//////
You are here: Home >Archive for the ‘Ekosystemy świata’ Category

OKREŚLONE GRANICE FIZJOLOGICZNE

Roślina może być eurytermiczna, lecz stenohydryczna, tzn. może mieć wąskie granice tolerancji w stosunku do wody; pstrąg jest stenotermiczny, lecz euryfagiczny, tzn. może od­żywiać się różnego rodzaju pokarmem. W laboratorium możemy precyzyjnie określić gra­nice fizjologicznej tolerancji na czynniki takie jak tem­peratura lub składniki odżywcze, ale przy zastosowa­niu tych wiadomości w terenie trzeba zachować daleko idącą ostrożność. Jak już zaznaczyliśmy, prawidłowo­ści występujące na poziomie osobników mogą być tylko częściowo słuszne na poziomie biocenozy. Bardzo często organizmy w przyrodzie nie żyją w warunkach opty­malnych ze względu na określony czynnik. Dobrym przykładem może tu być praca Kinne’a (1956), który stwierdził, że poszczególne gatunki morskich jamochło­nów mogą żyć w wodzie o bardzo różnym stopniu zaso­lenia, lecz najintensywniejszy przyrost osiągają przy zasoleniu wynoszącym 16 części goli na 1000 części wo­dy.

EKSPERYMENTALNE BADANIA

Eksperymentalne badania czynników ograniczających prowadzone są często na otwartym morzu. W ostatnich latach zrobiony został wielki krok naprzód w badaniach nad produkcją pierwotną w oceanie. Badania te wyni­kają z zainteresowania naukowców drobnymi rośli­nami morskimi, tak odmiennymi od roślin lądowych, a także związane są z nadzieją, że kiedyś będziemy uprawiać morze. W fotycznej (oświetlonej) strefie otwartego morza większość składników odżywczych występuje w niedostatecznej ilości, wobec czego podej­rzewa się, że to one są czynnikami limitującymi. W sytuacji, gdy wiele składników występuje w niskich stężeniach, obserwacje chemiczne prowadzone normal­nie w morzu nie dostarczają informacji o tym, który z nich ogranicza produkcję w danym miejscu i czasie.

ODPOWIEDŹ NA PYTANIE

Badacze z Instytutu Oceanograficznego Woods Hole stwierdzili, że odpowiedzi na to pytanie mogą dostar­czyć proste eksperymenty z użyźnianiem. Polegają one na dodawaniu pojedynczych składników odżywczych do wody zawierającej fitpplankton. Jako wskaźnik wią­zania węgla w procesie fotosyntezy wykorzystywane jest tu tempo przyswajania węgla radioaktywnego (14C). Próbki wody umieszczane są na 24 godziny w sta­łym oświetleniu na pokładzie statku. Gdy do próbek wody z Mo­rza Sargasowego, które jest odpowiednikiem pustyni oceanicznej, dodawano azotu lub fosforu nie obserwo­wano wzrostu tempa przyswajania 14C, mimo że skład­niki te bardzo często spełniają w morzach rolę czyn­ników limitujących.

PRZYSWAJANIE WĘGLA

Gdy natomiast dodawano żelaza lub krzemionki, tempo przyswajania węgla natychmiast wzrastało, wskazując, że te właśnie mikroelementy były potrzebne bezpośrednio bądź pośrednio do pełnego wykorzystania makroelementów. Nie zwiększymy za­tem produkcji tych wód przez nawożenie ich nawet du­żymi ilościami nawozów fosforowych i azotowych, do­póki nie uzupełnimy w nich krzemianów i żelaza. Wspominaliśmy już o tym, że musimy być ostrożni przy stosowaniu w terenie wyników badań laboratoryj­nych dotyczących tolerancji organizmów; także prze­noszenie tych danych z jednego regionu do innego wy­maga ostrożności nawet w stosunku do tego samego gatunku.

GEOGRAFICZNE PRZYSPIESZENIE

Gatunki o szerokim rozprzestrzenieniu geo­graficznym wykształcają często lokalnie przystosowane populacje, zwane ekotypami, które charakteryzują się różnymi granicami tolerancji na światło, tempera­turę i inne czynniki. Reakcje organizmów kompensu­jące działanie czynników środowiskowych mogą pro­wadzić do powstawania ras genetycznych (ze zmianami morfologicznymi lub bez) lub jedynie form klimatycz­nych. Testem, pozwalającym wyróżnić ekotypy będące odrębnymi rasami genetycznymi, jest ich krzyżowanie się. W ekologii stosowanej często nie zwraca się uwagi na możliwość genetycznego utrwalania się lokalnych wpływów środowiskowych; często różne zabiegi gospo­darcze, np. przesadzanie roślin lub zarybianie stawów, kończą się niepowodzeniem, ponieważ sprowadza się w tym celu osobniki z odległych terenów.

MAŁA MEDUZA

Mała meduza porusza się w wodzie przy pomocy rytmicz­nych skurczów, które wypychając wodę z centralnej jamy jej ciała powodują powstawanie siły odrzutowej. Optymalne tempo pulsacji wynosi około 15—20 skur­czów na minutę. Osobniki żyjące w północnym morzu koło Halifaxu pływają z podobną szybkością, jak osob­niki z mórz południowych, pomimo że różnice w tem­peraturze wody dochodzą do 20°C. Rysunek ilustruje częściową kompensację świa­tła przez populację roślin. Alpejska roślinność trawia­sta w małych szerokościach geograficznych i roślinność arktyczna żyją w warunkach podobnych termicznie, ale bardzo różniących się intensywnością światła. Jak widać na rysunku 20 rośliny z Youkonu osiągają mak­simum fotosyntezy przy dużo niższej intensywności światła charakterystycznej dla tego terenu, niż alpej­skie rośliny z położonego bardziej na południe Colo­rado.

ZDOLNOŚĆ KOMPENSOWANIA

Wiele gatunków ma zdolność kompensowania zmien­ności czynników środowiskowych wzdłuż bardzo roz­ległych gradientów, jak np. gradient termiczny północ- południe; jednak doskonalsze z ekologicznego punktu widzenia przystosowania osiągane są wtedy, gdy wzdłuż jakiegoś gradientu grupa blisko spokrewnio­nych gatunków zastępuje się nawzajem. Na przykład na wybrzeżach Nowej Anglii w strefie przypływów bar­dzo licznie żyją małe ślimaki, wśród których najpospo­litszym gatunkiem jest zwykle Littorina littorea. Dalej na południe, idąc wzdłuż południowego brzegu Atlan­tyku, gatunek ten jest zastępowany przez inny, ale bardzo podobny, również żyjący w strefie pływów, gatunek L. irrorata.

WSKAŹNIKI EKOLOGICZNE

Pomimo istnienia dużego wachlarza przystosowań niektóre gatunki mogą służyć jako wartościowe wskaź­niki warunków środowiskowych. Oczywiście, gatunki stenotopowe są lepszymi wskaźnikami niż gatunki eu- rytopowe. Najlepszymi wskaźnikami są gatunki rzad­kie. Tak np. stwierdzono, że dobrym wskaźnikiem zbli­żającego się przepasienia pastwiska jest zanikanie pewnych, stosunkowo rzadkich gatunków roślin, wraż­liwych na spasanie. Oczywiście, najlepszym wskaźni­kiem warunków jest grupa gatunków lub cała bioce­noza, lecz jest to wskaźnik trudniejszy do oceny. Ekolodzy zajmujący się badaniem zanieczyszczeń rzek stwierdzili, że zmniejszanie się liczby gatunków, tzn. wskaźnika różnorodności  jest często (pierwszym uchwytnym wskaźnikiem zanieczyszczenia, zanim jeszcze dojdzie do dających się zmierzyć zmian w liczbie osobników i całkowitej produktywności. Wykorzystanie struktury lub różnorodności gatunko­wej jako czułego wskaźnika pozwala więc na wczesne rozpoznanie sytuacji, zanim stanie się ona krytyczna, i na zastosowanie środków zaradczych.

WAŻNE MOMENTY

Podsumowując chcemy zwrócić uwagę na 3 ważne momenty, o których stale należy pamiętać: 1) w eko­logicznych badaniach czynników limitujących prawie zawsze niezbędne jest jednoczesne prowadzenie obser­wacji i eksperymentów terenowych oraz eksperymen­tów laboratoryjnych; 2) występowanie tego samego gatunku w dwu różnych regionach nie musi oznaczać, że warunki środowiskowe w tych regionach są takie same; pomimo że rzadkie lub stenotopowe gatunki są czasem dobrymi wskaźnikami warunków środowisko­wych, pewniejszymi wskaźnikami są grupy gatunków lub biocenoza jako całość; 3) biocenozy mają tak ogro­mne zdolności przystosowawcze i kompensacyjne, że nawet drastyczne zmiany struktury gatunkowej mogą nie wpływać na ich produktywność i na tempo prze­pływu energii.

ZAKRES ROZPIĘTOŚCI TEMPERATUR

Tak więc, w zakresie średniej rozpię­tości temperatur w biosferze, północne biocenozy mo­gą mieć taki sam roczny przepływ energii jak bioce­nozy południowe (zakładając oczywiście, że oprócz temperatury wszystkie pozostałe warunki nie są zbyt ekstremalne). Zmiany warunków życia mają większe wpływy na poziomie gatunku niż na poziomie ekosystemu. Gdy warunki zbliżają się do ekstremalnych, maleje przede wszystkim liczba gatunków, a dopiero gdy warunki stają się limitujące dla wszelkich form życia (jak na pustyniach lub w arktyce) zaczyna ma­leć również tempo funcjonawania ekosyste­mu. Jak już mówiliśmy w rozdziale 2, silniejsze niż dla przeciętnych warunków życia fluktuacje stanu bio­masy i tempa funkcjonowania ekosystemu wpływają na stabilność układów.