Zagadnienia związane z ekologią, cz. 2

Działy ekologii:  Współcześnie wyodrębniane są dwa główne działy ekologii - ekologia gatunku i ekologia zespołów wielogatunkowych (synekologia, biocenologia, badania tworzenia się i struktury ekosystemów). W zakres ekologii gatunku wchodzi:

<>EKOLOGIA POPULACYJNA (DEMEKOLOGIA) - jest to część ekologii gatunku, która dotyczy zmian liczebności populacji jednogatunkowych, które zachodzą pod wpływem czynników ekologicznych (biotycznych i abiotycznych). Pojęcie "ekologii gatunku" jako części ekologii wprowadzono wycofując wcześniej stosowany podział tej nauki na:

• Autekologię - dział ekologii zajmujący się badaniem wzajemnych związków pomiędzy zwierzętami i roślinami, a otoczeniem w jakim się znajdują (środowisko, środowisko nieożywione, środowisko przyrodnicze). W tych związkach badany jest udział i reakcje pojedynczego organizmu, w przeciwieństwie do synekologii, gdzie zbiorowością organizmów wchodzących w interakcje ze środowiskiem nieożywionym są zbiorowości organizmów takie jak populacje, biocenozy (fito lub zoocenozy), a nawet większe jednostki jak ekosystemy czy nawet całe biomy. Podział ekologii na autekologię i synekologię ma obecnie znaczenie historyczne. Został on bowiem zastępiony przez podział na ekologię populacyjną i ekologię ewolucyjną (wchodzące w zakres ekologii gatunku). 

• Synekologię - dział ekologii zajmujący się badaniem struktury i funkcjonowania grup organizmów oraz wzajemne zależności między nimi a środowiskiem. Podział ekologii na synekologię i autekologię ma obecnie znaczenie historyczne. Został zastąpiony przez podział na ekologię populacyjną i ekologię ewolucyjną (wchodzące w zakres ekologii gatunku). 

WSPÓŁCZESNY PODZIAŁ:

A) EKOLOGIA POPULACYJNA (ZAGADNIENIA DYNAMIKI POPULACJI LOKALNYHC, PROBLEMY ZASIĘGU I ROZMIESZCZENIA). 

B) EKOLOGIA EWOLUCYJNA (HISTORIA ŻYCIA GATUNKÓW, ICH EWOLUCYJNE ADAPTACJE, DOSTOSOWANIA). 

Dynamika populacji lokalnej, występującej w określonym środowisku (zajmującej określoną niszę ekologiczną) zależy od: 

• zgodności abiotycznych cech siedliska z fizjologicznymi potrzebami organizmów, np. zasada Alleego, zasada tolerancji ekologicznej Shelforda); 

*Zasada Alleego - zasada ekologiczna sformułowana w roku 1931 przez Wadera C. Alleego, który twierdził, że zarówno przegęszczenie, jak i niedogęszczenie populacji zwierzęcych może działać na nie ograniczająco i że korzystna jest skupiskowa struktura przestrzenna. Hipoteza jest uzupełnieniem zasady tolerancji ekologicznej Shelforda, opartej na podstawach fizjologicznych (analiza dostępności zasobów siedliska). Według W.C. Alleego możliwości przeżycia zależą od zdolności do zachowań społecznych (socjologia, etologia), co dotyczy zarówno organizmów prostych, np. bezkręgowców, jak i człowieka. Alee twierdził, że jego badania behawioralne wskazują na biologiczne podstawy wojen i konieczność współpracy między ludźmi. Nazwano to "etyką naturalistyczną", zaś Allee został zaliczony do "społęcznych uzdrowicieli", głoszących opinie niezgodne ze stanowiskiem takich ekologów ekosystemu, jak Eugene Odum. 

*Zasada tolerancji ekologicznej Shelforda - jest to koncepcja mówiąca, że zarówno niedobór, jak i nadmiar różnych czynników wpływa na organizm ograniczająco. Zasada ta określa możliwość rozwoju populacji. Możliwość bytowania organizmów określają dwie wartości, tzw. ekstrema działającego czynnika: minimum i maksimum. Zakres między minimum a maksimum nazywamy zakresem tolerancji. Ze względu na tolerancyjność wyróżniamy:

>>> Eurybionty (gr. eurys - szeroki) - organizmy cechujące się szeroką tolerancją wobec czynników środowiskowych. Eurybionty mogą żyć w bardzo zróżnicowanych warunkach, osiedlając się na znacznych obszarach Ziemi. Przykładem może być wróbel domowy, trzcina pospolita i orlica, które spotykamy niemalże na całym świecie. W takim wypadku mamy do czynienia z zasięgiem globalnym bądź kosmopolitycznym. Rodzaje przykładowe eurybiontów to: eurytermy - organizmy potrafią żyć w szerokim zakresie temperatur; euryhaliny - organizmy zdolne do życia w szerokim zakresie zasolenia wody. 

>>> STENOBIONTY - gatunki o wąskim zakresie tolerancji ekologicznej dla danego czynnika, np. gotyl, koralowce rafy koralowej, porosty, itp. Stenobionty są dobrymi bioindykatorami (gatunkami wskaźnikowymi) - ich występowanie świadczy o obecności lub działaniu określonego czynnika. W praktyce gatunki wskaźnikowe wykorzystuje się również do określania stanu środowiska (np. stopnia jego zanieczyszczenia). 

 *Tolerancja ekologiczna (łac. tolerantia - "cierpliwa wytrwałość"; od łac. czasownika tolerare - wytrzymywać, znosić, przecierpieć) - jest to zdolność przystosowania organizmów do zmian czynników abiotycznych. Każdy gatunek i organizm wykazuje określony zakres tolerancji względem danego czynnika. 

TERMINY ZWIĄZANE Z TOLERANCJĄ EKOLOGICZNĄ:

1) Acydofil - jest to organizm tolerujący bądź preferujący życie w środowisku kwaśnym (tj. o niskim pH, nawet poniżej 2, choć za acydofilne uważa się też organizmy żyjące w środowisku o odczynie zbliżonym do 5,5 - typowym dla jezior humotroficznych. Do acydofili należą glównie wybrane gatunki bakterii, grzybów (np. maślak sitarz), rośliny wysokich torfowisk (np. torfowce), wrzosowisk (np. wrzos), ubogich borów (borówka, żurawina) oraz szczaw polny, glony jezior humotroficznych (desmidie). Spotyka się je w starych kopalniach, hałdach, glebach wulkanicznych, gorących źródłach. Ze zwierząt do acydofilów należą np. węgorek octowy, żyjący w fermentujących owocach, niektóre wioślarki żyjące w zakwaszonych wodach. 

2) Acydofob - organizm nierozwijający się w siedlisku zakwaszonym, z reguły acydofobami są rośliny wapieniolubne. Acydofoby są często alkafilami. 

3) Aerob obligatoryjny (bezwzględny tlenowiec, ścisły tlenowiec) - jest to rodzaj aeroba, organizm, który rośnie jedynie w obecności tlenu. Organizmy te pozyskują energię utleniając takie związki jak cukry, bądź tłuszcze w procesie oddychania komórkowego do czego wykorzystują tlen z otaczającego je środowiska. Taką strategię metaboliczną przyjmuje większość zwierząt, rośliny, część grzybów, pierwotniaki, sinice oraz część bakterii. Przykładem bakterii są m.in. bakterie nitryfikacyjne, bakterie przeprowadzające fermentację octową, Nocardia (G+), Pseudomonas aeruginosa (G-), Mycobacterium tuberculosis (kwasooporna), większość laseczek z rodzaju Bacillus (G+). 

4) Aerobioza, oksybioza (z gr. aer - powietrze, bios - życie) - są to procesy życiowe (biochemiczne) zachodzące w środowisku zawierającym tlen. W aerobiozie żyje większość organizmów, u których tlen atmosferyczny jest zużywany w przemianach chemicznych stanowiących podstawowe źródło energii. Przykładem procesu aerobowego jest tlenowy rozkład kwasu pirogronowego. 

5) Anaerob (gr. an = przeczenie, aer - powietrze, bio - żyję), beztlenowiec, anaerobiont, anoksybiont - organizm rozwijający się w warunkach beztlenowych. Wyróżniamy anaeroby obligatoryjne (beztlenowce bezwzględne), żyjące jedynie w warunkach pozbawionych tlenu który jest dla nich toksyczny. Są to np. bakterie acetogenne i metanogenne. Anaeroby fakultatywne (beztlenowce względne) - rozwijające się zarówno w obecności tlenu jak i w warunkach beztlenowych. Wyróżniane są dwa typy względnych beztlenowców. Pierwszy to organizmy, które rozwijają się w obecności tlenu, wytwarzając energię metaboliczną przez fermentację i nie korzystają z tlenu w swoim metabolizmie. Takie organizmy nazywane są aerotolerancyjnymi. Druga grupa w zależności od dostępu tlenu pozyskuje energię dzięki oddychaniu tlenowemu lub fermentacji, w zależności od warunków w jakich się znajduje. Przykładami anaerobów fakultatywnych należy wiele drożdży, bakterie denitryfikacyjne i inne. 

Do anaerobów należy wiele gatunków bakterii, grzybów, bezkręgowców, pierwotniaków i robaków pasożytniczych. Do anaerobów zagrażających człowiekowi należą bakterie tężca i jadu kiełbasianego. 

6) Chionofil - organizm należący do fauny naśnieżnej, przystosowany do przebywania w niskich temperaturach, typowy dla strefy podbiegunowej. Chlonofile pojawiają się w zimie, ale występują także w innych porach roku, są one odporne na mróz, ale nie wykształciły morfologicznych lub fizjologicznych przystosowań do życia w niskich temperaturach. Wiele chionofili to relikty polodowcowe [Relikt polodowcowy/Relikt glacjalny to organizm będący pozostałością z okresu lodowcowego. W tym okresie pewne gatunki dokonywały ekspansji na tereny położone bardziej na południe od ich zwykłego miejsca występowania. Niektóre z nich mimo ocieplenia się klimatu nie wyginęły i przetrwały oddzielone barierą geograficzną od pierwotnego obszaru w refugiach o sprzyjających warunkach klimatycznych, np. na terenach górskich, na torfowiskach]. Najpospolitszymi chionofilami są larwy chrząszczy z rodziny omomiłków (Cantharidae), przedstawicielem których jest Cantharis fusca. W zimie na śniegu pojawiają się larwy tego omomiłka, a postacie doskonałe (imago) występują od czerwca do sierpnia. Larwy omomiłków są największymi owdami jakie spotykamy na śniegu (wielkość do 2 cm). W średniowieczu masowe pojawienie na śniegu czarno ubarwionych larw omomiłków uważano za zapowiedź nadchodzących klęsk, chorób, wojen i innych nieszczęść. Wśród chionofili są niektóre motyle z rodziny miernikowców (Geometridae), a zwłaszcza przedzimki (Operophtera) i zimowki (Agriopis). Imagines tych gatunków spotykane są w listopadzie i grudniu, a larwy żerują w miesiącach letnich. Samice są bezskrzydłe, dzięki czemu nie tracą one energii na latanie, a jedynie poświęcają ją w całości na złożenie jaj. W grupie chionofili spotykane są również skoczogonki (Collembola), chruściki (Trichoptera) z rodzaju Chaetopteryx, np. pospolity w Polsce Chaetopteryx villosa oraz liczne muchówki: ochotkowate (Chironomidae), pozmrokowate (Trichoceridae) i grzybiarkowate (Mycetophilidae). 

7) Chionoksen - organizm należący do fauny naśnieżnej, spotykane zimą na śniegu, ale nieprzystosowany do życia w tych warunkach. Obecność chionoksenów jest przypadkowa. Najczęściej są to np. owady, które pod wpływem ciepłej, lutowej lub marcowej pogody (słoneczny dzień) wychodzą z zimowych schronień. Do chinoksenów zaliczyć możemy niektóre zimujące w stadium imaginalnym motyle, np. latolistek cytrynek, rusałka pawie oczko, chrząszcze z rodziny kusakowatych, ryjowcowatych i biedronkowatych. 

8) Chrząszcze stygobiontyczne - jest to grupa ekologiczna chrząszczy wodnych, zasiedlająca stygal, czyli wody podziemne. Chrząszcze uznawane za stygobionty to wolno żyjące owady, występujące wyłącznie lub prawie wyłącznie w jednym lub więcej rodzajach wód podziemnych, charakteryzujące się przystosowaniami typowymi dla stawonogów podziemnych. Spotykane są w jaskiniach, studniach i głębokich wodach podziemnych. Należące tu gatunki charakteryzuje wysoki stopień endemizmu. Dawniej grupa uważana za nieliczną, jednak do 2013 roku w samej Australii odkryto ponad 100 gatunków stegobiontycznych pływakowatych, co wskazywać może na większą różnorodność tych chrząszczy. Większość dotąd opisanych gatunków należy do Hydradephaga, zwłaszcza do podrodziny hydroporinae z rodziny pływakowatych. 

• rodzaju i siły zależności od innych populacji tworzących strukturę ekosystemu: "pionowych" (troficznych, zob. piramida ekologiczna) i "poziomych" (np. konkurencja, drapieżnictwo, pasożytnictwo, komensalizm, symbioza). 

-> WZROST WYKŁADNICZY LICZEBNOŚCI POPULACJI - jeden z typów dynamiki liczebności populacji, zjawisko zwiększania się liczebności zgodnie z prawem wzrostu wykładniczego, wystepuje wówczas, gdy populacja nie napotyka na ograniczenia, np. związane z nadmiernym zagęszczeniem (zgodnie z zasadą Alleego) lub oddziaływaniami (interakcjami) międzygatunkowymi.