EKOLOGIA
Nazwę EKOLOGIA- jako pierwszy wprowadził Ernst Haeckel w 1869 rok, definiując ekologię jako naukę o ekonomii i gospodarowaniu przyrodą.
EKOLOGIA- nauka podstawowa, program badawczy biologii, której obiektem są organizmy, ich zespoły i cała biosfera. Stanowi podstawę teoretyczną dziedzin stosowanych: ochr. środowiska, ochr. przyrody, gospodarki zasobami naturalnymi.
OCHRONA ŚRODOWISKA- ogół praktycznych działań mających na celu utrzymanie środowiska naturalnego człowieka w stanie zapewniającym komfort i wygody a przynajmniej zadawalający poziom cywilizacji. Obejmuje przede wszystkim działania doraźne, lokalne z zastosowaniem wypróbowanych technik inżynieryjnych.
OCHRONA PRZYRODY- ogół praktycznych działań mających na celu zachowanie różnorodności gatunkowej oraz różnorodności krajobrazów biosfery w celu zaspokojenia naturalnych potrzeb człowieka.
AUTEKOLOGIA- dział ekologii zajmujący się ekologią pojedynczego gatunku.
SYNEKOLOGIA- ekologia zespołów przyrodniczych. Obejmuje:
DEMEKOLOGIA- nauka o związkach zachodzących między organizmami należącymi do jednej populacji.
BIOCENOLOGIA- dział ekologii zajmujący się badaniem struktury i dynamiki naturalnych, wielogatunkowych ugrupowań organizmów żywych (biocenoz).
EKOLOGIA KRAJOBRAZU- zajmuje się badaniem struktury, sposobu funkcjonowania oraz istniejących powiązań pomiędzy elementami krajobrazu.
POZIOMY ORGANIZACJI W EKOLOGII:
I. OSOBNIK- organizm, pojedyncza niezależna jednostka zdolna do zdobywania pożywienia. Najbardziej podstawowy element biosfery.
II. POPULACJA- zespół osobników tego samego gatunku, mogących się swobodnie i skutecznie krzyżować, zajmujący tę samą przestrzeń, która zapewnia im niezbędne warunki życiowe.
V. BIOCENOZA- ożywiona część ekosystemu – zespół wszystkich organizmów zajmujący określone nieożywione środowisko, powiązanych wzajemnymi zależnościami, pozostający w przyrodzie w stanie równowagi dynamicznej /homeostazy/. Każda biocenoza charakteryzuje się określoną strukturą troficzną i określonym przepływem energii i krążenia materii.
Biocenozę tworzą:
- fitocenoza- org. roślinne (reducenci i producenci)
- zoocenoza- org. zwierzęce (konsumenci I, II i III rzędu)
- drobnoustroje.
IV. EKOSYSTEM- podstawowa jednostka ekologiczna. Jest to układ, w którym org. żywe /biocenoza/ w warunkach siedliska /biotopu/ mogą żyć, rozwijać się i rozmnażać oraz uczestniczyć w przemianie materii i korzystać z przepływającej przez system energii.
V. KRAJOBRAZ- heterogenny układ przyrodniczo-przestrzenny składający się z różnych sąsiadujących ze sobą ekosystemów, po-wiązanych zależnościami ekologicznymi (przepływ energii, krążenie materii, przemieszczanie się organizmów).
VI. BIOM- duży obszar o jednakowym klimacie, charakterystycznej szacie roślinnej i szczególnym świecie zwierzęcym. Typ roślinności biomu jest charakterystyczny, choć skład gatunkowy może być różny w zależności od położenia geograficznego np. tajga, tundra, las zwrotnikowy.
VII. BIOSFERA- cienka warstwa na pow. Ziemi w której występuje życie, obejmująca dolne warstwy atmosfery do wys. ok. 18 km /troposfera/, wszystkie wody do głębokości ponad 11 km /hydrosfera/ oraz zewnętrzną warstwę skorupy ziemskiej /litosfera/ do głębokości ok. 1km.
NISZA EKOLOGICZNA ("zawód")- pozycja danego gatunku, jaką zajmuje on w biocenozie. Obejmuje czynniki (np. światło, pokarm, miejsce), o które dany gatunek konkuruje z innymi gatunkami w biocenozie. Określa znaczenie i rolę danego gatunku w ekosystemie, tj. sposób przetwarzania energii (miejsce w łań-cuchu pokarmowym), zachowania się, wpływ na środowisko i zależności od innych gatunków.
Rodzaje nisz ekologicznych:
Strona 1 z 8
-przestrzenna,
-troficzna,
-fizjologiczno-przystosowawcza,
BIOTOP- nieożywiona część ekosystemu (światło, woda, gleba, klimat, temperatura).
EKOTON- stanowi strefę przejściową na granicy dwóch (lub większej liczby) różnych biocenoz, np. biocenozy lasu i biocenozy łąki.
SUKCESJA- uporządkowany, stopniowy proces kierunkowych zmian biocenozy prowadzący do przeobrażenie się prostych ekosystemów w bardziej złożone. Granicą tego procesu jest ekosystem ustabilizowany - klimaksowy w którym utrzymuje się dynamiczna równowaga między biocenozą i abiotycznym środowiskiem.
Autorami teorii sukcesji byli Clements i Odum.
Wg Clementsa szereg sukcesyjny to: inicjacja → kontynuacja →zakończenie – klimaks
biocenoza = super organizm
Wg Oduma:
Biocenoza = ekosystem w stanie homeostazy, podlegający samo-regulacji i wewnętrznie uporządkowany.
Rodzaje sukcesji:
1. Sukcesja pierwotna- proces rozwojowy biocenoz zaczynający się od „0” czyli na pow. do tej pory nie zajętych przez org. żywe np.: pustynie. Sukcesja pierwotna jest bardzo powolna około 1000 lat.
2. Sukcesja wtórna- rozwój biocenoz na obszarach na których uprzednio występowały biocenozy ale uległy zniszczeniu.
3. Sukcesja progresywna- związana jest z powstawaniem coraz bardziej bogatszych i trwalszych biocenoz.
4. Sukcesja regresywna- proces uwsteczniania się biocenoz pro-wadzący do zubożenia biocenoz.
5. Sukcesja autogeniczna- rozwój biocenoz zależny wyłącznie od organizmów biorących w niej udział.
6. Sukcesja allogeniczna- wymuszona przez zmiany środowiskowe (klimatyczne, zmiany poziomu wód gruntowych itp.).
KLIMAKS- końcowe stadium szeregu sukcesyjnego oznaczające najbardziej dopasowane do warunków siedliskowych zbiorowisko roślin i zwierząt.
MONOKLIMAKS- występowa-nie jednego typu klimaksu związanego z panującym klimatem.
POLIKLIMAKS- występowa-nie wielu typów klimaksów związanych z warunkami wodnymi, glebowymi czy ukształtowaniem terenu.
DYSKLIMAKS- klimaks sztuczny lub zniekształcony najczęściej działalnością człowieka.
INDUSTRIOKLIMAKS- klimaks kształtowany w bezpośrednim sąsiedztwie terenów uprzemysłowionych.
HIPOTEZA UKŁADÓW KLI-MAKSOWYCH (Whittaker)- kontynuacja typów klimaksów zmieniających się wzdłuż gradientów środowiskowych.
WŁAŚCIWOŚCI SYSTE-MÓW PRZYRODNICZYCH:
1. Wymiana energii, materii i informacji.
2. Dążenie do autonomizacji – uniezależnienie się od otoczenia pod względem wymiany materii i energii.
3. Unityzacja – nabieranie nowych cech wraz ze wzrostem złożoności.
4. Wzrost uporządkowania systemu tj. minimalizacji entropii.
5. Tendencja do samoregulacji dzięki istnieniu homeostatycznych mechanizmów sprzężenia zwrotnego.
HOMEOSTAZA- stan równo-wagi dynamicznej – zdolność układów przyrodniczych do przeciwstawiania się zmianom zachodzącym w otoczeniu.
ZASADY RÓWNOWAGI (HOMEOSTAZY) EKOSYS-TEMU:
I. Zachowanie struktury (zniszczenie struktur biotycznych załamuje homeostazę ekosystemu).
II. Zachowanie obiegu materii i przepływu energii (zablokowanie tych funkcji niszczy układ).
III. Zachowanie produktywności (poziom produkcji biomasy jest niezależny od aktualnego składu gatunków produkujących).
IV. Stabilizacja procesów ekosystemalnych (dot. sprawności rozwoju np. w procesie sukcesji z uwzględnieniem osiągnięcia i za-chowania równowagi i sprężystości ekosystemów).
SPRZĘŻENIE ZWROTNE- reakcja składników systemu na zmianę ich własnej wielkości:
* dodatnie- w miarę wzrostu jakiejś wielkości wzrost ten staje się jeszcze większy.
* ujemne- przeciwdziałanie nad-miernemu wzrostowi jakiejś wielkości.
STAŁOŚĆ- brak zmian w badanym systemie. Może być wynikiem zupełnej izolacji systemu, znacznej odporności lub działania zrównoważonych sił na skutek przypadku, regulacji zewnętrznej lub samoregulacji. Powolne i niewielkie zmiany w systemie mogą być mylnie uznane za stan stały.
STABILNOŚĆ- zdolność układu do powracania do stanu początkowego po zaburzeniach.
ELASTYCZNOŚĆ- miara szybkości powrotu układu stabilnego do stanu początkowego po zaburzeniu – wysoka elastyczność oznacza szybki powrót, mała – powolny.
OPORNOŚĆ (ODPORNOŚĆ)- właściwość układu polegająca na braku reakcji na czynniki zaburzające. W ekologii może dotyczyć wszystkich zmiennych ekosystemu.
TRWAŁOŚĆ- stałość składu gatunkowego w ekosystemie (biocenozie).
NIEZAWODNOŚĆ lub POW-TARZALNOŚĆ- zdolność utrzymywania takich samych lub podobnych parametrów procesów przy wielokrotnych powtórzeniach.
RÓWNOWAGA DYNAMICZ-NA- stałość układu osiągana dzięki wyrównaniu sił działających na układ np. zrównoważe nie tempa dopływu i odpływu jakichś czynników.
RÓWNOWAGA EKOLOGI-CZNA- zdolność trwania ekosystemu czy populacji w stanie mniej więcej niezmienionym.
Mierniki równowagi:
- zrównoważenie wpływu materii do ekosystemu z jej ujściem na zewnątrz układu,
- zużywanie całej produkcji układu na potrzeby wewnętrzne,
- zrównoważenie retencjonowania energii w układzie poprzez jej zużywanie z zapasu,
- zróżnicowanie wewnętrzne systemu,
- poziom kontroli i stabilizacji biotopu przez biocenozę !!!
- trwałość w czasie !!!.
Z obserwacji wynika że biosfera nie znajduje się w stanie równo-wagi ekologicznej.
Zależność między zasobnością homeostatyczną ekosystemów a ich degradacją dla 3 ekosystemów przedstawia się następująco:
Ekosystemy naturalne (wysoka zasobność homeostatyczna)
↓ spada
Ekosystemy zagospodarowane (średnia zasobność homeostat.)
↑ rośnie
Ekosystemy odtwarzane (niska zasobność homeostatyczna).
CZYNNIKI DECYDUJĄCE O TRWAŁOŚCI EKOSYSTEMMU:
1. Endogeniczne- naturalne czynniki wewnętrzne zachodzące w obrębie ekosystemu (sukcesje, interakcje pomiędzy organizmami).
2. Egzogeniczne- naturalne czynniki zewnętrzne (efekty zmian klimatycznych, krajobrazowych bez udziału człowieka).
3. Paraendogeniczne- presje na środowisko leśne wywołane gospodarczą działalnością człowieka w krajobrazie (zręby, przygotowanie gleby).
4. Antropoegzogeniczne- presje na las z zewnątrz niezwiązane z bezpośrednią działalnością człowieka (zanieczyszczeń., pożary).
BIOCENOZA- ożywiona część ekosystemu, czyli zespół wszystkich organizmów zajmujący określone nieożywione środowisko, powiązanych wzajemnymi zależnościami. Każda biocenoza charakteryzuje się określoną strukturą troficzną i określonym przepływem energii i krążenia materii.
Kryteria wyróżniania biocenoz
1. Charakterystyczny skład gat.:
- lista gat. jest specyficzna dla warunków siedliskowych w danej strefie klimatycznej,
- powtarzalność składu gat.,
- struktury gatunkowe są nieprzypadkowe, dopasowane do warunków siedliskowych,
- formy gat. stenotypowe o wąs-kim zakresie tolerancji,
- formy gatunków dominujących decydujących o fizjonomii biocenoz.
2. Pełność składu gatunkowego:
- reprezentanci: producenci, konsumenci, destruenci,
-układ niepełny nie może istnieć w przyrodzie sam.
3. Trwanie w czasie- biocenoza jest układem ustabilizowanym i trwałym w czasie, jest długowiczna.
4. Obszar i granice- zależą od jednolitości rozkładu warunków w przestrzeni np. małe- źródło, duże- biocenoza leśna. O granicach biocenoz decyduje pełność i obieg materii.
Zasady biocenotyczne:
I. Zasada jedności biotopu i bi-cenozy- przejawia się w oddziaływaniu biocenozy na biotop i dostarczaniu przez biotop niezbędnych materiałów organizmom.
II. Zasada organizacji biocenozy
wszystkie organizmy są powiązane zależnościami biocenotyczny-mi.
III. Zasad autonomii: terytorium organizacja wewnętrzna, powiązanie komponentów, otwartość.
IV. Zasada równowagi ekologicznej- biocenoza znajduje się w stanie równowagi dynamicznej.
V. Zasada sukcesji ekologicznej.
Struktury w biocenozie:
1. Struktura troficzna- na którą składają się łańcuchy troficzne i poziomy troficzne. Jest to sieć organizacji I rzędu. Występują tu zależności eksploatacyjne. Jest to podstawowy układ w którym realizuje się obieg materii i przepływ energii.
2. Struktura konkurencyjna- po-lega na konkurencji między populacjami o niezbędne do życia warunki rozwojowe i pokarm. Kryteria:
- pokrywanie się nisz ekologicznych,
- występowanie regulacji ilościowej,
- charakterystyczna struktura.
3. Struktura paratroficzna- występują tu zależności nie eksploatacyjne polegające na nie uszczuplaniu biocenozy.
SYNANTROPIZACJA BIO-CENOZ- zmiany jakie zachodzą w środowisku fauny i flory na kuli ziemskiej pod wpływem działalności człowieka.
Cechy synantropizacji biocenoz:
- zastępowanie gatunków endymicznych (miejscowych) przez gat. kosmopolityczne,
- zastępowanie gat. rodzimych przez gatunki obce,
- zastępowanie gat. stenotypiowych przez eurotypowe,
- zastępowanie układów pierwotnych przez układy wtórne.
POPULACJA- zespół osobników tego samego gatunku, mogących się swobodnie i skutecznie krzyżować, zajmujący tę samą przestrzeń, która zapewnia im niezbędne warunki życiowe.
Cechy populacji:
1. liczebność- liczba osobników składających się na populację bez odniesienia do jednostki powierz.
2. zagęszczenie- liczba osobników danej populacji określona np. w stosunku do jednostki pow.
3. rozrodczość- stosunek liczby nowo urodzonych osobników do liczebności całej populacji.
4. śmiertelność- stosunek liczby umarłych osobników w danym czasie do liczby całej populacji.
5. struktura wiekowa- stanowi % przedstawienie osobników różnych grup wiekowych (rozwijają-ca, ustabilizowana, wymierająca)
6. struktura płci- oznacza stosunek samic do samców – charakteryzuje strukturę demorficzną.
7. struktura socjalna- związki socjalne występujące wśród populacji żyjących w organizacjach np. mrówki.
8. rozkład przestrzenny- rozmieszczenie osobników w ramach jednego gatunku na danym obszarze:
- równomierny- wyst. tam gdzie zachodzi silna konkurencja wewnątrzgatunkowa,
- losowy- dotyczy np. gatunków roślin wiatropylnych,
- skupiskowy- najczęstszy, wpływa na niego np. baza pokarmowa powodująca duże zagęszczenie.
WSPÓŁZALEŻNOŚCI MIĘ-DZY POPULACJAMI:
I. ANTAGONISTYCZNE:
Amensalizm- oddziaływanie ujemne w którym populacja jednego gatunku hamuje rozwój drugiej populacji nie czerpiąc z tego żadnych korzyści np. ujemny wpływ brzozy na sosnę.
Konkurencja- zachodzi między osobnikami o tych samych wymaganiach życiowych i prowadzi do ograniczenia lub wyeliminowania słabszego np. bawół – zebra.
Pasożytnictwo- negatywny typ zależności w którym pasożyt żyje kosztem żywiciela np. komar – człowiek.
Drapieżnictwo- zachodzi w układzie drapieżca – ofiara np. ryś – zając.
II. NEUTRALIZM- obojętne pod względem ekologicznym współżycie jednej populacji obok drugiej np. bocian – sikorka.
III. NIEANTAGONISTYCZNE:
Komensalizm- typ współzależności między dwoma gatunkami w którym jeden czerpie korzyści nie przynosząc korzyści ani szkody drugiemu np. lew i hiena.
Protokooperacja- współżycie dwu gatunków czerpiących korzyści ze swojej obecności ale nie będących całkowicie od siebie zależnych np. nosorożec i ptak bąkojad.
Mutualizm- ścisła współzależność dwu gatunków czerpiących obopólnie korzyści i nie zdolnych do życia bez obecności drugiego np. glony i grzyby tworzące porosty.
KRAJOBRAZ- zewnętrzny wygląd powierzchni Ziemi w określonym miejscu, będący wynikiem wzajemnego oddziaływania na siebie elementów przyrodniczych /głównie rzeźby terenu, wód powierzchniowych, warunków klimatycznych, świata roślinnego i zwierzęcego /.
Cechy krajobrazu:
1. Krajobraz zajmuje wycinek przestrzeni i można go przedstawić na mapie.
2. Charakteryzuje się on określoną fizjonomią, którą można przedstawić na rysunku lub fotografii.
3. Jest systemem dynamicznym o sposobie funkcjonowania zależnym od naboru jego części składowych, powiązań między nimi i rodzaju dominujących procesów.
4. Podlega ewolucji czyli ma swoją historię.
Struktura krajobrazu:
Struktura pionowa- obejmuje komponenty krajobrazu w układzie pionowym: podłoże geologiczne, rzeźba te-renu, gleby, woda, roślinność, zwierzęta i klimat.
Struktura pozioma- obejmuje strukturę geograficzną przestrzenną i zależności między nimi (horyzont, terytorium, wymiar horyczny).
Typy krajobrazu:
1. Pierwotny /formy pokrycia wyłącznie naturalne np. puszcze/
2. Naturalny /formy pokrycia naturalne i częściowo sztuczne/
3. Kulturowy /formy pokrycia naturalne i sztuczne/
4. Zdegradowany /formy pokrycia sztuczne/.
Składniki (jednostki) krajobr.:
PŁAT- element krajobrazu poro-śnięty roślinnością o charakterze intensywnym na którym możliwe jest rozmnażanie, rozród i przetrwanie gatunków.
MATRIX (tło)- typ wypełnienia w krajobrazie charakteryzujący się ekstensywną roślinnością w którym rozród i przetrwanie gatunków zamieszkujących płaty jest niemożliwe.
KORYTARZE (np. wodne, lądowe)- jest to wąski wydłużony obszar różniący się od tła, mogący łączyć ze sobą płaty, służący do przemieszczania się gatunków.
BARIERY- naturalne (rzeki) lub sztuczne (drogi) podziały płatów uniemożliwiające swobodne przemieszczanie się gatunków.
PRZYCZYNY RÓŻNICOWA-NIA KRAJOBRAZU:
1. Przyczyny abiotyczne- wynikające częściowo ze zmienności klimatu na co wpływają formy ukształtowania powierzchni Ziemi (reliefy, rozwój gleb).
Reakcje organizmów wobec zmian klimatycznych:
- mogą ewoluować albo podlegać...
jafur74