Ekologia W3

 

Losy produkcji pierwotnej

            

                                                                                                              

(A)  budowa tkanek org. Zwierzęcych

-         koszty respiracji i podtrzymania organizmu w stanie spoczynku

-          proces wzrostu i reprodukcji

 

Krzywa Allena: Pomiar produkcji wtórnej w kohorcie organizmów (org. W tym samym wieku, badane od urodzenia)

 

Wzrost masy wraz z rozwojem osobniczym :

Pole pod krzywą : roczna produkcja pierwotna modelowej populacji.

Zmiany hipotetycznej populacji ilustrują czynniki wpływające na produkcję wtórną (zmiana netto biomasy w danym okresie to wypadkowa zysków ze wzrostu osobników i rozmnażania oraz start spowodowanych śmiercią i emigracją). Chudnięcie – przy niedostatecznych zestawach pokarmowych.

Przy kohorcie wielowiekowej populacji – wyróżnienie klas wieków (wyznaczamy średni ciężar osobników w każdej klasie, a następnie obliczamy średni przyrost masy osobnika wraz z upływem czasu )

 

Dzienny przyrost w klasie I  P1=N1 (W2-W1)/ T1

-         doświadczalnie wyznacza się krzywą wzrostu 1 osobnika

-         w naturalnej klasy wyróżnia się kilka klas wielkości

-         określenie liczby N osobników w każdej klasie

-         określenie średniego ciężaru W w każdej klasie

-         z krzywej odczytujemy czas przejścia z klasy do klasy

Tempo produkcji wtórnej – jest wprost proporcjonalne do tempa produkcji netto przekazywanej na kolejny poziom troficzny (np. jak przy użyźnianiu stawów rybnych)

 

Kontrola poziomów troficznych – np. utrzymanie wysokiego poziomu plonów (służące do wyżywienia) lub niskiego (zagrożenie szkodnikami)

Rodzaje kontroli:

-         top – down       (od góry)

-         bottomup             (od dołu)

 

 

Kontroli biologiczna była stosowane już w III w n.e w starożytnych Chinach (szkodniki plantacji mandarynek i pomarańczy).

 

HIPOTEZA HSS (Harkston, Smith, Slobodkin)

“Green world” 1960 – obserwacja, że świat jest zielony (co jest możliwe do zaobserwowania gołym okiem) nad którym nie jest z góry sprawowana żadna kontrola (tam, gdzie pozwalają warunki, temperatura, dostępność światła itp) które są w nieograniczony sposób dostępne dla roślinożerców. Ogranicza ich tylko ilość drapieżników (ograniczenie od dołu – ilość drapieżników jest niejako ograniczona liczba roślinożerców) – jednak duża część „green world” jest dla roślinożerców niedostępna

-         łykowatość, twardość

-         niski poziom substancji odżywczych

-         toksyczność

 

W EKOSYSTEMIE JEST DOSTĘPNEJ TYLE ENERGII ILE WYPRODUKUJĄ PRODUCENCI

Usunięcie szczytowego drapieżcy w ekosystemie lądowym niewiele zmieni.

 

Ekosystemy wodne : drapieżca szczytowy jest gatunkiem kluczowym (brak – rozwój ryb planktonożernych – zjadany plankton – namnożenie glonów – jeziora eutroficzne )

W przypadku polskich jezior biomanipulacja od góry, czyli sterowanie ekosystemem poprzez zmiany na szczytowych poziomach nie wchodzi w grę  - przez spływy z pól, czyli dostarczenie do wód związków N i P)

 

Przykład kontroli : przypadek jeleni kaukaskich

Wróg naturalny – wilki. Dla dobra owiec (wypasane na tamtejszych pastwiskach) wytrzebiono wilki. Doprowadziło to do namnożenia jeleni, przegęszczenia : utrata roślinności pasterskiej (o która jelenie konkurują z owcami). Nastąpił gwałtowny wzrost i... wskutek przeeksploatowania zasobów i terenów wzrost populacji jeleni został gwałtownie zahamowany.

Model Oksanema

 

Przy parzystej liczbie poziomów – producenci są ograniczani przez konsumentów (kontrola od dołu)

-         k. od dołu : poprzez zasoby

-         od góry – przez liczbę osobników np. drapieżców

Stałość – brak zmian w badanym systemie. Może być wynikiem zupełnej izolacji systemu, znacznej odporności lub działania zrównoważonych  (porównaj :równowaga) sił na skutek przypadku, regulacji zewnętrznej lub samoregulacji (pro : stabilność). Powolne i niewielkie zmiany w systemie które mogą być błędnie 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, niska – powolny.

Odporność (oporność) – właściwość układu polegająca na braku reakcji na czynniki zaburzające . W ekologii może dotyczyć wszystkich zmian ekosystemu.

Trwałość – stałość składu gatunkowego w ekosystemie (biocenozie) np. puszcza Białowieska

Niezawodność lub powtarzalność – w odniesieniu do ekosystemu zdolność do utrzymania takich samych lub podobnych parametrów procesu przy wielokrotnych powtórzeniach

Równowaga dynamiczna – stałość układu osiągana dzięki wyrównaniu sił działających na układ np. zrównaniu temperatury dopływu

 

HIPOTEZA GAI

Gaja – nowe spojrzenie na życie na Ziemi” J. Lovelock, L. Margulis 2003

System regulacji zasobów abiotycznych, poziomów troficznych jest tak zorganizowany, ze sprzyja utrzymywaniu się życia na Ziemi.

Cytaty z książki :

„CH4 w atmosferze – utrzymanie stabilności strefy beztlenowej”

„21% tlenu – utrzymywany stały poziom dzięki aktywnemu mechanizmowi regulacji rozpoznający odstępstwa od optymalnej zawartości

CO2 – kontrola mechanizmów utrzymujących jego zawartość na poziomie zapewniającym odpowiednią dla życia temperaturę”

„Gaja nie trwoniłaby energii na produkcję N2O gdyby nie przedstawiał on dla niej żadnej konkretnej wartości

 

WIZJA ŚWIATA STOKROTEK (Daisywyworld)

Hipoteza zakłada istnienie białych (odbijają światło) i czarnych (pochłaniają energię słoneczną) stokrotek.

-         wyższa temperatura : czarne stokrotki wymierają (pochłaniają zbyt wiele światła słonecznego), dominują białe. Zwiększa się albedo – większość energii jest odbijana przez białe stokrotki. Efektem jest spadek temperatury na Ziemi.

-         Niska temperatura – powracają czarne stokrotki, coraz mniej białych, czarne zaczynają dominować.... coraz więcej światła zostaje pochłoniętego... rośnie temperatura itp.

Hipoteza ta jednak nie przewiduje mutacji (np. przystosowanie czarnych stokrotek do większego promieniowania) czy obecności człowieka i jego wpływu na istniejące struktury troficzne.

 

4,6 mld lat temu – powstaje Układ Słoneczny

4,5 mld lat temu – powstaje Ziemia

3,85 mld lat temu – pierwsze żywe komórki

1,8 mld lat temu – najstarsze skamieniałości organizmów eukariotycznych

800 mln lat temu – pierwsze skamieniałości zwierzęce

200 mln lat temu – pierwsze ssaki

5 mln lat temu – pierwsze Homonidea (spokrewnione z człowiekiem, spionizowane i dwunożne)

2,5 mln lat temu – Homo habilis

200 tysięcy lat temu – pierwszy Homo sapiens?? (data niepewna)

 

Hipotezy o pochodzeniu człowieka (na podstawie „Świata Nauki” wydanie specjalne)

2,0 mln lat temu – Homo Erectus (człowiek wyprostowany), kultura aszelska

2,5 mln lat temu – H. Habilis (zręczny)m kultura olduwajska (dzisiejsza Tanzania)

1,5 mln lat temu – wynalezienie ognia

200 tyś. lat temu – H. Neanderthalis (neanderthalensis)

??? – H. Sapiens sapiens

13 tyś. lat temu – H. Florensis – znaleziony na wyspie Flores w Archipelagu Indonezyjskim, występuje już po dotarciu na te tereny H. sapiens

 

Rozwój mózgu wzdłuż drzewa genealogicznego Homonidae

Chimpanzea – 400 cc

Australopithecus aferensis – 450 cc

 Australopithecus africans – 500 cc

H. habilis – 700 cc

H. erectus – 950 cc

H. sapiens – 1450 cc (?)

 

„I stał się człowiek. Ewolucja i wyjątkowość człowieka“ Ian Tettersaal 2001 wyd. WAB lub CiS