CZYNNIKI ŚRODOWISKOWE, PODZIAŁ I KLASYFIKACJA

1. abiotyczne - czynniki przyrody nieożywionej ( światło, temp, wilgotność, wiatr, gleba)

2. biotyczne - czynniki przyrody ożywionej ( zależności między organizmami - pasożytnictwo, drapieżnictwo itp. )

3. antropogeniczne -czynniki pochodzące od człowieka

4. troficzne ( pokarmowe)

Oddziaływanie tych czynników jest zmienne w czasie i przestrzeni. Działają one w sposób kompleksowy.

Każdy organizm potrzebuje do życia określonych czynników środowiskowych.

PRAWO MINIMUM LIEBIEGA I PRAWO TOLERANCJI SHELFORDA

PRAWO MINIMUM LIEBIEGA ( badał zachowanie się roślin w środowisku ) Stwierdził, że nie te substancje których jest najwięcej w środowisku mają na nie największy wpływ, lecz największy wpływ na środowisko mają substancje których jest śladowa ilość ( np. bor, mangan )

PRAWO TOLERANCJI SHELFORDA Zarówno niedobór jak i nadmiar czynnika mają ograniczający wpływ na organizm. Jeżeli zadziałamy na organizm zbyt silnym impulsem np.: świetlnym to będzie to ograniczało jego rozwój. Niedobór światła także będzie ograniczał rozwój organizmu.

6 zasad uzupełniających prawo Shelforda:

• organizmy mogą mieć szeroki zakres tolerancji w stosunku do jednego czynnika, a wąski w stosunku do drugiego czynnika.

• Organizmy o szerokim zakresie tolerancji dla wielu czynników są szeroko rozprzestrzenione w przyrodzie

• Jeśli warunki środowiskowe nie są optymalne dla organizmu względem jednego czynnika to granice wobec innych mogą być zawężone( np. azot w glebie - przy dużej ilości azotu rośliny potrzebują mało wody i odwrotnie)

• W przyrodzie organizmy nie zawsze żyją w zasięgu optimum jakiegoś czynnika abiotycznego, gdyż wchodzą tu w grę czynniki biotyczne konkurencja drapieżnictwo, pasożytnictwo.

• Granice tolerancji i zakres optimum czynnika są zmienne w różnych warunkach geograficznych - zmienność geograficzna w obrębie jednego gatunku dostosowanie się do warunków lokalnych ( np. odporność sosny na owady )

Okres rozrodczy jest okresem krytycznym w którym czynniki środowiskowe mają najbardziej ograniczający wpływ

PODSTAWOWE DEFINICJE - BIOCENOZA, BIOTOP, EKOTON, METAPOPULACJA

Populacja:

- zasiedla określoną przestrzeń (areał);

- cechuje się m.in. specyficzną strukturą wiekowa i płciową, organizacją przestrzenną, socjalną, dynamika liczebności, rozrodczością śmiertelnością;

- cechuje się wymiana informacji genetycznej pomiędzy tworzącymi ja organizmami;

- cechuje się większą różnorodnością gatunkowa aniżeli systemy sąsiadujące;

- grupa organizmów tego samego gatunku;

- układ dążnościowy, tj. taki, który dąży do nieustannego i coraz intensywniejszego rozwoju;

Metapopulacja - grupa populacji lokalnych, zasiedlających lokalne płaty środowisk nadających się do zasiedlenia, miedzy którymi może odbywać się wymiana osobników na drodze emigracji i imigracji.

Biocenoza :

- żywa część ekosystemu;

- zespół populacji różnych gatunków roślin, zwierząt., grzybów, bakterii etc. powiązanych ze sobą zależnościami biotycznymi;

- wyróżnia się głownie na podstawie istniejących fitocenoz i ich granic;

- zespół populacji wszystkich gatunków występujących w jednym ekosystemie;

- nie może funkcjonować poza biotopem;

- cechuje się określonym składem gatunkowym, strukturą troficzną, a także konkurencyjną i paratroficzną;

- zasiedla biotop i na niego oddziałuje;

Biotop:

- wytwór środowiska abiotycznego, przekształcony;

- siedlisko przekształcone przez biocenozę, dzięki której nabrało swoistych cech;

Biom:

- największa lądowa jednostka biocenotyczna;

- obejmuje wszystkie biocenozy danego regionu geograficznego:

Ekoton

- strefa styku

cechuje się większą różnorodnością gatunkową aniżeli systemy sąsiadujące;

strefa przejściowa miedzy dwiema lub większą liczba rożnych biocenoz

GATUNEK ZWORNIKOWY

Najważniejszy gatunek w ekosystemie, który dzięki swojej obecności utrzymuje ten ekosystem w takiej postaci w jakiej go widzimy. Utrata tych gatunków2 może zaburzyć funkcjonowanie całej biocenozy.

REGUŁY EKOGEOGRAFICZNE (4)

• Reguła Bergmanna - dotyczy zmienności wewnątrzgatunkowej. U zwierząt stałocieplnych rozmiary ciała w klimacie chłodniejszym są większe niż spokrewnionych z nimi zwierząt żyjących w klimacie cieplejszym. Organizmy te tracą mniej ciepła niż organizmy mniejsze.

• Reguła Allena - dotyczy długości wystających części ciała zwierząt stałocieplnych, spokrewnionych wszystkie wystające części ciała są krótsze u zwierząt żyjących w klimacie chłodniejszym niż u tych które żyją w klimacie cieplejszym - krótsze na pn. dłuższe na pd. - zatrzymanie ciepła w klimacie chłodnym i oddawanie go w klimacie ciepłym.

• Reguła Glogena - ptaki i ssaki żyjące w chłodnym i suchym klimacie są ubarwione bardziej jasno niż osobniki tych gatunków żyjące w klimacie ciepłym i wilgotnym.

• Reguła Jordana - ryby wód chłodnych mają więcej kręgów i w związku z tym większe rozmiary ciała niż ryby wód ciepłych

CZERWONA KRÓLOWA A MODEL STACJONARNY

Model stacjonarny - gatunki same nie wymierają tylko jeśli trafią się zaburzenia

Teoria Czerwonej Królowej - aby stać w miejscu trzeba biec - gatunki żeby trwać muszą się rozwijać, dostosowywać do środowiska.

RÓWNANIE BUDŻETU HETEROTROFÓW

Na budżet energetyczny populacji heterotrofów składa się konsumpcja pokarmu, którego część ulega przyswojeniu, a następnie wkomponowaniu w biomasę, albo zużyciu w procesach życiowych życiowych oddaniu do otoczenia w postaci cieplnej . struktura i organizacja populacji, dostępność pokarmu i inne warunki środowiska mają wpływ na przyrost biomasy. Zwierzęta endotermiczne mają wyższy metabolizm i zużywają więcej energii na procesy życiowe , niż zwierzęta o dużych rozmiarach . Całkowity budżet energetyczny organizmu wzrasta wraz ze wzrostem masy ciała . Pokarm zwierzęcy przyswajany jest przez drapieżców wydajniej , niż pokarm roślinny fitofagów . Zwierzęta drapieżne mogą przeznaczyć więcej energii na pozyskanie pokarmu , niż zwierzęta roślinożerne . Roślinożercy nie tracą energii na poszukiwanie pokarmu ., jednak więcej zużywają na trawienie . Zwierzęta owadożerne , ziarnojady , drapieżcy muszą poświęcić więcej czasu na znalezienie pokarmu . Wielkość areału osobniczego zależy od ruchliwości zwierzęcia , jego rozmiarów, rozmiarów także produktywności siedliska .

ŁAŃCUCH SPASANIA A ŁAŃCUCH DETRYTUSOWY

Szereg organizmów ustawionych w takiej kolejności, że każda poprzedzająca grupa ( ogniwo) jest podstawą pożywienia następnej określa się mianem łańcucha troficznego. (Ch. Elton 1927).

Możemy wyróżnić dwa podstawowe typy łańcuchów:

1. spasania

Spasanie jest to termin odnoszący się do bezpośredniego zjadania organizmów żywych; bierze początek od roślin. Łańcuch spasania zaczyna się od roślin zielonych mogących przeprowadzać fotosyntezę (producenci), poprzez zwierzęta roślinożerne (konsumenci 1 rzędu) do drapieżników odżywiających się zwierzętami ( konsumenci 2 i wyższych rzędów)

2. łańcuch detrytusowy

Zaczyna się od martwej materii organicznej pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Następnym ogniwem są mikroorganizmy i saprofagi żywiące się tą materią, kolejny ogniwem są zjadający je drapieżcy.

Jak widać łańcuch detrytusowy różni się od łańcucha spasania pierwszym ogniwem łańcucha.

CHARAKTERYSTYKI POPULACJI

Cechy grupowe

- liczebność

- gęstość

- dynamiki liczebność populacji

- śmiertelność i rozrodczość

- migracje, emigracje

- typ wzrostu, dynamika liczebności populacji

- struktura płci

- wiekowa

- wielkości osobnika

- organizacja przestrzenna

R I K STRATEDZY - PORÓWNANIE

Środowiska zmienne - obserwujemy dużą śmiertelność, populacje przerzedzone.

Środowiska stabilne - nie występuje tak duża śmiertelność, jedynie wybiórczo, w warunkach przegęszczenia populacji i silnej konkurencji. Przekaz dużej ilości energii na konkurencję, a małej na produkcję. Osobniki o większych rozmiarach.

CECHY SELEKCJI TYPU "r" i "k"

CECHY	" r "	"k"
Klimat śmiertelność krzywe przeżywania gęstość populacji konkurencja selekcja długość życia skutek	Zmienny Często katastroficzna niezależna od gęstości Typ III ( wklęsły) Zmienna w czasie, niezrównoważona, zazwyczaj poniżej poj. bezpiecznej. Każdego roku wyst. Rekolonizacja Zmienna, często brak Sprzyja szybkiemu rozwojowi osobników wysokiej wartości max. Tempa wzrostu, wczesnemu rozrodowi, małej wielkości ciała, jednorozwojowej reprodukcji Krótka , poniżej 1 roku Wysoka produktywność	Dość stały Ukierunkowana zależna od gęstości populacji Typ I i II Dość stała , zrównoważona Bliska pojemności bezpiecznej, rekolonizacja nie jest konieczna Ostra Sprzyja wolniejszemu rozwojowi osobników, większej zdolności do konkurencji, opóźnionemu rozrodowi, dużej wielkości ciała wielokrotnej reprodukcji. Długa zwykle znacznie powyżej 1 roku Wysoka wydajność i tempo produkcji

Krzywe przeżywania:

I

II

III

DYNAMIKA POPULACJI - TEORIA AUTOREGULACJI NICHOLSONA I SMITHA I KRYTYKA ANDREWARTHY I BIRCHA

Teoria czynników zależnych i niezależnych od gęstości populacji Nicholsona i Smitha

Poziom przeciętnego zagęszczenia populacji nigdy nie może się ustalić pod wpływem czynników niezależnych od zagęszczenia. Liczebność populacji może osiągnąć punkt równowagi tylko wtedy , gdy linia śmiertelności jest pochyła ( co oznacza że śmiertelność jest zależna od zagęszczenia). Czynniki zależne od zagęszczenia - choroby, konkurencja , drapieżnictwo - są na ogół czynnikami o charakterze biotycznym, zaś czynniki niezależne od zagęszczenia ( takie jak klimat ) maja charakter abiotyczny .

Krytyka czynników zależnych od gęstości i propozycje Andrewarthy i Bircha .

Po pierwsze Andrewartha i Birch odrzucili podział na czynniki biotyczne i abiotyczne. Po drugie odrzucili oni klasyfikacje czynników środowiskowych opartą na zależności od niezależności. Ich zdaniem nie ma czynników środowiska, których działanie byłoby niezależne od zagęszczenia. Zdaniem Andrewarthy i Bircha wpływ środowiska na populacje można podzielić na 4 składowe: pogoda, pokarm, inne zwierzęta i patogeny, miejsce do życia. konsekwentnie więc dla każdego gatunku proponują rozważyć, które z wyróżnionych czterech składników środowiska wpływają na prawdopodobieństwo przeżycia osobnika i wydania przez niego potomstwa .

ORGANIZACJA PRZESTRZENNA POPULACJI - AREAŁ, TERYTORIUM

Organizacja przestrzenna populacji jest to rozmieszczenie populacji osobników osobników przestrzeni . Wyróżniamy następujące typy :

- rozkład równomierny - gdy występuje silna konkurencja o przestrzeń i pokarm

- rozkład losowy ( przypadkowy ) rzadki , występuje w środowiskach jednorodnych , homogennych

- rozkład skupiskowy - wynik działania czynników środowiskowych wewnątrzgatunkowych , nierównomierne rozmieszczenie pokarmu , sposób składnia jaj , chęć do skupienia się - życie w gromadzie

Osobniki zazwyczaj ograniczają swoją aktywność do określonego obszaru tzw. areału osobniczego. jeśli obszar ten jest aktywnie broniony, określa się go terminem terytorium.

Areał osobniczy - teren po którym porusza się osobnik.

Terytorium - broniony areał.

Areał zależy od zasobności pokarmowej.

Model kołowy, elipsa, poligol

INTERAKCJE MIĘDZY GATUNKAMI - MUTUALIZM, KOMENSALIZM

1. antagonistyczne

• amensalizm - populacja jednego gatunku hamuje rozwój drugiego gatunku nic z tego nie mając

• konkurencja

• drapieżnictwo

• pasożytnictwo

2. nieantagonistyczne

• komensalizm - współżycie między gatunkami w którym jeden czerpie korzyści nie przynosząc szkód drugiemu

• protokooperacja - interakcja dwóch gatunków czerpiących korzyści ze swojej obecności niekoniecznie niezbędnych do życia

• mutualizm - nieodzowna ścisłą współzależność dwóch gatunków, czerpiących korzyści, przy czym jeden gatunek nie może żyć bez drugiego np.: porosty( mikoryza)

REAKCJE DRAPIEŻNIKÓW

Drapieżnictwo polega na ty, że populacja jednego gatunku odnosi korzyści (drapieżca), przynosząc szkodę drugiej (ofiara). W drapieżnictwie wyróżniamy cztery reakcje wobec ofiary:

- reakcja liczebnościową - wzrost liczebności drapieżnika dzięki zwiększonej reprodukcji

- reakcja funkcjonalna - zmiana liczby ofiar zjadanych przez jednego osobnika

- reakcja skupiskowa - poszczególne osobniki w populacji drapieżnika koncentrują swoja aktywność aktywność określonych miejscach

- reakcje rozwojowe- zmiana (wzrost lub spadek) liczby ofiar, jaką musi zjeść drapieżnik, zanim osiągnie wiek rozrodczy

CHARAKTERYSTYKI BIOCENOZ

Biocenoza - wyjaśnij.

• zbiór populacji wszystkich organizmów żywych powiązanych ze sobą pośrednio lub bezpośrednio zależnościami pokarmowymi, konkurencyjnymi itp.

• Samoregulujący się zespół populacji org. roślinnych oraz zwierzęcych;

Cechy biocenozy:

• producenci, konsumenci, reducenci

• charakterystyczna organizacja

• zdolność samoregulacji

Biocenoza:

• żywa część ekosystemu

• zespół populacji różnych gat. roślin, zwierząt, grzybów itp. Powiązanych ze sobą zależnościami biotycznymi

• wyróżnia się na podstawie istniejących fitocenoz i ich granic

• zespół populacji wszystkich gat. występujących w jednym ekosystemie

• nie może funkcjonować poza biotopem - jest zależna

• obejmuje kilka grup organizmów spełniających specyficzne funkcje w łańcuch troficznym

• cechuje się określonym składem gat. , strukturą troficzną, konkurencyjną i paratroficzną

• zasiedla biotop i na niego oddziaływuje.

ZASADY BIOCENOTYCZNE

Zasady biocenotyczne

1. zasada jedności biocenozy i biotopu - biocenoza oddziaływuje na biotop

2. zasada organizacji biocenozy- organizmy powiązane zależnościami biocenotycznymi:

• odpowiedni skład gatunkowy

• stosunki ilościowe

• struktura troficzna

• struktura przestrzenna

• konkurencja

• pewna integracja układu

3. zasada autonomii

• terytorium

• organizacja wewnętrzna

• powiązania i wzajemne uwarunkowania komponentów

• otwartość układu - łańcuchy pokarmowe przekraczają granice układu. Terytoria gatunków także wykraczają poza granice układu. Następuje import i eksport materii i energii ( np.: nawożenie gruntów rolnych, czyszczenia , trzebieże, zbiór grzybów, jagód)

4. zasada równowagi ekologicznej - jest to równowaga dynamiczna, stabilność układu

5. zasada sukcesji ekologicznej: wynik wieloletniego rozwoju historycznego, następuje przekształcenie ekosystemów w czasie

DLACZEGO ŁAŃCUCHY TROFICZNE SĄ TAKIE KRÓTKIE ( 4 TEORIE )

Średnie długości łańcuchów - 5,8 ocean, 4,3 wody słodkowodne, 4,0 lądowe. Jeśli porówna się produktywność tych ekosystemów, to układa się odwrotnie: najmniejsza jest w oceanach a największa na lądach.

1. Produktywność ( Lindeman, Hutchinson )- każdy poziom troficzny przechodzi tylko ułamek energii zawartej w biomasie wyprodukowanej na poprzednim poziomie troficznym. W ten sposób strumień energii zwęża się szybko.

2. Stabilność ( Pimma, Lawton ) - układy zawierające zbyt wiele poziomów troficznych są niestabilne, łańcuchy złożone z większej liczby ogniw wolniej wracają do równowagi po zaburzeniach.

3. Wielkość ciała - w większości łańcuchów troficznych konsumenci na kolejnych poziomach troficznych są więksi od swych ofiar. Ograniczenie maksymalnej wielkości ciała stanowiłoby więc jednocześnie ograniczenie liczby poziomów troficznych.

4. Wymiar przestrzeni - długość łańcuchów zależy od liczby wymiarów przestrzeni, jaką zajmuje ekosystem: łańcuchy w systemach trójwymiarowych ( las ) są dłuższe niż w dwuwymiarowych ( step ). Może to być związane z kosztami poszukiwania ofiar przez drapieżników.

SUKCESJA - DLACZEGO

Sukcesja

- rozwój ekosystemu;

- szereg przejściowych stadiów rozwojowych zakończonych stabilizacją biocenozy;

- ciąg kolejnych zmian w strukturze gatunkowej i procesach biocenotycznych oraz w biotopie;

- proces charakteryzujący się wzrostem homeostazy układu aż do osiągnięcia maksymalnego stopnia uniezależnienia się od zaburzeń zewnętrznego środowiska;

- samorzutny, ukierunkowany proces rozwoju biocenozy;

Rodzaje sukcesji

• Sukcesja pierwotna - proces rozwojowy danego ekosysemu , zaczynajacy się jakby od zera na powierzchni na której do tej pory nie było żadnej biocenozy np.; powstające wydmy zalanie wodą jakiegoś obszaru . Rozwój rozpoczyna się od najmniej wymagających i najbardziej prymitywnych organizmów

• Sukcesja wtórna - rozwija się na obszarze na których poprzednio istniejąca biocenoza została zniszczona . Przebiega szybciej niż s. Pierwotna . Zaczyna się od wyższego poziomu zorganizowania.

• Sukcesja progresywna- zaczyna się od zespołów o niskiej organizacji do wysoko zorganizowanej strukturze

• Sukcesja regresywna - sukcesja odwrotna- przekształcenie zespołów w wyższym stopniu rozwoju w zespoły o niskiej organizacji, np.: degradacji środowiska

MODEL ODUMA

Wg. Oduma - 3 główne stwierdzenia:

• Uporządkowany proces rozwoju biocenozy, w pewnej mierze ukierunkowany

• Wynik zmian zachodzących pod wpływem biocenozy w środowisku abiotycznym jest zależna od biocenozy nawet gdy czynniki abiotyczne określają jej kierunek , szybkość i granice rozwoju

• Punktem kulminacyjnym jest ustabilizowany ekosysem w którym utrzymuje się max. Biomasy ( duża ilość informacji ) i max. Funkcji symbiotycznych między organizmami w przeliczeniu na jednostkę przepływającej energii.

REAKCJE OCHRONNE OFIAR - KRYTYCYZM, BEHAWIORALIZM

Aktywna ucieczka

Kryjówki, krytycyzm ( barwy i kształty krytyczne ) - ukrycie się przed wzrokiem drapieżnika

Niejadalność - trucizny, chitynowe wyrostki, kolce, skorupa żółwia

Obrona indukowana - strategie obronne są stosowane dopiero po wykryciu drapieżnika, jeżeli zagrożenie ze strony drapieżników jest niewielkie wiele gatunków rezygnuje z inwestycji obronnych na rzecz wzrostu lub reprodukcji.

Przystosowania behawioralne - życie w stadach, wypatrywanie drapieżnika z daleka, solidarna obrona, rozpraszanie uwagi drapieżnika

Modyfikacje historii życiowej - K i R stratedzy - szybsze dojrzewanie, krótszy okres wzrostu, opieka nad potomstwem

BIOMY - CO TO JEST, JAKIE SĄ

TEORIA WYSP MCARTURA

POWTARZALNE WZORCE ZESPOŁÓW

1. Redundacja biocenoz - nadmiar gatunków - gatunków jest zawsze za dużo, o wiele więcej niż kategorii troficznych realizujących funkcje ekosystemu

TYPY FORM ŻYCIOWYCH ROŚLIN

FORMY WZROSTOWE ROŚLIN

CZYNNIKI KSZTAŁTUJĄCE GRADIENT RÓŻNORODNOŚCI NA ZIEMI

ILE GATUNKÓW ŻYJE NA ZIEMI - TEORIA WYPADAJĄCYCH NITÓW

REDUNDACJA BIOCENOZ

śmiertelność

wiek