Ekosystem to układ ekologiczny złożony z dwóch podstawowych komponentów: organizmów żywych i materii nieożywionej. Występowanie wielu gatunków w ekosystemie gwarantuje prawidłowe krążenie materii oraz regulację liczebności populacji, a w konsekwencji gwarantuje ich przetrwanie oraz zachowanie naturalności ekosystemu. Populacje organizmów powiązane są ze sobą różnymi zależnościami.
R8oyk1jpsG1Yx
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
Czym jest ekosystem?
Jakie zależności pokarmowe zachodzą w ekosystemie?
Twoje cele
Zdefiniujesz, czym jest ekologia.
Opiszesz rodzaje oddziaływań między gatunkami.
Wskażesz przykłady organizmów pełniących określone funkcje w ekosystemie.
Opiszesz cechy populacji: rozrodczość, śmiertelność, liczebność, zagęszczenie, struktura przestrzenna, struktura płciowa i struktura wiekowa.
Dokonasz obserwacji liczebności, rozmieszczenia i zagęszczenia wybranego gatunku rośliny zielnej w terenie.
iNV8KNjiMM_d5e299
1. Ekologia – nauka o środowisku przyrodniczym
Wszystkie elementy ekosystemu oddziałują na siebie. Należą do nich organizmy, które są nazywane ożywionymi elementami przyrody (biocenoza), i elementy nieożywione (biotop), takie jak składniki mineralne zawarte w glebie, światło, woda, wilgotność, temperatura powietrza, obecność tlenu i dwutlenku węgla, zasolenie wody i gleby. Organizmy mają określone wymagania wobec środowiska. Dany gatunek zasiedla tylko taki teren, na którym może zaspokajać swoje potrzeby. Organizmy są powiązane wieloma zależnościami zarówno z innymi osobnikami, jak i ze składnikami przyrody nieożywionej.
Porównaj warunki życia w środowisku lądowym i wodnym, uwzględniając 3 wybrane czynniki oraz zapisz swoje obserwacje.
RxCvG65iTCHwT
Możesz uwzględnić takie czynniki jak dostępność tlenu, dostępność światła, stabilność warunków.
Na lądzie jest lepszy dostęp do światła i tlenu niż w wodzie, natomiast w środowisku wodnym nie występują duże wahania temperatury, które mają miejsce w środowisku lądowym.
iNV8KNjiMM_d5e340
2. Relacje między gatunkami
Organizmy zamieszkujące to samo środowisko wzajemnie na siebie oddziałują. Oddziaływania te mogą być dla nich korzystne (nieantagonistyczne) lub niekorzystne (antagonistyczne). Korzystną relację między dwoma osobnikami należącymi do różnych gatunków, w wyniku której zwiększają się szanse na przeżycie obu z nich, nazywa się mutualizmem. Mutualizm może być bezwzględnie konieczny do przeżycia organizmów (wtedy jest to symbioza) lub mieć charakter okresowy (protokooperacja). Relacja, która przynosi korzyści jednemu organizmowi, a dla drugiego jest obojętna, to komensalizm. Niekorzystne relacje między gatunkami występują, jeśli osobniki jednego z gatunków osłabiają, wywołują chorobę bądź uśmiercają osobniki drugiego gatunku. Przykładami niekorzystnych relacji są drapieżnictwo, pasożytnictwo, roślinożerność i konkurencja.
Na dowolnym przykładzie pary zwierząt – drapieżnika i jego ofiary – opisz ich przystosowania do polowania (drapieżnik) i uniknięcia schwytania (ofiara).
REWXFexru1hn5
Zwróć uwagę, że drapieżnik musi mieć przystosowania do tropienia ofiary i spożywania pokarmu mięsnego, a ofiara musi być w stanie się ukrywać przed drapieżnikiem i uciekać.
Lis (drapieżnik): rozwinięte kły, bardzo dobry węch, nocny tryb życia.
Zając (ofiara): kamuflujące umaszczenie, zdolność szybkiego biegu.
11
Polecenie 3
Wskaż zasoby środowiska, o które konkurują drzewa w lesie i określ skutki tej konkurencji.
R24EaafPr2iOm
Zastanów się jakie są podstawowe potrzeby roślin i przypomnij sobie jak wygląda las.
Drzewa konkurują o dostęp do światła oraz dostęp do wody i soli mineralnych, przez co wykształciła się piętrowość lasu.
11
Polecenie 4
Przystosowania zwierząt do pobierania pokarmu zależą od rodzaju ich pożywienia. Niedźwiedź brunatny jest zwierzęciem wszystkożernym. Żywi się głównie jagodami i grzybami, nie gardzi padliną. Zdarza się, że poluje na drobne zwierzęta, a nawet ryby. Opisz przystosowania niedźwiedzia do jego sposobów odżywiania się.
RhJsHlOLjLhJT
Zauważ, że niedźwiedź musi mieć przystosowania zarówno do polowania na zwierzęta, jak i do gryzienia różnego rodzaju pokarmu.
Niedźwiedź poluje na mniejsze zwierzęta, co ułatwia mu dobry węch i ostre pazury. Może również żywić się pokarmem zwierzęcym, roślinnym i grzybami dzięki zróżnicowanemu uzębieniu.
11
Polecenie 5
RSLlNsZ3oK0sn
Zwróć uwagę, że zielenice i bakterie tworzące porosty są organizmami samożywnymi, ale wymagają wilgotnego środowiska.
Bakteria lub zielenica w procesie fotosyntezy produkuje substancje odżywcze, z których korzysta również grzyb, a grzyb zapewnia im stałe, korzystne warunki do życia, chroniąc przed wysychaniem.
21
Polecenie 6
Łuskiewnik różowy jest pozbawioną chlorofilu rośliną żyjącą na korzeniach drzew liściastych i szpilkowych. Czerpie z nich pokarm oraz wodę za pomocą ssawek. Większą część roku znajduje się pod ziemią. Na wiosnę wypuszcza nadziemny pęd kwiatowy koloru różowego, pokryty mięsistymi łuskami.
Określ rodzaj relacji międzygatunkowej, jaka zachodzi między łuskiewnikiem a drzewami różnych gatunków.
Wymień przystosowania w budowie łuskiewnika do jego trybu życia.
R73cY4P6Ryo7p
Zauważ, że łuskiewnik korzysta z zasobów innych roślin (drzew), uszczuplając je i nie oferując żadnych korzyści w zamian.
Pasożytnictwo – łuskiewnik jest pasożytem drzew.
Przystosowanie do pasożytniczego trybu życia stanowią ssawki umożliwiające pobieranie substancji odżywczych i wody z innych roślin.
iNV8KNjiMM_d5e380
3. Zależności w ekosystemie
Mieszkańcy ekosystemów powiązani są wzajemnymi zależnościami, z których najważniejsze są zależności pokarmowe, przedstawiane graficznie w postaci łańcuchów i sieci pokarmowych. W łańcuchach organizmy tworzą szereg: każdy z nich zajmuje odpowiedni poziom troficzny (pokarmowy). Pierwsze miejsce (ogniwo) łańcucha pokarmowego zajmują producenci materii organicznej – zwykle są to rośliny. Następne ogniwa zajmują cudzożywni konsumenci, najczęściej zwierzęta. I jedni i drudzy po śmierci stają się pokarmem destruentów (bakterii i grzybów). Rozkładają oni materię organiczną do prostych substancji nieorganicznych, będących składnikiem biotopu. Gdy substancje te zostaną pobrane przez rośliny, wracają do łańcucha pokarmowego. W ten sposób materia nieustannie krąży w ekosystemie między organizmami a ich środowiskiem.
RlCvE3ZFEmMcw1
W ekosystemie, w którym producentami są rośliny, energia słoneczna przekształcana jest przez nie w energię wiązań chemicznych związków organicznych. Jej część jest wykorzystywana przez organizmy do budowy ciała i prowadzenia procesów życiowych. Duża jej część jest rozpraszana w postaci ciepła.
R1QLeoB7RQDVG1
Więcej informacji znajdziesz w e‑materiałach pt. Ekosystem – obieg materii i przepływ energiihttps://zpe.gov.pl/b/ekosystem–obieg-materii-i-przeplyw-energii/P1H3WxPMQEkosystem – obieg materii i przepływ energii oraz Ekosystem – współzależność środowiska i organizmówhttps://zpe.gov.pl/b/ekosystem–wspolzaleznosc-srodowiska-i-organizmow/PgV5MZGqwEkosystem – współzależność środowiska i organizmów.
11
Polecenie 7
Oceń, czy prawdziwe jest zdanie: Organizmy zajmują w ekosystemie stałe poziomy troficzne. Uzasadnij swoją opinię, podając odpowiednie przykłady. Zapisz swoją odpowiedź.
R1DsiNWnVGIZh
Zastanów się, czy rośliny mogą być konsumentami oraz jaki poziom troficzny mogą zajmować zwierzęta wszystkożerne.
Producenci i destruenci zajmują stałe miejsca w łańcuchach troficznych, ale konsumenci mogą zajmować różne poziomy (być konsumentami różnego rzędu) w zależności od rozpatrywanego łańcucha pokarmowego. Na przykład niedźwiedź może być konsumentem I rzędu, gdy żywi się pokarmem roślinnym, ale może też być konsumentem wyższych rzędów, gdy zjada ryby i inne zwierzęta.
11
Polecenie 8
Przedstaw funkcję producentów w krążeniu materii i przepływie energii przez ekosystem.
R1XcaviHTdK0B
Zwróć uwagę, że producenci są pierwszym ogniwem, od którego zaczyna się krążenie materii i przepływ energii w ekosystemie.
Producenci przetwarzają energię słoneczną na energię chemiczną, dzięki czemu jest ona dostępna dla pozostałych organizmów w ekosystemie. Przemieniają oni również materię nieorganiczną do związków organicznych, dzięki czemu możliwy jest jej obieg.
21
Polecenie 9
Przeczytaj poniższy tekst i wykonaj zadania.
Bałtyk stanowi ekosystem ubogi gatunkowo. Dorsz pełnił w nim funkcję ostatniego drapieżnika. Jednak jego nadmierne połowy spowodowały znaczący wzrost liczebności populacji głównych ofiar dorsza: śledzi i szprotek. Są to gatunki ryb żywiące się głównie planktonem zwierzęcym, dla którego pożywienie stanowią jednokomórkowe, samożywne bakterie i protisty. W efekcie pojawiły się obszerne zakwity sinic, których szczątki opadają na dno i tworzą obszary beztlenowe.
Ustal, które z opisanych w tekście organizmów są producentami, a które konsumentami, ułóż z nich łańcuch pokarmowy.
Opisz skutki nadmiernego połowu dorsza w Bałtyku.
R11pyJNND5ug0
Zwróć uwagę, że producentami mogą być jedynie organizmy samożywne, a konsumentami są organizmy cudzożywne.
Łańcuch pokarmowy: jednokomórkowe samożywne bakterie (producenci) – plankton zwierzęcy (konsumenci I rzędu) – śledzie i szprotki (konsumenci II rzędu) – dorsz (konsument III rzędu)
Przez nadmierny połów dorsza zakwitają toksyczne sinice, których szczątki wytwarzają strefy pozbawione wystarczającej zawartości tlenu, aby mogły w nich przeżyć organizmy tlenowe.
21
Polecenie 10
W tabeli przedstawiono liczebność populacji cudzożywnych gatunków (A‑D), które tworzą łańcuch pokarmowy w pewnym ekosystemie.
Liczebność populacji
Gatunek
Liczba osobników
A
1000
B
127
C
30
D
1
Określ liczbę poziomów troficznych w tym ekosystemie.
Wskaż gatunek roślinożerny i gatunek, który w tym ekosystemie zajmuje ostatni poziom troficzny w łańcuchu pokarmowym.
R7A4MI0SQaJUJ
Pamiętaj, że osobników na wyższych poziomach troficznych jest mniej niż na niższych, ponieważ gdyby było inaczej populacje ofiar by nie przetrwały.
W tym ekosystemie obecne są 4 poziomy troficzne.
Gatunkiem roślinożernym jest gatunek B, a ostatnim drapieżnikiem gatunek D.
21
Polecenie 11
Ilustracja przedstawia fragment sieci pokarmowej na skraju lasu.
RgyRdJdD0lmSD
Podaj nazwy poziomów troficznych A‑D.
Znajdź na ilustracji jak najwięcej łańcuchów pokarmowych.
Wybierz dwa organizmy, które mogą ze sobą konkurować o pokarm.
Wybierz (z podanych niżej), a następnie wypisz wszystkie właściwe określenia dotyczące lisa: roślinożerca, drapieżnik, producent, konsument I rzędu, konsument II rzędu, konsument III rzędu, saprobiont.
Podaj nazwy poziomów troficznych A‑D.
Wypisz jak najwięcej łańcuchów pokarmowych, które znalazły się w sieci pokarmowej.
Wybierz dwa organizmy, które mogą ze sobą konkurować o pokarm.
Wybierz (z podanych niżej), a następnie wypisz wszystkie właściwe określenia dotyczące lisa: roślinożerca, drapieżnik, producent, konsument I rzędu, konsument II rzędu, konsument III rzędu, saprobiont.
RuVFzpuuFUCRI
Przypomnij sobie nazwy głównych poziomów troficznych i zwróć uwagę na możliwość występowania rzędowości.
Pamiętaj, żeby w łańcuchach uwzględnić wszystkie poziomy troficzne.
Zwróć uwagę, że najbardziej konkurować ze sobą o pokarm będą gatunki należące do tego samego poziomu troficznego.
Przeanalizuj łańcuchy pokarmowe z drugiego podpunktu. Zwróć uwagę, na pokarm lisa.
A – producenci, B – konsumenci I rzędu, C – konsumenci II rzędu, D – konsumenci III rzędu.
Przykładowe pary: ślimak winniczek i gąsienica bielinka, jaszczurka zielona i żaba trawna.
Lis jest drapieżnikiem i konsumentem I, II i III rzędu.
21
Polecenie 12
Wykresy przedstawiają zmiany liczebności osobników populacji A i B oraz C i D w dwóch różnych ekosystemach.
ReveatUzqgdlS
Określ rodzaj zależności, jaka zachodzi między populacjami A i B oraz C i D.
Wyjaśnij, w jaki sposób regulowana jest liczebność populacji w obu ekosystemach.
RHzWKfzTHTlcD
Zauważ, że w pierwszym ekosystemie jedna z populacji wyparła drugą, a w drugim ekosystemie liczebności populacji ściśle zależą od siebie.
Pomiędzy gatunkami A i B zachodzi konkurencja, a pomiędzy C i D drapieżnictwo.
Liczebność populacji w pierwszym ekosystemie jest regulowana przez ograniczone zasoby środowiska. Wzrost populacji gatunku A powoduje zmniejszenie dostępności tych zasobów dla gatunku B, a przez to spadek liczebności jego populacji. Natomiast w drugim przypadku liczebność drapieżników (gatunek C) determinuje liczebność ofiar (gatunek D) i odwrotnie. Wzrost liczebności drapieżników powoduje spadek liczebności ofiar, a z czasem spadek liczebności ofiar skutkuje spadkiem liczebności drapieżników. Niska liczebność drapieżników pozwala na wzrost populacji ofiar i w konsekwencji ponowny wzrost liczebności drapieżników.
21
Polecenie 13
Na ilustracji przedstawiono najważniejsze elementy ekosystemu jeziora.
RcN8OvfQsn0eF
Napisz nazwę gatunku, który zajmuje najwyższy poziom troficzny, oraz gatunku, który ma najwięcej konkurentów.
Napisz nazwę populacji, na której liczebność negatywnie wpłynie wzrost populacji szczupaka.
Wyjaśnij, czy usunięcie błotniarki może spowodować całkowite wyginięcie populacji konsumentów wyższego rzędu w tym ekosystemie.
Wypisz nazwy przedstawionych na ilustracji producentów.
RpZ53I6MYibJ0
Ułóż łańcuchy troficzne z organizmów widocznych na ilustracji. Który organizm jest konsumentem najwyższego rzędu?
Zastanów się, które gatunki stanowią główny pokarm szczupaka.
Zastanów się, czy błotniarka jest jedynym pożywieniem danego konsumenta wyższego rzędu.
Zwróć uwagę na występujące na ilustracji organizmy samożywne.
Najwyższy poziom troficzny zajmuje czapla siwa, a najwięcej konkurentów ma perkoz dwuczuby.
Wzrost populacji szczupaka/okonia wpłynie szczególnie negatywnie na liczebność płoci i żab.
Usunięcie błotniarki nie powinno spowodować całkowitego wyginięcia populacji konsumentów w tym ekosystemie, ponieważ żywią się oni również innymi gatunkami.
Producenci to grzybienie białe i plankton roślinny.
4. Cechy populacji
Do cech populacji należą rozrodczość, śmiertelność, liczebność, zagęszczenie, struktura przestrzenna, struktura płciowa i struktura wiekowa.
Rozrodczość to liczba potomstwa wydanego na świat w określonym czasie.
Śmiertelność to liczba osobników, które giną w określonym czasie.
Liczebność – liczba osobników, które tworzą populację; wpływają na nią m.in. rozrodczość i śmiertelność.
Zagęszczenie – liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni.
Struktura przestrzenna (rozmieszczenie) – sposób, w jaki osobniki należące do danej populacji są rozmieszczone na zajmowanym przez siebie obszarze. Wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje rozmieszczenia:
skupiskowe – osobniki danej populacji skupiają się w pewnych rejonach zajmowanego obszaru;
losowe – osobniki danej populacji są przypadkowo rozlokowane w przestrzeni;
równomierne – osobniki danej populacji są równomiernie rozlokowane w przestrzeni.
R17ETaImsUTbT
R1YzEapa4EUPc
R1JxWFGa4LiEB
Struktura płciowa – wzajemny stosunek osobników męskich i żeńskich w populacji.
Struktura wiekowa to zróżnicowanie osobników populacji pod względem wiekowym. Osobniki dzieli się na:
osobniki młode, w wieku przedrozrodczym, które są jeszcze niezdolne do rozmnażania;
osobniki dojrzałe, w wieku rozrodczym, które są zdolne do rozmnażania;
osobniki stare, w wieku porozrodczym, które utraciły zdolność do rozmnażania.
Strukturę wiekową populacji przedstawia się graficznie w postaci piramidy wieku. Kształt piramidy wieku określa stan populacji, na podstawie którego można prognozować jej dalsze losy: rozwój, stabilizację bądź wymieranie.
ROfChQAdNx5Tw
R17F9XJA5XRjQ
R1aiBEFhTWRtQ
1
Polecenie 14
RxdRCxfnDOcoG
Na podstawie powyższego schematu określ stan populacji Polski. Zapisz i uzasadnij swoją odpowiedź.
R3X7x6Lcu9WC5
Przypomij sobie cechy populacji rozwijającej się, ustabilizowanej i wymierającej.
Struktura wiekowa populacji Polski w 2023 ma kształt urny, a więc jest to populacja wymierająca. Najwięcej jest osobników dorosłych (w wieku rozrodczym) i starych (w wieku porozrodczym), a najmniej osobników młodych (w wieku przedrozrodczym).
iNV8KNjiMM_d5e421
Zadania
1
Pokaż ćwiczenia:
11
Ćwiczenie 1
R1a7wfONNmw6G
1
Ćwiczenie 2
RtZPvg5cipT73
1
Ćwiczenie 3
RVeGENbC508BO
1
Ćwiczenie 4
RW28Z4rhv7KQj
1
Ćwiczenie 5
Rp6VqdxU7ALn1
2
Ćwiczenie 6
R1XoIDSCJGyLv
2
Ćwiczenie 7
RWRCY9doq1GrV
Ilustracja do ćwiczeń 8 i 9.
Rfkjs3HND2jCL
2
Ćwiczenie 8
RyE5qFmptsRqQ
2
Ćwiczenie 9
R1UUUanpFNelG
2
Ćwiczenie 10
R1TOjyRc5gfC2
Projekt
Obserwacja 1
Problem badawczy: Od czego zależy liczebność, rozmieszczenie i zagęszczenie wybranych gatunków roślin zielnych?
Hipoteza 1
Hipoteza 1
Liczebność, zagęszczenie i sposób rozmieszczenia osobników w populacji zależy od gatunku rośliny zielnej.
Hipoteza 2
Hipoteza 2
Liczebność, zagęszczenie i sposób rozmieszczenia osobników w populacji nie zależy od gatunku rośliny zielnej.
Co będzie potrzebne
taśma miernicza;
palik i sznurek;
atlas lub klucz do oznaczania roślin;
duży arkusz szarego papieru;
pisaki;
wybrane gatunki roślin zielnych.
Instrukcja
W parku, lesie lub na łące o znanej powierzchni wybierz 1 roślinę zielną dziko rosnącą i ustal jej nazwę gatunkową za pomocą klucza, atlasu do oznaczania roślin lub specjalnej aplikacji do rozpoznawania gatunków.
W wybranym losowo miejscu odmierz kwadrat o boku 1 m.
Policz, ile osobników wybranego przez ciebie gatunku występuje w obrębie tego kwadratu.
Cztery takie same kwadraty (1 mIndeks górny 22) wyznacz w innych losowo wybranych miejscach o podobnych warunkach siedliskowych w obrębie twojego obszaru i policz, ile osobników obserwowanego gatunku tam występuje.
Wydrukuj kartę, która jest do pobrania pod instrukcją. Zapisz dokumentację obserwacji: jej cel, nazwę gatunkową obserwowanej rośliny i wyniki w postaci tabeli.
Oblicz średnie zagęszczenie roślin (liczba osobników na powierzchni 1 mIndeks górny 22).
Oszacuj liczebność populacji badanego gatunku. W tym celu pomnóż wartość średniego zagęszczenia przez wielkość powierzchni twojego obszaru.
Opracuj wykres kolumnowy przedstawiający liczbę osobników na każdym poletku.
W karcie zanotuj, jaki jest typ rozmieszczenia wybranego gatunku na podstawie przeprowadzonej przez ciebie obserwacji.
Wyszukaj w dowolnych źródłach informacje na temat typu rozmieszczenia obserwowanego przez ciebie gatunku; w razie rozbieżności między ustalonymi przez ciebie danymi i danymi ze źródeł sformułuj hipotezę, która będzie próbą wyjaśnienia różnic.
W karcie zapisz swoje refleksje. Odpowiedz na pytania:
Dlaczego przed policzeniem roślin wyznacza się w terenie poletka (kwadraty) o powierzchni 1 mIndeks górny 22?
Dlaczego położenie poletek powinno być wyznaczone w sposób losowy?
Jak zapewnić losowy wybór miejsca kolejnych poletek?
Ile poletek należy wyznaczyć, by otrzymać wiarygodne wyniki?