p_eko_cw_1

Podstawy ekologii, materiały do konwersatorium, TiR, sem. I, rok akademicki 2015/2016
Konwersatorium 1-2
Organizm w przestrzeni. Opis terminologiczny
Opracował: Krzysztof Stepaniuk
1. Podstawowe definicje
Osobnik - pojedynczy przedstawiciel pojedynczego gatunku.
Gatunek (dla wygody posłużymy się definicją biologiczną) – grupa osobników posiadających podobną budowę
morfologiczną, posiadających zbliżone wymagania w stosunku do otaczającego środowiska, oraz mogących
przystępować do rozrodu w wyniku czego powstanie płodne potomstwo. Zauważmy, że wg powyższej definicji
pewne organizmy (np. rozmnażające się bezpłciowo) nie mogą być postrzegane jako przedstawiciele hipotetycznego
gatunku… .
Populacja - zbiór osobników należących do jednego gatunku i współwystępujących w określonym czasie i miejscu.
Liczebność - ogół wszystkich osobników w populacji. Niekiedy określenie liczebności bywa kłopotliwe. Stąd często
używa się terminu zagęszczenie (wyrażone liczbą osobników w jednostce powierzchni (np. cm2, m2) lub objętości
(np. cm3, m3)).
Każdy organizm otoczony jest przez pewien zakres czynników zewnętrznych. Siedlisko (ang. habitat) ogół
elementów nieożywionych (klimatycznych, glebowych, itp.) panujących w określonym miejscu i warunkujących
bezpośrednio określony typ zbiorowiska roślinnego i związanego z nim zespołu fauny. W innym ujęciu można je
postrzegać jako przestrzeń, w której żyją zwierzęta rośliny i/lub inne organizmy wraz z otaczającymi je warunkami
abiotycznymi i biotycznymi.
Występowanie organizmu w określonym siedlisku uwarunkowane jest m.in. zjawiskiem tolerancji ekologicznej
tj. zdolności organizmu do znoszenia zmian natężenia różnorakich czynników otaczającego go środowiska.
Organizmy mogą posiadać wąski lub szeroki zakres tolerancji w stosunku do określonego czynnika. Mówimy
wówczas odpowiednio o eurybiontach (posiadających szeroki zakres tolerancji w stosunku do jakiegoś czynnika) i
stenobiontach (posiadających wąski zakres tolerancji dla określonego czynnika). Można wyróżnić trzy główne
grupy czynników związanych z tolerancją ekologiczną. Aby określić charakter tolerowanego czynnika oba
przedrostki, tj. „eury” i „steno” należy uzupełnić właściwą końcówką, odnoszącą się do rozpatrywanego czynnika,
np.:
- „termiczny” - końcówka określająca czynnik temperaturowy, stąd organizm stenotermiczny będzie tolerował
wąski zakres temperatur
- „halinowy” - końcówka związana z zasoleniem, organizm euryhalinowy będzie mógł występować zarówno w
wysokim jak i niskim stężeniu soli;
- „hydryczny” - końcówka związana z czynnikiem wodnym, organizm stenohydryczny nie będzie tolerował
dużych zmian wilgotności w otaczającym go środowisku (kaktusy są ).
Zależność między liczebnością populacji a natężeniem hipotetycznego czynnika środowiskowego przedstawiono
1
liczebność
na rys. 1.
minimum
optimum
maksimum
wartość czynnika
źródło: opracowanie własne.
Rys. 1. Zależność między natężeniem dowolnego czynnika zewnętrznego a liczebnością populacji
Nie można nie wspomnieć w tym miejscu o prawie minimum Liebiega, w myśl którego czynnikiem
ograniczającym występowanie organizmów w określonym miejscu (gatunku) jest składnik środowiska występujący
w najmniejszej ilości. Symboliczną interpretację prawa przedstawia rys. 2.
źródło: http://oregonbd.org/Class/Mod1.htm
Rys. 2. „Beczka” Liebiega (zawartość azotu jest w tym przypadku czynnikiem limitującym…, Rozpatrzmy tu
sytuację z możliwością występowania w tym miejscu gatunku azotolubnego -
jeśli przedstawiciele innych,
zależnych od azotu, gatunków są bardziej efektywni w jego pozyskiwaniu, nasz hipotetyczny gatunek nie będzie tu
występował. Może też występować sytuacja, w której mimo braku konkurentów do azotu, będzie go na tyle mało, że
roślina azotolubna nie przetrwa…)
Zespół czynników zewnętrznych otaczających osobnika, w którym może on funkcjonować (tj. żyć i wydawać
potomstwo) to tzw. nisza ekologiczna (ang. ecological niche). Definiowana jest również jako system związków
organizmu ze środowiskiem i sposób eksploatacji zasobów środowiskowych przez organizm. W innym ujęciu
obejmuje sumę wszystkich czynników zewnętrznych mających wpływ na organizm (N - wymiarowa
hiperprzestrzeń). Graficzny obraz niszy w tym ostatnim ujęciu przedstawiono na rys. 3.
2
źródło: http://scienceasaverb.wordpress.com/2010/10/29/introduction-to-ecological-niche-modeling-environmentalniche-modeling-species-distribution-modeling-part-two-what-is-niche-modeling/
Rys. 3. Nisza ekologiczna jako dwuwymiarowa przestrzeń (dodając kolejne parametry, np. pH, stężenie jonów
różnych metali, nasłonecznienie, itp. otrzymamy przestrzeń wielowymiarową). Rozpatrywany organizm jest
jednocześnie stenotermiczny (w rysunku wynika, że występuje tylko w wąskim zakresie temperaturowym)
Siedlisko, ze względu na swoją heterogeniczność (tj. zróżnicowanie, np. przestrzenne) stwarza warunki do
występowania wielu, zróżnicowanych nisz ekologicznych.
2. Typy rozmieszczenia przestrzennego organizmów
Każdy żywy organizm potrzebuje do życia pewnej przestrzeni zwanej areałem osobniczym (pojęcie węższe
znaczeniowo niż siedlisko). Jest to obszar zajmowany przez pojedynczego osobnika, na którym występują wszystkie
potrzebne mu do życia elementy i jest uznawany przez danego osobnika za własny. Można wyróżnić w jego obrębie
miejsca specyficzne (np. miejsce żerowania, gniazdo, miejsce przytwierdzenia organizmu).
Niekiedy grupa osobników (zwierzęta stadne) może mieć wspólny areał osobniczy. Areały mogą być rozdzielone
przestrzenią bez osobników, mogą graniczyć ze sobą lub też częściowo się pokrywać. Areał może mieć wyraźną
granicę bronioną przez zwierzę, czy też jak w przypadku roślin przez wydzielane substancje allelopatyczne1, albo też
może nie mieć wyraźnej granicy i być po prostu terenem, gdzie najczęściej spotyka się danego osobnika.
Wielkość areału osobniczego zależy od:
 gatunku organizmu, jego rozmiarów i zachowań (behawioru),
 środowiska i jego zasobności pokarmowej,
 organizmów sąsiadujących.
Osobniki mogą być rozmieszczone na badanej powierzchni w sposób:
 losowy,
 równomierny,
1
Allelopatia – z reguły szkodliwy wpływ substancji chemicznych wydzielanych przez rośliny danego gatunku lub pochodzących z rozkładu tych
roślin.
3
 skupiskowy.
Rozmieszczenie
losowe
występuje
wtedy,
gdy organizmy
nie
wykazują
tendencji
do
skupiania
ani do odpychania się, brak jest wyraźnych prawidłowości w sposobie rozmieszczenia - w przyrodzie rzadko
spotykane zjawisko.
Rozmieszczenie równomierne występuje, jeśli osobniki „odpychają się” tj. dochodzi do bezpośredniej
konkurencji między nimi o różne zasoby środowiska, np. konkurencja o światło, inne zasoby środowiska oraz
przestrzeń do życia powoduje równomierne rozmieszczenie trzcin w szuwarach na brzegu jeziora. Przy
równomiernym rozmieszczeniu osobników ich areały zwykle stykają się ze sobą.
Nie możemy oczekiwać idealnej równomierności w przyrodzie, nawet pomimo potężnych sił odpychania między
osobnikami. W nomenklaturze ekologicznej rozkładem równomiernym nazywamy każdy rozkład, w którym
odległości między osobnikami są bardziej wyrównane niż wynikałoby to z czystego przypadku.
Rozmieszczenie skupiskowe. Jeśli odległości między osobnikami są bardziej zróżnicowane, niż wynikałoby
to z przypadku (tzn. występuje „nadmiar” odległości małych i dużych, „niedobór” średnich) to mówimy
o skupiskowym rozmieszczeniu organizmów. Wyróżnia się następujące przyczyny skupiskowego rozmieszczenia
osobników:

warunki abiotyczne siedliska - np. gatunki wilgociolubne jak kaczeńce Caltha palustris na osuszonej łące
grupują się wzdłuż rowu odwadniającego,

morfologia i sposób rozmnażania, np. rozgałęzienia pędu gwiazdnicy pospolitej Stellaria media rozrastają
się na wszystkie strony, tworzą kępy złożone z wielu osobników, większość koralowców i gąbki tworzą
kolonie, gdyż nowopowstające osobniki nie oddzielają się od organizmów rodzicielskich.

wpływ innych osobników tego samego lub innych gatunków. Działają one albo poprzez zmianę warunków
środowiskowych albo poprzez swoją obecność lub aktywność. W przypadku roślin każdy osobnik zmienia
nieco mikroklimat (wilgotność, zacienienie, temperaturę) przez co bądź utrudnia bądź ułatwia wzrost
osobnikom sąsiednim.
W przyrodzie czasem przyczyny należące do tych trzech grup działają równocześnie. Nie zawsze jest łatwo je
oddzielić i stwierdzić, który czynnik jest odpowiedzialny za obserwowane rozmieszczenie osobników.
W odniesieniu do roślin, w zależności od tego, który czynnik przeważa mówimy niekiedy odpowiednio o wzorcu
środowiskowym, morfologicznym lub socjologicznym rozmieszczenia organizmów.
Skupienia osobników mogą być rozmieszczone losowo, równomiernie lub też grupować się w skupienia;
odpowiednio do tego mówimy niekiedy o rozmieszczeniu:

skupiskowo - losowym,

skupiskowo - równomiernym,

skupiskowo - grupowym.
W obrębie skupień z kolei osobniki mogą układać się losowo, równomiernie lub skupiskowo. Są to zatem różne
poziomy skali przestrzennego rozmieszczenia osobników danej populacji.
4
LITERATURA
1. Andrzejewski R, Symonides E., 1982. Organizacja przestrzenna populacji roślin i zwierząt. Wiadomości
Ekologiczne 28, s. 87-124.
2. Górecki A., Kozłowski J. Gębczyński M. (red.), 1987. Ćwiczenia z ekologii. Wyd. UJ i UB, Kraków – Białystok.
3. MacArthur R, Conell J., 1971. Ekologia populacji. PWRiL, Warszawa.
5