Koło.DOC

2.Wymiana informacji w przyrodzie, jakie są zyski?

Wymiana informacji w przyrodzie służy do zmniejszania strat energii i jest bardzo przydatna dla organizmów żywych. Cele wymiany informacji:

§         Ochrona przed czynnikami szkodliwymi dla organizmów

§         Wymiana informacji genetycznej ( mieszanie się genów może uodparniać organizmy na choroby)

Przykłady:

§         Komunikacja między osobnikami np. pszczoły

§         Feromony odstraszające lub wabiące

§         Wydawanie odgłosów, które świadczą o niebezpieczeństwie

§         Zastraszanie innych owadów

3. Bilans energetyczny zwierząt i jego składowe.

W przeciwieństwie do organizmów samożywnych budżet energetyczny heterotrofów oparty jest na zasadach energii zasymilowanej przez autotrofy

Bilansowanie energii u heterotrofów odbywa się według schematu przedstawionego przez Petrusewicza

1.       Energia zawarta w pokarmie dostępnym dla osobnika wyjmowana jest z zasobów jako materiał usunięty (MR) ,przy czym może on być zjedzony w całości, bądź tylko częściowo, pozostawione resztki stanowią materiał nie zużyty (NU). Pierwszy etap aktywności troficznej heterotrofów można przedstawić:
MU=C=NU

2.       Energia spożyta lub konsumpcja (C) stanowi podstawowy parametr budżetu energetycznego heterotrofów. Część tej energii zostaje wykorzystana do budowy własnych tkanek organizmu, określamy ją jako produkcję(P), część zużywana jest jako paliwo w procesach przemiany materii i określana bywa jako energia kosztów utrzymania (R)lub metabolizmu (M) Niestrawiona część pokarmu wydalana jest w postaci fekalii
C=P+R+FU

Dwie wartości z budżetu stanowią energię rzeczywistą przyswojoną, są to produkcja i respiracja określamy je łącznie jako Asymilacja:
A=P+R=C-FU
Ilość energii zasymilowanej jest niższa niż ilość przyswojona rzeczywiście. Z tego względu wyróżnia się niekiedy ilość energii

przyswojonej (D):
D=P+R+U=C-F
4. Wielkość organizmu a metabolizm + skutki dla organizmów i dla środowiska.

Metabolizm podstawowy u małych zwierząt stałocieplnych w przeliczeniu na jednostkę masy jest większy (bierze się to z

niekorzystnego stosunku powierzchni organizmu do jego objętości. Metabolizm podstawowy sumarycznie jest większy u dużych

zwierząt. Ssak i ptak o masie ok. 250g. zużywa ok. 320kJ, a zmienno cieplny legwan o podobnej masie tylko 19 kJ na dobę.

Im większy org. stałocieplny  tym wydatki energetyczne, u zmienno cieplnych zależy to od temperatury

Skutki dla org. i biocenozy:

-temp. i inne czynniki-mniejsze organizmy są bardziej podatne na wszelkie wahania klimatu i zmniejszenie dostępu pokarmu

(termoregulacja- zabarwienie, ustawienie ciała, wachlowanie, wietrzenie)

-ruch- im aktywniejszy organizm tym większe straty energetyczne. [BMR- metabolizm podstawowy(min. Kosztów energetycznych ponoszonych na podtrzymanie podstawowych procesów życiowych), MA-metabolizm aktywny-(max. wysiłek ruchowy organizm może wykonać)  ślimak  MA=2-3BMR,    motyl  MA=100BMR

-płeć-zwiększenie strat energetycznych u samic(w czasie porodu i wychowu młodych), u samców(w okresie godów)

-wiek- u młodych większe straty metaboliczne

-stres i choroby- powodują zwiększenie strat metabolicznych i strat energii.

5. Rozdział energii pomiędzy różne procesy życiowe zwierząt.

Metabolizm zwierząt uwarunkowany jest nawet w stałych warunkach termicznych ich aktywnością fizjologiczną i ekologiczną.

Metabolizm podstawowy (bazalny) to wydatki energetyczne organizmu znajdującego się w stanie spoczynki w środowisku termo neutralnym, po zakończeniu procesów trawiennych. Energia użytkowana jest wtedy w;5-15% na utrzymanie krwioobiegu, w 50% na pracę nerek i w 5-15 % na oddychanie. Pozostała część energii zużytkowana jest na procesy termoregulacji i przemianę materii. Metabolizm ten przedstawia najniższe możliwe koszty utrzymania.

Metabolizm aktywny(maksymalny) wydatki energetyczne met podstawowego =wydatki na aktywność ruchową. W trakcie wysiłku metabolizm wzrasta dwukrotnie. U nornika zwyczajnego i nornicy rudej metabolizm wysiłkowy zwiększa 6-7 krotne zapotrzebowanie na energie w porównaniu z met. Podstawowym.

6.Wpływ temp. otoczenia na metabolizm zwierząt zmienno- i stałocieplne.

·         Zwierzęta zmiennocieplne:

o        poniżej 0 st. C metabolizm zatrzymany

o        powyżej 0 st. C wzrost metabolizmu

o        przy przekroczeniu temp. krytycznej metabolizm drastycznie maleje (ścięcie białka)

·         Zwierzęta stałocieplne:

o        w temperaturach poniżej 00C metabolizm wysoki (ogrzanie ciała)

o        wraz ze wzrostem temp. do ok. 30-400C metabolizm obniża się

o        powyżej 30-400C wzrost metabolizmu (chłodzenie ciała)

7.Wydajność wykorzystania energii: wydajność asymilacji i produkcji u różnych grup zwierząt, porównanie wydajności konsumpcji w ekosystemach leśnym wodnym i trawiastym, czynniki wpływające na wydajność wytwarzania energii.

Wydajność asymilacji:

·         produkcja pierwotna netto – energia związana w fotosyntezie minus energia stracona na oddychanie

·         wpływ na wydajność mają takie czynniki jak: natężenie światła, temperatura, dostępność H2O i CO2, ilość aparatu asymilacyjnego.

Produkcja u różnych gat. zwierząt:

im konsument wyższego rzędu tym liczebność jego jest mniejsza jest to spowodowane tym że konsumenci niższego rzędu zużywając pokarm część oddają jako nie strawione w postaci moczu i fekalii i duża część energii przeznaczają na metabolizm i część ucieka w postaci ciepła. Przykładowo u owadów na produkcję przeznaczane jest ok. 10-40% pozyskanego pokarmu, gdy u ssaków zaledwie 1-3%.

Porównanie wydajności...

Konsumpcja w ekosystemach leśnych jest bardzo mała i wynosi ok. 5%, a reszta trafia do destruentów, w zbiorowiskach trawiastych konsumpcja netto jest wyższa i wynosi ok. 10%, najwyższą konsumpcję zauważamy w środowisku wodnym gdzie sięga blisko 40%.

Czynniki wpływające na wydajność przetwarzania energii:

·         rośliny :

o        w wodach oceanicznych dostępność takich pierwiastków jak: azot, fosfor, żelazo

o        w wodach słodkowodnych głównie fosfor, ale również azot i glin

o        na lądzie : w lasach temperatura i opady, dla roślinności trawiastej opady i azot

·         zwierzęta :

o        wielkość produkcji zależy głównie od produkcji pierwotnej

8. Łańcuch spasania a łańcuch detrytusowy

Szereg organizmów ustawionych w takiej kolejności, że każda poprzedzająca grupa ( ogniwo) jest podstawą pożywienia następnej określa się mianem łańcucha troficznego. (Ch. Elton 1927).

Możemy wyróżnić dwa podstawowe typy łańcuchów:

a)       spasania

Spasanie jest to termin odnoszący się do bezpośredniego zjadania organizmów żywych; bierze początek od roślin. Łańcuch spasania zaczyna się od roślin zielonych mogących przeprowadzać fotosyntezę (producenci), poprzez zwierzęta roślinożerne (konsumenci 1 rzędu) do drapieżników odżywiających się zwierzętami ( konsumenci 2 i wyższych rzędów)

b)       łańcuch detrytusowy

Zaczyna się od martwej materii organicznej pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Następnym ogniwem są mikroorganizmy i sparofagi żywiące się tą materią, kolejny ogniwem są zjadający je drapieżcy.

Jak widać łańcuch detrytusowy różni się od łańcucha spasania pierwszym ogniwem łańcucha.

10. Czynniki limitujące produktywność pierwotną netto.

Produkcja pierwotna netto jest to energia wiązana przez rośliny zielone w fotosyntezie odjąć energia tracona w procesie oddychania.

Na produkcje pierwotną netto wpływają:

§         temperatura, pociągająca za sobą długość sezonu wegetacyjnego ( w lasach tropikalnych okres wegetacyjny trwa cały rok i właśnie te tereny są najbardziej produktywne)

§         powierzchnia liści ( im większa powierzchnia liści tym większa produktywność)

§         długość czasu w którym liście są zielone ( produktywność jest większa w zielonych przez cały rok lasach iglastych, niż w lasach liściastych, gdzie drzewa tracą na jesieni liście)

§         niedostatek wody

§         niedobór substancji pokarmowych np.: azotu, fosforu itp.

§         Zależy od typu gleby i jej możliwości do zatrzymywania wody

§         Światło

§         Dostępność dla roślin CO2

§         Czynniki biotyczne, fizyczne i antropogeniczne

14.Co to jest produktywność netto systemu.

Energia, która pozostaje w materii organicznej roślin(producentów) po odliczeniu strat na oddychanie jest to produkcja pierwotna netto

(prod. pierwotna czysta). Stanowi ona pokarm, potencjalnie dostępny dla roślinożerców. Jest to podstawa energetyczna wszystkich ekosystemów.

17. Wpływ konsumpcji roślinożerców na produktywność roślin.

Nieduża liczba roślinożerców może mieć stymulujący wpływ na wzrost produktywności roślin:

-          nieduży ubytek aparatu asymilacyjnego pobudza roślinę do produkowania nowego aparatu: silniejszego i mocniejszego

-          materiał wydalany przez owady żerujące jak i one same opadające jako martwa materia organiczne wzbogacają glebę a dzięki temu powodują dalszy obieg pierwiastków

-          nieduży ubytek aparatu asymilacyjnego powoduje głębszą penetrację światła w koronach, a przez to przyspieszenie tempa asymilacji

22. Wewnątrzekosystemalne krążenie pierwiastków (tzw. cykl biogeochemiczny) w lesie ­główne procesy składające się na pobieranie i zwrot pierwiastków do obiegu

1)            Wyrąb drzew leśnych oznacza usuwanie pierwiastków biogennych z lasu. Takie stałe działanie może spowodować długotrwały spadek produkcyjności lasu. W trakcie wzrostu lasu, w liściach i drewnie kumulują się pierwiastki biogenne. W miarę wzrostu kumulują się one w leżącej na powierzchni gleby ściółce i w ograniczonej części gleby (w humusie). Nie zawsze sukcesja lasu będzie prowadzić do takich samych zmian, ale będzie obowiązywać ogólna zasada, że przebieg ten zmieni się wraz z wiekiem drzewostanu. Pierwiastki, których jest niedobór  ??? znacznie bardzie efektywnie niż te których jest nadmiar. W większości lasów azot jest czynnikiem ograniczającym i jest jego stały niedobór. W lesie stref cieplejszych krążenie ??? jest szybsze.

2)            Biogeny tracone są z ekosystemów leśnych kilkoma drogami :

a.                                     rozproszenie przez cieki wodne

b.                                     uwalnianie przez rośliny węglanów, amoniaku , siarkowodoru

c.                                     pożary

d.                                     wyrąb lasu

23. Wymywanie pierwiastków z tkanek roślinnych, czynniki wpływające na ten proces i skutki dla roślin

Woda opadowa przechodząc przez liście wymywa pierwiastki powodując zmianę struktury chemicznej. Przychodzące wraz z deszczem jony H+, wymieniane są w liściach na jony K+. Następuje tam zjawisko jonowymienności, dlatego skład chemiczny wody spadającej nie jest równa składowi chemicznemu wody pod koronami drzew. Dzięki temu procesowi możliwe jest usuwanie toksycznego nadmiaru pierwiastków (detoksykacja). Przy uszkodzeniu aparatu asymilacyjnego następuje łatwiejsza penetracja i proces ten może przybrać katastrofalne skutki na skutek znacznego jego przyspieszenia

24. Wpływ foliofagów na obieg pierwiastków w ekosystemach leśnych

Foliofagi są to organizmy (owady) odżywiające się aparatami asymilacyjnymi roślin. Są to np. Brudnica mniszka, Barczatka sosnówka, Strzygoń chojnówka. Pod względem gospodarczym są one szkodnikami, powodują straty w drzewostanach. Jednak przyczyniają się w znacznym stopniu do krążenia materii organicznej w biocenozie. Zmniejszanie powierzchni asymilacyjnych roślin powoduje obumieranie drzew, ale wydaliny, martwe zwierzęta, resztki roślinne stanowią doskonały materiał do przetwarzania prze inne organizmy. W ten sposób foliofagi pośrednio wpływają na przyspieszanie krążenia biomasy w ekosystemie. To co zostanie w glebie może wrócić do roślin w formie przetworzonej lub być przechwycone przez inne organizmy. Duże gradacje są szkodliwe dla ekosystemów, ponieważ mogą cofnąć sukcesję. Niewielki mogą być pożyteczne, ponieważ prze tworzenie luk w drzewostanach, mozaikowego środowiska przyczyniają się do większej różnorodności (pojawiają się nowe rośliny, zwierzęta).

28. Na czym polega proces wycofywania pierwiastków ze starzejących się tkanek? Jakie są konsekwencje tego procesu dla obiegu pierwiastków w ekosystemie?

np.: zrzucanie liści wiąże się z wieloma procesami fizjologicznymi, koordynowanymi przez zmieniający się poziom hormonów w roślinie, które prowadzą min. do wycofywania z liści wielu niezbędnych składników mineralnych; są to takie pierwiastki jak azot, fosfor oraz przypuszczalnie potas; chlorofil ulega rozpadowi- jony Mg2+ do gleby (retranslokacja).Większość wycofywanych pierwiastków jest gromadzona w tkankach spichrzowych (łodyga i korzenie u roślin drzewiastych; korzenie lub inne organy spichrzowe u bylin) – konsekwencja: hamuje to ich obieg w ekosystemie(nie spadają z liśćmi-nie ulegają mineralizacji);

29. Immobilizacja mikrobiologiczna - co to jest?

Immobilizacja polega na tym, że pierwiastki biogenne znajdujące się w ściółce, zanim zostaną zmineralizowane, zostaną pochłonięte przez organizmy chwilowo nie ??? pierwiastków biogennych.

30. Znaczenie gatunków w zespole(udział ilościowy, dominacja w biomasie, stałość).

-         stałość: stanowi określenie obecności danego gatunku w obrębie badanej biocenozy;  C=200(na/N) na-liczba prób zawierających gat. a, N- liczba prób w badanej serii ;mają na nią wpływ: liczebność gat. w badanej biocenozie, wymagania względem warunków siedliskowych, charakter rozmieszczenia. Stałość można charakteryzować na podstawie oceny frekwencji Tischlera: gat. obecne we wszystkich próbach pobranych w obrębie biotopu wykazują obecność stałą.

-         dominacja-określenie roli jaką odgrywa dany gat. w biocenozie jest możliwe na podstawie wsp. dominacji  D=(Sa/S)x100 Sa- suma osobników jednego gat. we wszystkich próbach, S- suma wszystkich osobników; gat. najliczniejsze-dominanty, gat. średnio liczebne- influenty, słabo liczebne- gat. akcesoryczne; nie zawsze gat. dominujące mają decydujący wpływ na charakter i strukturę biocenozy

-         udział ilościowy- określa liczbę osobników danego gatunku do ogólnej liczby osobników wszystkich gat. jakie występują w danym siedlisku znaczenie gat. występujących na danym terenie(w danym zespole) jest b. ważne, gdyż bezpośrednio wpływa na charakter i stosunki panujące w danym ekosystemie

31. Wskaźniki dominacji, różnorodności i równomierności -przykłady.

Prawdopodobieństwo, że dwa wylosowane osobniki będą reprezentowały którykolwiek z wielu gatunków zbiorowiska, jest sumą takich prawdopodobieństw dla wszystkich gatunków: l=Spi2-jets to tzw. wskaźnik dominacji Simpsona; przybiera on tym większe wartości, im bardziej zbiorowisko zdominowane jest przez jeden lub kilka gat.; pi2-prawdopodobieństwo wylosowania po kolei dwóch osobników tego samego gatunku

Wskaźnik różnorodności Shannona-Wienera: wzrasta z liczbą gat. w zbiorowisku i ze stopniem wyrównania liczebności gatunków; wzór przybliżony H’=S(pi x log pi)  pi – proporcja liczebności i-tego gatunku w zespole; wskaźnik ten wzrasta z liczbą gat. w zbiorowisku i ze stopniem wyrównania liczebności gatunków;

Wskaźnik równomierności: stosunek rzeczywistej różnorodności do różnorodności maksymalnej -  zawiera się w przedziale (0,1) E=D/S

2.

1.

...