TOLERANCJA EKOLOGICZNA ORGANIZMÓW

Żeby organizm mógł istnieć, rozwijać się w środowisku(siedlisku) muszą być spełnione dane wymagania:

-pokarm

-woda

-tlen-czynnik warunkujący życie. Tlen związany jest z utlenianiem na poziomie komórkowym glukozy, która ulega spalaniu. Efektem spalania glukozy jest gł. CO2

-światło

-temperatura-czynnik ograniczający(optimum 36,6oC)

-terytorium-rozkwit niewyczerpywalny, decyduje o życiu i bytowaniu.

Czynniki warunkujące życie to temperatura, uwilgotnienie gleby, zasolenie.

Dolny punkt krytyczny(strefa pejus)- prawo Liebeiga(prawo minimum)-czynnikiem ograniczającym rozwój jest czynnik, który występuje w ilościach najminiejszych.

Górny punkt krytyczny-I prawo Shelford’a-czynnik, który znajduje się w maksimum może być czynnikiem ograniczającym rozwój.

II prawo Shelford’a-niedobór jak i nadmiar są czynnikami ograniczającymi rozwój.

Zasada tolerancji-adoptowanie się do wszystkich czynników, które wpływają na to aby dany gatunek mógł zaistnieć. Są gatunki, którym jest wszystko jedno jakie panują warunki. Jedne gatunki mają szerokie optimum tolerancji(eurybionty), a inne wąski zakres(stenobionty). Stenobionty dzielą się na: oligobionty(realizują życie w niskich warunkach), mezobionty(organizmy po środku) i polibionty(lubią maksymalne natężenie danego składnika).

KRYTERIA EKOLOGICZNE KLASYFIKACJI ORGANIZMÓW

1.zakres tolerancji ekologicznej

2.czynnik względem, którego opisywana jest ta tolerancja

Gatunki eurytermiczne(eurytermalne)-gatunki, którym jest obojętne czy jest zimno, czy jest ciepło.

Gatunki stenotermiczne:

-oligotermiczne-zimnolubne

-politermiczne-ciepłolubne

-mezotermiczne-ani ciepłe, ani zimne

Gatunki eurytroficzne:

-politroficzne

-eutroficzne-użyźnione

-olitroficzne

-mezotroficzne

OGRANICZENIA ZASADY TOLERANCJI EKOLOGICZNEJ ORGANIZMU

-wiek-decyduje o strefie tolerancji, czynnik ograniczający tolerancje ekologiczną, najbardziej wrażliwe na temp. są noworodki i ludzie starsi.

-płeć-mężczyźni są bardziej wytrzymali na zimno

Nie wszystkie osobniki zawsze na wszystko reagują tak samo.

Wesz ubraniowa-namnaża się z braku higieny, jest wektorem tyfusu brzusznego(26-32oC)

-procesy fizjologiczne-szczególny okres krytyczny jeżeli chodzi o temp. jest okres rozrodu. W okresie wegetatywnym-gat. może być eurybiontem, a w okresie rozrodczym staje się wrażliwy na niską temp. Śledź przeżywa w szerokim zakresie temp. wody(0-20oC), ale tarło musi być: wiosną w temp. +11-12oC, a jesienią +16-17oC.

-proces rozrodu, faza rozrodcza. Tolerancja jest ustalona nie dla gatunku, ale dla jego populacji geograficznej(ekotyp). Cenne jest rozmnażanie wegetatywne, gdyż są przekazywane wszystkie cechy, które posiadała roślina macierzysta. Natomiast nasiona są zmodyfikowane przyrodniczo i dlatego nie przenoszą wszystkich cech z rośliny macierzystej.

-oddziaływanie na dany gatunek czynników biotycznych-zjawisko konkurencji

-zmiana natężenia jednego czynnika ekologicznego powoduje zmianę tolerancji ekologicznej gatunku względem drugiego czynnika

-ograniczenia osobnicze

CZYNNIKI OGRANICZAJĄCE LICZEBNOŚĆ ORGANIZMÓW

Do swojego rozwoju organizm potrzebuje organizmów materiałowych, tj. pokarm(składniki biogenne-do wytworzenia biomasy). Ważnym czynnikiem jest również przestrzeń życiowa. Czynnikiem ograniczającym jest temperatura, gwałtowne ulewy(tzw. trzydniówki), pożary(obszary pustynne i półpustynne-obszary Bałkan i Ameryki pł), brak pokarmu i przestrzeni życiowej, powodzie.

Model czynników ograniczających wg Vickersa:

1.trzy trójkąty:

-przestrzeń dostępna, ale brak pokarmu

-pokarm występuje, ale przestrzeń nie jest dostępna

-występuje i pokarm i przestrzeń

Trójkąty te mogą na siebie zachodzić i wtedy mogą powstawać inne nowe trójkąty(inne zależności obu tych czynników).

EKOLOGIA POPULACJI

1.cechy populacji:

-struktura wieku-gatunek nie ma zróżnicowanego wieku, jest ona przypisana populacji

-struktura płci

-struktura socjalna

-śmiertelność-jest zróżnicowana w populacji

-rozrodczość-są osobniki zdolne do rozrodu i bezpłodne

-struktura przestrzenna-rozmieszczenie osobników w przestrzeni

Są to cechy, których nie posiada osobnik. Gatunek reprezentowany jest przez populację, a osobnik jest przedstawicielem populacji. Może być struktura przestrzenna pionowa, np. las(4 warstwy). Populacja stwarza własne miejsce bytowania. Inne są parametry dla populacji i dla osobnika. Osobnik ma ograniczony czas życia, a populacja trwa w czasie.

2.podziały populacji wg Betlemischewa

Podział populacji powstał na podstawie 2 kryteriów: potencjału rozrodczego i stanu liczebności populacji. Podział:

-populacje niezależne-są to populacje, które nie zależą od populacji sąsiadujących. Posiadają dobre właściwości rozrodcze. Nie musi być dopływu nowych osobników z innych populacji.

-populacje współzależne-mają własne dobre właściwości rozrodcze, ale gdy spadnie liczebność musi być dopływ nowych osobników z innych populacji.

-populacje zależne-musi pomóc tu człowiek. Są to populacje zależne, niewydolne, dlatego musi nastąpić import nowych osobników z zewnątrz.

-pseudopopulacje-nie może się rozmnażać. Osobnik znajduje się w nieodpowiednich siedliskach aby się rozmnażać. Zjawisko cofki-w Eustoriach: ryby w wyniku cofki znajdują się w eustoriach, żyją, ale ze względu na zbyt małe zasolenie nie mogą się rozmnażać.

-populacje okresowe-gatunek wchodzi na tereny niezamieszkałe do tej pory, w wyniku powstawania nieodpowiednich warunków w siedliskach, które do tej pory zajmowały.

Istnieją również inne podziały:

-populacje przystosowane do środowiska(rozsądna)

-populacje nie przystosowane do środowiska(nierozsądna)

„Rozsądność” populacji-polega na tym że określa ją pojemność środowiska, w której rozwija się dana populacja, bywa że populacja przekracza czasem pojemność środowiska, ale w niewielkim stopniu, dlatego też np. zmniejsza się ich rozrodczość.

„Nierozsądność” populacji-nieprzystosowana do warunków, pojemności, pojemności środowiska, jej liczebność jest za duża na „wielkość” środowiska.

LICZEBNOŚĆ I ZAGĘSZCZENIE POPULACJI

Część gatunku posiada areał osobniczy, który jest tylko jego. Areały mogą zachodzić na siebie, granice te są zatem ruchome i różne. Zasobnością populacji jest ich liczebność. Miarę zasobności stanowią osobniki duże, widoczne, można je policzyć. Gatunki rzadkie chronione tj. cis, brzoza ojcowska(określa się ich liczebność ze względu na zagrożenie). Zwierzęta łowne liczą leśnicy. Drugą miarą jest zagęszczenie populacji. Zagęszczenie populacji-stosujemy wszędzie tam gdzie nie możemy policzyć osobników, a także kiedy granice występowania tej populacji są trudne do określenia. Zagęszczenie-to stosunek liczby osobników do określonej powierzchni, objętości lub masy.. Wielkość powierzchni zależy od cech biologicznych gatunku i stopnia rozmieszczenia tych gatunków, np. zagęszczenie: drapieżników określa się na 100m2, gryzoni na 1m2 lub na 1ha, bezkręgowce na 1m2 lub 1l wody, bakterie, grzyby, promieniowce-1dm3 objętości gleby lub 1g gleby. Powierzchnia zależy od cech biologicznych, wielkości i rozmieszczenia w przestrzeni. Jeżeli chcemy określić ile jest drapieżników-to ich ilość będzie zależała od liczby dziupli.

Homoitermy lądowe-są to gatunki stałocieplne.

Trzeba określić pole badania liczebności jaki i zagęszczenia. Im mniejsze zwierzę, tym większe jest jego zagęszczenie na danym terenie. Roślinożerców jest więcej niż drapieżców(niezależnie od wielkości). Dużych drapieżców jest mało, mniejszych jest więcej.

STRUKTURA PRZESTRZENNA POPULACJI

Osobniki różnych gatunków w różny sposób zachowują się w przestrzeni. Ile jest gatunków, tyle jest sposobów wyrażających jakie tereny zajmują. Rozmieszczenie tych osobników w przestrzeni jest b.ważne. W obrębie przestrzeni zajętej przez populację występuje b.różnorodna forma rozmieszczenia osobników. Struktura przestrzenna określa sposób korzystania z przestrzeni życiowej przez populację(odnosi się do pozyskiwania pokarmu i zasiedlania). Struktura przestrzenna będzie nas informowała o sposobie eksploatacji środowiska oraz o sposobie jego przekształcenia, a także o powiązaniach danej populacji z innymi gatunkami zasiedlającymi wspólną przestrzeń. Wyróżnić możemy struktury przestrzenne:

-gat. występujące pojedynczo-np. skowronek, baobab, prawie wszystkie gatunki siewne(terofity). Jest to rozmieszczenie jednostkowe.

-tworzenie stad przez osobniki-mogą być duże lub małe, mogą się zmieniać poprzez zmianę pory roku, np. renifer, mniejsze stado tworzą jelenie, drapieżniki pędzą stadniczy tryb życia(np. wilki, stado lwów na Sawanie). Jeżeli chodzi o rośliny-są to rośliny tworzące kępy. Jest to zbiór osobników, które nie oddalają się od rośliny macierzystej(szczotlicha siwa).

-równomierne rozmieszczenie osobników. Rośliny-to łany zbóż(tworzą zwarte ugrupowanie równo rozmieszczone)

-uszeregowania liniowe-np. klucz lub sznur ptaków, które przemieszczają się, jest to związane z porą roku(przyloty, odloty). Owady-jaja składają w szeregu, a nie w skupiskach.

-skupiskowe rozmieszczenie-w pewnym miejscu jest skupisko danego gatunku, kolonijność, (mrówki, pszczoły). Organizmy gniazdowe-są związane z mozaikowatością środowiska, np. kawki, gawrony. Jest to skupisko na czas lęgowy, a żerowanie odbywa się po wylocie dzieci z gniazda.

OCENA STRUKTURY PRZESTRZENNEJ POPULACJI

Ocena zależy od 2 parametrów:

-od sposobu rozmieszczenia osobników w przestrzeni

-od średniego zagęszczenia populacji

Metody:

-kartograficzne-stosowana najczęściej przy określaniu struktury przestrzennej roślin i mało ruchliwych zwierząt

-statystyczne badające losowy rozrzut liczebności-jest ona charakterystyczna dla zwierząt o drobnych rozmiarach ciała, najczęściej bezkręgowce.

-określenie przeciętnej odległości między sąsiadującymi osobnikami(rolnicy, leśnicy)

-określenie wielkości i kształtów areałów osobniczych-przestrzeń, którą zajmuje dany rodzaj gatunku(najczęściej ptaki)

-graficzny obraz rozmieszczenia struktur przestrzennych, a także możemy poznawać na podstawie histogramów frekwencji pób z określoną liczbą osobników.

STRUKTURA PŁCI

Jest najprostszą strukturą, bo występują 2 elementy: samiec i samica(lustereczko). Wydzielono 3 rodzaje populacji:

-populacje jednopłciowe stałe, tzn. że w obrębie występują wyłącznie samice, rozmnażają się partenogenicznie, np. niektóre ryby z rodzaju Molinesia, które żyją w wodach rzek Meksyku i Teksasu, u roślin gdy rozród płciowy nie prowadzi do wytwarzania nasion zdolnych do rozwoju, jak i u wegetatywnie rozwijającego się ziemniaka.

-populacje jednopłciowe czasowe-chodzi o sam efekt rozrodu. Obejmują one gatunki rozmnażające się płciowo, ale również w pewnych okresach czasu mogą rozmnażać się partenogenicznie, np. mszyce(latem mogą rozmnażać się tak i tak), w środowisku wodnym np. wioślarki. Sikora bogatka-samice nie lubią towarzystwa samców, lecą osobno w stadzie. Samce wylatują wcześniej a za nimi samice. Bataliony-są to ptaki, które zrobią swoje i zastawiają samice same z potomstwem.

-populacje obupłciowe stałe i okresowe(rozdzielnopłciowość, dwupłciowość, jednopienność, dwupienność, stosunek samic do samców). Bierze się tu pod uwagę stosunek płci. Stosunek płci sam się kształtuje i jest bardzo zróżnicowany. Pszczoły-jest tylko 1 samica(królowa) i kiedy są loty gotowe pojawiają się trutnie i wypełniają woreczek plemnikami. Trutnie-jeden samiec a kilkanaście samic.

PODZIAŁ POPULACJI WG MONASTYRSKIEGO:

-populacje monocykliczne-rozmnażają się raz w życiu(np. rośliny jednoroczne-terofity, bezkręgowce, większość owadów)nie ma ustabilizowanych cech liczebności, duże wahania często z niewiadomych przyczyn, niestabilna liczebność, duże wahania w czasie

-populacje policykliczne z krótkim okresem życia osobników(bezkręgowce, drobne ssaki, ptaki), liczebność charakteryzuje się znacznymi wahaniami w czasie. Rośliny dwuletnie albo byliny, które będą kilka razy w życiu się rozmnażały. Mają zdolność wydawania potomstwa, mają okres propagacji.

-populacje policykliczne o osobnikach długo żyjących. Rośliny to: wszystkie gatunki drzewiaste, zwierzęta: to te gatunki, które kilka, kilkanaście razy mogą rozradzać się(duża zdolność rozrodcza).

W populacjach policyklicznych występują osobniki o różnym wieku co jest związane z ich długowiecznością oraz rozciągniętym w czasie i powtarzających się rozrdach(kręgowce, czasami bezkręgowce).

STRUKTURA WIEKU

Każdy gatunek ma życie przed sobą, w którym ma różne okresy rozwojowe. W zależności od tego jakie są kryteria, to będą różne okresy rozwojowe. Kryterium ekologiczne jest uproszczone. Bodenheimer podzielił je na 3 okresy:

-rozwojowy-rozpoczyna się od urodzenia, a kończy się kiedy osiągniemy dojrzałość płciową.

-reprodukcji(rozrodczy)-czas kiedy mamy zdolność rozrodczą, a kończy się w momencie kiedy zakończy się dojrzałość rozrodcza.

-starości-kiedy utraciliśmy zdolność rozrodu i kiedy czekamy na śmierć(czas ucieka0trumna czeka)

Całą strukturę Bodenheimera można wyrazić w postaci piramidy wieku. Piramida wieku-stanowi podstawową formę analizy struktury wiekowej populacji. Przedstawia ona liczebność całkowitą w poszczególnych klasach wieku z równoczesnym podziałem na samce i samice.

-piramida płaska-występuje w populacjach rozwijających się, intensywny przyrost, gwałtowny przyrost. Szeroka podstawa, najmłodsze klasy wiekowe są najliczniejsze.

-piramida typu dzwon-populacja ustabilizowana, najliczniejsze klasy wiekowe młodociane i średnie, równość na dole i w środku tej struktury.

-piramida typu urny-wyróżnia się wąską podstawą, przyrost naturalny minusowy, charakterystyczna dla populacji wymierających.

Podział stadium rozwojowego wg Czerwińskiego:

-stadium siewki-okres od momentu wykiełkowania do okresu osiągnięcia liścieni lub pierwszych liści

-stadium młodociane-osobnik już upodobnił się do postaci dojrzałej, choć jest od niej znacznie mniejszy.

-stadium wegetatywne wirginilne-osiągnął już pełną dojrzałość(stadium wegetatywne), wszystko się wykształciło, ale nie ma jeszcze zdolności do rozrodu

-stadium generatywne-rośliny kwitną i zaczynają wytwarzać owoce i nasiona

-stadium senilne-zaczyna się proces obumierania, zwłaszcza części nadziemnej.

PROCESY DECYDUJĄCE O LICZEBNOŚCI POPULACJI

-rozrodczość-wskaźnik surowy rozrodczości: R=b/n, N=(N1+N2)/2, gdzie:

-R-stosunek całkowitej liczby urodzonych osobników, wyprodukowanych nasion, do całkowitej wielkości populacji,

-b-liczba potomstwa

-N-przeciętna wielkość populacji

-N1-liczba osobników początkowa badanej populacji

-N2-liczba osobników końcowa badanej populacji.

Wskaźnik ten obarczony jest dużym błędem, wykorzystujemy go do badania gatunku o rozwoju monocyklicznym. Możemy wyróżnić rozrodczość maksymalną, fizjologiczną, absolutną-nie ma żadnych ograniczeń dla gatunku, warunki idealne, jedyną przeszkodą są ograniczenia biologiczne. Opór środowiska są to wszystkie możliwe czynniki fiz., chem., biolog., ograniczające tempo rozwoju np. niedobór wody lub pokarmu, niedobór jakiegoś pierwiastka np. Mn, Cu, nadmierne przegęszczenie, obecność drapieżników i pasożytów. Rozrodczość decyduje o liczebności.

STRATEGIA ŻYCIA ORGANIZMÓW WG SELEKCJI TYPU „r” I „k”

Każdy gatunek ma swoją strategię życia. Gatunki, które długo żyją nie spieszą się do wytwarzania elementów, które przedłużałyby życie.

Strategia „r”-świadczy o wzmożonej rozrodczości. Obecna jest w środowiskach nieustabilizowanych. Osobniki osiągają bardzo szybko zdolność do rozrodu i jak najszybciej chcą wydać jak najwięcej potomstwa. Gatunki takie mają słabiej wykształconą część wegetatywną. Takie gatunki wykazują mały stopień wyspecjalizowania, mały stopień wymagań i nie preferują konkretnych warunków. Są to typowi pionierzy kolonizujący tereny otwarte, nowopowstałe, wolne od konkurencji. Ich szansa na sukces wynika z szybkości rozrodu, wysokiej rozrodczości i małych wymagań życiowych(np. rośliny pustynne, gatunki które powstają na terenach zdewastowanych przez człowieka). Strategia typu „r” ma charakter ilościowy.

Konsekwencje selekcji „r” i „k”

STRUKTURA SOCJALNA POPULCJI

Rozbudowana jest szczególnie w świecie zwierząt. Występują 3 elementy, które są jej wykładnikami:

-terytorializm-część gatunków ma swoje areały, zasoby pokarmowe-każdy osobnik chce mieć zabezpieczoną fazę pokarmową.

-miejsca  do rozrodu-miejsca gdzie zwierzęta zdolne są do rozrodu(nory, dziuple itp.), także miejsca do noclegowania, bywa też, że to terytorium jest szczególnie bronione w okresie rozro...