Ekologi 2013

(1)

PowerPoint Lectures for

Campbell Biology: Concepts & Connections, Seventh Edition

Reece, Taylor, Simon, and Dickey

(2)

Ekosystemtjänster från wikipedia redigeras!

 Supporting (stödjande tjänster) handlar om de ekosystemfunktioner som är ett slags bas,

alltså de som stöder och är nödvändiga för att de andra ska fungera. Det kan vara närings- och vattencykler.

 Regulating (reglerande tjänster) är funktioner som är lite mer specifika, det kan vara t ex

pollinering, luft- och vattenrening.

 Cultural (kulturella tjänster) innehåller allt det som vi använder för det mer känslomässiga

välbefinnandet, som t ex estetiska och rekreationella värden. Dessa ska inte underskattas då de utgör en viktig del av människors kultur och har visat sig ha positiva effekter på hälsan.

 Providing (försörjningstjänster) är den del av ekosystemtjänsterna som är lättast att ta på.

Det är helt enkelt mat, material etc som vi kan plocka och använda mer eller mindre direkt. Ibland skiljer man ut de tillgodoseende tjänsterna från de andra och ser de mer som ett resultat av de andra tjänsterna. De blir då vad man kallar varor (goods).

(3)

Introduktion



Naturliga ekosystem är värdefulla för oss för att de:

– _{tillhandahåller resurser,}

– _{möjliggör utomhusaktiviteter}

– _{tillhandahåller ekosystemtjänster}

(4)

• Populationsekologi

• Samhällsekologi

(5)

Populationsekologi är studien av hur och varför

populationer förändras

 En population är en grupp individer av en enda art som finns på ett område

(6)

Populationsekologi är studien av hur och varför

populationer förändras

Populationsdynamik:

biotiska- och abiotiska

faktorer orsakar variation i

populationsstorlek.

Populationsekologi

studerar



förändringarna i

populationsstorlekar och



faktorer som reglerar

storlekarna

Begränsande faktorer



Miljöns bärkraft, är den

maximala

populations-storleken en viss miljö

kan försörja.

(7)

Tid (månader) P o p u la ti o n s st o rl ek ( N ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 G = rN G är tillväxthastighet hos populationen, N är populationsstorleken, och r är per capita tillväxten

(medelbidraget av varje individ till populations-tillväxten).

(8)

2 4 6 8 10 n ta l s jö le jo n h a n a r (t u se n ta l) G = rN (K  N) K

(9)

G  rN K 0 Tid A n ta l in d iv id er ( N )  G rN (K  N) K

(10)

Antal par i ett område M ed el ku ll st o rl ek 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 8 9 10 11 12 Talgoxe

(11)



Inomartskonkurrens är

– _{konkurrens mellan individer av samma art om en}

begränsad resurs och

– _{är en täthetsberoende faktor som begränsar tillväxt i}

populationer.



Begränsande faktorer kan vara

– _{mat, näringsämnen, gömställen eller bon.}

Flera faktorer kan begränsa populationstillväxt

(12)



I många populationer påverkar abiotiska faktorer

t.ex. vädret populationsstorleken långt före

täthetsberoende faktorer blir betydelsefulla.



Täthetsoberoende (densitetsoberoende) faktorer

är oberoende av populationstätheten. Dessa kan

vara

– _{eld och stormar,}

– _{habitatförstörelse av människan, eller}

– _{säsongsförändringar i vädret (t.ex., bladlöss).}

(13)

Månad Exponentiall

tillväxt

Plötslig minskning

Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

A n ta l b la d lö ss

(14)

Snöskohare Lodjur Årtal 1850 1875 1900 1925 0 3 6 9 L o p o p u la ti o n ss to rl ek (t u se n ta l) 0 40 80 120 160 H ar p o p u la ti o n st o rl ek (t u se n ta l)

(15)

Campbell Biology: Concepts & Connections, Seventh Edition

Reece, Taylor, Simon, and Dickey

(16)

Introduktion

Populationer och samhällen

 Samhälle = alla populationer i ett visst område

 Men samhället förändras över tiden: Nya arter flyttar in, gamla dör ut eller flyttar ut.

 Ett samhälles artsamman-sättning förändras över tiden.

 Samhällsekologi hjälper oss att förstå vad som påverkar

artsamman-sättningen i ett område

(17)

Ett samhälle inkluderar alla organismer i ett

område



Ett biologiskt samhälle

– _{är en samling populationer som lever nära varandra för}

potentiell interaktion

– _{kan beskrivas med dess artsammansättning.}

(18)



Mellanartskonkurrens sker när populationer av två

arter konkurrerar om samma begränsade resurs.



Mutualism, båda arterna gynnas.



_{Predation, en art (predatorn) dödar och äter en}

annan (bytesdjuret).



Bete, ett djur konsumerar växtdelar och alger.



_{Parasitism, värdväxten eller djuret lider av}

parasiten.

Mellanartsinteraktioner är betydelsefulla för

samhällens struktur

(19)

Typ av Mellanart-interaktion

Effekt på art 1 Effekt på art 2 Exempel

Konkurrens - - Rödräv / fjällräv Mutualism

(symbios) + + Växter / mykorrihiza

Predation + - Rödräv /

skogsmus

Bete + - Fjärilslarv / blad

Parasitism + - Fästingar / rådjur

(20)

Konkurrens kan uppkomma när en delad resurs

är begränsad



En ekologisk nisch är summan av organismens

användning av biotiska och abiotiska



Mellanartskonkurrens uppstår när nischerna hos två

populationer överlappar varandra.

(21)

Predation

(22)

(23)

Parasiter kan påverka

samhällssammansättningen

(24)



Producenter

– _{är autotrofa}



_Konsumenter

– _{är heterotrofa.}

Trofistruktur är en nyckelfaktor i

samhällsdynamiken

(25)



As- och detritusätare



_Nedbrytare

Trofistruktur är en nyckelfaktor i

samhällsdynamiken

(26)

Trofi nivå gräshoppa Primär konsument _zooplankton mus Sekundär konsument sill rovfisk orm Tertiär konsument späckhuggare hök Kvartär konsument

(27)

Näringskedjor som är sammankopplade bildar

näringsvävar



En näringsväv är ett nätverk av sammankopplade

näringskedjor

(28)

Kvartär, Tertiär, och sekundär konsumenter Sekundär konsumenter Tertiär och Sekundär konsumenter Och Primär konsumenter Primär konsumenter Producenter

(29)

Artdiversitet (biologisk mångfald) inkluderar

relativ mängd och artrikedom



Artdiversitet defineras av två komponenter:

1. Artrikedom, antalet arter i ett samhälle, och

2. Relativa mängden, den proportionella andelen av en art i

ett samhälle.

(30)

Artdiversitet inkluderar relativ mängd och

artrikedom

(31)

Nyckelarter har en disproportionelig inverkan på

diversiteten i ett samhälle



En nyckelart

– _{är en art vilkens betydelse för dess samhälle är större än}

dess biomassa eller mängd.

Med

nyckelart

Utan

(32)

Nyckelarter skapar biologisk mångfald



Bävern skapar vattensamlingar, betesdjur gynnar

vissa växter

(33)

Störningar är viktiga i de flesta samhällen



Störningar

– _{är händelser som skadar biologiska samhällen}

(34)



Samhällena förändras drastiskt efter svåra

störningar som

– _{tar bort all vegetation och} – _{tar bort stora mängder jord.}



Ekologisk succession är resultatet av successiv

förändring av ett samhälle.

(35)



Primär succession börjar i en livlös miljö utan jord.



_{Sekundär succession sker när en störning förstör}

ett existerande samhälle men där jorden finns kvar.

Störningar är viktiga i de flesta samhällen

(36)

EXEMPEL: Opportunister tar chansen under

successionen



Opportunister

– _{Är organismer som klarar att snabbt anpassa sig till ett}

samhälle där konkurrensen för tillfället är låg ofta på grund av en störning

– _{Exempel är björkar på ett kalhygge eller maskrosor i en}

(37)

EXEMPEL: Invasiva arter kan förstöra ett

samhälle



Invasiva arter

(38)

Campbell Biology: Concepts & Connections, Seventh

(39)

Ekosystemekologi betonar energiflöde och

grundämnens kretslopp



Ett ekosystem består av

– _{alla organismer i ett samhälle och den abiotiska miljön}

som de interagerar med.



I ett ekosystem,

– _{flödar energin medan grundämnena cirkulerar.}

(40)

Energiflöde Kemisk energi Ljus energi Bakterier, Protister Grund ämnen Värme energi

(41)

Primärproduktionen bestämmer energibudgeten

för ekosystem



Primärproduktion

– _{görs av producenter ger sk biomassa}



Olika ekosystem

– _{har olika stor primärproduktion}

(42)

Öppet hav Flodmynningar

Korallrev Öknar och halvöknar

Tundra Stäpp Jordbruk Taiga (barrskogar) Savann Tempererade lövskogar Tropiska regnskogar 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500

(43)

Organiskt material Figure 37.UN02 Autotrofer Heterotrofer Producer Solljus Energi Nedbrytare Dött material Carnivore Herbivore Oorganiskt material

(44)

Växtmaterial som äts av larven 100 kilocalorier (kcal) 50 kcal 35 kcal bajs cellandning

(45)

Tertiär konsument Sekundär konsumnet Primär konsument Producent 10 kcal 100 kcal 1,000 kcal 10,000 kcal 1,000,000 kcal av solljus 90% går förlorat…

(46)

Exempel: En energipyramid förklarar den

ekologiska kostnaden av kött

(47)

Trofinivå vegetarianer majs majs boskap köttätare Primär konsumenter Sekundär konsumenter Producenter

Tio vegetarianer kan leva på samma mängd majs som en köttätare!

(48)

Grundämnen cirkulerar mellan organiska och

oorganiska reservoarer



Ekosystem tar emot energi från solen och jordens

inre.



Förrutom meteoriter finns det ingen utomjordisk källa

för grundämnen

(49)



Biogeokemiska cykler inkluderar

– _{biotiska komponenter, abiotiska komponenter, och}

abiotiska reservoarer där grundämnen accumuleras

utanför levande organismer.



Biogeokemiska cykler kan vara

– _{lokala eller globala.}

Grundämnen cirkulerar mellan organiska och

oorganiska reservoarer

(50)

Konsumenter Producenter Nedbrytare Näringsämnen tillgängliga för producenter Abiotiska reservoarer 4 1 2 3

(51)

CO2 i atmosfären Cellandning Förbränning Trä och fossila bränslen Högre nivåers konsumenter 5 3 2 4 Nedbrytning Nedbrytare _Dött material Avfall; död Primär konsumenter Växtavfall; död Växter, alger Fotosyntes 1 Kolets kretslopp

(52)

Bergs-bildning Nedvittring av berg Fosfater i berg Fosfater i lösning Avrinning Assimilering Fosfater i jorden (oorganisk) Dött material Djur Växter 3 1 2 5 6 Kretslopp för fosfor

(53)

Kväve (N₂) i atmosfären Växter Djur Kvävefixerande bakterier i rotknölar Frilevande kvävefixerande bakterier Dött material Nedbrytare Ammonium (NH₄₎ i jorden Nitrifikations bakterier Denitrifikations bakterier Assimilering av växter Nitrater i jorden (NO₃) 8 6 5 3 4 7 2 1 Kvävets kretslopp

(54)

Akvatiska ekosystem



I akvatiska ekosystem, är primärproduktionen

begränsad av låga näringnivåer av

– _{fosfor och kväve.}



Över tid i stillastående vattenekosystem

– _{accumuleras näringsämnen}



Människliga aktiviteter har stor inverkan

– _{jordbruksgödsling, bekämpningsmedel,}

(55)

Figure 37.UN01 Quaternary consumers Tertiary consumers Secondary consumers Primary consumers Producers

(56)

Figure 37.UN01

Quaternary consumers

Tertiary consumers

(57)

Figure 37.22A

(58)

Winter Summer Gul f of M exic o Gul f of Mexico Tillväxt av plankton

(59)

Försurningsproblemet

Utsläpp från många källor

(60)

Försurningsproblemet

Skapar problem

(61)

Miljögifter påverkar

Miljögifter är ämnen som har en skadlig inverkan på miljön när de släpps ut. De är giftiga, långlivade, tas upp av levande organismer där de kan skada viktiga biologiska funktioner och har en förmåga att spridas i miljön. Det här gäller både vissa organiska ämnen, som PCB, och vissa oorganiska ämnen, som metaller.*

Miljögifter anrikas i ekosystemet

(62)

(63)

You should now be able to

1. Define a biological community. Explain why the study of community ecology is important.

2. Define interspecific competition, mutualism, predation, herbivory, and parasitism, and provide examples of each.

3. Define an ecological niche. Explain how interspecific

competition can occur when the niches of two populations overlap.

4. Describe the mutualistic relationship between corals and dinoflagellates.

5. Define predation. Describe the protective strategies potential prey employ to avoid predators.

(64)

You should now be able to

6. Explain why many plants have chemical toxins, spines, or thorns. Define coevolution and describe an example.

7. Explain how parasites and pathogens can affect community composition.

8. Identify and compare the trophic levels of terrestrial and aquatic food chains.

9. Explain how food chains interconnect to form food webs.

10. Describe the two components of species diversity.

(65)

You should now be able to

12. Explain how disturbances can benefit communities.

Distinguish between primary and secondary succession.

13. Explain how invasive species can affect communities.

14. Compare the movement of energy and chemicals within and through ecosystems.

15. Compare the primary production of tropical rain forests, coral reefs, and open ocean. Explain why the differences between them exist.

16. Describe the movement of energy through a food chain.

(66)

You should now be able to

17. Explain how carbon, nitrogen, and phosphorus cycle within ecosystems.

18. Explain how rapid eutrophication of aquatic ecosystems affects species diversity and oxygen levels.

19. Explain how human activities are threatening natural ecosystems.