1 Ekologia jako dziedzina nauki, podmiot i zakres jej badań.Ekologia to nauka o strukturze i funkcjonowaniu przyrody, zajmująca się badaniem oddziaływań pomiędzy organizmami, a ich środowiskiem.
Wg. Andrewarthy-nauka o zależnościach decydujących o liczebności i rozmieszczeniu organizmów.
Wg. Odumana-nauka o strukturze i funkcjonowaniu przyrody.
Ekologia zajmuje się badaniem poziomów:
*osobnyczego- reakcja pojedynczych osobnikow na czynniki srodowiska
*populacja-badanie czynnikow warunkujacych zmiany liczebnosci, rozmieszczenia, rozrodczosci, smiertelnosci,strukt wiekowej
*biocenoza-badanie czynnikow wpływajacych na skład gatunkowy i strukturę biocenoz
*ekosystem-przedmiotem
zainteres.są procesy przepływu energii organizacja sieci pokarmowych, krązenie materii w ekosystemach. Dziedziny ekologii- Autekologia- zależnosci miedzy osobnikami a srodowiskiem Synekologia-relacje miedzy zespolami osobnikow a srodowiskiem 2. Pojęcie niszy ekologicznej.Nisza ekologiczna – (Hutchinson 1957) n-wymianowa przestrzeń, zawierająca całkowity zakres warunków w ktorych dany organizm może się pomyślnie rozwijać i funkcjonować. N.e.określa rolę i czynności organizmu w środowisku, jego sposób życia, określane jako „zawód” w sensie biologicznym. 3. Pojęcie zbiorowiska, biotopu siedliska.
Zbiorowisko- zbiór populacji organizmów znajdujących się w jednym typie środowiska na jednym obszarze(powierzchni) w pewnym stopniu zintegrowanych przez współzawodnictwo, komplementarność, zależność. Zbiorowisko= biocenoza(grupa populacji współwystepującej w określonym miejscu i czasie).Biotop – zespół abiotycznych warunków środowiska, powstający przez specydiczne przekształcenie siedliska przez biocenozę. Biotop razem z biocenozą tworzy ekosystem.Siedlisko (habitat, potocznie "adres ekologiczny" miejsce życia organizmu) -zespół fiz-geograficznych warunków srodowiska abiotycznego niezależnych od biocenozy(np.ilosci wody). 4. Prawo minimum Liebiga(1841r) Możliwość rozwoju ogranizmu określa ten składnik którejgo jest najmniej( tzn który jest minimum). Składnik ten staje się czynnikiem ograniczaającym.. Rozwinięciem tego prawa jest zasada tolerancji ekologicznej Shelforda. 5. Prawo tolerancji ekologicznej Schelforda(1913r) Możliwość bytowania organizmów określają dwie skrajne wartości, tzw. ekstrema działającego czynnika: minimum i maksimum. Zakres między minimum a maksimum nazywamy zakresem tolerancji.
6. Woda jako czynnik ekologiczny. WODA największą gęstość ma woda przy 4 stopniach C. Ciężar wody maleje wraz z temperaturą.Woda jest najlepszym rozpuszczalnikiem naturalnym w przyrodzie
7. Rozkład opadów na Ziemi i wyniki warunkujące go.
Najwięcej opadów przy równiku, najmniej w zwrotnikowej strefie, średnie opady w strefie umiarkowanej (anomalia w Am. Płn.na zachodzie-opad duzy bo pasmo gór, środkowa część Azja Płn- mało opadów).
Warunkuje go temp (wraz z temp zmienia się objetośc wody), fronty (ciepły-zimny), ukształtowanie powierzchni.
Opady dzieli się także na:
*frontalne - powstają na skutek wymuszonego wznoszenia się cieplejszego powietrza na froncie atmosferycznym
*konwekcji termicznej – nierównomierne nagrzewanie się ziemi, powstają prądy wznoszące gorące powietrze do góry, gdzie woda sie krystalizuje
*orograficzne – zwiazane z ukształtowaniem terenu albo powierzchnią wodna lub lądowa
8. Znaczenie wody dla organizmów. Woda jest niezbędna do życia wszystkich organizmów ponieważ:• stanowi uniwersalny rozpuszczalnik;• jest nośnikiem i transporterem wielu substancji (np. pokarmowych, hormonów, gazów oddechowych);• jest substratem lub produktem wszystkich reakcji biochemicznych;• ze względu na dużą pojemność cieplną jest dobrym nośnikiem ciepła;• umożliwia zachodzenie wielu procesów biologicznych, np. zapłodnienia.
9. Sposoby adaptacji organizmów do deficytu wody.
SPOSOBY ADAPTACJI ORGANIZMÓW DO DEFICYTU WODY
Tolerancja roślin na niedostatek wody może być osiągana przez:
a) zwiększenie pobierania wody przez system korzeniowy, rozbudowa systemu korzeniowego
b) ogranieczenie strat wody dzięki zamykaniu aparatów szparkowych c)KSEROMORFOZA - ograniczenie parowania przez kutylulę (owłosienie lub pokrycie
woskowym nalotem liści i pędów) i redukcja powierzchni liści (występ, cierni i kolców)
d) SUKULENCJA - zwana gruboszowatością - magazynowanie wody poprzez silnie rozbudowaną tkankę miękkiszową
e) szybki rozwój roślin w okresie poprzedzającym suszę
ADAPTACJA ZWIERZĄT DO DEFICYTU WODY
1) przystosowanie w budowie skóry chroniące nadmierną utratę wody (stawonogi) mięczaki ukrywają ciało w muszli
2) ukrycie wewnątrz ciała tych organów poprzez które zachodzi utrata wody (płuca)
3) wydawanie silnie zagęszczonych ekstrementów
4) zapadanie w stan czasowej anabiozy czy spoczynku letniego w czasie suszy
5) pozyskiwanie wody przez procesy metaboliczne (np. u wielbłądów spalanie tłuszczu w garbie)
6) aktywność nocna pozwalająca uniknąć wysokiej temp.
10. Temperatura jako czynnik ekologiczny - znaczenie dla organizmów.
ZNACZENIE TEMP. DLA ORGANIZMÓW ŻYWYCH stanowi czynnik ekologiczny warunkujący wszystkie procesy życiowe np. u roślin asymilacja, oddychanie, trenspiracja i wzrost, a u zwierząt metabolizm ma wpływ na aktywność enzymatyczna, zjawiska fizykodeniczne, itd
11. Zależność metabolizmu od temperatury - prawo Van't Hoffa
PRAWA VAN HOTFA
Przy podnoszeniu temp. do 10C następuje 2-3 krotne przyspeiszenie procesów
chemicznych. Zgodnie z poprawkami wprowadzonymi przez Arrcheniusa reguła ta jest
słuszna tylko przy podwyższeniu temp. w kierunku optymalnym dla danego organizmu,
natomiast zmniejsza się jej słuszność wtedy, gdy temp. dąży do minimum.
Reguluje rozmnażanie, aktywność, ruchowość, przeżywalność
Warunkuje strefowe występowanie roślin i zwierząt na zgodzie oraz stratyfikację w
zbiornikach wodnych
Wahanie temp. wywołuje dobowe i sezonowe zmiany liczebności czy aktywności roślin
i zwierząt.
12. Wpływ wysokich temperatur na organizmy i sposoby adaptacji do wysokich temperatur.
WPŁYW WYSOKICH TEMP. NA ORGANIZMY
1) zaburzenia poziomu i aktywności hormonów
2) denaturacja protoplazmy oraz enzymów
3) spadek intensywności fotosyntezy i wzrist intensywności oddychania
4) straty wody w wyniku transpiracji roślin
transpiracja - wyparowywanie wody z rośliny powoduje więdnięcie
SPOSOBY ADAPTACJI ORGANIZMÓW DO WYSOKICH TEMP.
1) wzrost tempa transpiracji (przy dostatecznych zasobach wody)
2) redukcja powierzchni w stosunku do objętości
3) ograniczenie liczby aparatów szparkowych (kserotermiczne = kseros -suchy,
termiczny - gorący —z greckiego
4) pokrycie powierzchni rośliny (włoski lub powłoka woskowa)
5) ograniczenie zawartości wody w strukturach przetwarzalnikowych Biorąc pod uwagę związek między temp, otoczenia a temp. ciała możliwe jest wyróżnienie organizmów (jest to reguła tylko dla organizmów zwierzęcych)
HEMOTERMICZNE -stałocieplne poikilotermiczne -zmiennocieplne
HOMOTERMY - utrzymują stosunkowo stała temp. ciała, nawet wobec zmieniającej się temp. otoczenia, natomiast temp. ciała POIKILOTERMÓW zmienia się wraz ze zmiana temp. otoczenia.
ENDOTERMAMI -nazywamy takie organizmy które same wytwarzają ciepło do ogrzania ich ciała.
13.Wpływ niskich temperatur i sposoby adaptacji
SKUTKI DZIAŁANIA SKRAJNIE NISKICH TEMP. NA ORGANIZMY
1) niszczenie struktur protoplazmy przez tworzące się kryształki lodu
2) wzrost stężenia roztworów komórkowych (osmoza - przenikanie rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną)
3) zahamowanie syntezy chlorofilu , skrobii i innych metabolików
4) spadek intensywności fotosyntezy oraz oddychania w wyniku ograniczenia aktywności enzymów okrydoredukcyjnych (biorących udział w procesie oddychania i fotosyntezie)
5) denaturacja enzymatycznych białek
SPOSOBY ADAPTACJI ORGANIZMÓW DO NISKICH TEMP.
1) Ograniczenie zawartości wody w strukturach przetważalnikowych (nasiona, bulwy, jaja owadów)
2) wzrost zawartości substancji obniżających temp. zamarzania oraz wzrost koncentracji roztworów
3) roztwory soli powodują obniżenie temp. krzepnięcia
4) alkohol np. glikol też powoduje obniżenie temp. krzepnięcia
5) utrata części organów nadziemnych u roślin
14. Reguły adaptacji związane z czynnikiem temperatury - Bergmana, Allena
REGUŁA BERGMANA - stwierdza że rozmiary ciała zwierząt stałocieplnych żyjących w klimatach chłodnych są większe niż spokrewnionych z nimi zwierząt żyjących w klimatach cieplejszych
REGUŁA ALLENA - mówi o wyraźnej tendencji zmniejszania się wystających części ciała u zwierząt stałocieplnych w klimatach chłodniejszych.
15. Promieniowanie świetlne jako czynnik ekologiczny - zmienność tego czynnika w czasie i przestrzeni.
ZNACZENIE PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO
Promieniowanie słoneczne stanowi równocześnie czynnik niezbędny do życia i ważny
czynnik ograniczający. Jest niezbędne do zachodzenia procesów fotosyntezy. Jest
czynnikiem warunkującym zarówno dobowe, sezonowe, jak i cykliczne rytmy u zwierząt
i roślin.
Zwierzęta całodobowe: żyjące pod ziemią i w głębokich wodach.
Zjawisko sezonowych zmian przebiegu niektórych procesów fizjologicznych organizmów pod wpływem zmian w długości dnia jest nazywane FOTOPERIODYZACJĄ.
a) wpływa bezpośrednio na budowę ciała zwierząt, na rozwój, rozmnażanie się, procesy fizjologiczne, na zachorowania
b) ma bardzo duże znaczenie jako źródło ciepła i współdecyduje o warunkach klimatycznych
c) różnice w ilości energii świetlnej na różnych obszarach kuli ziemskij, niejednakowa dystrybucja światła w różnych warstwach ekosystemów czy w poszczególnych porach roku decydują o sposobie rozmieszczenia organizmów
16. Zależność fotosyntezy od promieniowania świetlnego.
EAKCJE ROŚLIN NA NIEKORZYSTNE WARUNKI OŚWIETLENIA
DEFICYT ŚWIATŁA
1) zaburzenie w biosyntezie i trenoposie hormonów
2) zakłócenie przebiegu morfogenezy (etiolecja roślin, wzrost powierzchni liści)
3) zahamowanie procesu chlorofilu, spadek intensywności fotosyntezy.
4) osłabiony wzrost systemu korzeniowego i zmniejszenie zaopatrzenia rośliny w wodę i składniki mineralne.
NADMIAR ŚWIATŁA
1) fotochemiczne utlenienie enzymów osłabiających syntezę białek
2) fotoinhibicja - uszkodzenie aparatu asymulacyjnego, desydacja lipidów i barwników, destylacja białek w chloroplastrach
17. Rytm dobowy zależny od światła.
18. Zjawisko fotoperiodyzmu. Fotoperiodyzm ─ zjawisko zależności rozwoju zwierząt i roślin od długości okresów ciemności i światła (nocy i dnia) w cyklu dobowym. Rytm biologiczny związany ze zmianami oświetlenia nazywa się fotoperiodyzmem.
19. Pojęcie populacji. Grupowe cechy charakteryzujące populację.POPULACJA - można zdefiniować jako grupę organizmów należących do tego samego gatunku, współistniejących na określonym obszarze i w określonym czasie. Populacja składa się z pojedynczych organizmów, które mogą się krzyżować między sobą.
POPULACJA - to grupa osobników potencjalnie zdolnych do krzyżowania, żyjących w pewnej przestrzeni, której granice są mniej lub bardziej wyznaczone przez ograniczoną wymianę genów z sąsiadującymi populacjami (MAYR 1974)
Ważniejsze cechy charakteryzujące populację: rozrodczość,śmiertelność ,areał (obszar występowania) ,zagęszczenie populacji ,liczebność ,struktura wiekowa ,struktura płci ,struktura socjalna ,strategia życiowa ,dynamika liczebności
20. Elementy struktury ekologicznej populacji.
STRUKTURA EKOLOGICZNA POPULACJI
Przezpojęcie struktury ekologicznej jest to sposób uporządkowania osobników w stosunku do czynnika lub czynników działających na populację w danym czasie oraz związki (częstość i charakter) zachodzące między osobnikami w tym także proporcje ilościowe.
Struktura ekologiczna populacji obejmuje takie parametry jak:
1) Wielkość zajmowanej przestrzeni (zasięg przestrzenny)
2) Rozmieszczenie osobników w zajmowanej przeztrzeni i sposób korzystania z niej (struktura przestrzenna)
3) Liczebność
4) Udział grup wiekowych czy stadiów rozwojowych (struktura wiekowa)
5) Udział poszczególnych płci (struktura płciowa)
6) Zależności występujące pomiędzy osobnikami, grupami osobników (struktura socjalna)
7) Skład genetyczny osobników występujących różnie genotypowo osobników (struktura genetyczna)
21. Struktura przestrzenna populacji - pionowa i pozioma.
STRUKTURA PRZESTRZENNA określa sposób korzystania z przestrzeni życiowej przez populację, informuje o tym jak środowisko jest eksploatowane i przekształcane przez człowieka, jakiego typu i jak intensywne są powiązania badanej populacji z osobnikami innych gatunków zasiedlających daną przestrzeń.
Spośród różnych form struktury przestrzennej:
a/ rozmieszczenie poziome (pozioma struktura przestrzenna) b/rozmieszczenie pionowe (pionowa struktura przestrzenna)
STRUKTURA PRZESTRZENNA POZIOMA
a) skupiskowa czyli obok siebie
b) równomierna
c) losowa
d)równomierno – skupiskowa
CO DECYDUJE O STRUKTURZE SKUPISKOWEJ?
1/ Nierównomierne rozmieszczenie pokarmu
2/ niejednorodność siedliska, obecność miejsc nie nadających się do zasiedlenia
3/ składanie jaj w złożach
4/ zimowanie w zbiorowiskach
5/ mała aktywność wylęgłych larw
6/ aktywne dążenia do tworzenia skupisk
CO DECYDUJE O STRUKTURZE RÓWNOMIERNEJ?
1/ terytorialność
2/ samotniczy tryb życia
RÓWNOMIERNO - SKUPISKOWY np. lwy
LOSOWE decyduje przypadek
22. Liczebność i zagęszczenie osobników populacji. Wpływ zagęszczenia osobników na procesy życiowe. Dynamika liczebności populacji - wzrost niezależny i zależny od zagęszczenia. Metody oceny liczebności i zagęszczenia. Liczebność- liczba osobników zasiedlających daną przestrzen
Zagęszczenie- liczebność na jednośtke przestrzeni bądz objetosći
Dynamika liczebności populacji - zmiany liczebności osobników w czasie. Jest ona wynikiem procesów rozrodzczości i śmiertelności, a w przypadku zwierząt także i migracji. Zmiany te zapisuje się w postaci krzywej, która może przybierać kształt: litery J ,litery S ,funkcji oscylacyjnej ,funkcji fluktuacyjnej
Liczebność populacji jest wypadkową śmiertelności (d) i rozrodczości (b) oraz imigracji (I) i emigracji (E):
Nt+1 = Nt + b – d + I – E
Tempo zmian liczebności zależy od liczby osobników potomnych w pokoleniu T+1 przypadających na jednego osobnika w pokoleniu poprzednim à współczynnik reprodukcji netto:
R0 = NT+1/NT
R0 można też obliczyć sumując liczbę osobników potomnych rodzonych w kolejnych klasach wieku:
R0...
darius037