Ekologia : eksperymentalna analiza rozmieszczenia i liczebności

Ekologia : eksperymentalna analiza rozmieszczenia i liczebności /
Charles J. Krebs. - wyd. 4. – Warszawa, 2011
Spis treści
CZĘŚĆ PIERWSZA
CO TO JEST EKOLOGIA?
Sylwetki badaczy
1
2
ROZDZIAŁ 1. Ekologia jako dziedzina nauki
Ekologia jako dziedzina nauki
Definicja ekologii
Historia ekologii
ESEJ: Nauka i praktyka w ekologii
Podstawowe zasady i zakres ekologii
Poziomy organizacji biologicznej
Specyfika badań ekologicznych
Metodologia badań ekologicznych
ESEJ: O prawdzie w ekologii
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
4
5
5
5
10
10
13
14
15
15
17
17
ROZDZIAŁ 2. Ekologia a nauka o ewolucji
Co to jest ewolucja?
ESEJ: Co to jest wartość przystosowawcza?
Adaptacje
Wielkość zniesienia u ptaków
Koewolucja
Ewolucja i „wyścig zbrojeń"
Poziomy doboru naturalnego
Dobór gametyczny
Dobór krewniaczy
Dobór grupowy
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
18
19
20
21
23
27
27
28
29
29
29
30
30
31
ROZDZIAŁ 3. Ekologia behawioralna
KaŜde zachowanie przynosi zyski i straty
Obrona terytorium
Zerowanie optymalne
Optymalizacja wędrówek zwierząt
śycie w grupie
Korzyści wynikające z śycia w grupie
ESEJ: Czy osobniki działają w interesie dobra gatunku?
Koszty wynikające z Ŝycia w grupie
śycie w grupie u afrykańskich lwów
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
32
34
35
37
39
41
41
43
44
45
47
48
48
CZĘŚĆ DRUGA.
ZASIĘGI GEOGRAFICZNE
Sylwetki badaczy
49
50
ROZDZIAŁ 4. Analiza zasięgów geograficznych
Przesiedlanie eksperymentalne
Ekologia fizjologiczna
ESEJ: Prawo minimum Liebiga
Przystosowania
Eksperymenty w ekologii geograficznej
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
52
54
55
55
57
59
59
60
61
ROZDZIAŁ 5. Czynniki ograniczające
rozmieszczenie organizmów I: czynniki biotyczne
Ograniczenia zasięgów geograficznych związane z dyspersją
Racicznica zmienna (Dreissena polymorpha)
Wydra morska (Enhydra lutris)
Ropucha aga (Bufo marinus)
Trzy typy dyspersji
ESEJ: Statki, wody balastowe i dyspersja w morzach
Kolonizacja nowych obszarów i zanik populacji
Selekcja siedlisk
Ewolucja preferencji siedliskowych
Ograniczenia powodowane przez drapieŜniki
Choroby i pasoŜyty
Allelopatia
ESEJ: Czym jest konkurencja?
Konkurencja
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
62
63
63
64
64
65
67
69
70
72
74
76
77
78
78
80
81
82
ROZDZIAŁ б. Czynniki ograniczające rozmieszczenie
organizmów II: czynniki abiotyczne
Klimatologia
Temperatura i wilgotność
jako czynniki ograniczające
Współdziałanie temperatury i wilgotności
Przystosowania do warunków temperatury i wilgotności
Światło jako czynnik ograniczający
Rozmieszczenie gatunków a zmiany klimatyczne
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
ROZDZIAŁ 7. Rozmieszczenie i liczebność
Skala przestrzenna zasięgów geograficznych
ZróŜnicowanie wielkości zasięgów geograficznych
Areał gatunku a jego liczebność
83
84
87
88
92
94
97
99
100
101
102
103
103
108
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
111
111
112
CZĘŚĆ TRZECIA.
LICZEBNOŚĆ ORGANIZMÓW: POPULACJE
Sylwetki badaczy
113
114
ROZDZIAŁ 8. Właściwości populacji i techniki demograficzne
Populacja Jako przedmiot badań
Organizmy jednostkowe i modułowe
Ustalanie charakterystyki populacji
Metody oceny zagęszczenia bezwzględnego
Wskaźniki względnego zagęszczenia
Rozrodczość
Śmiertelność
Imigracja i emigracja
Techniki demograficzne
Tabele przeŜywania
Wzrost liczebności populacji
ESEJ: Projekcje i prognozy demograficzne
Wartość reprodukcyjna
Struktura wiekowa populacji (rozkład wieku osobników w populacji)
Ewolucja demograficznych cech populacji
Ograniczenia w badaniach populacyjnych
Struktura populacji
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
115
116
117
118
120
122
123
124
124
124
125
129
134
135
135
137
141
142
142
143
144
ROZDZIAŁ 9. Wzrost liczebności populacji
Teoria matematyczna
Populacje o pokoleniach nieciągłych
Wzrost liczebności w populacjach o pokoleniach ciągłych
Doświadczalne badanie logistycznego wzrostu populacji
Badanie wzrostu populacji w warunkach naturalnych
Theta-logistyczny model wzrostu liczebności populacji
Modele wzrostu populacji uwzględniające opóźnienie
Stochastyczne modele wzrostu populacji
Modele macierzowe
ESEJ: Co to znaczy „dobry" model wzrostu liczebności populacji?
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
145
146
146
149
151
153
155
156
157
159
160
163
163
165
ROZDZIAŁ 10. Oddziaływania między gatunkami I: konkurencja
Klasyfikacja oddziaływań między gatunkowych
Konkurencja o zasoby -podstawy teoretyczne
Model matematyczny Lotki-Volterry
Model Tilmana
166
167
168
168
171
Hodowle laboratoryjne
Populacje naturalne
Ewolucja zdolności konkurencyjnych
Teoria selekcji r i selekcji K
Strategie Ŝyciowe roślin - trójkąt Grime 'a
Koncepcja Westoby'ego „ liść-wysokość-nasiono "
RozbieŜność cech
Konkurencja pozorna i efekty pośrednie
ESEJ: Co to jest płaszczyzna fazowa i co to jest izoklina?
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
172
175
182
183
184
185
185
188
189
189
190
191
ROZDZIAŁ 11. Oddziaływania między gatunkami II: drapieŜnictwo
Modele matematyczne
Populacje o pokoleniach nieciągłych
Populacje o pokoleniach ciągłych
Badania nad drapieŜnictwem w warunkach laboratoryjnych
Badania nad drapieŜnictwem w warunkach naturalnych
ESEJ: Badania nad drapieŜnictwem w warunkach laboratoryjnych
i terenowych
W jaki sposób mogą przetrwać populacje ofiar?
Ewolucja układu drapieŜnik-ofiara
Ubarwienie ostrzegawcze
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
192
194
194
195
198
201
ROZDZIAŁ 12. Oddziaływania między gatunkami III:
roślinoŜerność i mutualizm
Mechanizmy obronne u roślin
Hipoteza samoobrony roślin
Hipoteza optymalizacji mechanizmów obronnych roślin
Hipoteza dostępności zasobów
Taniny dębowe
Mrówki i akacje
Kolce i ciernie roślin lądowych
RoślinoŜercy na Równinie Serengeti
Czy zgryzanie przez roślinoŜerców moŜe być korzystne dla roślin?
Dynamika populacji roślinoŜerców
Układy wzajemnego wpływu: gradacje w populacjach ssaków kopytnych
Układy jednostronnego wpływu: populacje ziarnojadów
Mikoryza: przykład mutualizmu
Oddziaływania wielogatunkowe
ESEJ: RoślinoŜerność, ekonomia i uŜytkowanie terenu
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
201
206
207
209
211
211
212
213
214
215
215
216
218
219
220
221
225
227
227
229
230
231
235
235
236
237
ROZDZIAŁ 13. Oddziaływania między gatunkami IV:
choroby i pasoŜytnictwo
Modele matematyczne zaleŜności gospodarz-organizm chorobotwórczy
Modele blokowe transmisji patogenu przy stałej wielkości populacji
Modele blokowe transmisji patogenu przy róŜnej wielkości populacji
Wpływ chorób na osobniki
Wpływ na reprodukcję
Wpływ na śmiertelność
Wpływ chorób na populacje
Bruceloza w populacjach kopytnych
Wścieklizna u dziko Ŝyjących zwierząt
Myksomatoza w populacji królika europejskiego
Gruźlica bydlęca u nowozelandzkich pałanek
Ewolucja systemów pasoŜyt- -gospodarz
ESEJ: Co to jest współczynnik transmisji (P) i jak moŜemy go wyznaczyć?
ESEJ: Na czym polega Hipoteza Czerwonej Królowej?
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
238
239
240
242
243
243
244
246
247
247
251
252
254
255
257
257
258
259
ROZDZIAŁ 14. Regulacja liczebności populacji
Prosty model regulacji liczebności populacji
ESEJ: Dlaczego regulacja populacji budzi tak wiele kontrowersji?
Synteza koncepcji regulacji liczebności populacji
ESEJ: Definicje dotyczące regulacji populacji
Efekt Alleego i kompensacja
Dwa podejścia do badań nad dynamiką liczebności populacji
Analiza czynników kluczowych
Analiza eksperymentalna
Regulacja liczebności populacji roślin
Populacje zasilające i marginalne
Ewolucyjne implikacje regulacji liczebności populacji
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
260
262
262
264
264
267
270
271
273
274
276
277
278
279
280
ROZDZIAŁ 15. Ekologia stosowana I: eksploatacja populacji
Modele logistyczne
Modele zmiennych zasobów
Liczebność stada podstawowego i rekrutacja w populacjach ryb
Koncepcja optymalnego zbioru
Połowy krabona królewskiego w Zatoce Bristolskiej na Alasce
Połowy homara kolczastego (Panulirus cygnus) u wybrzeŜy Australii
Wielorybnictwo na wodach antarktycznych
Strategie zarządzania ryzykiem
ESEJ: Zasady efektywnego zarządzania zasobami przyrody
ESEJ: Strategie zarządzania rybołówstwem
Połowy a dobór naturalny
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
281
284
286
288
291
292
294
295
298
298
299
300
302
302
Wybrane piśmiennictwo
303
ROZDZIAŁ 16. Ekologia stosowana II: walka ze szkodnikami
Przykłady walki biologicznej
ESEJ: Kiedy moŜliwe jest całkowite wytępienie szkodnika?
Czerwiec biały (Icerya purchasi)
Opuncje (Opuntia spp.)
Salwinia (Salvinia molesta)
Teoretyczne podstawy walki biologicznej ze szkodnikami
Metody genetyczne walki biologicznej
Immunoantykoncepcja
Metody agrotechniczne walki ze szkodnikami
Metody kompleksowe walki ze szkodnikami
Niektóre uogólnienia dotyczące biologicznej walki ze szkodnikami
Ryzyko związane ze stosowaniem walki biologicznej
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
304
307
307
308
309
311
312
314
317
318
319
322
325
326
327
328
ROZDZIAŁ 17. Ekologia stosowana III: ochrona przyrody
329
Paradygmat małych populacji
331
Minimalna wielkość trwałej populacji
331
Paradygmat populacji zanikających
334
ESEJ: Diagnozowanie zaniku populacji
336
Przełowienie
337
Degradacja i fragmentacja siedlisk
337
Wpływ gatunków introdukowanych
344
Ekstynkcje wiązane (ang. chains of extinctions)
346
Lokalizacja i projektowanie obszarów chronionych
347
Przykłady kłopotów w działaniach ochroniarskich
349
Puszczyk amerykański w północno-zachodniej części Stanów Zjednoczonych 349
Pałanka Leadbeatera w Australii
Podsumowanie
353
Streszczenie
354
Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo
355
CZĘŚĆ CZWARTA
ROZMIESZCZENIE I LICZEBNOŚĆ: POZIOM BIOCENOZY
Sylwetki badaczy
357
358
ROZDZIAŁ 18. Struktura biocenozy w czasie: sukcesja
360
Sukcesja pierwotna wokół wulkanu na górze St. Helens (Mount St. Helens) 362
Koncepcje sukcesji
365
ESEJ: Co to jest Hipoteza Gai?
368
Prosty matematyczny model sukcesji
368
Przykłady sukcesji
372
Surtsey, Islandia: sukcesja pierwotna na wulkanicznej wyspie
372
Sukcesja na piaszczystych wydmach nad jeziorem Michigan
373
Sukcesja owadów na padlinie
375
Stan klimaksu
377
Dynamika płatów siedliska
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
380
382
383
384
ROZDZIAŁ 19. Struktura biocenozy w przestrzeni:
róŜnorodność biologiczna
Mierzenie róŜnorodności gatunkowej
ESEJ: RóŜnorodność biologiczna: krótka historia
Hipoteza kolejnych podziałów niszy
Neutralna teoria róŜnorodności biologicznej
Kilka przykładów gradientów róŜnorodności
Ogniska róŜnorodności biologicznej
Sześć czynników, które powodują powstanie gradientów róŜnorodności
Hipoteza prędkości ewolucji
Hipoteza powierzchni obszaru geograficznego
Oddziaływania międzygatunkowe
Hipoteza energii otoczenia
Hipoteza produktywności
Hipoteza średniego poziomu zaburzeń
RóŜnorodność w skali lokalnej i regionalnej
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
385
386
387
389
389
390
393
395
395
397
398
401
404
404
405
407
407
408
Rozdział 20. Dynamika biocenozy I: drapieŜnictwo i konkurencja
w zrównowaŜonych biocenozach
Łańcuchy pokarmowe i poziomy troficzne
Role funkcjonalne i gildie w biocenozie
ESEJ: Stosowanie stabilnych izotopów do analizy łańcuchów troficznych
Gatunki kluczowe
Gatunki dominujące
ESEJ: Eksploatacja sieci pokarmowych
Stabilność biocenozy
Ekologiczne podstawy restytucji
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
409
413
417
418
420
422
424
425
427
430
431
432
Rozdział 21. Dynamika biocenozy II: zaburzenia i biocenozy
niezrównowaŜone
Płaty siedliska i zaburzenia
Rola zaburzeń w biocenozach
Biocenozy raf koralowych
ESEJ: Dlaczego koralowce tracą barwę?
Biocenozy strefy pływów na skalistym wybrzeŜu
Teoretyczne modele stanów nierównowagi
Teoretyczne modele organizacji biocenozy
ESEJ: Biomanipulacja w jeziorach
433
434
436
436
438
441
442
443
446
Szczególny przypadek gatunków wyspowych
Układy o wielu stanach stabilnych
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
448
453
456
456
457
ROZDZIAŁ 22. Metabolizm biocenozy I: produkcja pierwotna
Produkcja pierwotna
Czynniki ograniczające
wydajność produkcji pierwotnej
Ekosystemy wodne
Ekosystemy morskie
Ekosystemy słodkowodne
Ekosystemy lądowe
ESEJ: Proporcje składników pokarmowych i fitoplankton
RóŜnorodność roślina wielkość produkcji
ESEJ: Dlaczego produkcja pierwotna starszych drzew
jest mniejsza niŜ młodych?
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
459
462
ROZDZIAŁ 23. Metabolizm biocenozy II: produkcja wtórna
Pomiar produkcji wtórnej
Problemy związane z oceną
produkcji wtórnej
Wydajności ekologiczne
ESEJ: Termodynamika i ekologia
Co ogranicza produkcję wtórną?
Ekosystemy trawiaste
Antarktyczna sieć pokarmowa z krylem jako najwaŜniejszym elementem
ESEJ: Dlaczego świat jest zielony?
Metaboliczna teoria ekologii
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
482
483
ROZDZIAŁ 24. Metabolizm biocenozy III: cykle biogeochemiczne
Pula pierwiastków biogennych i ich krąŜenie
Cykle biogeochemiczne w ekosystemach słodkowodnych
Cykle biogeochemiczne w lasach
ESEJ: Jak fosfor dostaje się na Hawaje?
Efektywność wykorzystania związków biogennych
Kwaśny deszcz: cykl siarki
ESEJ: Kwaśny deszcz i przypadek Sudbury
Cykl azotu
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
503
504
506
507
508
512
517
517
520
524
524
525
466
466
466
470
472
473
477
477
479
480
481
488
489
490
494
494
497
499
499
501
501
502
ROZDZIAŁ 25. Dynamika ekosystemu w warunkach
zmieniającego się klimatu
Zmiany klimatu w XXI wieku
Cykl węgla
ESEJ: El Nino i Oscylacja Południowa
Wpływ zmian klimatycznych na biosferę
Reakcje organizmów roślinnych na CO,
Reakcje zbiorowisk roślinnych na CO2
Reakcje zespołów zwierząt na zmiany klimatu
Inwazje gatunków a zmiany klimatu
ESEJ: O koralach i zmianie klimatu
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
526
527
529
530
535
535
536
539
540
541
542
543
543
ROZDZIAŁ 26. Zdrowotność ekosystemów
a wpływ działalności człowieka
Wzrost populacji człowieka
Obecny przebieg wzrostu liczebności populacji
ESEJ: Transformacja demograficzna: dylemat ewolucyjny
Pojemność środowiska Ziemi
Gatunki inwazyjne
ESEJ: Dlaczego wyginęła mega fauna plejstoceńska?
Zaplecze ekologiczne
ESEJ: Ekonomika zaplecza ekologicznego
Rozwój zrównowaŜony
ESEJ: Środowiskowe skutki produkcji biopaliw
Zdrowotność ekosystemów
Streszczenie
Pytania i problemy do rozwiązania
Wybrane piśmiennictwo
545
546
547
548
551
554
556
558
560
560
561
564
566
566
567
Dodatek l
Wprowadzenie do genetyki populacji
Dodatek ll
Wskaźniki punktowe i skończone
Dodatek lll
Pomiar róŜnorodności gatunkowej
568
570
573
Słowniczek
Bibliografia
Wykaz źródeł
Indeks nazw łacińskich
Indeks rzeczowy
575
588
632
637
641
oprac. BPK