Ekologijos paskaitų
5 (100%) 1 vote

Ekologijos paskaitų

EKOLOGIJOS PASKAITŲ KONSPEKTAS

dėst. dr. D. Pakeltytė

Klaipėda

2005TURINYS

EKOLOGIJOS SAMPRATA 2

I APLINKOS SAMPRATA 3

Aplinkos ir ekologinio veiksnio samprata 3

Aplinkos veiksnių poveikio ypatumai 3

II ABIOTINIAI VEIKSNIAI 6

Temperatūra kaip ekologinis veiksnys. Organizmų prisitaikymas prie nepalankios temperatūros. 6

Ektotermai 7

Endotermai 8

Vanduo kaip ekologinis veiksnys 9

Šviesa kaip ekologinis veiksnys 10

Homeostazės samprata 10

III ADAPTACIJOS REIŠKINIO ESMINIAI BRUOŽAI 11

Prisitaikymo prie aplinkos mechanizmas 11

Organizmų reakcijos į aplinkos pokyčius ir adaptacija 12

Elgseninė adaptacija 13

Biocheminė ir fiziologinė adaptacija 13

Morfologinė adaptacija 13

Koadaptacija 15

Preadaptacija 15

Adaptacijos kiekybinio vertinimo rodikliai 16

IV BIOTINIAI VEIKSNIAI 16

Plėšrūnizmas 17

Parazitizmas 18

Mutualizmas 18

Protokooperacija 19

Komensalizmas 19

Konkurencija 20

Amensalizmas 20

Neutralizmas 20

Ekologinė niša 21

V POPULIACIJA 22

Populiacijos samprata. Populiacijos charakteristikos. 22

Populiacijos augimą įtakojančios jėgos 23

Populiacijų augimo (gausėjimo) modeliai 24

Populiacijų išgyvenimo kreivės 26

Populiacijos pusiausvyra 26

Populiacijų dydžio ribojimas ir reguliavimas 27

r- ir K- strategijos 28

Populiacijos erdvinė struktūra 29

Populiacijos etologinė struktūra 30

Populiacijos amžinė struktūra 31

VI BENDRIJA 32

Bendrija. Bendrijos organizacija 32

Bendrijų struktūrų pasikeitimai įvairiose laiko skalėse 33

Bendrijų kaita: pirminė ir antrinė sukcesijos. Sukcesijų priežastys 34

Klimaksinė bendrija 35

Bendrijų stabilumas 36

Trikdžių įtaka bioįvairovei 37

Abiotinių ir biotinių sąlygų įtaka bioįvairovės didumui 38

VII EKOSISTEMA 39

Biosferos vieta žemėje 39

Ekosistemos struktūra ir organizacija 40

Ekosistemos energetinė sistema 42

Biomasė ir produkcija 44

Termodinamikos dėsniai 45

Ekologinė piramidė 46

Ekologinis efektyvumas 46

“0” mitybinis lygmuo 48

LITERATŪRA 50

TERMINŲ ŽODYNĖLIS 51



EKOLOGIJOS SAMPRATA

Žodis EKOLOGIJA yra kilęs iš graikų kalbos oikos –namas, logos –mokslas. Tai mokslas apie namus arba detaliau galima įvardinti – apie aplinką, kurioje mes ir visos kitos gyvos būtybės bei organizmai būna , gyvena ir veisiasi. Vokiečių biologas Ernstas Hekelis 1866 m. pirmasis įprasmino ekologijos terminą. Jis rašė: “Ekologiją mes laikome gamtos struktūros žinojimą, visų gyvūnų santykių su jų neorganine ir organine aplinka tyrimą, pirmiausia apimantį jos draugiškus ir nedraugiškus ryšius su tais gyvūnais ir augalais, su kuriais ji tiesiogiai ir netiesiogiai kontaktuoja – vienu žodžiu, ekologija yra visų sudėtingų tarpusavio ryšių, Darvino vadintų Kovos už būvį sąlygomis, tyrimas.”

E.Hekelis teigė, kad ekologija – tai mokslas tiriantis vienų organizmų sąveikas su kitais organizmais ir su negyvąja aplinka. Nuo aplinkos sąlygų priklauso organizmų gausumas ir jų pasiskirstymas bet kokioje konkrečioje vietoje. Šiuolaikiniai ekologijos tyrimai turi du aspektus: vienas aspektas – tai žmonijos siekimas pažinti gamtą dėl paties žinojimo, kai aktyviai užsiimama dėsningumų ir paaiškinimų paieškomis, kitas aspektas – turimų žinių taikymas (panaudojimas), sprendžiant susidariusias problemas mus supančioje aplinkoje, tiksliau pasakius, ieškant optimalaus ir savalaikio sprendinio gamtosauginiams klausimams.

Ekologija tiria įvairius gyvybės lygmenis: nuo individo, populiacijos, bendrijos iki ekosistemos ir biosferos. Svarbiausias šiuolaikinės ekologijos tikslas – sukurti tokius modelius, kurie padėtų suprasti esamą organizmų pasiskirstymą bei gausumą ir leistų numatyti kitimus ateityje. Pabrėžtina, kad ekologai tiria ne tik kurias nors konkrečias vietas, bet ir populiacijų pasiskirstymą bei jų gausumą visoje biosferoje. Kokie veiksniai lemia, kad vienose platumose, kur auga drėgnieji atogrąžų miškai, bendrijas sudaro vienokios augalų ir gyvūnų rūšys, o kitose platumose, kur yra dykumos, – visai kitokios? Ekologijos mokslo rezultatų taikymo galimybės yra beveik beribės. Ji taikoma tokiose srityse kaip laukinės gamtos apsauga nuo visiško išnykimo ir išnaikinimo, kaip maisto problema, kaip galimybė numatyti ligų plitimą.

Pagrindinių ekologijos sąvokų santrauką pradėsiu nuo aplinkos supratimo nes kiekvienas organizmas gali gyventi ne bet kur, o tik tam tikroje aplinkoje, kurioje konkrečios rūšies individai yra pakantūs esamoms sąlygoms. Tačiau gamtinei aplinkai būdingas nepastovumas ir dėl nuolat besikeičiančių aplinkybių įvairūs organizmai arba suranda būdus prisitaikyti prie naujų sąlygų, arba yra priversti palikti šią aplinką. Be to dėl organizmų ir aplinkos sąveikos gamtinė aplinka iš lėto ir nuosekliai keičiasi. Taigi bet kurios rūšies organizmų išlikimą lemia jų sugebėjimas prisitaikyti prie supančios aplinkos ir tai aptarsime irgi pradžioje, kartu su aplinka . I APLINKOS SAMPRATA IR YPATUMAI

Aplinkos ir ekologinio veiksnio samprata Kas yra aplinka? Kaip ir kuo, kokiais būdais yra veikiami visi joje besirandantys organizmai? Aplinka – tai ką nors supanti erdvė arba gamtos objektų, reiškinių ir sąlygų visuma. Aplinką galime traktuoti kaip ją sudarančių
elementų visumą arba kitaip tariant ekologinių veiksnių visumą, turinčią įvairaus pobūdžio (teigiamą, neigiamą, neutralią) ir įvairaus stiprumo poveikį organizmams, įtakojantį jų augimą, vystymąsi, dauginimąsi. Kas yra ekologinis veiksnys? Kaip jūs jau supratote, tai bet koks aplinkos elementas darantis tiesioginę įtaką gyviems organizmams, nors ir trumpu jų gyvenimo laikotarpiu. Ekologinius veiksnius galima suskirstyti į teigiamai arba neigiamai veikiančius konkrečius organizmus, bei neturinčius jokio poveikio, t.y. neutralius. Be to, kaip jau supratote, ekologiniai veiksniai yra negyvos ir gyvos kilmės, t.y. jie skirstomi į abiotinius ir biotinius. Bet kurį organizmą tuo pačiu laiko momentu veikia ne vienas, o visas ekologinių veiksnių rinkinys. Jų poveikis konkrečiam organizmui pasireiškia per atitinkamą derinį. Tokį atitinkamą ekologinių veiksnių derinį arba veiksnių visumą galima įvertinti kaip tam tikro palankumo aplinką, nes palankumas arba nepalankumas gali būti įvairaus laipsnio ir trukti tik tam tikrą laiką dėl meteorologinių ir klimatinių sąlygų kitimo. Be to visi organizmai (augalai, gyvūnai, mikroorganizmai) savo gyvybine veikla taip pat be paliovos keičia aplinką.

Taigi, aplinka gali būti palanki, nepalanki ir neutrali. Neutrali aplinka ilgai neišlieka dėl maisto resursų ribotumo ir aplinkos sąlygų kitimo. Palanki aplinka skatina organizmų augimą, vystymąsi, dauginimąsi, o nepalanki – slopina.

Aplinkos veiksnių poveikio ypatumai Bet kurio aplinkos ekologinio veiksnio poveikis organizmui dažniausiai yra vaizduojamas varpo formos kreive, kurioje yra trys svarbiausi taškai, pavyzdžiui temperatūros atžvilgiu: 1-žemutinė kritinė temperatūra, 2-viršutinė kritinė temperatūra, 3-optimali, arba komfortinė temperatūra, (1 pav.). Įvairiems organizmams būdingos nevienodos optimalios ir kritinės temperatūros. Norint teisingai suprasti aplinkos poveikį organizmams visada reikia prisiminti ekologinių veiksnių veikimo dėsningumus, kuriuos lengviausia(paprasčiausia) paaiškinti remiantis tolerancijos schema.

1 pav. Organizmo būsenos priklausomybė nuo temperatūros tolerancijos schemoje (modifikuota pagal Raškauskas, 1991)

Vieną iš ekologinių veiksnių veikimo dėsningumų nusako optimumo dėsnis: „Bet kuris veiksnys konkretų organizmą teigiamai veikia tik tam tikrame poveikio diapazone, t.y. tam tikrose tolerancijos srities ribose“. Tolerancijos schemoje tai bus optimumo sritis BC. Optimalios sąlygos dažniausiai nebūna ilgalaikės dėl atitinkamo aplinkos ekologinių veiksnių kitimo ir organizmų tolerancijos aplinkai keitimosi.

Kuo ekologinio veiksnio reikšmė bus labiau nutolusi nuo optimumo srities, tuo organizmas patirs stipresnį neigiamą poveikį. Maksimali ir minimali ekologinio veiksnio reikšmės, kurias organizmas dar pakelia, t.y. ištveria – tai kritinės arba ištvermingumo(tolerancijos) ribos, už kurių organizmo egzistencija nebegalima. Diapazonas tarp ištvermingumo ribų – A ir D taškų yra konkretaus organizmo, pvz.: palmės tolerancijos sritis temperatūros(konkretaus veiksnio) atžvilgiu. Tolerancijos (tolerantia lot. – kantrybė) terminą pirmasis pasiūlė V.Šelfordas 1911m. Tolerancijos sąvoka V.Šelfordas apibrėžė organizmo sugebėjimą augti, vystytis, daugintis, t.y. išlikti gyvybingu tik tam tikromis aplinkybėmis – tik tam tikrame ekologinių veiksnių veikimo diapazone. Kitas dėsningumas siejamas su tolerancijos dėsniu, kuris nusako kiekvieno organizmo savybę turėti pakantumą (toleranciją) gyvenamajai aplinkai, kad išgyventų ir išliktų joje, tačiau tolerancija yra ribota. Taigi kiekvienas organizmas toleruoja tam tikrus veiksnius tam tikrose ribose.

Sritys už optimumo diapazono yra streso zonos (AB ir CD), kuriose organizmas silpnai auga, nesivysto ir nesidaugina, čia vyksta organizmo fiziologinių procesų slopinimas. Ekologiniai veiksniai, esantys už ištvermingumo ribų turi ribojantį arba limituojantį (limit lot. – riba) poveikį organizmui, kurio pasėkoje anksčiau ar vėliau įvyks mirtis. Kiekvienais metais rudenį augalų vegetacijai ribojančiu veiksniu tampa temperatūra. Dėl temperatūros limituojančio poveikio skiriasi augalija skirtingose geografinėse platumose. Ribojančiu veiksniu gali tapti ir biotinis veiksnys, kaip pavyzdžiui trūkumas augalus apdulkinančių vabzdžių. Ribojantys veiksniai yra tokie, kurie lemia, ar konkrečioje aplinkoje organizmas gali gyventi, ar ne. Organizmo egzistenciją ribojančiu veiksniu gali tapti bet kuris gyvosios ir negyvosios aplinkos veiksnys, nes tai galima įvardinti kaip abiotinio ar biotinio veiksnio veikimo ribą, kurios žemiau minimumo ar aukščiau maksimumo organizmas negali egzistuoti. Dar vienas, limitavimo dėsnis sako, kad joks organizmas negali egzistuoti tokioje aplinkoje, kurioje nors vienas ekologinis veiksnys yra už tolerancijos diapazono ribų. Savaime suprantama, kad dalinė žūtis (pvz. – augalo) ar absoliuti mirtis priklausys nuo limituojančio veiksnio trukmės ir intensyvumo.

Bet kurį organizmą jį supančioje aplinkoje veikia ne vienas, ne keletas veiksnių, o visa jų kompleksas, nes aplinką sudaro ekologinių veiksnių visuma. Visi aplinkos veiksniai yra atitinkamame derinyje ir lėčiau ar greičiau kinta. Taigi, norint išsiaiškinti kurių veiksnių poveikis organizmui teigiamas, o kurių – neigiamas, susiduriama
su painia situacija, nes aplinkos veiksniai veikia kompleksiškai, t.y. jų poveikis jų poveikis konkrečiam organizmui pasireiškia per atitinkamą derinį. Tai dar vienas dėsningumas. Šis kompleksiškas veikimas nėra toks paprastas, nes kiekvieno veiksnio optimumo ir tolerancijos ribos priklauso nuo kitų ekologinių veiksnių intensyvumo. Pavyzdžiui aukštą temperatūrą kai kurie organizmai kaip samanos geriau pakelia sausame, o ne drėgname ore. Žemoje temperatūroje ištvermingesni yra gerai besimaitinantys gyvūnai bei augalai. Augalai žemesnės temperatūros neigiamą įtaką fotosintezės procesui kompensuoja didesniu šviesos poreikiu. Pavyzdžiui klevas Lenkijoje yra tamsiamėgis, o Norvegijoje – šviesiamėgis ir tai apsprendžia geografinė platuma. Tačiau vienų poreikių kompensacija kitais galima tik dalinai. Visišką vandens nebuvimą augalams negalės kompensuoti net jei ir visi likusieji veiksniai bus optimalūs (šviesa, temperatūra, mineralinės maisto medžiagos).

Dar vienas ekologinių veiksnių veikimo dėsningumas – tai jų poveikio nevienareikšmiškumas skirtingoms organizmo funkcijoms. Tokios pat skaitinės reikšmės veiksnys nevienodai veikia skirtingas organizmo funkcijas: vienai funkcijai – tai gali būti optimalu, kitai – turėti stresinį poveikį. Pavyzdžiui, 40-45C temperatūroje šaltakraujų medžiagų apykaita pagreitėja, tačiau sumažėja(stabdomas) jų aktyvumas ir įvyksta šiluminis sustingimas. Daugeliui žuvų optimali temperatūra lytinei produkcijai yra per aukšta neršimui.

Ištvermingumo ribos, optimumo ir streso zonos yra organizmų individualios paveldimos savybės. Jos susijusios su lytimi ir fiziologiniais individų skirtumais bei kinta su amžiumi. Pavyzdžiui grūdinių ir miltinių produktų kenkėjo (Pyralididae šeima) vikšrams kritinė minimali temperatūra yra -7C, suaugėliams – -22C, kiaušinėliams – -22C. Todėl rūšies tolerancijos yra platesnė už atskiro individo. Be to atskirų rūšių gyvenimo ciklo periodai, kurių metu organizmai atlieka tam tikras funkcijas (mitybos, augimo, dauginimosi) visuomet yra suderinti su sezoniniais aplinkos pokyčiais.

Tačiau nežiūrint visų suderinamumų Žemėje nėra tokios augalų ar gyvūnų rūšies, kuri galėtų išgyventi visokiausiomis sąlygomis, t.y. būtų paplitusi visame Žemės rutulyje. Kiekviena organizmų rūšis gyvuoja ir klesti tik toje aplinkoje prie kurios yra prisitaikiusi (adaptavusi): kaktusai – karštame ir sausame klimate, kerpės – šaltame klimate ir nederlingame dirvožemyje ar net ant akmenų, medžių, žuvys – tik vandenyje. Kiekvienas organizmas yra prisitaikęs gyventi tik tokioje aplinkoje, kur įvairūs aplinkos parametrai (temperatūra, šviesa, drėgmė ir kt.) svyruoja (kinta) tik tam tikrame diapazone. Tokį organizmų reiškinį ekologai vadina adaptacijos ribotumu arba specifiškumu. Adaptacijos ribotumas sąlygoja organizmų pasiskirstymą Žemėje zonomis pagal geografinę platumą.

KLAUSIMAI SAVARANKIŠKAM DARBUI.

1. Aplinkos samprata. Iš ko ir kaip aplinka sudaryta?

2. Aplinkos (ekologinių) veiksnių supratimas.

3. Ekologinių veiksnių klasifikacija pagal prigimtį.

4. Kokio pobūdžio įtaką įvairiems organizmams gali daryti aplinka?

5. Kokie yra aplinkos ekologinių veiksnių poveikio dėsningumai?

6. Kokie ir kada ekologiniai veiksniai tampa limituojančiais (ribojančiais)?

7. Paaiškinkite tolerancijos sąvoką ekologiniu požiūriu.

8. Kokios ekologinių veiksnių poveikio zonos ir ribos yra tolerancijos schemoje?

9. Įvairūs ekologinių veiksnių deriniai gali nulemti skirtingo pobūdžio aplinką. Kokia gali būti aplinka?

10. Pagal kokį principą įvairūs organizmai pasiskirstę žemės rutulyje?

II ABIOTINIAI VEIKSNIAI

Kiekvieno organizmo buveinė randasi tam tikroje fizinėje- cheminėje aplinkoje. Šią aplinką galima traktuoti kaip ekologinių abiotinių veiksnių visumą. Trumpai apžvelgsime esminius pirmo reikšmingumo negyvosios aplinkos veiksnius: temperatūrą, drėgmę, šviesą. Organizmų egzistencijai šie abiotiniai veiksniai dažnai turi didelę tikimybę tapti limituojančiais.

Tempera-tūra kaip ekologinis veiksnys. Organizmų prisitaiky-mas prie nepalan-kios tempera-tūros. Įvairiose žemės paviršiaus vietose temperatūra svyruoja nuo -60○ C (Sibire) iki +80○C (dykumose).Dauguma organizmų rūšių yra prisitaikę gyventi aplinkoje, kurioje temperatūrų svyravimų diapazonas yra siauresnis. Temperatūra – tai veiksnys potencialiai galintis tapti limituojančiu bet kokiam organizmui, nes visi fiziologiniai procesai ir biocheminės reakcijos gali vykti tik tam tikroje temperatūroje ir dažniausiai teigiamoje. Tačiau kai kurie organizmai anabiozėje gali pakelti labai žemas temperatūras, o tam tikri mikroorganizmai- karštų šaltinių dumbliai ir bakterijos išgyvena ir dauginasi netoli virimo temperatūros. Vandenyje temperatūros svyruoja mažiau negu sausumoje, todėl vandens organizmų tolerancijos sritis temperatūros atžvilgiu yra siauresnė. Viršutinė gyvybei pakeliama temperatūros riba yra gyvų baltymų krešėjimas. 60-70○C yra negrįžtamo jų pakitimo temperatūra, kuriai esant baltymų vandeniniai tirpalai koaguliuoja. Tačiau įvairių organizmų šiluminės koaguliacijos riba skirtinga. Tai priklauso nuo drėgmės kiekio. Samanos pakelia aukštą temperatūrą sausame ore, bet drėgnoje atmosferoje per parą
žūva prie 40○C. Kalbant apie žemas temperatūras, gyvybės procesai augaluose vyksta tol, kol neužšąla protoplazma, t.y. kol ląstelėse nesusidaro ledas. O augalai užšąla gerokai žemesnėje kaip 0○C temperatūroje. Tai paaiškinama didesne sulčių koncentracija. Tačiau žiemą augalai turi visuomet problemą su vandeniu. Dėl kvėpavimo augalai, nors ir lėčiau transpiruoja, tačiau vandens iš sušalusio dirvožemio paimti negali. Ir nors žiemą lapuočiai medžiai lapus numeta, tačiau jie transpiruoja stipriau už spygliuočius. Todėl vaismedžiai kartais žiemą gali žūti dėl vandens trūkumo, t.y. neprisitaikymo prie ilgai trunkančių šalčių. Metų ir paros bėgyje temperatūros ir šviesos kaitos ritmai kartu su potvyniais- atoslūgiais bei drėgmės kitimu apsprendžia augalų ir gyvūnų aktyvumą. Esant skirtingam prisitaikymo laipsniui pagal plastiškumą temperatūros atžvilgiu organizmai skirstomi į euriterminius ir stenoterminius. Euriterminiai organizmai, pakeliantys didelius temperatūros svyravimus, yra dykumų ir aukštikalnių, bei vidutinių platumų augalai ir gyvūnai. Priešinga grupė- stenoterminiai organizmai, kurie gali gyventi tik prie tam tikros temperatūros. Jų temperatūrų svyravimo diapazonas siauras, pavyzdžiui atogrąžų gyventojai.

Šiuo metu Jūs matote 31% šio straipsnio.
Matomi 2416 žodžiai iš 7885 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.