Prezentacja - wykład 4,5
Transkrypt
Prezentacja - wykład 4,5
Ekologia i ochrona środowiska Wykład 4, 5 dr Tomasz Kruszyński 1 SUKCESJA EKOLOGICZNA sukcesja to uporządkowany, stopniowy proces kierunkowych zmian biocenozy, powodujących przeobrażenie się prostych ekosystemów w bardziej złożone w warunkach naturalnych zmiany te wiążą się głównie z przekształceniem środowiska, prowadzącym do rozwinięcia się nowej biocenozy, środowiska, w którym panuje stan równowagi, zwany k l i m a k s e m stadia seralne stadium pionierskie klimaks niejednoznaczność definicji sukcesji – proces deterministyczny czy losowy? wraz z postępem sukcesji wzrasta bioróżnorodność 2 SUKCESJA stadia sukcesji: - pionierskie - migracyjne - zasiedlające stadia seralne (sera – od seria sukcesyjna) - konkurencyjne - stabilizacji (klimaksu) gatunki pionierskie są gatunkami krótkowiecznymi, oportunistycznymi, o dużej zdolności rozprzestrzeniania się i szybkim wzroście hydrosera - sukcesja rozpoczynająca się w środowisku wodnym, np. przy zarastaniu jeziora kserosera - sukcesja rozpoczynająca się w ubogim organicznie środowisku lądowym, np. na popiołach wulkanicznych litosera - sukcesja rozpoczynająca się na nagich skałach, np. odsłoniętych przez lodowiec mikrosera - sukcesja drobnoustrojów, np. na rozkładającym się liściu 3 SUKCESJA wyróżnia się dwa typy sukcesji: pierwotną i wtórną sukcesja pierwotna dotyczy terenów dotąd nie zmienionych przez działalność organizmów żywych, a więc terenów niekorzystnych dla życia, np. pustynie, skały, wydmy, hałdy itd; sukcesja pierwotna jest procesem bardzo powolnym sukcesja wtórna jest o wiele szybsza od sukcesji pierwotnej, zachodzi na obszarach wcześniej zajętych przez inną biocenozę, a więc tam, gdzie znajdują się już warunki sprzyjające rozwojowi innych organizmów, np. sukcesja łąki, stawu, jeziora 4 SUKCESJA przejawy końcowych faz sukcesji: - różnorodność gatunkowa - maksymalnie rozwinięte związki między populacjami - utrzymujący się wysoki stan biomasy sukcesja autogeniczna – wynik zmian wywołanych przez same organizmy sukcesja allogeniczna - - wywołana przez wpływy zewnętrzne (zmiany klimatu, działalność człowieka itp.) 5 SUKCESJA uwarunkowania klimaksu modele sukcesji: - sukcesja monoklimaksowa (klasyczny model Klementsa) - sukcesja poliklimaksowa - klimaks topograficzny - klimaks edaficzny - klimaks klimatyczny - model ułatwiania (klasyczny model Klementsa) - model hamowania - model tolerancji - model kolonizacji (losowej) - łańcuchy Markowa -model wyspy 6 SUKCESJA rodzaje klimaksu: klimaks katastroficzny dysklimaks industrioklimaks plagioklimaks sukcesja regresywna sukcesja kreatywna sukcesja stabilizacyjna 7 SUKCESJA bioenergetyka rozwoju ekosystemu (sukcesji): P/R stosunek produktywności pierwotnej do oddychania (respiracji) w stadium klimaksu P/R wynosi 1 w zależności od relacji produktywności do respiracji wyróżnia się dwa rodzaje sukcesji: sukcesja autotroficzna P > R sukcesja heterotroficzna P < R 8 główne etapy sukcesji pierwotnej 9 kierunki zmian na odłogu w klimacie umiarkowanym zespół chwastów polnych roślinność trawiasta zarośla las 10 Na łąki i pola leżące odłogiem wkraczają drzewa 11 sukcesja wtórna borów sosnowych 12 etapy sukcesji jeziora: A - jezioro przed sukcesją B - odkładająca się na dnie jeziora materia tworzy grube pokłady mułu C - jezioro staje się płytsze; wypłycenie się brzegów prowadzi do przesuwania się granicy wody i lądu D - jezioro stopniowo zarasta E - dalsze zmiany sukcesywne prowadzą do powstania lasu według schematu: bagno torfowisko zarośla krzewiaste las 13 SUKCESJA znaczenie sukcesji w przyrodzie i w gospodarce człowieka polega na tym, że jest ona podstawą: - przekształcania obszarów abiotycznych w środowiska życia zasiedlane przez organizmy pionierskie - tworzenia gleby na obszarach dotychczas jej pozbawionych - udostępniania nowych obszarów dla organizmów i zapewniania im odpowiedniego środowiska bytowania - niszy ekologicznej - przekształcania krajobrazu - zmiany biocenoz, np. z wodnej w lądową - zmiany składu gatunkowego biocenozy, rozwoju jednych gatunków kosztem zanikania innych, np. świerki wypierają sosny - ilościowej zmiany biomas, produktywności - zagospodarowania nieużytków rolnych - rekultywacji terenów poprzemysłowych, np. hałd 14 EKOTON ekoton jest to granica między ekosystemami płynność granic między ekosystemami im bardziej różnią się środowiska tym węższa jest strefa przejścia strefa napięć, zjawisko styku populacje ekotonowe ekotony - miejsce wymiany gatunków lub schronienia nasilające się procesy ekologiczne w ekotonach (pasożytnictwo, drapieżnictwo) związek liczebności populacji z długością linii granicznej przypadającej na jednostkę powierzchni ekosystemu 15 EKOSYSTEMY Las jest najbardziej złożonym ekosystem lądowym, w którym głównym składnikiem są drzewa. Układ roślinności (struktura) w typowym lesie jest zwykle warstwowy. Wyróżnia się w nim: drzewostan - warstwę najwyższą dużych drzew (np. sosny, świerki, dęby). W lasach naturalnych drzewostan dzieli się na kilka pięter w zależności od gatunków i wieku występujących drzew podszyt - warstwę niższą, na którą składają się krzewy i młode drzewa; runo leśne - najniższą nadziemną warstwę lasu; tworzą ją rośliny zielne, drobne krzewinki (borówki, jagody), paprocie, mchy, porosty, grzyby. Runo leśne jest miejscem występowania wielkiej liczby owadów: błonkówek, muchówek, chrząszczy, motyli, pluskwiaków, mrówek oraz pajęczaków, ślimaków i drobnych zwierząt kręgowych, jak ssaki (myszy, zające, ryjówki, jeże), gady (żmija, zaskroniec, jaszczurki) i płazy. ściółka leśna i powierzchniowa warstwa gleby z podziemnymi częściami roślin jest miejscem, w którym bytują liczne organizmy, głównie saprobiotyczne zwane edafonem 16 EKOSYSTEMY Typy siedliskowe lasów terenów nizinnych • Bór suchy (Bs) • Bór świeży (Bśw) • Bór wilgotny (Bw) • Bór bagienny (Bb) • Bór mieszany świeży (BMśw) • Bór mieszany wilgotny (BMw) • Bór mieszany bagienny (BMb) • Las mieszany świeży (LMśw) • Las mieszany wilgotny (LMw) • Las mieszany bagienny (LMb) • Las świeży (Lśw) • Las wilgotny (Lw) • Ols (Ol) • Las łęgowy (Lł) • Ols jesionowy (OlJ) • Grąd 17 EKOSYSTEMY typy lasów - przykłady Bór suchy (Bs) – typ siedliskowy lasu występujący na obszarze wszystkich krain nizinnych. Gleby tego siedliska zalicza się do typu darniowo-bielicowego. Gatunkiem dominującym jest sosna zwyczajna, sporadycznie brzoza brodawkowata Powierzchnię gleby pokrywa próchnica typu mor suchy. Bór mieszany świeży (BMśw) – typ siedliskowy lasu występujący na całym niżu, a zwłaszcza na utworach polodowcowych moreny dennej i czołowej oraz na przyległych polach sandrowych. Siedliska boru mieszanego świeżego zajmują ok. 18% całkowitej powierzchni leśnej w Polsce. Głównymi glebami tego siedliska są gleby typu darniowo-bielicowego, czyli pod względem składu mechanicznego są to piaski słabo gliniaste, piaski gliniaste, piaski świeże, głębokie i różnoziarniste gatunek dominujący: sosna gatunki domieszkowe: świerk, dąb, buk, jodła, rzadziej modrzew, osika, brzoza, grab, lipa, klon. 18 EKOSYSTEMY typy lasów Las mieszany wilgotny (LMw) – typ siedliskowy lasu obszarów nizinnych. Zajmuje siedliska średnio żyzne i wilgotne. Spotyka się go w sąsiedztwie siedlisk lasu mieszanego świeżego. Zajmuje zazwyczaj lokalne obniżenia z płytkim poziomem wód gruntowych lub długotrwale stagnującymi wodami opadowymi, albo strefy przejściowe między siedliskami boru mieszanego wilgotnego i lasu wilgotnego. Występuje na glebach bielicowych, glebach brunatnych wyługowanych oglejonych lub pseudooglejonych, czarnych ziemiach zdegradowanych. gatunki główne: sosna, dąb szypułkowy, świerk pospolity, jodła pospolita gatunki domieszkowe: brzoza brodawkowata, topola osika, lipa, olsza czarna, grab Ols (Ol; inna nazwa - oles lub olszyna) – las olchowy (olszowy) porastający żyzne, bagienne siedliska, o wysokim poziomie wody stojącej. Ma zwykle charakterystyczną kępową strukturę runa - na kępach wokół szyi korzeniowej olszy rosną gatunki borowe, w dolinkach przynajmniej okresowo wypełnianych wodą - rośliny bagienne gatunek dominujący: olsza czarna gatunki domieszkowe: brzoza omszona, jesion wyniosły, sosna zwyczajna 19 EKOSYSTEMY typy lasów Las łęgowy (Lł) – zbiorowisko leśne, występujące nad rzekami i potokami, w zasięgu wód powodziowych, które podczas zalewu nanoszą i osadzają żyzny muł. Najbardziej typową glebą dla lasów łęgowych jest holoceńska mada rzeczna. Siedliska niemal wszystkich łęgów związane są z wodami płynącymi. W drzewostanie łęgów występują m.in.: olsza, topola, wierzba, wiąz, jesion, dąb Grąd – wielogatunkowy las liściasty lub mieszany z przewagą grabu i dębu, niekiedy z domieszką lipy drobnolistnej i szerokolistnej, klonu, jawora i świerku. Posiada bogaty podszyt. W zależności od warunków wilgotności gleby i jej żyzności wykształcają się trzy główne grupy podzespołów: grąd wysoki – stosunkowo suchy i umiarkowanie żyzny (mezotroficzny), grąd typowy – na świeżych glebach eutroficznych; przewaga grabu, nieznaczne domieszki drzew innych gatunków, grąd niski – na glebach wilgotnych i żyznych; charakteryzuje się dużym udziałem grabu, świerka i dębu 20 bór suchy łęg ols 21 „Sadzimy las dla przyszłych pokoleń”, Nadleśnictwo Cierpiszewo k. Torunia 22 EKOSYSTEMY Torfowisko jest przykładem ekosystemu lądowego, przystosowanego do warunków o znacznej wilgotności podłoża. Powstaje ono w wyniku wypłycania się zbiorników wodnych lub utrudnionego odpływu wód opadowych. W zależności od warunków powstawania wyróżnia się 3 typy torfowisk - niskie, wysokie, przejściowe - różniące się składem gatunkowym roślin oraz właściwościami wytworzonego torfu Torfowisko niskie, czyli łąkowe, rozwija się w miejscach, gdzie istnieje przepływ wód. Jest ono bogate w próchnicę i sole mineralne, odczyn jego się waha od słabo kwaśnego do lekko zasadowego torfowisko szuwarowe (trzcina, sitowie wielkie, turzyce kępkowe) torfowisko darniowe (mszysta łąka z niskimi, rozłogowymi turzycami i trawami oraz gęstym kożuchem mchów) typowe dla torfowisk niskich są różne gatunki roślinności błotnej, jak np. knieć błotna, przytulia bagienna, bobrek trójlistkowy oraz drzewa: wierzba i olcha. świat zwierząt na torfowiskach niskich reprezentują wrotki, pijawki, mięczaki; w zaroślach żyją ptaki błotne i bagienne. zarastanie torfowisk odbywa się od brzegów zbiornika ku jego wnętrzu; niekiedy w środku zbiornika pozostaje lusterko wody. 23 EKOSYSTEMY Torfowisko wysokie, zwane m s z a r e m lub rojstem tworzy się w rejonach o obfitych opadach atmosferycznych, gdzie nie ma odpływu wód. Wody torfowiska są silnie kwaśne i mało żyzne (ubogie w mineralne składniki odżywcze). Silne zakwaszenie jest przyczyną braku bakterii nitryfikacyjnych. Skład gatunkowy torfowiska wysokiego jest także ubogi Poza torfowcami, tworzącymi grube dywanowe powierzchnie nasiąknięte wodą, obecne są tu gatunki z rodziny ciborowatych (wełnianka pochwowata) i wrzosowatych (bagno zwyczajne, żurawina błotna, modrzewnica) oraz borówka bagienna i rosiczka okrągłolistna. Z roślinności drzewiastej można spotkać skarlałe sosny i brzozy fauna specyficzna i niezbyt bogata, dominują tu głównie ptaki: żuraw, bocian czarny, bąki, wodniki, kureczki wodne, bekasy, brodźce, cietrzewie, głuszce, błotniaki stawowe. Ryb i typowych dużych drapieżników brak bezkręgowce - wrotki, brzuchorzęski, wioślarki, widłonogi, wrotki, ważki, komary, niewiele jest nicieni, skąposzczetów i pijawek. Schronienie znajdują tu łosie i bobry nazwa torfowiska wysokiego pochodzi od specyficznego mechanizmu wzrostu, który prowadzi do wypiętrzenia się środkowej części w formie wypukłej kopuły 24 EKOSYSTEMY Torfowisko przejściowe wykazuje właściwości pośrednie pomiędzy omawianymi wcześniej typami torfowisk, tak co do stosunków nawodnienia, żyzności, jak i składu gatunkowego roślin. Roślinność składa się także z torfowców i drobnych turzyc darniowych wskutek pionowego układu ciśnienia, temperatury, światła i właściwości chemicznych wód, każdy zbiornik wodny dzieli się na kilka stref, które tworzą różne środowiska, zamieszkiwane przez odpowiednio zróżnicowane i zaadaptowane organizmy wytworzona przez roślinność torfowisk materia organiczna w niewielkiej ilości jest zużywana przez wyższe poziomy troficzne i w nieznacznym stopniu ulega rozkładowi przez destruentów. Nagromadzenie się materii organicznej, w warunkach znacznego uwodnienia i bardzo słabego dostępu tlenu, prowadzi do powstania torfu w Polsce jest ponad 49 000 torfowisk, z których zdecydowana większość występuje w północnej części kraju - z tego 90% to torfowiska niskie, 6% – torfowiska wysokie, a resztę tworzą formy przejściowe 25 UŻYTKI EKOLOGICZNE USTAWA z dnia 16 kwietnia 2004 r. o ochronie przyrody (art. 42): Użytkami ekologicznymi są zasługujące na ochronę pozostałości ekosystemów, mających znaczenie dla zachowania różnorodności biologicznej - naturalne zbiorniki wodne, śródpolne i śródleśne oczka wodne, kępy drzew i krzewów, bagna, torfowiska, wydmy, płaty nieużytkowanej roślinności, starorzecza, wychodnie skalne, skarpy, kamieńce, siedliska przyrodnicze oraz stanowiska rzadkich lub chronionych gatunków roślin, zwierząt, i grzybów, ich ostoje oraz miejsca rozmnażania lub miejsca sezonowego przebywania. w Polsce znajduje się 6645 użytków ekologicznych o łącznej powierzchni ok. 45 tys. ha 26 Użytek ekologiczny - torfowisko na osiedlu Osowa Góra w Bydgoszczy 27 EKOSYSTEMY Jezioro to naturalny zbiornik wody nic mający swobodnej wymiany wód z morzem Charakteryzuje się pionową strefowością, ukształtowaną pod wpływem czynników klimatycznych i ekologicznych. W jeziorze występują trzy główne strefy: litoral - płytka przybrzeżna strefa jeziora, którą zarasta naczyniowa roślinność wodna pelagial - strefa otwartej wody, w której dodatkowo wyróżnia się część naświetloną (eufotyczną), sięgającą kilku do kilkunastu metrów, oraz strefę bez światła (afotyczną) profundal - strefa przydenna w każdym z tych środowisk panują odrębne warunki fizykochemiczne, stąd też zasiedlają je organizmy o różnych właściwościach i przystosowaniach. W zależności od miejsca występowania organizmy dzieli się na szereg grup ekologicznych 28 Grupy ekologiczne organizmów w poszczególnych strefach jeziora Strefy jeziora Grupy ekologiczne LITORAL Makrofity - przytwierdzone do dna rośliny naczyniowe i ramienice: rośliny ziemno-wodne (błotne) rośliny wynurzone (oczerety i szuwary) rośliny o liściach pływających rośliny o liściach całkowicie zanurzonych ramienice, mchy wodne Przykłady pałka, tatarak, strzałka wodna, jeżogłówka, grzybieo biały, grążel żółty Peryfiton - zespoły drobnych organizmów roślinnych i glony, pierwotniaki, larwy owadów, ślimaki (zatoczek), jętki zwierzęcych przytwierdzonych do podłoża czasowo lub na stałe formy nieosiadłe pijawki, skorupiaki, topik, larwy ważek, chrząszczy i pluskwiaków Neuston - organizmy żyjące na powierzchni wody lub tuż pod nią pluskwiak (nartnik), larwy muchówek i komarów Nekton (litoralu) - kręgowce wodno-lądowe czynnie poruszające ryby: szczupak, lin, karaś, płod; ptactwo wodne: rybitwy, się w wodzie mewy, kaczki, łabędzie; ssaki wodne: wydra, nutria, bóbr; gady: żółw błotny; płazy: kumaki, traszki, żaby wodne Bentos (litoralu) - zespół organizmów zasiedlających dno pijawki, larwy owadów ochotkowatych, jętek i chruścików, zbiorników wodnych ślimaki, małże PELAGIAL Plankton - zespół drobnych organizmów biernie unoszonych zooplankton: pierwotniaki, wrotki, skorupiaki (dafnie, przez wodę oczliki), wioślarki fitoplankton: bakterie, sinice Nekton - zespół organizmów aktywnie pływających głównie ryby: planktonożerne - sielawa, sieja, ukleja, drapieżcy - sandacz, okoo; przydenne: karpie, liny, leszcze, węgorze, sumy, a ponadto inne kręgowce wodno-lądowe: gady (żółw błotny), płazy (kumaki, traszki,), ptaki (łabędzie, kaczki, rybitwy, perkozy), ssaki wodne (wydra, nutria, bóbr) PROFUNDAL Bentos - organizmy żyjące na dnie zbiorników wodnych, mikrobentos: bakterie, glony, pierwotniaki mezobentos: penetrujące osady denne lub żyjące na ich powierzchni nicienie, skorupiaki (widłonogi), larwy owadów (ochotek) makrobentos: pijawki, skąposzczety, larwy owadów, małże (skójka, szczeżuja), 29 ślimaki (zatoczek, błotniarka) BIOMY KULI ZIEMSKIEJ biom jest największą lądową jednostką biocenotyczną, w obrębie której przeważa jednolita forma życiowa roślinności, będąca w stanie względnej równowagi (klimaksu) i uwarunkowana klimatem, np. w biomie obszarów stepowych klimaksową roślinnością są trawy do głównych biomów świata zaliczają się m. in.: tundra iglasty las borealny (tajga) lasy liściaste klimatu umiarkowanego step, preria, pampa sawanna – biom charakterystyczny dla strefy podrównikowej pustynie – najczęściej w strefie klimatu zwrotnikowego, skrajnie suchego puszcza tropikalna roślinność wysokogórska 30 BIOMY KULI ZIEMSKIEJ tundra tundra to obszar bezleśny, ciągnący się pasmem wokół bieguna północnego. Charakteryzuje się surowym klimatem - długą i mroźną zimą oraz krótkim, chłodnym latem. średnie temperatury: w styczniu w tundrach euroazjatyckich i amerykańskich -16°C do -26°C, okresowo spadają nawet do -60°C, natomiast średnie temperatury lipca nie przekraczają +15°C opady - < 25-40 cm/rok produkcja – 150 – 300 g s.m./m2/rok wieczna zmarzlina rośliny - porosty (chrobotki), mchy, trawy, turzyce, drobne krzewinki, niskie płożące się rośliny o zdrewniałych łodygach, nie mające jednej wysokiej osi pędu, np. brzoza karłowata, wierzba polarna zwierzęta - roślinożercy - leming, pardwa, renifer, i drapieżcy - gronostaj, sowa śnieżna, lis polarny, niedźwiedź polarny możliwości regulacyjne biocenozy są bardzo małe 31 BIOMY KULI ZIEMSKIEJ iglasty las borealny (tajga ) tajga to obszar roślinności borealnej, występujący na półkuli północnej, otaczający szerokim pasmem tundrę. Lato jest krótkie i ciepłe, zima długa i bardzo mroźna z temperaturą spadającą do -60°C. Północną granicę tajgi wyznacza izoterma lipca +10°C. Roczna suma opadów nie jest zbyt duża, w zimie mają one postać śniegu. W tajdze dominują lasy szpilkowe. Tworzą największe na Ziemi skupiska leśne dochodzące do 1000 km szerokości opady 40 – 75 cm/rok produkcja – 800 g s.m./m2/rok ubóstwo gatunkowe mokradła wysoka produkcja pierwotna fauna – dominują drapieżniki: gronostaje, kuny, sobole, borsuki, rosomaki, wilki, rysie, niedźwiedzie brunatne; roślinożercy: łosie i zające; dużo gryzoni – myszy, wiewiórki, burunduki; ptaki: głuszce, cietrzewie, jarząbki, czyżyki, krzyżodzioby, sowy 32 BIOMY KULI ZIEMSKIEJ las liściasty klimatu umiarkowanego Lasy liściaste zajmują obszary, których klimat jest umiarkowanie ciepły, wyraźnie są zaznaczone pory roku, opady duże i równomiernie rozłożone (75 do 200 cm/rok), temperatury średnie i wyraźnie zróżnicowane w zależności od pory roku produkcja – 1200 g s.m./m2/rok Las jest bardzo dorodny, z dużą ilością gatunków drzew liściastych, np. dąb, lipa, jesion, klon, buk, wiąz, grab, olcha; gdzieniegdzie pojawiają się gatunki drzew iglastych, np. sosny zwierząt roślinożernych, takich jak jelenie, sarny, wiewiórki, dziki, zające, łosie, żubry Bogaty jest świat owadów i ptaków żerujących na wszystkich piętrach lasu, np. sikory, dzięcioły, zięby, mysikróliki, pełzacze, raniuszki. Nieco mniej jest drapieżników: lisy, wilki, kuny, niedźwiedzie, borsuki; z ptaków drapieżnych, np. sowy występuje dużo ogniw troficznych obszary lasów liściastych klimatu umiarkowanego są najbardziej przekształcone przez człowieka 33 BIOMY KULI ZIEMSKIEJ step, preria, pampa Step, czyli traworośla strefy umiarkowanej, występuje na średnich szerokościach geograficznych, gdzie panuje niedostatek wody, wynikający z małych i nierównych opadów rocznych (0 – 80 cm/rok). Lato jest suche i gorące, zima dość mroźna i śnieżna. Dobowe wahania temperatury powietrza i ziemi są duże. Klimat kontynentalny, suchy, uniemożliwiający rozwój drzew produkcja – 500 g s.m./m2/rok główny składnik stepu to obejmująca bardzo rozległe obszary kseromorficzna roślinność trawiasta, bujnie rozrastająca się w okresie deszczowym. Dominują tu ostnice, kostrzewy, turzyce, wiechlina, strzęplica, perz z domieszką dwuliściennych bylin, np. z rodziny jasnotowatych (piołun, mięta, tymianek, szałwia, miłek wiosenny). Mogą to być zbiorowiska traw niskich (15-45 cm), średnich (60-120 cm) lub wysokich (150-250 cm) na obszarach tych dominują: - ssaki trawożerne, duże kopytne, które szybko biegają – w Ameryce Północnej - bizon, antylopa widłoroga, w Eurazji - suhak, dziki koń kułan, w Australii - kangury, - małe gryzonie ryjące nory, np. w Eurazji - susły, bobaki, chomiki; w Ameryce - pieski preriowe 34 BIOMY KULI ZIEMSKIEJ sawanna Sawanna obejmuje obszary równin i okolic pod- i międzyzwrotnikowych, porośniętych bujną roślinnością trawiastą (o liściach ostrych, twardych), z rzadko rozmieszczonymi drzewami (np. parasolowate akacje) bądź kępami drzew albo krzewów. To rzadkie i równomierne rozmieszczenie drzew jest skutkiem konkurencji o wodę, eliminującej drzewa słabiej ukorzenione. Występują tu dwie pory roku: krótka deszczowa (dżdżysta) oraz długa pora sucha. opady - 20 do 50 (do 200 w porze deszczowej) cm/rok fauna – kopytne – antylopy, gazele, zebry, bawoły, nosorożce, żyrafy; wielkie drapieżniki – lwy, lamparty; pozostałe drapieżniki – gepard, serwal, likaon; padlinożercy – hieny, szakale, sępy; liczne stawonogi - owady i pajęczaki – szarańczaki, termity, mrówki, skorpiony; ptaki – strusie, perliczki, sekretarze, flamingi, sępy 35 BIOMY KULI ZIEMSKIEJ pustynie i półpustynie Pustynie i półpustynie zajmują 30 % lądowej powierzchni Ziemi. Ich wspólną cechą jest niedostatek wody. Powstają na terenach skrajnie suchych, gdzie roczna suma opadów wynosi od kilkunastu do kilkudziesięciu mm, brak jest opadów przez wiele lat. Klimat stale bądź okresowo jest bardzo gorący, w głębi lądu skrajnie kontynentalny. Temperatura powietrza na pustyniach jest bardzo wysoka, w lecie sięga 52°C w cieniu i 70°C w słońcu (na Saharze) opady – 0 – 25 cm/rok produkcja – niewiele wyższa do zera Największe przestrzenie pustyń występują w Afryce i Azji. Wyróżnia się trzy formy życiowe roślin przystosowanych do życia na pustyni: - rośliny efemeryczne - sklerofity - sukulenty ze względu na rodzaj podłoża wyróżnia się pustynie: piaszczyste, kamieniste, gliniaste, solniskowe zwierzęta – szarańczaki, chrząszcze, pajęczaki, jaszczurki, węże, ptaki (np. stepówka); ssaki – skoczek pustynny, myszoskoczek, fenek 36 BIOMY KULI ZIEMSKIEJ tropikalny las deszczowy puszcza tropikalna to biom, w którym różnorodność i liczebność form życia osiąga swoje maksimum. Wynika to z intensywnych i równomiernych opadów (200-400 cm/rok). Pór roku w zasadzie brak. Klimat gorący, parny, temperatura przez cały rok utrzymuje się w granicach 2528°C, wilgotność bardzo duża produkcja – 1800 – 2000 g s.m./m2/rok - wyraźnie zaznaczona struktura warstwowa: - bardzo wysokie drzewa o wysokości 45 m rozrzucone tu i ówdzie, wyrastające ponad przeciętny poziom dachu lasu - warstwa drzew tworzących „dach lasu", czyli zielony kobierzec sięgający wysokości 24 - 30 metrów, trudno przepuszczalny dla światła - warstwa drzew niższych, wyrastających tylko tam, gdzie pojawi się luka w koronach drzew wysokich - liany (90 %) - ssaki (nadrzewne) - leniwce, wiewiórki polatuchy, nietoperze, małpy (czepiaki, wyjce); gady kameleony, iguany, węże, płazy - drzewołazy, rzekotki, ropuchy; ptaki - tukany, papugi, kolibry, dzioborożce, harpie. Duże znaczenie ekologiczne mają mrówki, motyle, patyczaki i prostoskrzydłe (np. skorki, straszyki, karaczany), chrząszcze (np. goliaty) - rozpowszechnione są związki symbiotyczne oraz epifityczne - wielka biomasa i bardzo wysoka produktywność - rabunkowa gospodarka człowieka 37 „Krajobrazy są stanami duszy” – Henri Frédéric Amiel 38 KRAJOBRAZ (fizjocenoza) gr. phýsis = natura + koinós = wspólny termin wprowadził C. Troll (1939) w XV i XVI w. w okresie rozkwitu malarstwa flamandzkiego - widok przedstawiony przez malarza, w XVII w. krajobraz (landscape) upowszechnił się w Wielkiej Brytanii w dwóch znaczeniach: – piękna widzianego krajobrazu, – terytorialnym. w naukach przyrodniczych krajobrazowe podejście zapoczątkowali Alexander Humboldt (1769-1859) i Wasilij Dokuczajew (1846-1903). Humboldt określił krajobraz jako całościową charakterystykę regionu Ziemi. 39 HIERARCHIA UKŁADÓW EKOLOGICZNYCH krajobraz ekosystem 1 ekosystem 2 ekosystem 3 biocenoza biotop organizm 40 DEFINICJA KRAJOBRAZU (alt. fizjocenoza, geokompleks) Smoliński (1912): krajobraz to zespół zjawisk reprezentujących środowisko przyrodnicze, pozostających ze sobą we wzajemnej zależności i uwarunkowaniu, wytworzonym w długim rozwoju, jako czynnik swobodnego działania sił przyrody. Wodziczko (1946): krajobraz to całość przyrody na naturalnie ograniczonym odcinku ziemi, w której dzięki procesom samoregulacyjnym panuje równowaga. Forman i Godron (1986): krajobraz stanowi heterogeniczny fragment terenu złożony z powiązanych wzajemnie ekosystemów. Krajobrazy powtarzają się w przestrzeni w zbliżonej formie. Zonneveld (1990): krajobraz oznacza kompleksowy system składający się z różnych form terenu, jego rzeźby, wód, roślinności i gleb, skał i atmosfery (tzw. geokomponentów). Asocjacja Ekologii Krajobrazu (1999): "krajobraz tworzy mozaika różnych typów siedlisk wykazujących uporządkowanie w wielu skalach przestrzennych". 41 UŻYTKOWANIE PRZESTRZENI wyróżnia się trzy sposoby użytkowania przestrzeni: użytkowanie biogeniczne – jest to użytkowanie rolnicze, łowieckie i leśne, najpierw przekształcana jest szata roślinna oraz świat zwierzęcy. użytkowanie geogeniczne – to kopalnictwo podziemne, a także odkrywkowe, przekształceniu ulega powierzchnia ziemi oraz stosunki wodne. użytkowanie technogeniczne – to przede wszystkim osadnictwo, przemysł i komunikacja, ten rodzaj użytkowania przestrzeni najsilniej oddziałuje na wszystkie elementy krajobrazu. 42 KONCEPCJA KRAJOBRAZU holistyczna koncepcja przyrody dawniej przeciwstawiano - krajobraz w ujęciu geograficznym vs. ekologicznym dziś – integracja obu ujęć podstawowe zadanie ekologii krajobrazu – ocena zmian: k. naturalny k. antropogeniczny cechy krajobrazu: – zajmuje wycinek przestrzeni i można go przedstawić na mapie, – charakteryzuje się określoną fizjonomią, którą można przedstawić na rysunku lub fotografii, – jest systemem dynamicznym, funkcjonowanie zależy od powiązań między częściami składowymi oraz od rodzaju dominujących procesów, – podlega ewolucji, czyli ma swoją historię. (A. Richling, J. Solon 1996, Ekologia krajobrazu) 43 KONCEPCJA KRAJOBRAZU charakterystyki porządkujące krajobraz: − struktura – rozmieszczenie gatunków roślin i zwierząt, kształt i liczba, rodzaj i wzajemny układ ekosystemów, − funkcjonowanie – interakcje pomiędzy przestrzennymi jednostkami krajobrazu, takie jak obieg materii i przepływ energii oraz migracje organizmów żywych miedzy ekosystemami − zmienność – przekształcenia struktury i funkcji mozaiki układów ekologicznych w czasie 44 KRAJOBRAZ – TYPOLOGIA I METODY BADAŃ typologia krajobrazów − krajobrazy pierwotne, niezmienione w ogóle przez działalność ludzką, − krajobrazy naturalne, znajdujące się częściowo pod wpływem działalności ludzkiej, − krajobrazy kulturowe (antropogeniczne), całkowicie objęte gospodarką ludzką, − krajobrazy zdewastowane (zdegradowane), pozbawione zupełnie zdolności samoregulujących z powodu całkowicie zaburzonej równowagi biologicznej. klasy krajobrazu w Polsce − nizinny − wyżynny − górski obszary leśne i mokradła (torfowiska, układy bagienne) – elementy krajobrazu, stabilizujące obieg materii poważnie naruszony gospodarką człowieka - refugia metody badań – teledetekcja, – kartografia – GIS 45 KRAJOBRAZ W UJĘCIU ENERGETYCZNYM podejścia badawcze w analizie energetyki jednostek krajobrazowych: − szczegółowe rozpoznanie wszelkich przepływów i transformacji energii w obrębie systemu, − bilansowanie dopływów energii użytecznej (wejścia systemu) i otrzymanych dóbr (wyjścia systemu) bez analizy dróg transformacji energii wewnątrz systemu („czarna skrzynka”), analiza przepływów energii w układach krajobrazowych umożliwia m. in. ocenę: − stopnia zrównoważenia systemu, − ocenę efektywności poszczególnych procesów, − ocenę i prognozę możliwych alternatywnych sposobów funkcjonowania 46 KRAJOBRAZ W UJĘCIU ENERGETYCZNYM Układ energetyczny dla plemiennego systemu chowu bydła w Ugandzie (wg H. T. Oduma, 1967) 47 KRAJOBRAZ W UJĘCIU ENERGETYCZNYM Typ krajobrazu Gęstość zaludnienia (osoby na km2) Energia (x 10 MJ/m2/rok) słoneczna dostępna dla roślin (A) subwencja energetyczna (B) razem (A+B) B/(A+B) Wydajność produkcji pierwotnej Obszar wiejski 70 4,67 0,70 5,37 0,13 0,7-0,8 zlewnia Drwęcy podmiejski 353 4,20 3,14 7,34 0,43 0,4-0,5 gmina Łomianki miejski 1495 2,94 5,27 8,21 0,64 0,05-0,15 miasto Kielce Wybrane charakterystyki bilansu energetycznego w trzech typach krajobrazu (wg J. Solona, 1990) 48 BIOGEOGRAFICZNA TEORIA WYSP w zależności od wielkości wyspy i jej odległości od kontynentu różnie kształtuje się tempo imigracji i lokalnego wymierania (zamierania) gatunków. im mniejsza odległość od źródła tym: a) tempo imigracji większe, b) przy czym zawsze spada wraz ze wzrostem liczby gatunków już obecnych na wyspie imigracja imigracja a) imigracja b) imigracja 49 BIOGEOGRAFICZNA TEORIA WYSP im wyspa większa tym tempo lokalnego wymierania gatunków mniejsze, przy czym zawsze wzrastające wraz ze wzrostem liczby gatunków już obecnych na wyspie, − w rezultacie procesów imigracji i wymierania kształtuje się pewien poziom równowagi liczby gatunków z określonych grup systematycznych. najczęściej jako wyspy traktuje się niewielkie powierzchnie leśne, zadrzewienia i zakrzaczenia lub torfowiska (obszary zabagnione) w krajobrazie rolniczym lub zurbanizowanym – wtedy odpowiednikiem kontynentu są duże, dobrze wykształcone kompleksy leśne. korelacje pomiędzy wielkością wysp a ich izolacją: − liczba gatunków ptaków i płazów zależy od wielkości zalesienia, − liczba gatunków ssaków i gadów zależy od stopnia izolacji. 50 MODEL „PŁATÓW I KORYTARZY” w zróżnicowanym przestrzennie krajobrazie, w którym niewielkie obszary korzystne dla bytowania poszczególnych gatunków są oddzielone od siebie licznymi powierzchniami niesprzyjającymi, niezmiernie ważne są połączenia korytarzowe, wpływające na dynamikę populacji roślin i zwierząt, ograniczające lokalne wymieranie i umożliwiające prawidłowe wykształcenie zbiorowisk roślinnych, redukcja rzeczywistego stopnia izolacji między powierzchniami o identycznym charakterze jest podstawową różnicą funkcjonalną między prawdziwymi wyspami a „wyspami” w krajobrazie, korytarz – pas terenu (relatywnie wąski), który różni się od otaczającego go tła, korytarze są to tereny leśne, zakrzaczone i podmokłe z naturalną roślinnością o przebiegu liniowym (pasowym) położone pomiędzy płatami obszarów siedliskowych 51 MODEL „PŁATÓW I KORYTARZY” rodzaje korytarzy: − reliktowe, czyli pozostałości układu starszego (np. niektóre żywopłoty i pasy drzew) − powstałe w wyniku zakłóceń środowiska, np. drogi i linie wysokiego napięcia − determinowane zasobami środowiska, np. strumienie lub ścieżki bydlęce − świadomie zakładane korytarze, np. żywopłoty wzdłuż ogrodzeń lub pasy wiatrochronne pod względem strukturalnym można wyróżnić korytarze: − liniowe − pasowe charakterystyki sieci korytarzy: − „węzły” − różne typy połączeń, np. t-kształtne, krzyżowe, gwiaździste itp… − pętle − alternatywne trasy 52 MODEL „PŁATÓW I KORYTARZY” Wpływ kształtu „płatów” na skuteczność orientacji przestrzennej owadów nawigujących olfaktorycznie 53 MODEL „PŁATÓW I KORYTARZY” (A. Richling, J. Solon 1996) Schematyczny obraz płatów i korytarzy w krajobrazie rolniczym 54 Metoda grafów, Forman, Gordon, 1984) 55 Typy połączeń między płatami (siedliskami) naturalny siedlisko centralne korytarze liniowy, stworzony przez człowieka siedlisko centralne łańcuch siedlisk pomostowych siedlisko centralne 56 „Most krajobrazowy” łączący odcięty barierą fragment lasu 57 GŁÓWNE KORYTARZE EKOLOGICZNE W POLSCE Najważniejsze leśne korytarze ekologiczne przebiegające przez Polskę to: - korytarz "północny" o przebiegu: Puszcza Augustowska/Puszcza Białowieska-Dolina Biebrzy-Puszcza PiskaPuszcza Nidzicka-Bory Tucholskie-Lasy Wałeckie-Puszcza Notecka-Bory Zielonogórskie-Bory Dolnośląskie - korytarz "karpacki" o przebiegu: Bieszczady-Beskid Niski-Beskid Sądecki-Beskid Makowski-Beskid ŻywieckiBeskid Śląski. Opisane korytarze mają charakter transgraniczny - posiadają kontynuację poza granicami 58 Polski i stanowią fragmenty korytarzy europejskich. HIERARCHICZNE UPORZĄDKOWANIE KRAJOBRAZU W SKALI PRZESTRZENNEJ jednostka skala podstawowa jednostka mapowania 1 : > 50 000 000 > 62 500 km2 ekoprowincja 1 : 10 000000 – 50 000 000 2 500 – 62 500 km2 ekoregion 1 : 2 000 000 – 10 000 000 100 – 2 500 km2 ekodystrykt 1 : 500 000 – 2 000 000 625 – 10 000 ha ekosekcja 1 : 100 000 – 500 000 25 – 625 ha ekoseria 1 : 25 000 – 100 000 1,5 – 25 ha 1 : 5 000 – 25 000 0,25 – 1,5 ha 1 : < 5 000 < 0,25 ha ekostrefa ekotop eko-element 59