Zamknięcie działu 33

Słowniczek działu

• Abiotyczny — nieożywiony czynnik środowiskowy.
• Amensalizm — relacja 0/−; jeden traci, drugi neutralny.
• Biocenoza — zespół organizmów ekosystemu.
• Biom — duże zbiorowisko klimatyczno-roślinno-zwierzęce.
• Biotop — abiotyczne środowisko ekosystemu.
• Biotyczny — ożywiony czynnik środowiskowy.
• Destruent — saprotrof rozkładający martwą materię; zamyka obiegi.
• Efektywność ekologiczna — ~10% energii przechodzi między poziomami troficznymi.
• Gradient szerokościowy różnorodności — więcej gatunków w tropikach.
• Homeotermia — utrzymywanie stałej temperatury ciała.
• Klimaks — dojrzałe, dynamicznie trwałe stadium sukcesji.
• Komensalizm — relacja +/0.
• Konsument — organizm heterotroficzny jedzący innych.
• Lotka-Volterra — model cyklicznych zmian drapieżnik–ofiara.
• Mutualizm — relacja +/+ (obligatoryjny = symbioza).
• Nisza ekologiczna — wielowymiarowa przestrzeń warunków potrzebnych gatunkowi.
• Optimum ekologiczne — zakres czynnika o najwyższym sukcesie życiowym.
• Pasożytnictwo — relacja +/−; pasożyt eksploatuje żywiciela bez zabijania (zazwyczaj).
• Pionier — pierwszy gatunek zasiedlający nowe lub zdegradowane środowisko.
• Poikilotermia — temperatura ciała = temperatura środowiska.
• Pojemność środowiska K — maksymalna trwała liczebność populacji.
• Populacja — osobniki tego samego gatunku na danym obszarze.
• Prawo minimum Liebiga — „najkrótsza deska beczki" ogranicza sukces organizmu.
• Prawo tolerancji Shelforda — każdy czynnik ma min i max tolerancji z optimum pośrodku.
• Producent — autotroficzny organizm; pierwszy poziom troficzny.
• Produktywność pierwotna brutto (GPP) — cała energia wiązana w fotosyntezie.
• Produktywność pierwotna netto (NPP) — GPP − metabolizm producentów.
• Protokooperacja — mutualizm fakultatywny.
• r-strategia — szybki rozród, krótkie życie, mała inwestycja w potomstwo.
• K-strategia — wolny rozród, długie życie, duża inwestycja w potomstwo.
• Sukcesja pierwotna — od gołego podłoża (bez gleby).
• Sukcesja wtórna — po zakłóceniu, gdy gleba pozostaje.
• Zasada Gausego — identyczna nisza → jeden gatunek wygrywa.
• Zagęszczenie populacji — liczba osobników na jednostkę przestrzeni.

W pigułce

Jednostka	Kluczowe idee
15.1 Autekologia	Czynniki abiotyczne/biotyczne; prawo Liebiga (min.); prawo Shelforda (tolerancja); optimum; nisza Hutchinsona; poikilotermia/homeotermia; kserofity/hydrofity; oligofotofile/fotofila
15.2 Populacja	Parametry (N, zagęszczenie, natalność, mortalność, imigracja/emigracja); wzrost J (wykładniczy) vs S (logistyczny); pojemność K; r vs K-strategia; Lotka-Volterra; czynniki zależne/niezależne od zagęszczenia
15.3 Zależności	8 typów relacji (+/−/0); drapieżnictwo, pasożytnictwo, mutualizm, komensalizm, amensalizm, protokooperacja; zasada Gausego = konkurencyjne wykluczenie; dyferencjacja niszy = koegzystencja
15.4 Ekosystem	Biocenoza + biotop = ekosystem; łańcuchy i sieci troficzne; producenci/konsumenci/destruenci; reguła 10%; piramida energii zawsze maleje; GPP, NPP; obiegi C, N (kluczowe bakterie!), P (brak fazy gazowej, często limituje)
15.5 Sukcesja	Pierwotna (brak gleby) vs wtórna (gleba pozostaje); pionierzy → serie → klimaks (dynamiczny!); różnorodność rośnie w sukcesji; biomy (7 głównych, temp.+opady); gradient szerokościowy

Sprawdzian działowy

Pytania wielokrotnego wyboru i krótkie odpowiedzi:

1. W ekosystemie morskim fitoplankton wiąże 1 000 000 kJ energii. Ile kJ maksymalnie trafi do dorsza (konsument III)?

2. Roślina A ma zakres tolerancji na sól: 0,1–2% z optimum 0,5–1%. Roślina B: 0,5–5% z optimum 2–3%. W miejscu o stężeniu soli 0,4% — która wykształci lepszą biomasę?

3. Wymień trzy procesy obiegu azotu, w których kluczowe są bakterie. Dla każdego podaj kierunek przemiany.

4. Dlaczego piramida energii jest zawsze prawidłowa (nie inwertuje się), podczas gdy piramida liczb może być odwrócona? Podaj przykład odwróconej piramidy liczb.

5. Porównaj niszę fundamentalną i realizowaną — co może powodować, że realizowana jest węższa?

6. Jakie jest przybliżone opóźnienie fazowe w modelu Lotki-Volterry i skąd wynika?

7. Po pożarze na terenie polskiego lasu obserwuje się: w roku 1 — mchy i trawy; w roku 5 — krzewy i brzozy; w roku 30 — młody las dębowy. O jakim procesie to świadczy? Jak nazywamy pierwsze organizmy? Jak nazwiesz przewidywane ostateczne stadium za 200 lat?

Odpowiedzi na sprawdzian

1. Reguła 10%: konsument I = 100 000 kJ, konsument II = 10 000 kJ, dorsz (konsument III) = 1 000 kJ.

2. Roślina A — stężenie 0,4% mieści się w jej zakresie tolerancji (0,1–2%), a nawet jest blisko optimum (0,5–1%). Dla rośliny B stężenie 0,4% jest poniżej jej minimum (0,5%) — znajdzie się poza zakresem tolerancji lub na jej dolnej granicy (prawo Shelforda).

3. Trzy procesy:

   • Biologiczne wiązanie azotu: $N_2$ (atmosfera) → $NH_3$/$NH_4^+$ (bakterie Rhizobium, Azotobacter).
   • Nitryfikacja: $NH_4^+$ → $NO_2^-$ → $NO_3^-$ (Nitrosomonas, Nitrobacter).
   • Denitryfikacja: $NO_3^-$ → $N_2$ (Pseudomonas i inne denitryfikatory, warunki beztlenowe).

4. Energia zawsze maleje ku górze — ~90% traci się na każdym przejściu (ciepło, metabolizm). Prawo termodynamiki, nie biologiczny wybór. Piramida liczb może się odwrócić, gdy jeden duży organizm jest pożywicielem wielu małych (np. jedno drzewo → tysiące gąsienic → setki ptaków → kilka jastrzębi; liczba osobników na poziomie 1 < na poziomie 2). Przykład: 1 dąb (producent) − 5000 owadów roślinożernych − 200 ptaków.

5. Nisza realizowana jest węższa niż fundamentalna wskutek: konkurencji (inny gatunek zajmuje część przestrzeni zasobów), drapieżnictwa (drapieżnik wyłącza pewne mikrohabitat), pasożytnictwa, chorób. Innymi słowy: bez interakcji biotycznych gatunek mógłby eksploatować całą niszę fundamentalną; z nimi — jest ograniczony do niszy realizowanej.

6. Opóźnienie fazowe w modelu L-V wynosi typowo ok. 1/4 okresu oscylacji (np. przy cyklu 10-letnim — 2–3 lata). Wynika z biologicznej inercji rozrodu: gdy ofiara jest obfita, drapieżniki muszą się najpierw rozmnożyć (trwa to pokolenie lub dwa), zanim ich liczebność osiągnie maksimum.

7. Sukcesja wtórna (pożar — gleba pozostaje). Pierwsze organizmy (mchy, trawy) = gatunki pionierskie. Stadium za 200 lat = klimaks (w warunkach centralnej Polski — las dębowo-grabowy lub mieszany, zależnie od siedliska).