Οικολογία,�η μελέτη των αλληλεπιδράσεων�βιοτικών και αβιοτικών παραγόντων σε επίπεδο οικοσυστήματος

Το οικοσύστημα έχει σχετικά όρια και μέγεθος

(γεωγραφική, ερευνητική σχετικότητα)

Βιότοπος

μόνο οι αβιοτικοί παράγοντες,

ο τόπος, η σύσταση εδάφους, νερού και αέρα, οι φυσικοχημικές συνθήκες, τα φαινόμενα

​

Αβιοτικός παράγοντας = θερμοκρασία

(βέλτιστη θ, ευρύθερμοι-στενόθερμοι→ποικιλία, προσαρμογές)

Αβιοτικός παράγοντας = αλατότητα

(βέλτιστη, ευρύαλοι-στενόαλοι→ποικιλία, προσαρμογές)

**Ακραία περιβάλλοντα: Νεκρά Θάλασσα

Αβιοτικός παράγοντας = pH

(βέλτιστo pH υδάτων, εδάφους, →ποικιλία, προσαρμογές)

**Ακραία περιβάλλοντα: Λίμνη στο πάρκο Yellowstone

Οξύτητα, υψηλή θερμοκρασία

**Ακραία περιβάλλοντα: Πίεση, θερμοκρασία

Οι υποθαλάσσιες θερμοπηγές (λίκνο της ζωής;)

Η βιοκοινότητα του οικοσυστήματος είναι οι πληθυσμοί διαφορετικών ειδών που αλληλεπιδρούν

Οι βιοτικοί παράγοντες αλληλεπιδρούν:

1-ανταγωνισμός, 2-παρασιτισμός

… και ο κιττός, όταν άρχηται σπερμούσθαι μετέωρον έχει και ορθόν τον βλαστόν.

Πολύρριζος μεν ουν άπας κιττός, συνεστραμμένος ταις ρίζαις και παχείαις…παραφύεται πάσι τοις δένδροις και αφαυαίνει παραιρούμενος την τροφήν.

Ο φιλόσοφος και φυσιογνώστης,

Θεόφραστος από τη Λέσβο

περιγράφει τον κισσό:

3-ΣΥΜΒΙΩΣΗ ή ΑΜΟΙΒΑΙΑ ΩΦΕΛΕΙΑ

- - - Μικροβίωμα - - -

Escherichia coli + Homo sapiens = BFFE

4-ΚΟΙΝΩΝΙΚΗ ΟΡΓΑΝΩΣΗ��από το ένστικτο στην συνειδητή επιλογή

και κάτι πιο χαριτωμένο..�τροφικές σχέσεις!

3 προϋποθέσεις ύλης/ενέργειας για να διατηρείται ένα οικοσύστημα

• Είσοδος ενέργειας: φωτοαυτότροφοι, χημειοαυτότροφοι, ραδιοαυτότροφοι οργανισμοί
• Διανομή ενέργειας: τροφικές σχέσεις
• Ανακύκλωση υλικών: αποικοδομητές

​

plus: εξελικτικές προσαρμογές επιβίωσης στους αβιοτικούς παράγοντες

Κατηγορίες οικοσυστημάτων�(με κριτήριο την πηγή ενέργειας)

• Αυτότροφα οικοσυστήματα
• Ήλιος
• Φυσικά οικοσυστήματα:χερσαία πχ δάσος, υδάτινα σε μικρά βάθη (ευφωτική ζώνη)
• Άλλες συμπληρωματικές πηγές: οξείδωση μετάλλων, ραδιενέργεια
• Ετερότροφα οικοσυστήματα
• Έτοιμη οργανική τροφή
• Τεχνητά οικοσυστήματα: πόλη
• Φυσικά οικοσυστήματα: Χερσαία πχ σπήλαια, υδάτινα πχ μεγάλα βάθη υδάτινων (αφωτική ζώνη)

Ραδιοαυτότροφοι μύκητες

Αυτότροφα και ετερότροφα θαλάσσια οικοσυστήματα

Ομοίως, στα λιμναία οικοσυστήματα

Πόλεις = ετερότροφα οικοσυστήματα

Μια αηδιαστική περίπτωση ετερότροφου οικοσυστήματος

Αποικοδομητές

ζωή σε άλλους πλανήτες - εξωβιολογία, εξωοικολογία

Ποιοτική και ποσοτική μελέτη των τροφικών σχέσεων σε ένα οικοσύστημα

1. Τροφικές αλυσίδες και πλέγματα:
1. Κατάταξη
2. Αλληλεπίδραση και δυναμική ισορροπία

​

• Ο κανόνας του 10%, (του οικολογικού δεκάτου)

1 - Τροφικά επίπεδα και Τάξεις καταναλωτών

1^ο τροφικό επίπεδο = παραγωγοί

2^ο τροφικό επίπεδο = καταναλωτές 1^ης τάξης

4^ο τροφικό επίπεδο = καταναλωτές 3^ης τάξης

3^ο τροφικό επίπεδο = καταναλωτές 2^ης τάξης

Αυτορρύθμιση πληθυσμών με σχέση θηράματος-θηρευτή

Μηχανισμός αυτορρύθμισης = αλληλεξάρτηση

Σχηματική αναπαράσταση της δυναμικής των πληθυσμών στο σύστημα θήραμα (λεία)-θηρευτής

• Οι πληθυσμοί της λείας και του θηρευτή με το πέρασμα του χρόνου εμφανίζουν διακυμάνσεις ίδιου πλάτους.
• Ο μέγιστος πληθυσμός της λείας προηγείται αυτού του θηρευτή κατά ¼ μήκος κύματος .

Λεία

Θηρευτής

Χρόνος

Πληθυσμός Ν(t)

31

ΑΓΓΕΛΙΚΉ ΤΡΙΚΑΛΙΤΗ

32

Αυτορρύθμιση και αυτοσυντήρηση των οικοσυστημάτων μέσω της θήρευσης

Αν αυξηθεί πολύ ο πληθυσμός

του θηρευτή (θετική ανάδραση),

τότε μειώνεται ο πληθυσμός της

λείας του (αρνητική ανάδραση)

​

Η σχέση

αυτή αποτελεί ένα σύστημα

δυναμικής ισορροπίας μέσω του

οποίου ελέγχονται οι πληθυσμοί

τόσο του θηρευτή όσο και της

λείας που κρατιούνται μέσα

σε κάποια όρια

​

33

ΑΓΓΕΛΙΚΉ ΤΡΙΚΑΛΙΤΗ

Τροφικοί καταρράκτες�(η σημασία των κορυφαίων καταναλωτών)�

Η βιοποικιλότητα προστατεύει την ισορροπία

Ποιοτική και ποσοτική μελέτη των τροφικών σχέσεων σε ένα οικοσύστημα

1. Τροφικές αλυσίδες και πλέγματα:
1. Κατάταξη
2. Αλληλεπίδραση και δυναμική ισορροπία

​

• Ο κανόνας του 10%, (του οικολογικού δεκάτου)

Ένας πληθυσμός από φυτά παίρνει φωτοσυνθέτοντας ένα ποσό ενέργειας �Πόσο από αυτό θα περάσει στα φυτοφάγα ζώα;

Κυτταρική αναπνοή φυτών

Ανάπτυξη

Τρώγονται

Απεκκρίσεις

φυτοφάγων ζώων

PASS = 10%

Αρχική δέσμευση

Μάζα φυτών που δεν

τρώγονται

Ένας πληθυσμός από φυτοφάγα έντομα παίρνει τρώγοντας ένα ποσό ενέργειας �Πόσο από αυτό θα περάσει στους θηρευτές του;

Κυτταρική αναπνοή φυτοφάγων

Ανάπτυξη

Τρώγονται

Απεκκρίσεις σαρκοφάγων

PASS = 1%

PASS = 10%

Μάζα φυτοφάγων που δεν

τρώγονται

Άρα, κανόνας:�Η ενέργεια και η βιομάζα μειώνονται καθώς ανεβαίνουμε τροφικά επίπεδα, και μάλιστα κατά δέκα φορές ανά βήμα

Παραγωγοί

Καταναλωτές 1^ης τάξης

Καταναλωτές 2^ης τάξης

Καταναλωτές 3^ης τάξης

20 Kg 3.000 Kj

200 Kg 30.000 Kj

2.000 Kg 300.000 Kj

20.000 Kg 3.000.000 Kj

10% - 2006 4^ο

--Να γράψετε όλες τις διαφορετικές τροφικές αλυσίδες …και να κατατάξετε τους οργανισμούς σε όλα τα δυνατά τροφικά επίπεδα.

--Ποιοι οργανισμοί συμπεριφέρονται ταυτόχρονα ως κατ/τές 2^ης και 3^ης τάξης;

​

--Αν η ενέργεια που εμπεριέχεται στον πληθυσμό της λιβελούλας είναι 1000 ΚJoules, να υπολογίσετε την ενέργεια στον πληθυσμό των βατράχων.

10.000 Kj/m² πήραν αρχικά

1802 Kj/m²

198 Kj/m²

2.000 Kj/m² πήραν αρχικά

Κυττ.αναπνοή

Φυτικής &

ζωικής προέλευσης

Κυττ.αναπνοή

Δεν εισέρχεται στην τροφ.αύσίδα

1^ο τρ.επίπεδο

2^ο τρ.επίπεδο

Διανομή ενέργειας & υλικών (τροφής) – πρότυπο κατανάλωσης

Ασκήσεις

Κατηγορία 1:

• κατάταξη οργανισμών σε τροφικά επίπεδα ή τάξεις καταναλωτών
• εύρεση τροφικών αλυσίδων
• -εφαρμογές ισορροπίας σε τροφικό πλέγμα

​

Κατηγορία 2:

• Εφαρμογή του 10% σε ενέργεια και βιομάζα
• Σχεδιασμός και ανάλυση πυραμίδων ενέργειας και βιομάζας
• Μοίρασμα ενέργειας σε τροφικό πλέγμα

​

Κατηγορία 3: Μετατροπή βιομάζας σε ενέργεια ή πληθυσμό και αντίστροφα.

​

Πυραμίδα τροφικών επιπέδων�Η ενέργεια και η μάζα λιγοστεύουν…

Παραγωγοί

Καταναλωτές 1^ης τάξης

Καταναλωτές 2^ης τάξης

Καταναλωτές 3^ης τάξης

20 Kg 3.000 Kj

200 Kg 30.000 Kj

2.000 Kg 300.000 Kj

20.000 Kg 3.000.000 Kj

Μετατροπή ενέργειας σε βιομάζα

Παρ.

Κατ. 1^ης

Κατ. 2^ης

200 Kj

2.000 Kj

20.000 Kj

διαίρεση

10 Kg

100 Kg

1.000 Kg

• Δεδομένο το πόση ενέργεια έχει το κάθε κιλό βιομάζας μέσα του
• Πχ υπάρχουν 20 Κj ανά Kg βιομάζας

​

: 20

ΕΝΕΡΓΕΙΑ

BIOMAZA

Μετατροπή βιομάζας σε ενέργεια

Παρ.

Κατ. 1^ης

Κατ. 2^ης

200 Kj

2.000 Kj

20.000 Kj

Πολλ/μός

10 Kg

100 Kg

1.000 Kg

• Δεδομένο το πόση ενέργεια έχει το κάθε κιλό βιομάζας μέσα του
• Πχ υπάρχουν 20 Κj ανά Kg βιομάζας

​

x20

ΕΝΕΡΓΕΙΑ

BIOMAZA

Μετατροπές

Δίνεται ότι θερμιδομετρικά υπολογίστηκε ότι κατά μέσο όρο ένα κιλό βιομάζας περιέχει 20 Kj ενέργειας

Αναπαράσταση τροφικής πυραμίδας με αριθμό ατόμων

Μορφές τροφικών πυραμίδων πληθυσμού

Παρ.

Κατ. 1^ης

Κατ. 2^ης

200 Kg

2.000 Kg

20.000 Kg

• Το πλήθος καθορίζεται ξεχωριστά ανά επίπεδο και με δεδομένη τη μέση μάζα του ατόμου
• Όσο ‘μικρότερο’ το είδος τόσο πιο πολλά τα άτομα.
• Τα παράσιτα είναι πάντα μικρότερα από τους ξενιστές τους

​

διαίρεση 3

διαίρεση 2

διαίρεση 1

ΠΛΗΘΟΣ

BIOMAZA