Ekologi Ekologi handlar mycket om växelspelet mellan organismerna och den omgivande miljön. Organismerna kan äta varandra, parasitera, samarbeta eller dra nytta av varandra. Forskning inom ekologi försöker svara på frågor som berör organismernas inbördes relationer, deras antal och utbredning, förmåga att överleva, växa, fortplanta sig och sprida sig. De kan också handla om arter eller enstaka populationers egenskaper. Svaren på ekologiska frågor innehåller alltid fakta om sambanden mellan organismerna och den omgivande miljön. Näringsväv; är ett försök att förstå strukturen i miljön. Energiflöden och samband.
Ex1. Enkla förhållanden Kodiak, Alaska Energi björnar: 60% lax 30% växter 10% insekter, blötdjur, val. Lax ger björnarna ett årligt tillskott av fett och proteiner under sommaren och hösten. 3600 individer. Varje år vandrar 50 miljoner laxar (6 arter) upp för öns åar för att leka. Energi växter: 75% lax 8% fekalier 10% vittring 150 000 ton fisk dör och bryts ned varvid närsalter frigörs. Vegetationen kring vattendragen är därför mycket frodig och ger björnarna mat under våren och tidig sommar. Korta näringskedjor som är helt beroende på laxvandringarna
Ex2. Komplexa förhållanden Ibland studerar ekologer samspelet mellan hela samhällen och den icke levande miljön, dvs. ekosystemet. Varför minskar sillgrisslans ungar i vikt? Övergödning, överfiske, miljögifter och klimat i kombination kan vara en av orsakerna till att sillgrisslans ungar minskat i vikt. P.g.a. att skarpsillen magrat och att torsken har svårt att fortplanta sig i Östersjön.
Ekologiska frågor Hur hittar valarna föda? Varför dricker zebror ofta tillsammans med impalaantiloper? Vilka faktorer begränsar populationsstorleken hos gnagare? Varför växer regnskogar fortare än barrskogar? Vilka processer påverkar näringssalters cirkulation på savanner?
Vad är miljön? Ekologi handlar alltså om växelspelet mellan organismerna och den omgivande miljön. I ekologi kallar man allt i omgivningen som kan påverka organismerna för miljön. Det innefattar både organismerna själva och den icke levande miljön. Artrikt med komplexa näringsvävar Abiotiska faktorer den icke levande miljön innefattar klimatet, marken, luften och vattnet. Hit hör kemiska faktorer som ph och mängden närsalter i marken, liksom fysikaliska faktorer som temperatur, vind och solljus. Biotiska faktorer är påverkan från den levande miljön, det vill säga från organismer (föda, konkurrens, parasitism, predation) Artfattigt med enkla näringskedjor
Organismen och miljön Varje art har sina speciella krav på miljön och bara om dessa krav är uppfyllda kan de överleva, växa och fortplanta sig. En evolutionär anpassning under lång tid En Nisch beskriver vid vilka omständigheter en art trivs bäst och vid vilket intervall en art kan existera. De naturtyper där en arts nisch finns kallas habitat. Grafisk presentation av en vaktels nisch
Organismen och miljön Havstulpaner lever i strandlinjen på ost och västkusten. Konkurrens mellan två arter, där deras fundamentala och realiserade nischer skiljer sig och medför en faktisk separering. Nischdifferentiering pga. konkurrens eller anpassningar till miljön kan separera arternas överlapp, alternativt konkurrera ut varandra.
Organismen och miljön Nischdifferentiering pga. konkurrens eller anpassningar till miljön kan även ge upphov till distinkta populationer inom en art eller mellan kön av en art. Detta kan leda till nya arter eller att arter som överlappar varandra inom nischer blir mer separerade Storlek på bytesdjur och ökenhabitat/vattenåtgå ng
Exempel på nischdifferentiering hos Jordekorrar, (Chipmunks). Rangordna vad som driver differentieringen och därmed artbildning. Tål kyla bäst, dagaktiv Är störst och mest aggressiv Näst störst, bidurnal Skillnader i: temperaturtolerans storlek aggressivitet födoval antipredatorbeteenden dyngsrytm Habitatval och nisch Minst men tål värme, nattaktiv
Organismen och miljön Nischdifferentiering ger ibland upphov till extrema anpassningar. Ex. Isfisken som finns i Antarktis lever i ett temperaturintervall på 0 o C ±2. Den har antifrostproteiner i blodet och inga blodkroppar. Vår egen ruda klarar ett temperaturintervall från 0-40 0 C och kan övervintra (ämnesomsättningen går ner till en tiondel) i syrefria miljöer. Groblad som är väldigt känslig för konkurrens lever i en stressad nisch där inga andra arter klarar av påverkan. Optimalitet- nischdifferentiering
Ekosystem, biotop, habitat och nisch Ekosystemet innefattar biotopen med växt och djursamhällen och den ickelevande miljön. En avgränsad del av naturen som vi valt. En biotop är en term för en typ av avgränsad omgivning där vissa växteller djursamhällen hör hemma. Biotopens speciella egenskaper gör att vissa organismer trivs bättre än andra och påverkar därför vilka djur och växter som lever i området. Exempel på biotoper är trädsavann, lövskog, stenöken, insjön och hällmark. Vår definition. Nätgiraffens nisch är en beskrivning av artens behov/begränsning av abiotiska och biotiska faktorer. Habitatet är en plats, trädsavannen där nischen finns. Djurets perspektiv.
Behovet av energi och materia Alla organismer behöver grundämnen och energi för att bygga upp de komplicerade organiska föreningar som utgör cellens beståndsdelar. Växten (primärproducenten) tar upp vatten med lösta joner (närsalter) ur jorden genom rötterna. Hit hör förutom nitrat, ammonium och fosfat framförallt järn, kalium, magnesium och sulfat. Saknas något av dessa närsalter får växten problem att klara sig och begränsas i sin tillväxt. Konstgödsel innehåller fosfat och kalium för att öka avkastningen.
Organismernas regimer Det finns 3 typer 1. Producenter (Autotrofer) 2. Konsumenter (Heterotrofer) Predator - Bytesdjur Parasit - Värd 3. Nedbrytare (Heterotrofer) 3.
1. Producenter Förmågan till fotosyntes delar de gröna växterna med alger och blågröna bakterier vilka alla bildar syre och socker av koldioxid, vatten och energin ur solljus. Dessa organismer är i stort sett förutsättningen för allt annat liv och kallas auototrofer 2. Konsumenter Djur, svampar och de flesta bakterier kan inte utnyttja koldioxid som näring. De måste få organiska föreningar från levande eller döda organismer för att skaffa materia och energi. Sådana organismer kallas heterotrofer. I deras celler förbränns de organiska föreningarna tillsammans med syre till koldioxid och vatten. Denna reaktion kallas cellandning. Alla organismer (vars celler andas) behöver syre annars dör de, även växter.
Producenter och konsumenter, (Autotrofer och heterotrofer) Anabaena Näringssätt Energikälla Kolkälla Typer av org. Autotrofer Fotoautotrofer Ljus CO 2 Fotosyntetiserande prokaryoter som cyanobakterier, växter, alger mm. Kemoautotrofer Oorganisk CO 2 Prokaryoter som kan utnyttja H 2 S, NH 3, Fe 2+ Heterotrofer Fotoheterotrofer Ljus Organisk Prokaryoter som ofta kan växla levnadssätt Black smokers Kemoheterotrofer Organisk Organisk Prokaryoter som bakterier och eukaryoter som svampar och djur Euglena
Organismernas energibehov En stor del av den energi som frigörs vid cellandningen bildar värme till djuret. En del används för att bygga upp nya organiska föreningar som behövs i cellerna eller för andra energikrävande processer, som rörelse eller förmedling av nervimpulser. Hos djuren är det dock stora skillnader i energibehov mellan jämnvarma och växelvarma djur.
Kretslopp och flöden Autotroferna står för all primärproduktion som heterotroferna utnyttjar. Energi och materia flödar mellan organismerna. Kol i koldioxid binds vid fotosyntesen i stora organiska föreningar som socker och cellulosa. Vid cellandningen förbränns organiska föreningar varvid koldioxid avges samt energi förloras till omgivningen i form av värme. När en organism blir uppäten, innehåller den alltså mindre energi, än vad den totalt har fått i sig. Heterotroferna (konsumenterna) lämnar alltså inte tillbaka någon energi till autotroferna (producenterna). De oorganiska ämnena kan däremot åter utnyttjas av autotroferna genom att nerbrytare som svampar och bakterier frigör dessa föreningarna från döda organismer. Till skillnad från energin, deltar materien på så sätt i ett kretslopp.
Nedbrytare 60% av primärproduktionen kan utgöra föda för nedbrytare. Ex. Succession vid en komocka. (9 arter flugor) Luften på land är fylld av svamp- och bakteriesporer, som utvecklas när de träffar på lämplig föda. Ex. Succession av barr nedbrytare (12 arter bakterier/svampar). Svampar och bakterier, som fungerar som nedbrytare, finns i många fall redan på de levande organismerna och kan vara skadliga om organismen försvagas. Skador på barken av träd ger möjlighet för svampsporer att gro och bilda hyfer, som ger upphov till röta i veden. Fnösktickans mycel angriper ligninet (vedämnet) och orsakar vitröta medan rottickan livnär sig på cellulosan och orsakar brunröta (ligninet är brunt)
Nedbrytare I jorden finns en mängd organismer som lever på döda lämningar av växter och djur. Hoppstjärtar (1), hornkvalster (2), många ringmaskar (3) och rundmaskar (4) är bara några millimeter. De lever i porer i jorden som bildas av större grävande djur, som daggmaskar (5). Runt kornen i jorden finns en soppa av tunn vattenfilm och organiska rester. Här lever ännu mindre organismer, till exempel bakterier (6) och hyfer av svampar (7), båda viktiga grupper som gör närsalter tillgängliga för växterna. Också små encelliga djur finns. Gisseldjuret (en flagellat) (8) lever på organiska lämningar, medan amöbor (9) och toffeldjur (10) lever på bakterier.
Nedbrytning Nedbrytningen stimuleras av syre liksom lagom mycket vatten och värme. I miljöer där syrenivåerna är låga går nerbrytningen långsamt och här kan döda organiska rester samlas och ibland vara opåverkade under lång tid. Detta är vanligt i vattendränkta miljöer, som sumpmarker och sjöbottnar med dålig luftväxling. Människor djur och mycket gamla växter har hittats i liknande miljöer. Här finns istället så kallade anaeroba bakterier, som klarar sig utan syre. Dessa bryter inte ner organiska ämnen fullständigt. Här bildas H 2 S och stora mängder metangas (CH 4 ). (En växthusgas) Det här är alltså platser där kretsloppet har brutits på ett naturligt sätt och ofullständigt nerbrutna växtlämningar i form av torv, dy och gyttja kan med tiden omvandlas till de fossila bränslena kol, olja och naturgas. Bockstensmannen. Ett mordoffer från 1300- talet. Den syrefattiga miljön har bevarat organ, hår och kläder i 650 år
Näringskedjor och vävar Autotroferna är alltså basen för näringsväven som bygger upp växt och djursamhällen. På primärproduktionen lever växtätare som i sin tur äts av rovdjur som i sin tur blir uppätna av andra rovdjur. Tillsammans utgör en sådan här serie av organismer en näringskedja. Den beskriver hur energin flödar från solljuset, via de gröna autotroferna och vidare genom olika konsumenter. I naturen är enkla näringskedjor med trofinivåer sällsynta - en mer komplicerad näringsväv är närmare sanningen. Näringskedja eller näringsväv. Interaktioner, komplexitet, energiflöden, stabilitet, motståndskraft, nyckelarter.
En förenklad näringsväv i nordvästra Atlanten Nyckelarter?
Trofinivå Primärproduktionen sätter gränsen för hur stor produktionen av konsumenter kan vara. På varje trofinivå sker förluster som innebär att allt mindre mängder energi och kol blir tillgängliga för nästa nivå Totalt brukar man säga att mer än 90 procent av energin går förlorad på varje trofinivå. Därför finns det sällan mer än fem trofinivåer i naturen. 2 trofinivåer En gädda som skall tillväxa 1 kg/år måste äta >10 kg fisk det året. Växtplankton---Djurplankton Endast 10% av tillgänglig föda kan användas till tillväxt, rörelse och fortplantning.