Zoologia z EkologiĄ PDF

Preview

Summary

Download Zoologia z EkologiĄ PDF

Description

ZOOLOGIA – pochodzi od greckich słów („zoo”-zwierzę i „logos”-nauka). ZOOLOGIA – nauka o zwierzętach – gałąź biologii zajmująca się m.in. budową, czynnościami życiowymi, rozwojem, pochodzeniem, zachowaniem i rozmieszczeniem zwierząt. Nauki (dyscypliny) zajmujące się określonymi grupami zwierząt: PROTOZOOLOGIA – nauka o pierwotniakach HELMINTOLOGIA – nauka o płazińcach i obleńcach AKAROLOGIA – nauka o roztoczach ENTOMOLOGIA – nauka o owadach MALAKOLOGIA – nauka o mięczakach ICHTIOLOGIA – nauka o rybach BATRACHOLOGIA – nauka o płazach HERPETOLOGIA – nauka o gadach (i płazach) ORNITOLOGIA – nauka o ptakach TERIOLOGIA – nauka o ssakach ANTROPOLOGIA – nauka o człowieku i jego pochodzeniu Nauki (dyscypliny) zajmujące się budową i funkcjami ciała zwierząt: CYTOLOGIA – nauka o biologii komórek HISTOLOGIA – nauka o tkankach EMBRIOLOGIA – nauka o rozwoju embrionalnym zwierząt FIZJOLOGIA – nauka o funkcjonowaniu organizmu ANATOMIA – nauka o budowie i kształcie żywych organizmów Inne nauki (dyscypliny, działy) zoologii: PALEOZOOLOGIA – nauka zajmująca się badaniami zwierząt wymarłych ETOLOGIA – nauka o zachowaniu zwierząt ZOOPSYCHOLOGIA – nauka zajmująca się psychiką zwierząt ZOOGEOGRAFIA – nauka o rozmieszczeniu zwierząt PARAZYTOLOGIA – nauka o pasożytach i pasożytnictwie ZOOTECHNIKA – nauka o chowie i hodowli zwierząt gospodarskich, oraz ich użytkowaniu GATUNEK Podstawowym pojęciem zoologii i ekologii jest gatunek (species). Termin „gatunek” wprowadził J. Ray w 1650r., na określenie grupy osobników pochodzących od podobnych do siebie rodziców. K. Linneusz – sformalizował gatunek jako jedną z pięciu podstawowych kategorii systematycznych. Zdefiniował on gatunek jako „zbiór osobników podobnych do siebie w taki sposób, w jaki potomstwo podobne jest do rodziców”. Wprowadził diagnozy (opis) gatunku oraz upowszechnił zasady jego nazewnictwa. Co to jest gatunek? Gatunek – to podstawowa jednostka biologiczna obejmująca osobniki o podobnych cechach morfologicznych, fizjologicznych i biologicznych ukształtowanych w procesie filogenetycznym u osobników potomnych, lub wysoce zintegrowana jednostka ekologiczna stanowiąca zamkniętą pulę genową. Liczba gatunków zwierząt:  Arystoteles (384-322 p.n.e.) - 529 gatunków  XVIII w. - 5000 gatunków  XIX w. - 1 mln gatunków  XX w. - 1,5 mln + ok. 200 000 gatunków wymarłych  XXI w. - ??? Systematyka: - najstarsza z nauk biologicznych - zadaniem systematyki jest wyodrębnienie, opisywanie i szeregowanie w uporządkowany sposób organizmów żywych Taksonomia: - poddyscyplina systematyki - zajmuje się teorią i praktyką tworzenia kategorii systematycznych i metodami zaszeregowywania do nich zwierząt System naturalny – czyli filogenetyczny. System klasyfikacyjny odzwierciedlający rzeczywiste pokrewieństwa organizmów.  Wykorzystywane są nowoczesne metody badawcze, z szerokim zastosowaniem biologii molekularnej System naturalny (filogenetyczny) – opiera się głównie na homologii, czyli podobieństwie struktur komórkowych, tkanek i narządów, uwarunkowanym ich wspólnym pochodzeniem w rozwoju rodowym (filogenetycznym) i osobniczym (ontogenetycznym). !!! Podstawowe kategorie systematyczne stosowane w zoologii: !!!   

Królestwo (regnum) Typ (phylum) Gromada (classis)

   

Rząd (ordo) Rodzina (familia) Rodzaj (genus) Gatunek (species)

Królestwo: zwierzęta Typ: strunowce Podtyp: kręgowce Gromada: ptaki Podgromada: ptaki właściwe Nadrząd: ptaki uskrzydlone Rząd: sowy Rodzina: puszczykowate Rodzaj: pójdźka Gatunek: „Athene noctua” (Scopdi, 1769) pójdźka Nazewnictwo dwuimienne (dwuczłonowe) = nomenklatura binominalna

Łacińska nawa gatunku Polska nazwa gatunku

PÓJDŹKA

Rok opublikowania opisu

„Athene noctua” (Scopdi, 1769)

Nazwa rodzajowa

Nazwa gatunkowa

Nazwisko autora Opisującego gatunek

Współczesne reguły nomenklatury zoologicznej zawarte są w „Międzynarodowym kodeksie nomenklatury zoologicznej” Kodeks ten określa zasady nazewnictwa zoologicznego, tworzenia i nadawania nazw poszczególnym grupom zwierząt.

EKOLOGIA OGÓLNA Ekologia – dział biologii Ekologia – z greckiego „oikos” - dom, otoczenie i „logos” - nauka. Nauka o strukturze i funkcjonowaniu przyrody. EKOLOGIA – zajmuje się badaniem oddziaływań między organizmami, a ich środowiskiem, a także oddziaływaniami między organizmami. Działania ekologiczne, produkt ekologiczny ≠ ekologia ! Ekologia jest dziedziną nauki, jest ścisłą nauką przyrodniczą. Ekologia ≠ ochrona środowiska Nauka o ochronie i kształtowaniu środowiska to sozologia. Ekologia jest wykorzystywana w sozologii, jest jej teoretyczną podstawą. Jako samodzielna nauka (dyscyplina) ekologia rozwinęła się w II połowie XIX w. Termin „ekologia” wprowadził niemiecki biolog i ewolucjonista Ernst Haeckel w 1869 roku. Ekologia – nauka o całokształcie oddziaływań między organizmami a ich środowiskiem (ożywionym i nieożywionym), (na organizmy w środowisku oddziałują czynniki biotyczne i abiotyczne). Ekologia bada przejawy życia na poziomie pojedynczego organizmu i wyższym. Ekologia NIE ZAJMUJE SIĘ budową wewnętrzną organizmów, nie schodzi do poziomu narządów, tkanek czy komórek. Zakres badań ekologii na tle poziomów organizacji żywej materii: I – poziomy organizacji żywej materii Organelle I Komórka I Tkanka I Narząd I Układy narządów I Organizm I II Populacja I II Biocenoza I II Ekosystem I II Biom I II Biosfera I II II – Zakres badań ekologii

EKOLOGIA

OGÓLNA

STOSOWANA (rolnicza, leśna)

Dziedziny ekologii:  Dotyczące określonych grup organizmów (np. ekologia, ekologia zwierząt, ekologia ptaków, itd.)  Dotyczące określonych siedlisk (np. ekologia pustyń, ekologia wód śródlądowych, ekologia rzek, itd.)  Dotyczące określonego podejścia do analizowanych problemów (np. ekologia behawioralna, ekologia ewolucyjna, ekologia fizjologiczna, itd.) Działy ekologii:  ekologia organizmów – autekologia  ekologia populacji  ekologia biocenoz  ekologia ekosystemów Organizm

↓

populacja (zbiór organizmów)

↓ biocenoza (zbiór populacji)

↓ ekosystem (biocenoza i biotop) Autekologia – ekologia organizmów – dział ekologii zajmujący się oddziaływaniem środowiska na poszczególne organizmy i odwrotnie. Analizy prowadzone są na poziomie osobników. Synekologia – zajmuje się wyższymi poziomami organizacji przyrody (populacjami, biocenozami, ekosystemami). Bada grupy organizmów, wzajemne relacje w obrębie tych grup, związki między grupami, oraz interakcje między zbiorowiskami organizmów i ich siedliskiem. Badania ekologiczne mogą być prowadzone na różnych poziomach organizacji biologicznej, jednak najczęściej są: 1. Poziom osobniczy – analizuje się reakcję pojedynczych organizmów na czynniki środowiskowe (abiotyczne i biotyczne). 2. Poziom populacyjny – analizuje się reakcją wielu osobników tego samego gatunku (populacji) czynniki środowiskowe. 3. Poziom biocenotyczny – uwzględnia się populacje wielu gatunków współwystępujące na danym obszarze. 4. Poziom ekosystemu – obejmuje biocenozy wraz ze środowiskiem abiotycznym.

A– H– L– B-

atmosfera hydrosfera litosfera biosfera

BIOSFERA - schemat

AUTEKOLOGIA – POZIOM ORGANIZMU W autekologii analizy prowadzone są na poziomie osobników, nie uwzględniają wyższych poziomów organizacji biologicznej. Organizm:  najwyższa forma organizacji komórek i jednocześnie najmniejsza jednostka stanowiąca zakres badań ekologii,  organizm stanowi najlepiej poznaną jednostkę w porównaniu z innymi jednostkami (populacja, biocenoza, ekosystem), którymi zajmuje się ekologia,  pojedyncze organizmy (osobniki) wchodzą w skład większych jednostek: populacji, biocenoz, ekosystemów, Autekologia – założenia:  żywe organizmy są związane z otoczeniem poprzez różne potrzeby życiowe (zdobywanie pokarmu, siedlisko życia, itd.)  związek organizmu ze środowiskiem ma charakter ciągły i nierozerwalny – organizm nie chce (nie może) istnieć poza środowiskiem  środowisko wpływa na organizm, a organizm wpływa na środowisko  środowisko (ogół czynników biotycznych i abiotycznych) wpływa na przebieg procesów biologicznych zachodzących w organizmie  każdy organizm wykazuje określony zakres tolerancji na dany czynnik środowiskowy

Tolerancja ekologiczna - zakres wartości czynników środowiskowych, w którym dany organizm bytuje i utrzymuje swoje funkcje życiowe. Zakres ten jest zawarty między krytycznymi wartościami czynników abiotycznych i biotycznych (minimum i maksimum). Podstawowe założenia:  każdy organizm może żyć tylko w określonych warunkach środowiska – między dolnym punktem krytycznym (DPK), a górnym punktem krytycznym (GPK).  DPK stanowi minimalne natężenie czynnika wpływającego na organizm, GPK – maksymalne natężenie czynnika. Zakres tolerancji i strefy tolerancji ekologicznej organizmów:

Zakres tolerancji – zawiera się między dolnym punktem krytycznym (DPK) czyli minimum, a górnym punktem krytycznym (GPK) czyli maksimum. Wartości poniżej lub powyżej punktów krytycznych są letalne ( śmiertelne) dla organizmu. Strefy tolerancji: 1. Strefy „PESSIMUM” - natężenie czynników środowiska jest bliskie wartościom krytycznym. Organizm egzystuje na granicy przeżycia. 2. Strefy „PEJUS” - organizm funkcjonuje normalnie, ale poza optimum warunków środowiskowych. Niektóre czynności życiowe mogą być zahamowane (np. rozmnażanie) 3. Strefa „OPTIMUM” - jest najkorzystniejsza dla funkcjonowania organizmu. Organizm w pełni realizuje swoją strategię życiową (rozmnaża się, odżywia, wchodzi w związki socjalne) Zasady tolerancji ekologicznej: 1. Każdy organizm żywy ma określoną tolerancję wobec czynników środowiska. 2. Tolerancja względem jednego czynnika może być duża, a względem innego – mała. 3. O szansach przeżycia organizmu decyduje całość jego adaptacji tolerancyjnych. 4. Granice tolerancji organizmu mogę być odmienne w stosunku do różnych funkcji fizjologicznych (np. granice przeżycia są szersze niż granice rozrodu) Schemat zależności przebiegu funkcji życiowych organizmu od warunków środowiskowych:

5. Granice są

tolerancji ekologicznej

charakterystyczne nie dla całego gatunku, ale dla poszczególnych populacji geograficznych i dla poszczególnych osobników. 6. Tolerancja ekologiczna organizmu wobec tego samego czynnika może być różna w zależności od wieku i płci. Granice tolerancji zmieniają się wraz z wiekiem osobnika. 7. Tolerancja ekologiczna organizmu wobec określonego czynnika może ulegać zmianom zależnie od tego, jakie jest natężenie pozostałych czynników środowiskowych. Prawa opisujące tolerancję organizmów ! Prawo minimum Liebiga – możliwość rozwoju i wzrostu organizmu określa ten składnik, którego jest najmniej w stosunku do zapotrzebowania. Prawo tolerancji Shelforda – zarówno niedobór jak i nadmiar jakiegoś czynnika mają ograniczający wpływ na życie danego organizmu. Organizmy eurytopowe i stenotopowe Organizmy eurytopowe (eurobionty) – mają szeroki zakres tolerancji, żyją w środowisku o zróżnicowanych warunkach, o dużych wahaniach czynników zewnętrznych. Organizmy stenotopowe (stenobionty) – charakteryzują się małą tolerancją wobec czynników środowiskowych. Są bardziej wyspecjalizowane niż eurobionty. Organizmy o wąskim zakresie tolerancji w odniesieniu do określonego czynnika mogą występować w zakresie wartości „niskich” (stosuje się przedrostek „oligo”-) i „wysokich” (stosuje się przedrostek „poli”-). Stenobionty: Oligostenobionty (oligobionty) – organizmy, które wybierają niskie zakresy natężenia danego czynnika. Polistenobionty (polibionty) – organizmy, które wybierają wysokie zakresy natężenia danego czynnika. Zakresy tolerancji organizmów eurytopowych i stenotopowych:

Np. w odniesieniu do temperatury: ฀ Gatunek eurytermiczny – ma szeroki zakres tolerancji w odniesieniu do temperatury (ssaki), ฀ Gatunek stenotermiczny – ma wąski zakres tolerancji w odniesieniu do temperatury (korale madreporowe), ฀ Gatunek oligotermiczny – występuje w zakresie niskich temperatur (stawonogi naśnieżne), ฀ Gatunek politermiczny – występuje w zakresie wysokich temperatur (organizmy występujące w gorących źródłach), Inne czynniki – np. zasolenie: Organizmy euryhalinowe – mają szeroki zakres tolerancji na zasolenie (węgorz, ryby łosiowate) Organizmy stenohalinowe – mają wąski zakres tolerancji na zasolenie (parzydełkowce) Spektrum pokarmowe: Organizmy euryfagiczne – przyjmują zróżnicowany pokarm: roślinny, zwierzęcy, żywy, martwy (naczelne, świniowate) Organizmy stenofagiczne – mają wąskie spektrum pokarmowe, są wyspecjalizowane w przyjmowaniu określonego pokarmu (koala, wiele gatunków owadów) Nazewnictwo organizmów w zależności od preferowania/unikania danego czynnika środowiskowego: Saprobiologia – nauka zajmująca się wodami zanieczyszczonymi. Saproby – organizmy o zróżnicowanej wrażliwości lub odporności na zanieczyszczenie wody.

Podział saprobów w zależności od preferowania wód zanieczyszczonych:

saprobionty – organizmy żyjące prawie wyłącznie w wodach silnie zanieczyszczonych (rurecznik) saprofile – żyjące zwykle w wodzie zanieczyszczonej, ale mogą żyć także w czystej wodzie (ośliczka pospolita) saprokseny – unikają środowisk zanieczyszczonych (larwy jętek) saprofoby – nie zdolne do życia w środowisku zanieczyszczonym (kiełże, larwy widelnic) Inne organizmy i preferowane przez nie siedliska:  Rośliny acidofilne – wskaźniki środowisk o podwyższonej kwasowości (bliźniaczka psia trawka, szczaw polny)  Rośliny kakifilne – wskaźniki środowisk zasadowych (kopytnik pospolity, zawilec żółty)  Rośliny nitrofilne (azotolubne) – wskaźniki przeżyźnienia gleby (środowisk bogatych w azot), (mniszek lekarski, pokrzywa zwyczajna)  Rośliny halofilne (halofity) – wskaźniki zasolenia gleb (aster solny, mlecznik nadmorski)  Heliofile (heliofity) – rośliny światłolubne. Wymagają do swojego rozwoju dużej ilości światła (rojnik, kukurydza)  Skiofile ( skiofity) – rośliny cieniolubne. Przystosowane do życia w warunkach dużego zaciemnienia (kopytnik pospolity) EKOLOGIA POPULACJI POPULACJA – grupa organizmów tego samego gatunku, współwystępujących na określonym obszarze i w określonym czasie. Poszczególne osobniki wchodzące w skład populacji mogą krzyżować się między sobą. EKOLOGIA POPULACJI – bada zależności ekologiczne w odniesieniu do populacji danego gatunku, która jako całość może wykazywać inne cechy niż poszczególne osobniki stanowiące populację.

1+1+1≠3 LICZEBNOŚĆ POPULACJI Liczebność – liczba osobników należących do danej populacji Liczebność

względna (obliczania w odniesieniu do jakiegoś czynnika (np. czasu, powierzchni). Nie uwzględnia całej populacji.)

bezwzględna Uwzględnia cała populację. Zazwyczaj dotyczy dużych zwierząt, występujących na określonym obszarze.

Do oceny wielkości populacji ( w danym momencie) w badaniach ekologicznych stosuje się często miarę zagęszczenia. Zagęszczenie – liczba osobników w przeliczeniu na jednostkę powierzchni lub objętości. Liczebność i zagęszczenie populacji może zależeć od takich czynników jak:  wielkość osobników (np. słonie morskie vs mrówki)  miejsce występowania populacji (np. zięba zwyczajna)  czynniki wewnątrzpopulacyjne (np. występowanie kanibalizmu, sposoby i tempo rozmnażania)  ilość dostępnego pokarmu

łęgi – 9 bór sosnowy – 36 bór świerkowy – 56 park – 211

Liczebność populacji zmienia się w czasie.

Tempo zmian liczebności populacji, częstotliwości tych zmian i amplituda wahań, są wypadkową oddziaływania czynników: ฀ siedliskowo – pokarmowych ฀ biocenotycznych ฀ wewnątrzpopulacyjnych Fazy dynamiki liczebności populacji:

a – faza wzrostu b – szczyt liczebności c – faza spadku d – faza równowagi e – fluktuacja f – oscylacja Trzy formy populacyjne: FAZA WZROSTU – charakteryzuje się ogólnym przyrostem populacji w badanym okresie, np.:  gdy populacja zasiedla nowy dla siebie obszar lub powtórnie zasiedla jakiś teren  gdy gatunek wytwarza nowe adaptacje (np. ekspansja terytorialna wielu szkodników roślin)  periodyczne zasiedlenie przez nowe populacje nowych siedlisk (np. zbiorników astatycznych)  w okresie rozrodu (np. masowy wylot jętek) FAZA SPADKU – prowadzi do trwałego zmniejszenia się liczby osobników na danym obszarze. W niektórych przypadkach może doprowadzić do zaniknięcia populacji. Przyczyny spadku liczebności populacji:  wyczerpanie lub zniszczenie zasobów pokarmowych (np. załamanie się gradacji szkodników)  aktywność drapieżników  występowanie zjawisk epidemicznych (choroby, działanie pasożytów)  kanibalizm  degradacja środowiska FAZA RÓWNOWAGI – obejmuje okresy, w których średnia liczebność populacji pozostaje w dłuższym przedziale czasowym na względnie stałym poziomie. W trakcie trwania fazy równowagi mogę występować:  Oscylacje – wahania liczebności populacji wokół średniej liczebności. W przypadku oscylacji, okres (czas trwania) odchylenia i jego amplitude. Są takie same lub zmienne w niewielkim zakresie.  Fluktuacje – mówimy o nich wtedy, gdy amplitudy (odchylenia od średniej) są zmienne w dużym zakresie, a przebieg zmian nie pokrywa się z cyklami. Rozrodczość, śmiertelność, migracje Dynamika liczebności populacji jest wypadkową procesów: - rozrodczości i śmiertelności, - procesów migracyjnych (imigracji i emigracji)

imigracja rozrodczość

LICZEBNOŚĆ POPULACJI

emigracja

śmiertelność

Rozrodczość – powoduje wzrost liczebności populacji oraz zmienia jej strukturę wiekową. Miarą rozrodczości jest dopływ młodych osobników w wyniku rozmnażania. Rozrodczość populacji zależy od:  płodności osobników  liczby osobników biorących udział w rozrodzie  warunków abiotycznych  zasobów pokarmowych  czynników biocenotycznych  czynników wewnątrzpopulacyjnych Zmiany warunków środowiskowych mogą wpływać na:  zwiększenie lub zmniejszenie częstości rozrodu  zróżnicowanie liczebności potomstwa (płodność potencjalna i rzeczywista)  zmiana sposobu rozmnażania (rozmnażanie płciowe, bezpłciowe, partenogeneza)  tworzenie form przetrwalnikowych Śmiertelność – prowadzi do zmniejszenia się liczebności populacji. Może powodować istotne zmiany w strukturze i organizacji populacji.: ฀ śmiertelność fizjologiczna – jest cechą gatunkową, związana z wiekiem osobników ฀ śmiertelność ekologiczna – jest wywoływana przez czynniki abiotyczne (zmiany klimatu, zatrucie środowiskowe), dostęp do zasobów pokarmowych oraz czynniki biotyczne. Czynniki biotyczne wpływające na śmiertelność:  charakter osobniczy (zmienność osobnicza)  charakter populacyjny (wiek osobnika, stadium rozwojowe)  konkurencja wewnątrzgatunkowa (międzyosobnicza)  przegęszczenie populacji  działanie drapieżników i pasożytów  kanibalizm Trzy typy przeżywalności populacji: Typ I – niska śmiertelność występuje w stadiach młodocianych. Wzrasta ona wraz ze starzeniem się osobników, np. słonie, goryle, małpy człekokształtne, człowiek. Typ II – na śmiertelność działają czynniki zewnętrzne i nie jest ona zależna od wielu osobników, np. pierwotniaki, wirki, nicienie glebowe, skąposzczety lądowe lub słodkowodne. Typ III – śmiertelność jest bardzo wysoka w stadiach młodocianych i niższa w stadiach dojrzałych, np. owady, ryby, płazy (także pasożyty – przywry, tasiemce) Strategia typu „R” (dobór typu „R”):  duża rozrodczość, liczne potomstwo  małe rozmiary potomstwa (szybsze dojrzewanie)  brak opieki nad potomstwem  duża śmiertelność stadiów młodocianych, niewiele osobników dożywa wieku dojrzałego Zachodzi u większości bezkręgowców, ale także u kręgowców (np. krągłouste, większość gatunków ryb, płazów) Strategie typu „K” (dobór typu „K”):  mała rozrodczość, nieliczne potomstwo  duże rozmiary potomstwa (wolniejsze dojrzewanie)  rozwinięta opieka nad potomstwem (w różnym stopniu)  mniejsza śmiertelność stadiów młodocianych, wiele dożywa wieku dojrzałego Występuje u ssaków, ptaków, u niektórych gatunków gadów, płazów i ryb, ale także u niektórych bezkręgowców (np. pszczoła miodna i inne owady społeczne). Migracje: ฀ migracje wewnątrzpopulacyjne – przemieszczanie się osobników w obrębie terytorium populacji ฀ emigracja – opuszczanie obszaru zasiedlonego przez daną populację ฀ imigracja – osiedlanie się na obszarze zajęt...