1.Jaka jest różnica między żywym organizmem a biosferą?
Biosfera - to całokształt żywego świata, który zasiedla ziemie obecnie i zasiedlał z uwzględnieniem środowiska abiotycznego, zwłaszcza tych jego zmiennych, które warunkują zróżnicowanie geograficzne.
Są to takie warunki abiotyczne środowiska, w których egzystuje żywa powłoka okalająca ziemię.
Również część powłoki ziemskiej, w której zaznaczają się przejawy działalności organizmów żywych, dziś żyjących jak i egzystujących niegdyś.
Biosferę określamy także złożonym systemem przestrzennym organizmów żywych wraz z ich środowiskiem zewnętrznym, podlegającym nieustannym przemianom pod wpływem różnych czynników naturalnych i antropogennych (ewolucji).
Biosfera wykształca się w zależności od warunków klimatycznych i podłoża. Warstwa ta formuje się od cienkiej i punktowej struktury kolonii glonów, do potężnych lasów tropikalnych. Biosfera składa się z czynników abiotycznych (środowisko nieożywione) i biotycznych (wszystkie organizmy żywe). Tak więc organizmy żywe są częścią składową biosfery.
2. Jakie znamy struktury zespołowe organizmów żywych?
Pojęcie osobnika jest pojęciem dość trudnym do zdefiniowania. Stosunkowo łatwo dają się określić osobniki roślin i zwierząt żyjących samodzielnie, a o wiele trudniej jednostki żyjące w strukturach kolonialnych, zwłaszcza gdy nie są w stanie istnieć samodzielnie. Gatunek można określić jako populację osobników o podobnych właściwościach budowy i czynności ciała, mających przy tym wspólne pochodzenie, a w przyrodzie krzyżującym się wyłącznie między sobą, dając płodne potomstwo.
Przez populację rozumiemy zbiór osobników tego samego gatunku występujących na określonej przestrzeni i w określonym czasie zdolnych do wymiany materiału genetycznego. Wszystkie osobniki uczestniczą w tworzeniu wspólnej puli genowej. Populacja jest podstawową jednostką strukturalną. Zajmuje określoną przestrzeni pełni konkretną funkcję w ekosystemach. Populacja więc ma cechy grupowe, które nie dotyczą pojedynczego osobnika, lecz na wzajemnych powiązaniu poszczególnych osobników w procesach fizjologicznych i w behawiorze.
Przez zbiór rozumieć należy pewną liczbę osobników wyróżnionych spośród innych na podstawie określonych cech. Podstawową cechą danej populacji jest jej przynależność do jednego gatunku. Wyróżnia się jeszcze: 1. grupy- niektóre ze zwierząt wykazują wyraźną skłonność do życia stadnego. Intensywność zależy od gatunku i pory roku. Fakt przebywania w grupie ułatwia różne działania (obronę, polowanie, rozród) 2. kolonie- na przykład rafy koralowe, społeczności owadów (pszczół, mrówek), silne poczucie przynależności do grupy.
3. Co to jest autotrofia i heterotrofia?
Autotrofy - organizmy samożywne, wytwarzające substancje organiczną z prostych związków mineralnych w procesie foto- lub homo-syntezy (rośliny zielone oraz niektóre bakterie, np. żelaziste, siarkowe, nitryfikatory) i samożywność.
Heterotrofy - organizmy odżywiające się substancjami organicznymi, wytworzonymi przez inne organizmy- cudzożywność.
Autotrofom wystarcza do życia obecność wody, CO2,związków nieorganicznych oraz źródła energii. Autotrofy fotosyntetyzujące- wykorzystujące do przeprowadzania procesów biosyntezy energię światła słonecznego. Autotrofy hemosyntetyzujące, uzyskują energię z utleniania pewnych substancji nieorganicznych, jak amoniak, czy siarkowodór.
Heterotrofy nie są zdolne do syntetyzowania potrzebnych im pokarmów ze związków nieorganicznych. Są zmuszone żyć kosztem autotrofów, albo odżywiać się rozkładającymi się resztkami organicznymi. Do heterotrofów należą wszystkie zwierzęta i grzyby oraz większość bakterii.
4. Ile wynosi produkcja pierwotna biosfery?
Przez produkcję pierwotną rozumiemy ilość wyprodukowanej biomasy z prostych połączeń mineralnych, np. dwutlenek węgla i woda, przy wykorzystaniu energii słonecznej (fotosynteza) lub utlenianie związków chemicznych (chemosynteza). Produkcja pierwotna dla całego układu biosfery z podziałem na główne formacje:
Rodzaj formacjiPowierzchnia (mld km˛)Produkcja (mld t s.m.)%Lasy tropikalne24,549,428,6Pola uprawne14,09,15,2Lądy w całości149,0117,568,2Morza i oceany361,055,031,8Razem510,0172,5100Zestawione dane pozwalają uświadomić, że produkcja pierwotna biomasy rozkłada się niewspółmiernie do zajmowanej powierzchni. Najbardziej produktywne są lasy tropikalne.
5. Jak zróżnicowana jest produkcja pierwotna poszczególnych biomów i układów ozonalnych (podaj w g/m˛)?
Tundra- od 1,0 do 2,5 t Ha rocznie
Tajga- od 4 do10 (14) t Ha rocznie
Tropikalne lasy deszczowe- 2200g/m˛ (max 4000g/m˛)
Lasy monsunowe- od 19 do 25 t Ha rocznie
Wiecznie zielone zarośla- od 5 do 8 t Ha rocznie
Sawanny- od 6 do 15 t Ha rocznie
Pustynie- od 0 do 0,5 g/m˛ dziennie
Stepy- od 2 do 3 g/m˛ dziennie (od 5-15 t rocznie)
Obszary lądowe (górskie)- od 0,5 do 3,0 g/m˛ dziennie
Głębina- 1,0 g/m˛ dziennie
Wody śródlądowe (słodkie)- kilkadziesiąt m˛ dziennie
Upraw rolnicze- od kilku do 25 g/m˛ dziennie (0,8 do 6,0 t Ha)
Rafy koralowe, niektóre ujścia rzek- od 10,0 do 25,0 g/m˛ dziennie
Wilgotne lasy, płytkie jeziora, wilgotne zbiorowiska traw- od 3,0 do 10, 0 g/m˛ dziennie
6. Jakie zależności pokarmowe możemy wyróżnić w układach biosfery?
Aby przeżyć, wszystkie istoty muszą zużywać energie chemiczną produkowaną przez materię organiczną w biosferze, więc także w ekosystemach spotykamy organizmy zdolne wytwarzać swą własną materię organiczną ze związków nieorganicznych. Są to, jak już wspomniałam, organizmy samożywne (inaczej producenci). Konsumentami są natomiast wszystkie tyle organizmy, które wymagają dostarczenia materii organicznej, niezbędnej dla ich procesów życiowych, dostarczanych z zewnątrz- poprzez odżywianie. Tak, więc konsumenci zależą od producentów, bo muszą korzystać z zsyntetyzowanej przez nich materii organicznej. Aby zamknąć tan krąg, trzeba jeszcze wziąć pod uwagę organizmy, które wchodzą do akcji wówczas, gdy żywa istota umiera. Określamy ją mianem reducenta. Dzięki istnieniu całej armii reducentów (bakterii, grzybów) resztki organiczne są rozkładane na proste związki nieorganiczne, nadające się do przyswojenia przez rośliny. Dzięki połączonym działaniom producentów, konsumentów i reducentów istnieje stały przepływ energii z jednego poziomu troficznego (pokarmowego) do drugiego.
Łańcuchem pokarmowym, albo troficznym nazywamy kolejne etapy przekształcania się materii organicznej w przyrodzie: każdy organizm jest zarazem tym, który zjada i jest zjadany. Ogniwami łańcucha pokarmowego są: producenci, konsumenci I i II, reducenci (destruenci).
Zależności pokarmowe, jakie obserwujemy między różnymi gatunkami, wchodzącymi w skład biocenoz, nie są bynajmniej tak proste, jakby to wynikało z naszego przykładu łańcucha i ogniw. W rzeczywistości producent służy za pokarm znacznie większej liczbie konsumentów, niż można by to było przedstawić. Rzadko się zdarza by konsument I bądź II rzędu ograniczał się tylko do jednego źródła pokarmu. Można zauważyć, że im dojrzalszy jest ekosystem, tym bardziej skomplikowaną odkryjemy w nim system powiązań pokarmowych.
7. Co to są cykle biogeochemiczne?
Cykle biogeochemiczne- są to procesy wymiany pierwiastków między częścią żywą ekosystemu i abiotyczną ekosystemu. Biologiczne krążenie pierwiastków współgra z krążeniem fizycznym i z tej racji obieg pierwiastków biogennych są określane cyklami biogeochemicznymi.
Na skutek naturalnego obiegu materii w ekosystemach znajdujących się w nich pierwiastki chemiczne krążą w odpowiednich sobie torach obiegu, przemieszczając się ze środowiska abiotycznego do organizmów, i z organizmów do środowiska. Mamy więc w przyrodzie do czynienia z krążeniem tych samych atomów różnych pierwiastków. Atomy te kiedyś stanowiły składniki organizmów minionych epok geologicznych, obecnie wchodzą w skład organizmów żyjących. Naukę o rozmieszczeniu na Ziemi składników chemicznych użytkowanych przez organizmy żywe, o ich cyklicznym obiegu nazywamy biogeochemią. W biosferze wyróżnia się dwa zasadnicze typy cykli biogeochemicznych:
-obieg typu gazowego, gdzie głównym zbiornikiem pierwiastka jest atmosfera lub hydrosfera. Cykle tego rodzaju (np.C, O2, N2) są dość stabilne, trwałe i szybko dostosowują się do zakłóceń w biosferze. Jest to możliwe dzięki ruchom środowiska, które umożliwiają równomierne rozprowadzenie pierwiastka nawet wtedy, gdy lokalnie nastąpi zwiększenie jego produkcji.
-obieg typu sedymencyjnego obejmują takie pierwiastki jak: P, Fe, S. Obieg pierwiastków w tym przypadku jest mniej doskonały, ponieważ może ulec przerwaniu na skutek działania lokalnych zakłóceń. Zasadnicza masa materiału zawierającego te pierwiastki znajduje się w zbiorniku- skorupie ziemskiej (litosfera) w stanie małej aktywności i ruchliwości. Pierwiastki mogą być niedostępne dla organizmów przez długi czas. Ich włączenie si8ę do obiegu jest związane z mechanizmami natury biotycznej. Do najważniejszych cykli biogeochemicznych należą: obieg tlenu, wody, węgla, azotu, fosforu i siarki.
8. Rola azotu w życiu organizmu i biosfery.
Azot do syntezy aminokwasów i białek jest pobierany przez rośliny z gleb i wody w postaci azotanów. Azotany zostają przekształcone w roślinie do grup aminowych, które są wykorzystywane przez komórki roślinne do syntezy aminokwasów i białek. Roślinami mogą żywić się zwierzęta i wykorzystywać aminokwasy białek roślinnych do syntetyzowania swoich własnych białek i innych związków azotowych. Kiedy zwierzęta i rośliny obumierają, bakterie gnilne przekształcają te związki azotowe w amoniak. Zwierzęta wydalają różnego rodzaju zbędne produkty przemiany materii zawierające azot (mocznik, kwas moczowy, amoniak), bakterie gnilne zaś rozkładają te substancje azotowe do amoniaku. Większość amoniaku zostaje przekształcona przez bakterie nitryfikacyjne pierwszej fazy w azotany, te zaś z kolei są przekształcane przez bakterie nitryfikacyjne drugiej fazy- w azotany. W ten sposób cykl krążenia się zamyka.
9. Wymień organizmy zdolne do korzystania z wolnego azotu.
Z wolnego azotu atmosferycznego mogą korzystać tylko nieliczne organizmy, do których należą zarówno mikroorganizmy wolno żyjące, jak i te, które egzystują w symbiozie z innymi organizmami. Z bakterii czynnych w tym procesie najbardziej znane są rodzaje: Azotobacter, Azotomonas, Clostridium. Pierwsze z nich wiążą wolny azot w glebach dobrze przewietrzanych (w warunkach tlenowych), a Clostridium w glebach bardziej wilgotnych, o małym dopływie powietrza. Bakterie te zaliczane są do najbardziej czynnych w procesie wiązania wolnego azotu. Z organizmów symbiotycznych zdolnych do wiązania wolnego azotu wymienić należy gatunki bakterii należące do rodzaju Rhizobium (współżyjące z roślinami motylkowymi) i bakterie z grupy Streptomycyny (współżyjące z gatunkami rodzaju olsza). Obecnie znanych jest już kilkadziesiąt gatunków roślin dwuliściennych, które są zdolne do wiązania wolnego azotu na drodze symbiozy.
10. Jakie znamy typy obiegu materii?
Transformacja materii zachodzi na drodze przemieszczania się jej składników na różnych ogniwach łańcucha pokarmowego. Wyróżniamy dwa typy łańcucha pokarmowego. Jeden rozpoczyna się na bazie żywych roślin i określony został łańcuchem spasania. Drugi typ rozpoczyna się na bazie martwej substancji organicznej i określony został łańcuchem detrytusowym. Łańcuch spasania rozpoczyna się od roślinożerców, później drapieżników. Łańcuch detrytusowy rozpoczyna się od detrytofagów, później drapieżników.
Dwie podstawowe drogi obiegu materii (dwa rodzaje łańcuchów pokarmowych):
-łańcuch spasania np. producent- konsumenci pierwszego rzędu- konsumenci drugiego rzędu- destruenci
-łańcuch detrytusowy np. destruent- konsument pierwszego stopnia- konsument drugiego stopnia (np. ziemniak- stonka- bażant)
11. Co wiemy o przepływie energii w biosferze (źródła, ilość, związki i transformacje na inne poziomy troficzne)
Każdy ekosystem naturalny stanowi układ otwarty. Funkcjonowanie ekosystemu jest możliwe tylko wtedy, gdy dociera do niego energia świetlna, jednak nie wszystka docierająca energia zostaje w organizmach. Większą jej część tracą one bezpowrotnie, ponieważ po przemianach energetycznych powstaje ciepło wypromieniowywane do otoczenia. Energia przepływa przez ekosystem jednokierunkowym strumieniem. Ze względu na jednokierunkowy przepływ energii we wszystkich ekosystemach ciągłość życia na ziemi jest możliwa dzięki dopływom energii słonecznej. Energię rozumiemy najczęściej jako zdolność do wykonywania określonej pracy. Głównym źródłem energii dla funkcjonowania świata i biosfery jest energia słoneczna. Przemiany energii zachodzą na określonych zasadach termodynamiki. Energia może przemienić się w inną postać, nigdy jednak nie powstaje i nie ulega zniszczeniu. Przykładem może tu być światło, jako jedna z postaci energii, która może ulec przekształceniu w pracę, ciepło lub zostać zmagazynowane w biomasie roślin i substancjach pokarmowych. Żadna z wymienionych postaci energii nie może ulec zniszczeniu. Ogólna ilość ciepła zużytkowanego lub wydzielonego w postaci reakcji chemicznych jest równa ilości ciepła wydzielonego lub zużytkowanego w reakcji zachodzącej jednorazowo. Degradacja energii z postaci bardziej skoncentrowanej w formę rozproszoną zachodzi samorzutnie. Procesy te nie osiągają nigdy wydajności 100%. Przykładem może tu być przepływ energii od autotrofów do poziomu roślinożerców. W procesie tym pochłaniane jest 25 %, 75% ulega rozproszeniu w postaci ciepła. Oblicza się, że od górnych warstw atmosfery dociera energia słoneczna w ilości 2cale/cm˛/min. większość ulega rozproszeniu lub odbiciu. Około 43% energii słonecznej dociera do powierzchni ziemi, reszta się odbija. Do rośli trafia stosunkowo mało, do zaledwie od 1 do5% promieniowania słonecznego. Energia słoneczna ogrzewa powierzchnię ziemi, wody otwarte i w procesie tym energia słoneczna przekształca się w energię cieplną, a następnie w energię kinetyczną (energia ruchu powietrza i parowania wody z powierzchni globu).
12. Bilans węgla a efekt cieplarniany.
Węgiel jest pierwiastkiem biogenetycznym, podlegającym najprostszemu obiegowi, gdyż powraca do ośrodka niemal w tym samym tempie jakim jest zeń pobierany. Rośliny wiążą co roku 4-9*10^9 ton węgla. Zważywszy iż CO2stanowi jedynie 0,003% atmosfery ziemskiej. Węgiel dobrze rozpuszcza się w wodzie. Zasoby geologiczne węgla to mineralizowane szczątki roślinne, jak węgiel kamienny i brunatny czy ropa naftowa, bądź też zwierzęce jak muszle mięczaków, skorupki otwornic utworzone z węglanu wapnia. Rozpad i rozpuszczenie w wodzie skał węglanowych czy działanie magmy wulkanicznej na te skały sprawia, że związany kiedyś przez rośliny węgiel powraca stopniowo do atmosfery. Obieg węgla w przyrodzie jest utrzymywany ogólnie na skutek ustalenia się równowag między fotosyntezą i chemosyntezą a oddychaniem. Zasoby CO2w atmosferze zostałyby szybko wyczerpane, gdyby nie były stale uzupełniane z wyniku oddychania organizmów i rozkładu materii organicznej. Rośliny wydzielają CO2w ilości 1% masy organizmu na dobę, ssaki 3%, ptaki 29%, a bakterie aż 500%. Bilans węgla w biosferze obliczany przez różnych autorów ma charakter szacunkowy. Istnieją bowiem trudności obiektywne w śledzeniu dróg i ilości węgla przemieszczającego się w procesach jego obiegu. Pewne jego ilości uwalniane zwłaszcza z paliw nie gromadzą się w atmosferze (ok.30%). Istnieje przypuszczenie, że znaczna część tego węgla w formie kwasu węglowego trafia do gleb i wód otwartych. W wodach oceanów duży wpływ CO2pochodzi z kwasów czynnych podwodnych wulkanów, które wzbogacają ilość osadów węglowych.
W bilansie CO2interesuje nas udział struktur żywych w obiegu tego związku w biosferze.
Oblicza się że każdego roku rośliny lądowe wiążą w procesie fotosyntezy ok.75 mld ton węgla, a rośliny zanurzone w oceanach ok. 40 mld ton, co rocznie łącznie daje 115 mld ton zmagazynowanego w biomasie. Zasoby te są w tym samym czasie uwalniane oddychania roślin, zwierząt i mikroorganizmów. Bilans byłby niepełny, gdyby nie zwrócić uwagi na pewne ilości wiązanego węgla i deponowanego w postaci drewna, bez strukturalnej masy organicznej (próchnicy) i osadu organicznego na dnie oceanu. Od dłuższego czasu obserwuje się stały przyrost CO2w atmosferze. Zjawisko to uwarunkowane jest głównie dwiema przyczynami. W świecie wzrasta dynamicznie spalanie węgla, ropy naftowej i gazu co w konsekwencji powiększa produkcję CO i CO2. Wycinanie i wypalanie lasów, zwłaszcza obszarów deszczowych i tropikalnych, zmniejsza asymilację i produkcję biomasy roślin, co w konsekwencji wpływa na wzrastający trend nagromadzenia się CO2w powietrzu atmosferycznym. Działalność produkcyjna człowieka wprowadza do atmosfery olbrzymie ilości CO2, CO przy niszczeniu zasobów lasu powoduje wzrost jego stężenia. Proces ten może okazać się niekorzystny, ponieważ CO2wpływa na efekty cieplne w skali całej kuli ziemskiej, a to z kolei może zaważyć na zmianie średniej temperatury na ziemi i wywołać w konsekwencji niekorzystne zmiany klimatyczne, prowadzące do ocieplenia klimatu.
14. Co rozumiemy przez sukcesję pierwotną, a czym jest sukcesja wtórna?
Rozwój biocenoz czyli zmiany zachodzące w jej strukturach, zmierzające do wzrostu zróżnicowania gatunkowego, określamy mianem sukcesji ekologicznej. Pojęcie sukcesji zawdzięczamy amerykańskiemu botanikowi H.C. Cowlesowi, który po raz pierwszy użył tego określenia badając dynamikę zbiorowisk na wydmach piaszczystych nad jeziorem Michigan, jest to uporządkowany proces rozwoju biocenoz, który obejmuje zachodzące w czasie zmiany w strukturze gatunkowej, jak i procesach biocenotycznych. Proces ten jest zwykle ukierunkowany, a więc i przewidywalny. Jest on wynikiem zmian wywołanych przez biocenozę w abiotycznym środowisku. Sukcesja jest więc zależna od biocenozy i biotopu, które określają kierunek oraz wyznaczają granice, do której może ona dojść. Granicą tego procesu jest ekosystem ustabilizowany- klimaksowy w którym utrzymuje się dynamiczna równowaga między biocenozą a abiotycznym środowiskiem. W procesach sukcesji zmiany zachodzące w składzie gatunkowym poprzedzane są procesami nagromadzenia się związków biogennych całego biotopu. Zmiany w składzie gatunkowym biocenozy zachodzą etapami (stadia) mają one charakter powtarzających się sekwencji pojawiających się po sobie zastawów gatunkowych. W zależności od tego czy proces ten rozpoczyna się na zupełnie dziewiczym terenie na którym wcześniej nie było żadnej biocenozy czy na terenie na którym poprzednia została zniszczona lub określamy ją jako sukcesje pierwotną i sukcesję wtórną. Sukcesja pierwotna swój rozwój rozpoczyna na świeżo odsłoniętej powierzchni (podłoże skalne, piaszczyste lub lawa wulkaniczna). Przykładem sukcesji pierwotnej może być w naszych warunkach przyrodniczych sukcesja na ruchomych wydmach piaszczystych. Sukcesja pierwotna łatwiej przebiega na podłożu bardziej przyjaznym mającym znacznie lepsze warunki fizyczne od wydmowego piasku. Sukcesja pierwotna określa serie zmian rozpoczynających się od zkolonializowania zupełnie dziewiczego, świeżo utworzonego biotopu, jak np.: warstwy lawy wyrzuconej przez wulkan czy pozbawionego jakiegokolwiek życia wydmy. Natomiast sukcesja wtórna wiąże się z obszarem, który już przedtem został zasiedlony przez inną biocenozę. Możemy więc je obserwować np. na opuszczonym polu ornym czy w zniszczonym lesie sukcesja wtórna rozpoczyna się najczęściej od zbiorowisk synantropijnych. Proces ten jest bardziej dynamiczny, wchodzi już na siedliska przygotowane, na których istniały określone struktury ekologiczne. Gleba w tych warunkach jest już ukształtowana i zasobna w składniki biogenne. Sukcesja wtórna może rozpoczynać się od etapu gdy brak jest całkowicie rośli a powierzchnia gleby jest całkowicie ogołocona, np. mechanicznym zniszczeniem lub od stadium całkowitego zrębu leśnego czy ekosystemu łąkowego na niżu (po zaprzestaniu koszenia).
15. Na jakich zasadach utrzymuje się stabilność układów biosfery?
Biosferę ujmuję się jako jeden „superorganizm” w którym dzięki procesom przepływu energii i obiegu materii utrzymuje się pewna stabilność (zdolność do homeostazy). W biosferze zachodzą związki wzajemne pomiędzy strukturami organicznymi-żywymi, a światem zewnętrznym. Biosfera w naturalnych warunkach ma mechanizmy samoregululjące i nie dotyczą one wyłącznie struktur klimaksowych, ale całej biosfery. W biosferze występują układy trwałe i stabilne, ale również zmieniające swe struktury i dążące do stabilizacji. Jak również mało stabilne ekosystemy upraw rolnych, pastwisk. Niewątpliwie istotnym elementem w funkcjonowaniu każdego układu jest energia, jej źródło i szybkość przepływu. Procesy te zachodzą dzięki układom biocenotycznym, które dążą do stabilizacji przez nasilenie symbiozy, nagromadzenie składników pokarmowych, i zwiększenie pojemności informacyjnej. Mechanizmy bioregulacyjne tkwią w strukturach biocenotycznych. Każda z nich charakteryzuje się określoną strukturą jakościową i ilościową. Komponenty biotyczne powiązane są ze sobą wielorakimi zależnościami, a niszczone części układu zostają odbudowane i biocenoza powraca do pełnego stanu. W procesach samoregulacyjnych stabilności ekosystemu na pierwszy plan wysuwają się 3 zasadnicze struktury: -troficzna -konkurencyjna -paratroficzna
Struktura troficzna ukształtowana jest na związkach pokarmowych zachodzących w biocenozie. Może być ona pierwotna lub wtórna. Struktury konkurencyjne oparte są na procesach konkurencyjnych zachodzących między poszczególnymi populacjami danego układu. Struktury paratroficzne to takie w których sieć powiązań w biocenozach przebiega nie tylko między komponentami żywymi, ale także przez biotop. Struktury troficzne komponentów biocenoz rozumiane są jako wzajemne zależności pokarmowe, które realizowane są w formie łańcuchów i sieci pokarmowych. Funkcjonowanie ekosystemu nie odbywa się tylko na podstawie aktywności biocenozy. Ekosystem to biocenoza i biotop. Wzajemne współdziałanie tych komponentów w obiegu materii i przepływie materii określamy mianem związków paratroficznych. Wyraźnie widać znaczenie tych związków dla funkcjonowania biocenoz jako układów stabilnych (homeostatycznych). Obecność i współdziałanie wielu gatunków o różnorodnych właściwościach i wymaganiach życiowych powoduje, że w biocenozie ustala się stan równowagi biocenotycznej. Powstaje on w toku procesów ewolucyjnych lub zmian sukcesyjnych w czasie których poszczególne organizmy, przystosowując się do siebie, potrafiły wytworzyć takie formy współżycia, że mimo różnych, często sprzecznych interesów mogą występować równocześnie, nie hamując wzajemnie swojego rozwoju. Biocenoza sama reguluje liczebność swych populacji, a mechanizm samoregulacji jest prosty, bo opiera się na powiązaniach głównie pokarmowych. Spadek ilości pokarmu ogranicza liczebność danej populacji co z kolei powoduje ograniczenie możliwości występowania następnych poziomów troficznych. Umożliwia to odnowienie populacji okresowo mało licznej. Zewnętrznym przejawem tych zależności są oscylacje liczebności poszczególnych populacji.
W biocenozach naturalnych, zróżnicowanych i dobrze zorganizowanych zakłócenie hemostazy praktycznie nigdy nie następuje. Biocenozy takie są prężne, potrafią przeciwstawiać się zmianom, są zdolne do samoregulacji. Przykładem takiej regulacji, gdzie zakłócenia się nie zdarzają, jest wilgotny las tropikalny. Jest tu taka różnorodność gatunków, że do nadmiernego rozwoju jednego z nich nigdy nie dochodzi. Zawsze znajdzie się w biocenozie inna populacja- inny wróg, która jest w stanie szybko powstrzymać nadmiernie rozrastający się gatunek.
16. Co to jest homeostaza?
Homeostaza- jest to dążenie wszystkich istot żywych do utrzymania w naziemnym stanie swego ośrodka wewnętrznego, wbrew zmianom zachodzącym w ośrodku zewnętrznym. W zależności od wyniku tych usiłowań mówimy, że organizm osiąga większy lub mniejszy sukces biologiczny. Historią życia jest ciągła walka o osiągnięcie homeostazy; pozwala nam także obserwować procesy ewolucyjnego rozwoju różnych narządów.
Stabilność- należy rozumieć jako względną strukturę populacyjną i przestrzenną ekosystemu. To znaczy zdolność danego układu do powracania do stanu przed zaistniałymi zmianami. Stabilność rozumiemy również jako stan układu ekologicznego, w którym zachodzące zmiany mają charakter fluktuacyjny.
Elastyczność- jest to szybkość powrotu danego układu stabilnego do stanu poprzedniego po ustaniu zaburzeń.
Trwałość- zdolność do utrzymania przez długi czas stałości składu biocenozy.
Odporność- zdolność biocenozy do nie reagowania na czynniki zaburzające.
Równowaga dynamiczna- stałość układu biocenotycznego dzięki działaniu mechanizmów ujemnych, sprzężeń zwrotnych. Przez równowagę biocenozy rozumiemy względnie stałą liczbę gatunków, których populacja charakteryzuje się fluktuacyjnymi zmianami liczebności. Homeostazę określają 4 zasady:
1 zasada zachowania struktur- w organizacji biocenozy zakodowane są wszelkie mechanizmy homeostatyczne. Podstawową cechą biocenoz jest ich dążenie do odtwarzania struktur. Zniszczenie podstawowych elementów struktur prowadzi do załamania się w nich procesów samoregulacyjnych.
2 zasada zachowania obiegu materii i przepływu materii. Przepływ energii i transformacja materii w obrębie biocenozy i abiotycznego środowiska polegają na odpowiedniej regulacji i jest ona charakterystyczna dla ekosystemów klimaksowych.
3 zasada zachowania produktywności. Każda biocenoza ma wyznaczone progi produkcji pierwotnej, określanej warunkami gospodarki energetycznej i biogennej w konkretnych warunkach środowiskowych.
4 zasada- stabilizacja procesów przebiegających w ekosystemach. Stabilność procesów, regulacja ich dynamiki, przywracanie do stanu poprzedniego po chwilowych zaburzeniach to także działania homeostatyczne.
17. Co rozumiemy pod pojęciem klimaksu, a co przez roślinność potencjalną.
Przez klimaks rozumiemy ostatni etap sukcesji ekologicznej, w którym zostaje osiągnięty maksymalny stopień stabilności ekosystemu, choć nigdy nie wiadomo, czy stanowi on naprawdę kres wszelkich zmian. Z punktu widzenia energetycznego możemy zdefiniować klimaks jako etap w którym produkcja netto ekosystemu zbliża się do zera.
Stadium seralne I- stadium seralne II- stadium seralne III- klimaks
Pojęcie dzisiejszej roślinności potencjalnej należy rozumieć jako maksymalną granicę sukcesji roślinnej w dawnych warunkach biotopu. To znaczy, że w dawnych warunkach siedliskowych zachodzące zamiany w strukturach roślinności mogą przebiegać (bez naszej ingerencji) w określonym kierunku i osiągnąć układ stabilny. Dla obszarów nadmorskich takim stabilnym układem jest bór bażynowy. Dla siedlisk o glebach żyznych i świeżych- grad dębowo-grabowy. Pojęcie naturalnej roślinności potencjalnej jest ważnym pojęciem ekologii ekosystem.
18. Co to jest populacja i jakie ma cechy charakterystyczne?
Populacja- osobniki należące do tego samego gatunku i zajmujące określony obszar, wzajemnie na siebie oddziałujące i mogące się między sobą krzyżować. Populacja jest podstawową jednostką w strukturach organizacyjnych biocenoz. Zajmuje ona określoną przestrzeń i pełni konkretną funkcję w ekosystemach. Podstawowa cecha danej populacji jest jej przynależność do danego gatunku. Populacje charakteryzują się określonymi cechami im tylko właściwymi (których brak jest osobnikom). Cechy te decydują o organizacji i strukturze, procesach wewnątrzpopulacyjnych i funkcji w biocenozie i ekosystemie. Populacje więc mają cechy grupowe, które nie dotyczą pojedynczego osobnika, cechy te da się podzielić na 3 zasadnicze grupy. Do jednych z podstawowych cech należy zaliczyć zagęszczenie. Druga grupa cech jest znacznie bogatsza i urozmaicona, zaliczamy do niej rozrodczość, śmiertelność, imigracje i emigracje. Trzecia grupa cech populacji obejmuje strukturę wiekową, strukturę genetyczną i strukturę przestrzenną.
1. zagęszczenie populacji: zależy od rozrodczości, śmiertelności, imigracji i emigracji.Teoretycznie możemy łatwo wyróżnić trzy typy rozmieszczenia osobników:- losowy -równomierny -skupiskowy 2. Struktura przestrzenna.
-struktura: płci, wieku, wielkość osobników.
Strukturę płci określamy najczęściej za pomocą kilku wskaźników, np. stosunek płci- liczba samców przypadająca na określoną liczbę samic, czy dział płci- liczba samców lub samic na 100 osobników podawana w procentach. Struktura wiekowa populacji regulowana jest przez wiele czynników zewnętrznych i wewnętrznych. Podstawowym mechanizmem bezpośrednio regulującym strukturę wiekową jest rozrodczość i śmiertelność.
3. Procesy wewnątrz populacyjne. Do procesów tych zaliczamy: rozrodczość i śmiertelność odpowiedzialne za kształtowanie populacji. Rozrodczość jest procesem regulującym wzrost i rozwój populacji, a zwłaszcza jej odmładzanie. Rozrodczość jest więc zdolnością populacji do zwiększenia jej. Śmiertelność jest to proces wybierania osobników i zależy od wielu czynników wewnątrzpopulacyjnych jak i środowiskowych.
Procesami wewnątrzpopulacyjnymi mogą być:
-neutralizm (obie populacje odnoszą korzyści lub jedna z nich lecz druga nic nie traci) -konkurencja (oddziaływanie niekorzystne, walka, stosunki antagonistyczne) -amensalizm (niekorzystne, jedna traci, a druga nic na tym nie korzysta)
-pasożytnictwo (negatywne, jedna- pasożyt oddziałuje niekorzystnie na drugą i jest od niej uzależniona) -komensalizm (jedna czerpie korzyści z drugiej, a druga nie ponosi żadnego uszczerbku) -protokooperacja (obie ponoszą korzyści ze wspólnego bytowania, lecz nie muszą występować ciągle) -mutualizm (korzystne dla obu stron, w naturze niezbędne do ich życia).
19. czym różnią się ekosystemy wodne od lądowych?
Przez pojęcie ekosystemu rozumiemy wycinek biosfery zajmujący określoną przestrzeń (biotop) zasiedloną przez organizmy żywe (rośliny i zwierzęta) i tworzące wraz z nią jednolitą całość, która funkcjonuje na zasadzie przepływu energii i obiegu materii między martwym środowiskiem a biocenozą. Ekosystemy ogólnie możemy podzielić na wodne i lądowe. Ich wyraźne granice trudno wyznaczyć, gdyż w przyrodzie wzajemnie się one przenikają, ekosystemy bagienne są układami pośrednimi. Wyraźne granice między ekosystemami wodnymi a lądowymi występują wówczas, gdy wody graniczą z ostrym brzegiem klifowym.
1.Ekosystemy wodne w zależności od stopnia zasolenia dzielimy na: słodkowodne i słonowodne, a z uwagi na to czy mamy do czynienia z wodami stałymi czy płynącymi, np. jeziora i rzeki. Środowisko wodne charakteryzuje się pewną stabilnością parametrów fizycznych i chemicznych. Woda posiada zdolności zmian swego stanu w niewielkim przedziale termicznym. Może występować w postaci płynnej, stałej i gazowej. Może być rozpuszczalnikiem i nośnikiem związków chemicznych. Woda w ekosystemach wodnych jest strukturą płynną o małych zakresach zmian gęstości, temperatury, natlenienia, kwasowości i zasobności w składniki biogenne. Czynnikami ograniczającymi funkcjonowanie ekosystemów są więc: -duże wahania temperatury, skład chemiczny -odczyn gleby, nadmierna eutrifizacja -zanieczyszczenia chemiczne i mechaniczne. Źródłem wody na lądach i oceanach są opady. 2. Ekosystemy lądowe dzielimy na: naturalne i antropogeniczne.
Naturalne to głównie leśne, które ukształtowały się jako układy klimaksowe w zależności od warunków edaficznych i wilgotnościowych. Ekosystemy antropogenne kształtował i kształtuje nadal człowiek w zależności od sposobu użytkowania przestrzeni. Środowisko lądowe w porównaniu do wodnego jest bardziej zmienne zarówno pod względem chemicznym jak i fizycznym. W środowisku lądowym głównym czynnikiem ograniczającym jest wilgotność. Opady warunkują wytworzenie się takiej, a nie innej biocenozy. Brak osłony wodnej powoduje duże wahania temperatury. Zmienia się ona, nie tylko zależnie od szerokości geograficznej, wysokości nad poziomem morza, ale również w cyklach dobowych i sezonowych. Organizmy żywe, roślinne żyją w dwóch różnych układach fizykochemicznych. Ich części nadziemne znajdują się w powietrzu, które nie daje im mocnego oparcia, zaś systemy korzeniowe zatopione są w stabilnym podłożu glebowym. Natomiast systemy korzeniowe i organy podziemne roślin są często narażone na niedobór tlenu. Roślinność lądowa przystosowała się nie tylko do zmiennych warunków wilgotnościowych, ale i termicznych. Zwierzęta również odpowiednio potrafiły się przystosować wytwarzając ciepłą okrywę z puchu, piór, futra w okresie niekorzystnym zapadają w sen, migrują do ciepłej strefy klimatycznej na okres niekorzystny dla nich. Organizmy lądowe w znacznie większym stopniu niż wodne są ograniczone różnymi barierami. Utrudniona jest komunikacja międzykontynentalna, dużą przeszkodę stanowią łańcuchy górskie, a także obszary pustynne itp.
...
Elvis_74