Podstawy ekologii - struktura ekosystemów i interakcje w środowisku

Ekologia
Ekologia jest nauką zajmującą się wzajemnymi zależnościami pomiędzy żywymi organizmami a ich środowiskiem, obejmującą pojęcia takie jak populacja, biocenoza, ekosystem, biom i biosfera.

Podziały Ekologii:
1. Ekologia Opisowa: Polega na rejestrowaniu istniejącego stanu rzeczy i opisuje całe formacje organizmów.

2. Ekologia Funkcjonalna: Naukowcy starają się najpierw zbadać wzajemne związki między elementami ekologicznymi, a następnie doszukiwać się ogólnych zasad funkcjonowania systemów ekologicznych.

3. Ekologia Ewolucyjna: Bada wpływ doboru naturalnego na obserwowane obecnie przystosowania ekologiczne gatunków.

Podstawowe Pojęcia:
- Osobnik: Pojedynczy przedstawiciel danego gatunku, zdolny do samodzielnej egzystencji w środowisku.

- Populacja: Grupa osobników jednego gatunku, zamieszkujących dany teren w określonym czasie.

- Biocenoza: Ogół populacji żyjących na określonym terenie.

- Ekosystem: Kompletna jednostka ekologiczna, która obejmuje wszystkie żywe organizmy na danym terenie oraz ich środowisko nieożywione, czyli biocenozę oraz biotop.

- Biom: Duża jednostka ekologiczna, na którą składają się całe zespoły ekosystemów określonego obszaru geograficznego.

- Biosfera: Obszar, gdzie występują wszystkie biomy Ziemi, wyznaczający strefę występowania życia.

Pozostałe Pojęcia:
- Środowisko: Zespół czynników ożywionych i nieożywionych wywierających wpływ na dany organizm, populację, gatunek, biocenozę itd.

- Optimum Termiczne: Strefa komfortu termicznego dla organizmu.

- Zakres Tolerancji Ekologicznej: Przedział wartości, np. temperatur, w którym dany organizm może żyć.

- Gatunki Wskaźnikowe: Bioindykatory - gatunki o wąskiej skali ekologicznej.

- Senergizm: Oddziaływanie kilku czynników środowiskowych jednocześnie.

- Prawo Minimum: Każdy czynnik, którego jest najmniej, działa ograniczająco na dany organizm.

Cechy populacji:

- Struktura przestrzenna: Określa sposób rozmieszczenia osobników w przestrzeni.

- Stosunki liczbowe: Relacje między liczbą osobników różnych gatunków w populacji.

- Mechanizmy regulacji liczebności: Procesy kontrolujące liczebność populacji, takie jak rozmnażanie, śmiertelność i migracje.

- Typ krzywej przeżywania: Charakterystyczny kształt krzywej, opisujący przeżywalność populacji w różnych fazach życia.

- Struktura wiekowa i płciowa: Rozkład osobników w populacji według wieku i płci.

Pojęcia związane z rozmieszczeniem populacji:

- Terytoria osobnicze: Obszary zajmowane przez osobniki tworzące populację.

- Areał przestrzenny populacji: Całkowita powierzchnia zajmowana przez wszystkie terytoria osobnicze.

- Rozmieszczenie skupiskowe: Koncentracja osobników w określonych obszarach, np. stada lub ławice.

- Rozmieszczenie losowe: Brak określonego wzoru rozmieszczenia osobników, typowe dla bezkręgowców.

- Rozmieszczenie równomierne: Równomierny rozkład osobników, gdzie odległości między nimi są mniej więcej jednakowe.

Czynniki wpływające na liczebność populacji:

- Rozrodczość: Liczba młodych osobników urodzonych w określonym czasie.

- Śmiertelność: Liczba osobników populacji umierających w danym okresie.

- Migracje: Przemieszczanie się osobników między populacjami, obejmujące emigrację i imigrację.

- Max. rozrodczość populacji: Maksymalna zdolność populacji do wydawania potomstwa.

- Opór środowiska: Wszystkie czynniki abiotyczne i biotyczne ograniczające wzrost populacji.

- Rozrodczość rzeczywista: Efektywna liczba potomstwa, wynikająca z oddziaływania czynników środowiskowych.

- Krzywe przeżywania:
- Krzywa wypukła: Dla gatunków o małej liczebności, które inwestują dużo energii w opiekę nad potomstwem.
- Krzywa wklęsła: Dla gatunków wydających na świat liczne potomstwo.
- Krzywa esowata: Charakterystyczna dla organizmów, których śmiertelność jest wysoka wśród małych osobników.
- Krzywa schodkowa: Dla organizmów, których przeżywalność zmienia się w kolejnych stadiach życiowych.

- Przyrost naturalny: Różnica między rozrodczością ekologiczną i migracją, a śmiertelnością i emigracją.

Struktura wiekowa:
Udział różnych grup wiekowych w populacji.

Nisza:
Osobniki jednego gatunku zajmują określoną niszę ekologiczną.

Siedlisko:
Zespół cech środowiska charakterystycznych dla danego gatunku, warunki, w jakich najczęściej można go spotkać.

Stanowisko:
Konkretne miejsce występowania osobników lub populacji danego gatunku.

Zależności protekcjonistyczne:
- Komensalizm: Populacja A korzysta z istnienia populacji B.
- Protokooperacja: Współdziałanie, w którym obie populacje odnoszą korzyści.
- Mutualizm: Wysoki poziom współpracy, korzyści są wymierne dla obu stron.
- Helotyzm: Ewolucja pasożytniczych grzybów i ich gospodarzy, prowadząca do powstania nowych organizmów.
- Symbioza: Współżycie różnych organizmów, niezależnie od charakteru relacji.

Zależności antagonistyczne:
- Konkurencja: Osobniki różnych populacji rywalizują o te same zasoby.
- Drapieżnictwo: Jedne gatunki odżywiają się drugimi.
- Pasożytnictwo: Populacja A ograniczana jest przez populację B.
- Allelopatia: Wydzielanie substancji przez jedną populację szkodliwych dla drugiej.
- Amensalizm: Czynności życiowe jednej populacji szkodzą drugiej.

Interakcje międzyorganizmowe:
- Reducenci: Rozkładają martwą materię organiczną.
- Konsumenci: Biofagi (żywią się żywą biomasą) oraz saprofagi (żywią się rozłożonymi szczątkami).

Produktywność ekologiczna:
- Produktywność pierwotna: Tempo przekształcania energii świetlnej w energię chemiczną przez producentów.
- Produktywność wtórna: Wykorzystanie zgromadzonej materii i energii przez konsumentów do produkcji własnej biomasy.

Sukcesja ekologiczna:
- Sukcesja pierwotna: Rozpoczyna się na terenach niezajętych wcześniej przez biocenozy.
- Sukcesja wtórna: Rozwija się na terenach, gdzie już istnieje biocenoza.

Ekosystemy:
- Tundra: Obszar podbiegunowy z dominacją mchów i porostów.
- Tajga: Las iglasty o niewielkim zróżnicowaniu gatunkowym.
- Torfowiska: Łąki, w których występują łosie, pręgowce i inne zwierzęta.
- Stepy: Formacja trawiasta na żyznych glebach.