życia są rezerwą populacyjną na miejsce osobników osiadłych

Korzyści z terytorializmu

- Równomierne wykorzystanie terenu

- Faworyzowanie związków monogamicznych korzystniejsza opieka nad potomstwem

- Ochrona przed przegęszczeniem i jego następstwami np. epidemiami

- Tworzenie przez populacje rezerwy osobników służących do uzupełnienia strat w liczebności populacji osiadłe oraz do ekspansji terytorialnej.

PRZEWODNICTWO

Przewodnictwo polega na kierowaniu stadem

Dominantem może być :

Jeden osobnik np. wilki

Grupa osobników np. renifery

Przewodnikiem może być

Samiec np. pawiany

Samice np. słonie

Owady społeczne mają najbardziej rozwiniętą organizacje socjalną. Są to pszczoły mrówki i termity.

Owady społeczne charakteryzują się

Polimorfizmem

Podziałem pracy- zróżnicowane funkcjonowanie

Całkowitym podporządkowaniem losów osobnika interesom życiowym całej kolonii.

Polimorfizm jest to zjawisko szczególnego zróżnicowania budowy osobników i przyzwyczajenia do pelnienia okreslonych funkcji w społeczeństwie np. u błonkówek robotnice , żołnierze , królowa.

Różnice w związkach socjalnych owady społeczne.

Reakcje osobnicze oparte są na instynktach odruchach bezwarunkowych wywołane przez boźce zapachowe, wzrokowe i słuchowe.

Miejsce osobnika i ich funkcje są określone w sposób trwały i nie podlegają zmianom.

Róznice w związkach socjalnych kręgowców z innymi członkami stada

Zachowanie osobników jest uwarunkowane obecnością osobników i w przypadku zmian w składzie grupy może ulegać zmianom.

Interakcja między populacjami

Klasyfikacja interakcji jest oparta na korzyściach lub stratach jakie ponosi jeden lub oba gatunki.

Antagonistyczne

Nieantagonistyczne

Neutralne

Neutralizm polega na zupełnym braku wzajemnych powiązań i brak wpływów pomiędzy dwoma żyjącymi w tej samej biocenozie populacjami w przyrodzie niezwykle rzadki i trudny do stwierdzenia. Możliwy gdy osobniki dwu populacji mają odmienne wymagania życiowe co wyklucza konkurencje.

Interakcje antagonistyczne

Amensalizm

Konkurencja

Drapieżnictwo

Pasożytnictwo

AMENSALIZM- populacja jednego gatunku hamuje rozwój drugiej populacji nie ponosząc strat i nie czerpiąc z tego żadnych korzyści. Jeżeli hamowanie odbywa się za pomocą związków chemicznych to jest to jest to działanie allopatyczne np. ; grzyb pędzla produkuje penycyline ona hamuje rozwój bakterii, brzoza wytwarza substancje działające na sosnę orzech włoski produkuje chinon.

KONKURENCJA -zachodzi między osobnikami o tych samych wymaganiach życiowych zajmujących tę samą przestrzeń i korzystających z tych samych zasobów będących w nadmiarze. Konkurencja prowadzi do osłabienia, a w końcu do wyeliminowania najsłabszego najmniej dostosowanego. W wyniku konkurencji dochodzi do rozdzielenia blisko spokrewnionych ze sobą gatunków, a w konsekwencji do wypierania gatunku słabszego przez silniejszy.

DRAPIEŻNICTWO- jedna z populacji przynosi szkodę drugiej populacji w zamian zyskując pewne korzyści. Dotycz przede wszystkim zwierząt i zachodzi w układzie drapieżca ofiara. Drapieżca wykrywa ofiarę chwyta ją zabija i zjada. Istnienie drapieżców i ofiar jest jednym z mechanizmów regulujących liczebność zwierząt w biocenozie. Powoduje w stosunkowo krótkim czasie wytworzenie mechanizmów zwiększających szanse uniknięcia zjedzenia przez drapieżcę. Jest to silny czynnik doboru naturalnego.

Ewolucyjne konsekwencje drapieżnictwa :

Wytworzenie strategii zabezpieczających przed zjedzeniem poprzez obronę czynną polegającą na ucieczce bądź ukryciu się lub odstraszaniu napastnika

Bierną czyli mechanizmy pozwalające pozostać ofierze niezauważoną.

Obrona czynna:

Środki chemiczne- (trujące lub cuchnące) wyrzucane z zasłon ochronnych np. ośmiornica.

Środki mechaniczne- (kolce kopyta, rogi)

Środki psychologiczne polegające na stwarzaniu fałszywych pozorów(dwie plamy) na skrzydłach motyli i ptaków imitujące oczy

Wcześniejsze wzajemne ostrzeganie (bobry, uderzają ogonami o ziemię, ptaki wydają różne odgłosy)

Obrona bierna polega na :

Mimetyzmie- upodobnianie się do środowiska barwą , wzorem ubarwienia (mątwa płaszczka samice ptaków ) lub kształtem (patyczak liścionóg)

Mimikra- upodobnienie się w toku ewolucji organizmów bezbronnych do gatunków mających przystosowania obronne>

Zmienianie barwy skóry dzięki komórkom pigmentowym

Kamuflaż stały w postaci przyczepionych na ciele muszelek ziaren piasku u niektórych zwierząt wodnych.

PASOŻYTNICTWO- jest to negatywny typ zależności między żywicielem a pasożytem. Pasożyt żyje kosztem gospodarza i działa na jego szkodę równocześnie jednak nie może bez niego utrzymać się przy życiu.

Pasożytnictwo dzielimy na :

Zewnętrzne

Wewnętrzne

Pasożytnictwo zewnętrzne są to organizmy które przytwierdzają się do ciała żywiciela na stałe lub okresowo aby czerpać z niego substancje odżywcze- krew , płyny tlenowe, soki roślinne,

zwierzęce- pijawki, kleszcze wszy pchły

roślinne -jemioła, huba

Pasożytnictwo wewnętrzne- dotyczy organizmów które swój cykl rozwojowy lub jakąś fazę tego cyklu rozwojowego odbywa się wewnątrz ciała żywiciela. Przystosowanie się do życia wewnątrz ciała żywiciela prowadzi do zmian :

W budowie pasożyta znikają pewne narządy czy układy a rozwijają się inne

Funkcji życiowych

Pasożyty wewnętrzne to :

Bakterie wywołujące choroby - błonicę gruźlicę czerwonkę, zgorzel jabłoni, mokrą zgniliznę ziemniaka.

Pierwotniaki chorobotwórcze np. zarodziec malarii, pełzak czerwonki

Grzyby pasożytnicze np. drożdżaki ( wywołujące kryptokokoze, drożdżycę)

Kropidlaki- (wywołujące ospergillozę)Buławinka czerwona rdza zbożowa

Robaki pasożytnicze taśemce i nicienie

Pasożytnictwo ekologiczne gniazdowe

Związane z zachowaniem się kukułka (pasożyt )-- i jej ofiary- żywiciele ptaki śpiewające np. trzcinaczek lub strzyżyk.

Interakcje nieantagonistyczne prolekcyjne

Komensalizm

Potokooperacja

Mutualizm

KOMENSALIZM - rodzaj współżycia między dwomagatunkami z których jeden czerpie korzyści nie przynoszac szkody drugiemu

Komensale - hieny szakal czy sęp- korzystające z resztek upolowanej przez lwa zdobyczy

Owady które występują w gniazdach ptaków czy w norach ssakóe

B-protokooperacja - jest to współżycie dwóch gatunków czerpiących korzyści ze swojej obecności, ale jednocześnie nie będących całkowicie od siebie uzależnionymi. Każdy z nich jest zdolny do życia bez obecności drugiego. np. krab pustelnik i ukwiał, bawół i ptaki bąkojady, rybki wargotki sanitarki i duża drapieżna ryba strzępiel.

C-mutualizm - symbioza, jest to ścisła współzależność dwóch różnych gatunków czerpiących obopólne korzyści przy czym, jeden gatunek nie jest zdolny do życia bez obecności drugiego np. glony i grzyby tworzące porosty; grzyb dostarcza tkanki podtrzymującej, a glon zapewnia produkty fotosyntezy; kwiaty i owady, owady zapylają i przy okazji czerpią nektar i pyłki.

Interakcje między populacjami

Klasyfikacja interakcji jest oparta na korzyściach lub stratach, jakie odnosi jeden lub oba gatunki:

  1. Antagonistyczne

  2. Nieantagonistyczne

  3. Neutralne

Neutralizm polega na zupełnym braku wzajemnych powiązań i wpływów pomiędzy dwoma żyjącymi w tej samej biocenozie populacjami. W przyrodzie niezwykle rzadki i trudny do stwierdzenia. Możliwy gdy osobniki dwóch populacji mają odmienne wymagania życiowe, co wyklucza konkurencję.

Interakcje antagonistyczne:

- amensalizm - populacja jednego gatunku hamuje rozwój drugiej populacji nie ponosząc strat i nie czerpiąc żadnych korzyści. Jeżeli hamowanie odbywa się za pomocą związków chemicznych to jest to działanie ALLOPATYCZNE np. grzyb pędzlak produkuje penicylinę, orzech włoski produkuje CHIONION, brzoza wytwarza substancje działające na sosnę.

- konkurencja - zachodzi między osobnikami o tych samych wymaganiach życiowych zajmujących tę samą przestrzeń i korzystających z tych samych zasobów będących w niedomiarze. Prowadzi do osłabienia, a w końcu do wyeliminowania najsłabszego, najmniej dostosowanego. Następuje rozdzielenie bliskospokrewnionych ze sobą gatunków, a następnie wypieranie gatunku słabszego przez silniejszy.

- drapieżnictwo - jedna z populacji przynosi szkodę drugiej a sama w ten sposób czerpie korzyści, dotyczące przede wszystkim zwierząt, zachodzi w układzie DRAPIEŻCA-OFIARA. Drapieżca wykrywa ofiarę, chwyta ją zabija i zjada. Istnienie drapieżców i ofiar jest jednym z mechanizmów regulujących liczebność zwierząt w biocenozie. Stosunkowo w krótkim czasie, wytwarzanie mechanizmów zwiększających szansę uniknięcia zjedzenia przez drapieżcę, jest silnym czynnikiem doboru neutralnego.

Ewolucja, konsekwencje drapieżnictwa - wytworze strategii zabezpieczających przed zjedzeniem poprzez obronę:

*czynna polegającą na ucieczce lub ukryciu,

- środki chemiczne (trujące, cuchnące)

- środki mechaniczne (kolce, kopyta, rogi)

- środki psychologiczne (polegające na stwarzaniu fałszywych pozorów)

- wcześniejsze wzajemne ostrzeganie

*bierną czyli mechanizmy pozwalające pozostać ofierze niezauważone.

- minimetyzm (upodobnienie się organizmy do środowiska, barwą, wzorem ubarwienia lub kształtem)

- mimikra (upodobnienie się w toku ewolucji gatunków bezbronnych do gatunków przystosowanych obronnie)

- zmienianie barwy skóry dzięki komórką pigmentycznym

- kamuflaż stały w postaci przyczepionych na ciele muszek, ziarenek piasku…

- pasożytnictwo - negatywny typ zależności między żywicielem i pasożytem. Pasożyt żyje kosztem gospodarza i działa na jego szkodę, jednocześnie nie może bez niego utrzymać się przy życiu.

*zewnętrzne - organizmy które przytwierdzają się do żywiciela na stałe, bądź okresowo aby czerpać z niego substancje odżywcze (krew, płyny tkankowe, soki odżywcze) np. zwierzęce - pijawki, kleszcze, wszy, pchły; roślinne - huba, jemioła.

*wewnętrzne - dotyczy organizmów, które swój cykl rozwojowy bądź jakąś fazę odbywają wewnątrz ciała żywiciela np. grzyby pasożytnicze drożdżaki, tasiemiec.

BIOCENOZA

Jest to zbiór populacji żyjących w określonej przestrzeni, i określonym w czasie powiązaniem między sobą systemem silnych interakcji.

Rodzaje biocenoz:

Cechy biocenozy:

Właściwości biocenoz:

Samowystarczalność - wynika z istnienia trzech grup organizmów współzależnych biologicznie: producentów, konsumentów, reducentów - dzięki nim utrzymuje się zamknięty obieg materii.

Współzależność gatunków - wzajemne uzależnienie gatunków wyraża się powiązaniem populacji siecią rozmaitych interakcji np. łańcuchy pokarmowe konkurencyjności.

Scalenie całości - tworzenie zorganizowanej całości opartej na wielostronnych powiązaniach pokarmowych i konkurencyjnych biocenoza składa się z określonych elementów mających pewną strukturę, dynamikę i czas trwania.

Zmienność - pod wpływem działających sił zewnętrznych lub na skutek własnej działalności życiowej następuje przekształcenie warunków bytowych biocenozy, prowadzi to do degradacji lub stopniowego przekształcenia się biocenozy.

STRUKTURA TROFICZNA BIOCENOZY - to powiązania pokarmowe między jej elementami strukturalnymi producentami, konsumentami, reducentami.

Konsumenci I rzędu - org. odżywiający się pokarmem roślinnym, a więc roślinożercy i pasożyty roślinne.

Konsumenci II rzędu - org. odżywiające się kosztem org. roślinożernych, są to drapieżcy, pasożyty zwierzęce.

Konsumenci III rzędu -odżywiają się mięsożernymi konsumentami II rzędu.

ŁAŃCUCH POKARMOWY - to szereg org. ustawionych w takiej kolejności, że każda poprzedzająca grupa jest podstawą pożywienia następnej grupy. Podstawowe typy łańcuchów troficznych:

A) SPASANIA- bezpośrednie jedzenie org. żywych; zaczyna się od roślin zielonych (producenci) poprzez zwierzęta roślinożerne (konsumenci I rzędu) do drapieżników odżywiających się zwierzętami (konsumenci II rzędu i wyższych rzędów)

  1. igły sosny mszycedrapieżne bzykowate pająkidrapieżce(osy) ptaki owadożerne ptaki drapieżne

  2. fitoplankton kryl kałamarnica ryby drapieżne pingwiny Foki

  3. Detrytusowi - bezpośrednie jedzenie org. obumarłych; zaczyna się od martwej materii organicznej pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego przez żywiące się nią mikroorganizmy lub zwierzęta saprofogiczne (np. detrylofagi) od zjadających je drapieżców.

Martwa materia org. detrytofagi(dżdżownica) kura(drapieżca)człowiek (drapieżca)

C. ŁAŃCUCH TROFICZNY - zwykle 4-5 ogniw, w wysoce zorganizowanych biocenozach np. leśnych może wynosić nawet 7 ogniw. Krótkie łańcuchy występują w biocenozach młodych i w agrocenozach.

    1. ziemniak stonkakuropatwajastrząb

POZIOM TROFICZNY - miejsce w łańcuchu pokarmowym na którym znajdują się organizmy pobierające ten sam typ pokarmu - liczba poziomów troficznych może być różna w zależności od stopnia złożoności biocenozy

I poziom troficzny - org. samożywne fotosyntezujące i chemosyntezujące, główne znaczenie mają rośliny zielone.

II poziom troficzny - grupa konsumentów I rzędu, stanowią ją roślinożercy.

III poziom troficzny - grupa konsumentów II rzędu, tworzą ją drapieżcy zjadający roślinożerców - konsumentów I rzędu.

IV poziom troficzny - grupa konsumentów III rzędu, tworzą ją drapieżcy II rzędu, zjadający drapieżców I rzędu.

MONOFAGI - org. odżywiające się jednym rodzajem pokarmu, należą do jednego poziomu troficznego

POLIFAGI - org. które mają zróżnicowany pokarm, mogą należeć do różnych poziomów troficznych.

SIECI POKARMOWE - łańcuchy pokarmowe nie są izolowanymi ciągami org. ale przeplatają się, dla tego w biocenozach występują złożone sieci zależności pokarmowych tzw. sieci pokarmowe

struktura troficzna biocenozy (może być opisana za pomocą)

- liczebności - biomasy - energii

piramidy ekologiczne

są to graficzne przedstawienia stosunków ilościowych liczebności, biomasy, energii - pomiędzy kolejnymi poziomami troficznymi.

Piramida liczebności - przedstawia liczbę osobników na kolejnych poziomach danej biocenozy.

Piramida biomasy przdstawia łączną masę organizmu (biomasa) poszczegulnych poziomów troficznych przypadającą na jednostkę powierzchni

Piramida energi lub produkcji - przedstawiają ilośc energii wiązanej na kolejnych poziomach troficznych lub produktywności poszczegulnych poziomów troficznych (w zgodzie z 2 zasadą termodynamiki) na kazdym poziomie ilości energii przeznaczonej na produkcje jest mniejsza niż ilość energii pobranej

Piramida energii efektywnej- ma miejsce straty ponieważ materiał roślinny jest lepiej przyswajalny dotyczący terenów przybrzeżnych (1-konsumenci 3 rzędu, 2-konsumenci 2 rzędu, 3- 1 rzędu 4-producenci)

Piramida energii mniej efektywnej- kiedy materiał roślinny jest gorzej przyswajalny np. -las w którym materiał roślinny jest zdrewniały

Piramida energii -zawsze przyjmuje wygląd typowy dla piramidy jest bardzo dokładnym sposobem przedstawienia zależności troficznych w biocenozie znaczenia małych organizmów. A dane dotyczące biomasy - do przeceniania znaczenia dużych organizmów.

EKOLOGIA EKOSYSTEMÓW

Ekosystem -to zespół żywych organizmów tworzących biocenozę łącznie że wszystkimi elementami środowiska nieożywionego -czyli z biotop

-każdy naturalny ekosystem funkcjonuje. Energia przepływa jednokierunkowym strumieniem w układzie otwartym, materia natomiast krąży w ekosystemmmie w obiegu zamkniętym

obieg energii i materii

do funkcjonowania ekosystemu, do obiegu materii, konieczna jest obecność

podział ekosystemów

Ze względu na obecność lub brak producentów w ekosystemie

  1. ANTOTROFICZNE -podstawą jego funkcjonowania jest obecność światła i materii organicznej zwana ANTOCHTONICZNĄ. Wytwarzane w procesie fotosyntezy głównie przez rośliny zielone, materia ta zapewnia samowystarczalność i niezależność ekosystemu (las, łąka, torfowiska)

  2. HETEROTROFICZNY -niepełny, niesamowystarczalny, pozbawiony producentów, w którym znajduje się materią pochodzącą z zewnątrz, zwana materią ALLOCHTONICZNĄ (np. jaskinia, głębia oceanów)

Cykle biogeochemiczne

podstawą funkcjonowania ekosystemu jest przepływ energii i obieg materii. Obieg materii dotyczy naturalnego krążenia pierwiastków chemicznych, przemieszczających się ze środowiska abiotycznego do org. i z org. do środowiska.

to mniej lub bardziej zamknięte obiegi pierwiastków w przyrodzie, które odbywają się po części za sprawą org. a po części procesów abiotycznych -sedymentacja, rozpuszczanie, dysocjacja;

rodzaje cykli biogeochemicznych -spośród ponad 100 pierwiastków występujących w przyrodzie żywe org. potrzebują ok.60 . Wszystkie jednak pierwiastki przemieszczają się w przyrodzie i krążą według dwóch podstawowych cykli biogeochemicznych.

OBIEG TYPU GAZOWEGO -cykl b. Globalny, charakteryzuje się tym, że głównym zbiornikiem pierwiastka lub związku chemicznego jest atmosfera lub hydrosfera, np. obieg węgla(C), azotu(N), tlenu(O)

są stabilne i szybko dostosowują się do zmian zachodzących w biosferze, lokalne zwiększenie lub niedobór pierwiastka jest szybko wyrównywany ruchami powietrza, wzmożonym wiazaniem przez oceany itp.

OBIEG TYPU SEDYMENTACYJNEGO

obejmuje pierwiastki,(fosfor, żelazo, siarkę) którymi rezerwatami głównie jest litosfera. tego typu obiegi są mniej doskonałe.

krążenie pierwiastka może ulec zakłóceniu lub nawet przerwaniu, ponieważ zasadnicza jego masa jest uwięziona i jest bardzo mało aktywna i ruchliwa.

w rezultacie części pierwiastka może wypaść z obiegu na dłuższy czas. Powrót lub włączenie pierwiastka w obiegu jest możliwy głównie dzięki procesom powodowanym przez organizmy.

NAJWAŻNIEJSZE CYKLE BIOGEOCHEMICZNE

Obieg azotu

Azot atmosferyczny dostępny tylko dla:

-roślin motylkowych, żyjących w symbiozie z bakteriami brodawkowymi

-bakterii tlenowych i beztlenowych

-niektórych gatunków sinic - środowisko wodne

Rośliny - poza nielicznymi wyjątkami - czerpią azot z gleby i wody, głównie w postaci jonów.

-amonowych NH4-

-azotanowych NO3-

Przyswojony przez rośliny azot jest zamieniany na białko roślinne, które jest następnie wykorzystywane przez konsumentów. Produkty metabolicznych przemian białek i innych związków azotowych są wydalane przez zwierzęta jako amoniak (NH3 ), mocznik i kwas moczowy

Azotany w przyrodzie pochodzą głównie z procesów nitryfikacji, które zachodzą dzięki obecności bakterii nitryfikacyjnych.

Denitryfikacja

Redukcja azotanów lub azotynów do azotu N2, przeprowadzona przez bakterie denitryfikacyjne, Uwalniając wolny azot do atmosfery, spełniają one niekorzystną rolę w przyrodzie - zubożają wodę i glebę.

Produktywność - produkcja ekosystemu

Ilość substancji organicznej wytworzonej w jednostce czasu lub intensywność magazynowania energii w związkach organicznych. Produktywność ekosystemu dzieli się na:

-pierwotną

-wtórną

Obieg azotu

Azot atmosferyczny dostępny tylko dla:

-roślin motylkowych, żyjących w symbiozie z bakteriami brodawkowymi

-bakterii tlenowych i beztlenowych

-niektórych gatunków sinic - środowisko wodne

Rośliny - poza nielicznymi wyjątkami - czerpią azot z gleby i wody, głównie w postaci jonów.

-amonowych NH4-

-azotanowych NO3-

Przyswojony przez rośliny azot jest zamieniany na białko roślinne, które jest następnie wykorzystywane przez konsumentów. Produkty metabolicznych przemian białek i innych związków azotowych są wydalane przez zwierzęta jako amoniak (NH3 ), mocznik i kwas moczowy

Azotany w przyrodzie pochodzą głównie z procesów nitryfikacji, które zachodzą dzięki obecności bakterii nitryfikacyjnych.

Denitryfikacja

Redukcja azotanów lub azotynów do azotu N2, przeprowadzona przez bakterie denitryfikacyjne, Uwalniając wolny azot do atmosfery, spełniają one niekorzystną rolę w przyrodzie - zubożają wodę i glebę.

Produkcja pierwotna-szybkość z jaką producenci przekształcają energię promieniowania słonecznego w procesie fotosyntezy na energię wiązań chemicznych, są to procesy syntezy związków organicznych i wiązania energii przez producentów

Produkcja pierwotna brutto

Ilość materii zsyntetyzowanej przez producenta w jednostce czasu, asymilacja (A)

Produkcja pierwotna netto

Szybkość asymilacji materii pomniejszona o straty związane z oddychaniem (R)

P=A-R

Produkcja wtórna brutto

Proces przyswajania materii organicznej i magazynowania energii przez konsumentów. Mierzy się go ilością biomasy wyprodukowanej przez konsumentów w jednostce czasu na jednostkę powierzchni.

Budżet energetyczny heterotrofów

C=P+R+F+U

C - konsumpcja

P - produkcja netto

R - oddychanie

F - odchody

U - mocz

P+R=A akumulacja, produkcja brutto

Budżet energetyczny heterotrofów

P=C-R-F-U

Budżet energetyczny autotrofów

P=A-R

Produkcja ekosystemu: