ekologia zespołów
Post on 14-Jan-2016
51 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1Ekologia
Ekologia zespołów
EKOLOGIA
2Ekologia
Struktura zespołów
Jak można scharakteryzować strukturę zespołu: Jak można scharakteryzować strukturę zespołu: cechy charakterystycznecechy charakterystyczne Ile gatunków (bogactwo gatunkowe)Ile gatunków (bogactwo gatunkowe) Względna częstość występowania (dominacja, Względna częstość występowania (dominacja,
jednorodność)jednorodność) Różnorodność (bogactwo + jednorodność)Różnorodność (bogactwo + jednorodność) Jakiego rodzaju gatunki?Jakiego rodzaju gatunki?
3Ekologia
Bogactwo i jednorodność gatunkowa
NS
Dln
1
S
iii ppH
1
log'
max''
HHJ SH log'max
Indeks bogactwa gatunkowego MargalefaIndeks bogactwa gatunkowego Margalefa
Indeks Shannona-WieneraIndeks Shannona-Wienera
Indeks jednorodności gatunkowej PielouIndeks jednorodności gatunkowej Pielou
4Ekologia
Co oznacza „bioróżnorodność”?10 gatunków 4 gatunki
0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80
1 2 3 4
Margalef
Shannon
Pielou
5Ekologia
Interakcje międzygatunkowe
Mutualizm (+/+)Mutualizm (+/+) np. zapylanie, mikoryza, roznoszenie nasionnp. zapylanie, mikoryza, roznoszenie nasion
Komensalizm (+/0)Komensalizm (+/0) np. kraby pustelnikinp. kraby pustelniki
Pasożytnictwo (+/-)Pasożytnictwo (+/-) drapieżnictwo, roślinożerność, ekto- i drapieżnictwo, roślinożerność, ekto- i
endopasożytnictwoendopasożytnictwo Konkurencja (-/-)Konkurencja (-/-)
np. interferencyjna, eksploatacyjnanp. interferencyjna, eksploatacyjna
6Ekologia
Historyczna debata na temat zespołów Szkoła „superorganizmalna” (Clements i Tansley)Szkoła „superorganizmalna” (Clements i Tansley)
W przyrodzie obiektywnie istnieją fundamentalne jednostki W przyrodzie obiektywnie istnieją fundamentalne jednostki organizacji organizmóworganizacji organizmów
Zespoły istnieją w postaci zintegrowanych jednostek („super-Zespoły istnieją w postaci zintegrowanych jednostek („super-organizmów”, „niby-organizmów”)organizmów”, „niby-organizmów”)
Zespoły roślin lub zwierząt da się opisywać jako wyodrębnione Zespoły roślin lub zwierząt da się opisywać jako wyodrębnione jednostkijednostki
Szkoła indywidualistyczna (Gleason)Szkoła indywidualistyczna (Gleason) Każdy gatunek ma właściwy sobie areałKażdy gatunek ma właściwy sobie areał Zespoły są ubocznym produktem poszukiwania przez gatunki Zespoły są ubocznym produktem poszukiwania przez gatunki
najlepszych warunków środowiskowych i zachodzenia na najlepszych warunków środowiskowych i zachodzenia na siebie zasięgów poszczególnych gatunkówsiebie zasięgów poszczególnych gatunków
Zespoły zmieniają się, gdy zmianie ulegają warunki Zespoły zmieniają się, gdy zmianie ulegają warunki środowiskoweśrodowiskowe
7Ekologia
Jak powinien wyglądać świat „super-organizmów”?
Zespół Zespół vs.vs. stanowisko stanowisko Granice między zespołami powinny być wyraźneGranice między zespołami powinny być wyraźne Stanowiska „przejściowe” (mieszane) powinny zdarzać Stanowiska „przejściowe” (mieszane) powinny zdarzać
się tylko wyjątkowosię tylko wyjątkowo Mozaikowatość dopuszczalna wyłącznie na granicach Mozaikowatość dopuszczalna wyłącznie na granicach
zespołów (np. tajga/tundra)zespołów (np. tajga/tundra) Zmiana warunków środowiskowych powinna pociągać Zmiana warunków środowiskowych powinna pociągać
za sobą równoczesną zmianę całych zespołówza sobą równoczesną zmianę całych zespołów Oddzielne zespoły na gradientach środowiskowych Oddzielne zespoły na gradientach środowiskowych
(przestrzennych lub czasowych)(przestrzennych lub czasowych)
8Ekologia
Świat „superorganizmów”
G radient ś rodow is kow y
Licz
ebno
ść g
atun
ku
9Ekologia
Jak powinien wyglądać świat indywidualistów?
Granice między zespołami powinny być rozmyte, Granice między zespołami powinny być rozmyte, determinowane różnymi wymogami siedliskowymi determinowane różnymi wymogami siedliskowymi gatunkówgatunków
Stanowiska mieszane i mozaikowate powinny być regułąStanowiska mieszane i mozaikowate powinny być regułą Zmiana warunków środowiskowych winna pociągać za Zmiana warunków środowiskowych winna pociągać za
sobą stopniowe zmiany składu gatunkowegosobą stopniowe zmiany składu gatunkowego
Na gradientach środowiskowych (w czasie lub Na gradientach środowiskowych (w czasie lub przestrzeni) można obserwować ciągłość zastępowania przestrzeni) można obserwować ciągłość zastępowania jednych gatunków innymi.jednych gatunków innymi.
10Ekologia
Świat indywidualistów
G radient ś rodow is kow y
Licz
ebno
ść g
atun
ku
11Ekologia
Świat konkurujących ze sobą indywidualistów:model kontinuum podziału zasobów
G radient ś rodow is kow y
Licz
ebno
ść g
atun
ku
12Ekologia
Świat konkurujących ze sobą indywidualistów:model kontinuum podziału zasobów w wielu warstwach
G radient ś rodow is kow y
Licz
ebno
ść g
atun
ku
13Ekologia
Występowanie trzech gatunków sosny w Ameryce Północnej
14Ekologia
Przestrzenne zróżnicowanie zespołów:Puszcza Niepołomicka
15Ekologia
Analiza pyłków roślinnych: ostatnie 30 tys. lat
16Ekologia
Skąd „łaciatość” zespołów?Zróżnicowanie przestrzenne warunków środowiskowych –
wyniki badań w Puszczy Niepołomickiej
PQ1PQ2
PQ3PQ4
TC1TC2
TC3TC4
TC5120
200
280
360
PQ1PQ2
PQ3PQ4
TC1TC2
TC3TC4
TC54 .4
4 .6
4 .8
5 .0
5 .2
Pino-Quercetum Tilio-Carpinetum120
200
280
360
Wat
er c
onte
nt (
% d
wt)
Pino-Quercetum Tilio-Carpinetum4 .4
4 .6
4 .8
5 .0
5 .2
Hum
us a
cidi
ty (
pH)
17Ekologia
Są jednak wyraźne różnice środowiskowe między dominującymi zespołami
PQ1PQ2
PQ3PQ4
TC1TC2
TC3TC4
TC55.7
6.7
7.7
8.7
9.7
Pino-Quercetum Tilio-Carpinetum5.7
6.7
7.7
8.7
9.7
Log
Ca
(mg
kg)
-1
nie
wie
lkie
ró
żnic
e
PQ1PQ2
PQ3PQ4
TC1TC2
TC3TC4
TC56.2
6.6
7.0
7.4
7.8
8.2
6.2
6.6
7.0
7.4
7.8
8.2
Log
K (
mg
kg)
-1
P ino-Q uerceum T ilio -C arpinetum
zna
czn
e r
óżn
ice
18Ekologia
Przestrzenne zróżnicowanie gleb wPuszczy Niepołomickiej
19Ekologia
Zatem jaki jest świat?
Stanowiska mozaikowe i mieszane występują częściej, niż Stanowiska mozaikowe i mieszane występują częściej, niż wymagałby tego model „supperorganizmalny”;wymagałby tego model „supperorganizmalny”;
Analizy pyłków roślin na przestrzeni ostatnich dziesiątek tysięcy Analizy pyłków roślin na przestrzeni ostatnich dziesiątek tysięcy lat nie wskazują na radykalne zmiany całych zespołów, lecz raczej lat nie wskazują na radykalne zmiany całych zespołów, lecz raczej na stopniową wymianę gatunków;na stopniową wymianę gatunków;
Granice między zespołami bywają zarówno rozmyte, jak i ostre;Granice między zespołami bywają zarówno rozmyte, jak i ostre; W wielu wypadkach daje się jednak wyodrębnić dość jednolite W wielu wypadkach daje się jednak wyodrębnić dość jednolite
zespoły;zespoły; „„superorganizmy” nie istnieją, jednak gdybyśmy znali superorganizmy” nie istnieją, jednak gdybyśmy znali
szczegółowo charakterystykę środowiska i gdyby to szczegółowo charakterystykę środowiska i gdyby to środowisko pozostawało niezmienne, to potrafilibyśmy środowisko pozostawało niezmienne, to potrafilibyśmy przewidzieć z jakich indywidualnych gatunków będą się przewidzieć z jakich indywidualnych gatunków będą się składały zespoły.składały zespoły.
20Ekologia
Wpływ zespołu na funkcjonowanie ekosystemu: gatunki rzadkie, pospolite i kluczowe
L ic zebność gatunku
Wp
ływ
na
fun
kcjo
no
wan
ie e
kosy
s tem
u
21Ekologia
Biofizyka - następny wykład
22Ekologia
Stabilność ekosystemów
Stabilność jest wewnętrzną Stabilność jest wewnętrzną odpornością systemu na odpornością systemu na zewnętrzne zakłócenia;zewnętrzne zakłócenia;
Np.: roczne opady o 30% Np.: roczne opady o 30% mniejsze od średniej wieloletniej mniejsze od średniej wieloletniej redukcja produkcji o 20% redukcja produkcji o 20% redukcja liczebności redukcja liczebności roślinożerców o 10% roślinożerców o 10% brak brak wpływu na liczebność wpływu na liczebność drapieżców.drapieżców.
Więcej gatunków ofiar wększa stabilność populacji drapieżników
23Ekologia
0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80
1 2 3 4
Margalef
Shannon
Pielou
Równowaga neutralna, niestabilna, stabilna
24Ekologia
Równowaga neutralna, niestabilna, stabilna
25Ekologia
Równowaga neutralna, niestabilna, stabilna
26Ekologia
Czynniki determinujące stabilność ekosystemu
Stałość środowiska (zewnętrznych warunków Stałość środowiska (zewnętrznych warunków fizykochemicznych)fizykochemicznych)
Przewidywalność środowiskaPrzewidywalność środowiska Homeostatyczne mechanizmy organizmów Homeostatyczne mechanizmy organizmów
wchodzących w skład biocenozy i dynamika ich wchodzących w skład biocenozy i dynamika ich populacjipopulacji
Struktura troficzna ekosystemuStruktura troficzna ekosystemu
27Ekologia
Środowisko zewnętrzne a stabilność ekosystemów
Trzy składowe zmienności środowiska:Trzy składowe zmienności środowiska: fluktuacje sezonowe i ich regularnośćfluktuacje sezonowe i ich regularność zmienność norm charakterystycznych dla poszczególnych sezonówzmienność norm charakterystycznych dla poszczególnych sezonów przewidywalność zmienności krótkoterminowejprzewidywalność zmienności krótkoterminowej
Tropiki: maTropiki: mała zmienność ła zmienność warunków środowiskowychwarunków środowiskowych
czy obiektywnie większa czy obiektywnie większa stabilność ekosystemów?stabilność ekosystemów?niewielkie wahania warunków niewielkie wahania warunków środowiskowych środowiskowych potencjalnie potencjalnie poważne zaburzenia (?)poważne zaburzenia (?)
28Ekologia
Wielkość organizmów a stabilność ekosystemów
Istotny czynnik stabilności ekosystemów – tempo odpowiedzi Istotny czynnik stabilności ekosystemów – tempo odpowiedzi organizmów na fluktuacje czynników środowiskowychorganizmów na fluktuacje czynników środowiskowych małe organizmy małe organizmy wysokie tempo reprodukcji wysokie tempo reprodukcji szybka szybka
reakcja na zmiany w środowisku reakcja na zmiany w środowisku szybkie zmiany szybkie zmiany duże organizmy duże organizmy niskie tempo reprodukcji niskie tempo reprodukcji powolna powolna
reakcja na zmiany środowiskowe reakcja na zmiany środowiskowe niewielkie zmiany niewielkie zmiany trudno wyrokować, które należy uznać za bardziej stabilnetrudno wyrokować, które należy uznać za bardziej stabilne Proponowane kryterium stabilności: Proponowane kryterium stabilności: stabilne są te populacje, stabilne są te populacje,
które utrzymują się jako stały składnik ekosystemu w dłuższej które utrzymują się jako stały składnik ekosystemu w dłuższej perspektywie czasowejperspektywie czasowej niezależnie od wielkości fluktuacji niezależnie od wielkości fluktuacji liczebności ich populacji.liczebności ich populacji.
29Ekologia
Różnorodność gatunkowa a stabilność ekosystemów
Najbardziej stabilne ekosystemy na Ziemi – deszczowe Najbardziej stabilne ekosystemy na Ziemi – deszczowe lasy tropikalne (?) – najdłużej istnieją na Ziemi w lasy tropikalne (?) – najdłużej istnieją na Ziemi w niezmiennej postaci; tu także największe bogactwo niezmiennej postaci; tu także największe bogactwo gatunkówgatunków
klasyczna hipoteza MacAthura „klasyczna hipoteza MacAthura „diversity makes diversity makes stability” (różnorodność sprzyja stabilności)stability” (różnorodność sprzyja stabilności)
ale:ale: dużemu bogactwu gatunkowemu lasów deszczowych dużemu bogactwu gatunkowemu lasów deszczowych towarzyszy silniejsza konkurencja towarzyszy silniejsza konkurencja wiele populacji o wiele populacji o małej liczebności małej liczebności większe prawdopodobieństwo większe prawdopodobieństwo ekstynkcjiekstynkcji
Czy więc bardziej stabilne są ekosystemy klimatu Czy więc bardziej stabilne są ekosystemy klimatu umiarkowanego i borealne?umiarkowanego i borealne?
top related