2_miniskrypt.pdf

Wstęp

Niniejszym przekazuję studentom stacjonarnym Wydziału Rybactwa Mor-

skiego i Technologii Żywności Akademii Rolniczej w Szczecinie, kierunku Techno-

logia Żywności pierwszy miniskrypt przedmiotu „Podstawy ekologii i ochrony śro-

dowiska” który jest zarysem zagadnień przedstawionych w ciągu całego semestru

na wykładach.

Konwencją miniskryptu jest to, że stanowi on oprócz treści merytorycznych,

niezbędne kompendium wiedzy wymaganej do zaliczenia zajęć. Po każdym wykła-

dzie umieszczone są rysunki i tabele które pomagają rozszerzyć zakres zarówno

wykładu na „żywo” jak i tekstu znajdującego się w niniejszym miniskrypcie.

Prof. dr hab. Juliusz C. Chojnacki,

Szczecin, październik 2000 r.

SPIS TREŚCI

WSTĘP

SPIS WYKŁADÓW

1.1. Podstawowe pojęcia. Miejsce ekologii w naukach biologicznych. Ekologia – alternatywa naszego ży-

cia

1.2. Autekologia i synekologia. Środowisko, nisza ekologiczna, siedlisko, stanowisko; środowisko życia

człowieka (naturalne i sztuczne) – antropocenoza

1.3. Czynniki ekologiczne - abiotyczne i biotyczne środowiska przyrodniczego lądowego i wodnego.

1.4. Prawo minimum i maksimum. Zasady tolerancji ekologicznej. Ekotyp. Rola i znaczenie mikroele-

mentów i makroelementów. Cykl hydrologiczny, funkcja atmosfery w podstawowych cyklach bioge-

ochemicznych. Relacje między biosferą, antroposferą (ekonosferą i technosferą) oraz socjosferą.

Ekumena.

1.5. Gatunek i populacja. Elementy biotyczne środowiska: zoocenozy i fitocenozy

1.6. Biocenoza, ekoton, ekosystem i biomy. Produkcja i produktywność ekosystemów. Zasady ekosyste-

mowe. Sukcesja ekologiczna. Typy ekosystemów.

1.7. Lądowe ekosystemy wodne – lotyczne i lenityczne. Estuarium jako ekoton między morzem a

rzeką.

1.8. Zasady funkcjonowania ekosystemów zbiorników lenitycznych: jezior, stawów i bagien.

1.9. Zasady funkcjonowania najważniejszych ekosystemów morskich – przybrzeżnego, szelfowego,

stoku kontynentalnego, dna oceanicznego, wzniesień i rowów oceanicznych.

1.10.Zanieczyszczanie antropogenne mórz i oceanów; ochrona morza i metody rewitalizacji.

1.11.Rodzaje i skutki zanieczyszczenia środowiska; emisje i imisje (substancji chemicznych do litosfery,

atmosfery i wody, promieniowania jonizującego i elektromagnetycznego, hałas, odpady).

1.12.Zarys dziejów prawnej ochrony przyrody i środowiska na świecie i w Polsce. Aspekty ekonomiczne i

prawne w ochronie środowiska. Zasada powszechności, legalności, oszczędności i „zanieczyszcza-

jący płaci”. Konwencje międzynarodowe.

1.13.Administracyjne formy organizacji ochrony przyrody w Polsce. Ruchy ekologiczne, organizacje nie-

rządowe (NGO) – cele i ich funkcjonowanie w Polsce i na świecie.

1.14.Elementy ekologii globalnej – cykle i pętle ekologiczne. Efekt cieplarniany, kwaśne deszcze, dziura

ozonowa, smog.

1.15.Zasady wykonywania oceny oddziaływania na środowisko przyrodnicze dla inwestycji projektowa-

nych oraz obiektów istniejących – tworzenia prognoz wpływu na środowisko akustyczne, powietrz-

ne, lądowe i wodne w fazie budowy i eksploatacji.

Wykład nr 1

1. Podstawowe pojęcia. Miejsce ekologii w naukach biologicznych. Ekologia – alternatywa naszego

życia.

Ekologia – nauka badająca zależności między organizmami lub ich zespołami oraz między nimi a śro-

dowiskiem ich występowania Biosfera - obszar lub przestrzeń zamieszkała przez organizmy żywe.

Biocenoza - zespół populacji różnych gatunków powiązanych zależnościami troficznymi oraz interak-

cjami międzygatunkowymi, zamieszkujący określone środowisko (biotop).

Populacja – zbiór osobników jednego gatunku zajmujących określony obszar, krzyżujących się mię-

dzy sobą.

Ekosystem – fragment biosystemu stanowiący funkcjonalną całość, w którym zachodzi wymiana ener-

gii i materii między biocenozą a biotopem.

Sukcesja ekologiczna - kierunkowe zmiany biocenozy prowadzące do osiągnięcia stanu równowagi

ekologicznej (klimaks).

Łańcuch pokarmowy – uszeregowanie organizmów od producentów do destruentów w przenoszeniu

energii.

Ekoton – strefa przejściowa między dwiema lub większą liczbą biocenoz.

Cykl globalny – obieg substancji i energii w ekosferze.

Ekologia – pochodzi od greckiego słowa „oikos” – dom, miejsce bytowania oraz logos – nauka. Skąd

wzięła się wśród nauk ekologia? Od zarania cywilizacji człowiek zajmował się przyrodą i obserwował

ją, świadczą o tym rysunki naskalne, pierwsze ślady pisane przemyśleń nad kontaktami z przyrodą

podają ARYSTOTELES, HIPOKRATES a znacznie później w średniowieczu św. FRANCISZEK z Asyżu.

Choć literatura naukowa z okresu renesansu podaje wiele koncepcji i metod badania przyrody nie były

to jednak typowe badania środowiska nieożywionego i ożywionego. Okres ożywienia naukowego w

XVII i XVIII wieku stworzył klimat do badań ekologicznych. Ekologia jako odrębną dziedzinę biologii,

wprowadził w 1866 roku niemiecki zoolog Uniwersytetu w Jenie Ernest HAECKEL (1834-1919). Począt-

kowo definiowano ekologię jako „naukową historię naturalną lub badania rozmieszczenia i liczebności

organizmów, albo studia współzależności między organizmami a ich środowiskiem”. W XX wieku po-

szerzano jej zakres i okazało się, że znacznie łatwiej powiedzieć, co nie jest ekologią niż ją zdefinio-

wać. Rozwój myśli ekologicznej następował w miarę unowocześniania warsztatu badawczego i meto-

dologii dziedzin nauki wiążących się z ekologią, a zwłaszcza wobec wzrostu możliwości zastosowania

techniki komputerowej do gromadzenia, opracowywania i interpretowania wielkich zbiorów danych

abiotycznych i biotycznych. Wczesne prace dotyczące sukcesji roślinności torfowiskowej pochodzą z

lat 1729-1810, populacjami i konkurencja w 1798 roku zajmowała się MALTHUS, pochodzeniem ga-

tunków, przeżywalnością i adaptacjami organizmów zajmował się C.DARWIN (1859), natomiast pierw-

szy podręcznik ekologii powstał w 1896 roku napisany przez WAMINGA. Metody ekologiczne, zasady

eksperymentu ekologicznego, problematykę sukcesji ekologicznej oraz role roślin jako indykatorów

zmian środowiskowych opisał na początku XX wieku F.E. CLEMENTS (1874-1945). W latach 1920 ba-

daniami wzrostu populacji zajmował się E.P.ODUM, J.BRAUN_BLANQUET, A.G.TANSLEY (1871-1955) i

inni. PO drugiej wojnie światowej nastąpił burzliwy rozwój badań ekologicznych, pojawiły się podręcz-

niki ekologii E.P. ODUMA, A. S.WATTA, włączono do badań teoretycznych koncepcje bioróżnorodności,

homeostazy, nisz ekologicznych, interakcji międzygatunkowej, dynamiki populacji oraz ekosystemu

(C.J.KREBS, C.ELTON). Rozwinęły się działy ekologii (badania nad florą i fauną) z wyróżnieniem środo-

wisk – wodnego i lądowego, powstało wiele podręczników ekologii roślin, ekologii zwierząt, ekologii

wód, ekologii lądu. ekologii ewolucyjnej, ekologii człowieka a nawet ekologii środowisk antropogen-

nych lub krajobrazu.

Ekologia w swojej metodyce bada zjawiska i rozważa je pod kątem:

• Opisowym (tzw. Historia naturalna polegająca na opisie zjawisk) gdzie stawia się pytanie: co to

jest?

• Funkcjonalnym (poszukiwanie i badanie związków, wzajemnych zależności i oddziaływania mię-

dzy biosystemami opisanymi przez ekologię opisową a środowiskiem nieożywionym) gdzie stawia

się pytanie : jak?

• Ewolucyjnym (rozważanie wzajemnych relacji organizmów żywych na tle ewolucyjnych zmian

środowiska nieożywionego) szuka się odpowiedzi na pytanie: dlaczego ?

Zasadniczym jednak pytaniem stawianym w ekologii jest pytanie o struktury ekologiczne dowolnego

biosystemu a zwłaszcza przyczyny warunkujące rozmieszczenie i zagęszczenie organizmów.

Podstawowe pojęcia ekologiczne:

Biosfera – jest obszarem lub przestrzenią zamieszkałą przez organizmy żywe – obejmuje powierzch-

nie i górną warstwę litosfery, dolną część atmosfery i hydrosferę. Organizmy żywe występujące w

biosferze nazywane są organosferą a jej częścią jest populacja ludzka czyli antroposfera.

Biocenozę stanowi zespół populacji różnych gatunków określonego środowiska czyli biotopu, które

powiązane są zależnościami troficznymi (pokarmowymi) oraz interakcjami międzygatunkowymi (sto-

sunki protekcyjne lub antagonistyczne). Jest to samodzielna i niezależna jednostka ekologiczna, która

trwa w dynamicznej równowadze biologicznej – hemostazie. Przy zachwianiu równowagi biocenozy

działają procesy samo regulacyjne, które ją przywracają.

Populację stanowi zbiór osobników jednego gatunku, które zamieszkują określony teren, krzyżują się

między sobą ale izolują się rozrodczo od innych populacji. Wyróżniamy kilka kategorii populacji wg.

Beklemisheva. Cechą charakterystyczną populacji jest: rozrodczość, śmiertelność, wskaźnik urodzeń i

śmiertelność, potencjał rozrodczy, zagęszczenie, struktura przestrzenna, krzywa wzrostu, stosunek

płci, udział płci, dominacja i inne.

Ekosystem jest biosystemem obejmującym zarówno organizmy żywe (biocenozę) jak i ich abiotyczne

środowisko (biotop). Podstawą funkcjonowania ekosystemu jest przepływ energii i obieg materii po-

między elementami biotycznymi i abiotycznymi. Żeby mówić o ekosystemie muszą istnieć: producenci,

konsumenci i reducenci. Każdy ekosystem ma swoje charakterystyczne łańcuchu troficzne, przy czym

każdy element przyrody ożywionej zajmuje w ekosystemie określoną niszę ekologiczną.

Zespoły ekosystemów, różniące się od siebie, tworzące duże regiony biologiczne nazywamy biomami

(pustynia, step, tajga, puszcza).

Sukcesja jest uporządkowanym proce4sem zmian jakim podlega biocenoza: jest to następstwo kolej-

nych biocenoz, które zastępują jedna drugą na danym obszarze. Kolejne, zmieniające się biocenozy to

seria. Ostatnia biocenoza w serii nazywana jest klimaksem. Sukcesja zachodzi pod wpływem bioceno-

zy a przyroda nieożywiona (klimat, warunki geologiczne, rzeźba terenu) tworzy dla biocenozy warunki

w jakich mogą zachodzić te zmiany. Możemy mówić o dwóch typach sukcesji: pierwotnej i wtórnej.\

Łańcuch pokarmowy jest obrazem zależności wiążącej w biocenozie poszczególne gatunki producen-

tów, konsumentów i reducentów, które jako ogniwa tworzą często skomplikowaną sieć troficzną

umożliwiającą obieg materii i przepływ energii w biosystemie. Przepływ materii i energii jest w biosys-

temie jednokierunkowy (podstawowe prawo ekologiczne).

Nisza ekologiczna dotyczy części biosystemu w której organizmy odżywiają się i kształtują biocenozę.

Jest to równocześnie pozycja i rola populacji danego gatunku w określonym ekosystemie. Niszę eko-

logiczną charakteryzują właściwości biologiczne i ekologiczne populacji, wzajemne powiązania z po-

zostałymi elementami ożywionymi a także związek z czynnikami abiotycznymi danego ekosystemu.

Ekoton stanowi strefę przejściową między dwiema lub większą liczba różnych biocenoz. Charaktery-

styczny jest w niej efekt styku biocenoz polegający na wzroście bioróżnorodności i zagęszczenia ga-

tunków.

Cykle globalne przedstawiają obieg substancji i energii w ekosferze. Cykle energii, wody, pierwiastków

przedstawiają ich obieg w przyrodzie. Najistotniejsze cykle obiegu materii na ziemi to obieg: węgla,

azotu i fosforu.

Wobec degradacji środowiska, wobec globalnych zjawisk szybkiej redukcji gatunków, klęsk

suszy, pożarów czy wobec wystąpienia efektu cieplarnianego, zjawisk przegęszczenia populacji ludz-

kiej istnieje pilna potrzeba edukacji ekologicznej, która pozwoli człowiekowi zrozumieć konieczność

podjęcia działań ochronnych, a przede wszystkim wprowadzenia takiego postępu cywilizacji, który

określa idea zrównoważonego ekorozwoju (postęp w harmonii z przyrodą). Niestety nie można po-

zwolić na to by politycy określali społeczną świadomość ekologiczną, każdy indywidualnie na swój

sposób powinien żyć ekologicznie nawet poprzez codzienne małe działania chroniące środowisko.

Literatura:

1. Kurnatowska a. 1997: Ekologia. Jej związki z różnymi dziedzinami wiedzy. Wyd. nauk PAN, War-

szawa 291 str.

2. Lucas M.A.G. 1991: Atlas ekologii. Wiedza i życie. Warszawa 87 str.

3. Odum E.P. 1982: Podstawy ekologii. Państw. Wyd. Roln. i Leśne. 661 str.

4. Trojan P. 1975: Ekologia ogólna. Państw. Wyd. Nauk. Warszawa. 419 str.

Wykład nr 2

Zasady ekologiczne. Autekologia i synekologia. Środowisko, nisza ekologiczna, siedlisko, stanowisko;

środowisko życia człowieka (naturalne i sztuczne) – antropocenoza.

Autekologia – zajmuje się badaniem wpływu czynników ekologicznych na pojedyncze organizmy.

Synekologia – ekologia zbiorowości (populacji, biocenoz itp.).

Środowisko – całokształt warunków życia działających na określoną jednostkę biologiczną w określo-

nej sytuacji życiowej.

Nisza ekologiczna – całościowe związki organizmu żywego ze środowiskiem biotycznym i abiotycz-

nym.

Siedlisko – całokształt czynników abiotycznych wpływających na rozwój poszczególnych organizmów.

Stanowisko – miejsce, w którym występuje dany organizm.

Ekologia jako jedna z dziedzin biologii (i jako nauka) bada wzajemne relacje między organi-

zmami a środowiskiem życia tych organizmów. Ponieważ na przyrodę składają się elementy ożywione

(biotyczne) i nieożywione (abiotyczne) zakres ekologii jest obszerny tym bardziej iż badania są one

ujmowane zarówno ilościowo jak i jakościowo.

Sformułowano dziesięć zasad ekologicznych dających pojęcie o zakresie, roli, znaczeniu i zadaniach

ekologii a zwłaszcza problemach wchodzących w jej zakres:

1. Ekologia jest nauką

2. Ekologia jest zrozumiała jedynie w świetle ewolucji

3. Nic nie dzieje się jedynie „dla dobra gatunku”

4. Geny i środowisko są jednakowo ważne

5. Zrozumienie złożoności wymaga modelowania

6. Ekologia nie jest hasłem ani słowem wytrychem

7. Hierarchiczność znaczeń

8. Wielostronny wpływ środowiska na organizmy

9. Ważna szansa dla przyrody

10. Granice ekologii są jedynie w umysłach ekologów.

Przyroda jest całokształtem rzeczy, zjawisk oraz czynników występujących we wszechświecie

i tworzących ten wszechświat. Do przyrody często włączane są wytwory człowieka które nie są ani

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: