projekt
Edukacja zawodowa i obywatelska na rzecz przeciwdziałania zmianom klimatu Szkoła Trenerów dla Dobrego Klimatu
warsztat
Ochrona przyrody jako narzędzie stabilizujące klimat Bystra, 01–02 lutego 2014
Ekologia a podstawowe zasady funkcjonowania przyrody Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu Piotr Skubała
Niniejszy materiał został opublikowany dzięki dofinansowaniu Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Za jego treść odpowiada Stowarzyszenie Pracownia na rzecz Wszystkich Istot, poglądy w nim wyrażone nie odzwierciedlają oficjalnego stanowiska Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
edukacja dla dobrego klimatu
EKOLOGIA A PODSTAWOWE ZASADY FUNKCJONOWANIA PRZYRODY
Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
Prof. UŚ dr hab. Piotr Skubała Uniwersytet Śląski, Katedra Ekologii Fot. Piotr Skubała
I. Ekologia a przyroda i wartości
Fot. Piotr Skubała
Ekologia naukowa, dając pewną, spójną wizję świata żywego, jego funkcjonowania, stała się jedną z głównych przesłanek dla powstania alternatywnego systemu etycznego i nowego nurtu w filozofii.
Etyka ekologiczna i różne nurty filozofii środowiskowej stanowią mocny fundament dla rozwoju ruchu ochrony środowiska w świecie.
Fot. Piotr Skubała
Eko-wartości
szacunek dla życia
umiarkowanie odpowiedzialność
różnorodność współodczuwanie
http://jkneilson.files.wordpress.com/2010/01/looking_down_on_earth.
II. Czym zajmuje się ekologia?
Fot. Piotr Skubała
Czym zajmuje się ekologia?
Nauka, której przedmiotem zainteresowań jest całokształt oddziaływań między organizmami i ich środowiskiem zarówno ożywionym, jak i nieożywionym 1869 - Ernst Haeckel (niemiecki biolog) Krebs Ch. J. 1996. Ekologia. Eksperymentalna analiza rozmieszczenia i liczebności. PWN, Warszawa.
Nauka o strukturze i funkcjonowaniu przyrody 1963 - Eugene Odum (ekolog amerykański) Odum E. P. 1982. Podstawy ekologii. PWRiL, Warszawa.
Czym zajmuje się ekologia?
Nauka, która próbuje poznać tajemnicę życia na naszej planecie
Czym zajmuje się ekologia?
„Plemiona pierwotne żyły wplecione w tkaninę życia do tego stopnia, że filozofowanie i roztrząsanie Prawdziwej Natury, byłoby czymś podobnym do ryby opisującej naturę wody”
John Halifax pisarz brytyjski
Devall B., Session G. 1994. Ekologia głęboka. Pusty Obłok, Warszawa.
III. Czy ważnym jest badanie funkcjonowania ekosystemów na Ziemi?
Fot. Piotr Skubała
Czy ważnym jest badanie funkcjonowania ekosystemów na Ziemi?
Czego rośliny potrzebują do życia?
http://grandaspirations.org/wp-content/uploads/2010/11/growing-plant.jpg
Czy ważnym jest badanie funkcjonowania ekosystemów na Ziemi?
Czego rośliny potrzebują do życia?
1. 2. 3. 4.
światło słoneczne CO2 woda sole mineralne http://grandaspirations.org/wp-content/uploads/2010/11/growing-plant.jpg
Czy ważnym jest badanie funkcjonowania ekosystemów na Ziemi?
Czego rośliny potrzebują do życia?
1. 2. 3. 4.
światło słoneczne CO2 woda sole mineralne
+
tysiące gatunków bakterii, grzybów, roślin i zwierząt z którymi tworzą one ekosystem
http://grandaspirations.org/wp-content/uploads/2010/11/growing-plant.jpg
Czy ważnym jest badanie funkcjonowania ekosystemów na Ziemi?
Czego rośliny potrzebują do życia?
1. 2. 3. 4.
światło słoneczne CO2 woda sole mineralne
Justus von Liebig (1803-1873) – niemiecki chemik
http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Justus_von_Liebig.jpg
Czy ważnym jest badanie funkcjonowania ekosystemów na Ziemi?
Czego człowiek potrzebuje do życia?
Czy ważnym jest badanie funkcjonowania ekosystemów na Ziemi?
„Tak jak biologia molekularna służy zdrowiu człowieka, ekologia gwarantuje zdrowie planety”
Edward Wilson (1929-) ekolog amerykański
Wilson E.O. 2000: A Global Biodiversity Map. Science 289: 2279
http://greensource.construction.com/people/images/0606_Edward_Wilson.jpg
IV. Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
Fot. Piotr Skubała
Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
“Nasza ignorancja jest tak duża, że nie jesteśmy tego świadomi... nie wiemy niemal nic o działalności ziemskiego ekosystemu... i dopiero zaczęliśmy pojmować charakter planetarnego życia jako całości”
Norman Myers (1934-) brytyjski ekolog, autorytet w dziedzinie bioróżnorodności Capra F. 1987. Punkt zwrotny. Nauka, społeczeństwo, nowa kultura. PIW, Warszawa. http://www.clubofrome.at/news/sup2007/img_norman_myers.jpg
Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
„Ekologia znajduje się dzisiaj na takim etapie rozwoju jak XVIII-wieczna chemia”
January Weiner (1947-) ekolog, Uniwersytet Jagielloński Weiner J. 1999. Życie i ewolucja biosfery. Podręcznik ekologii ogólnej. PWN, Warszawa. http://www.instytucja.pan.pl/images/stories/zdjecia/czlonkowie/korespondenci/wydzial_2/koresp_w2_weiner_january.jpg
Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
IV 1. Różnorodność biologiczna na Ziemi
IV 2. Zależności w świecie żywym
Fot. Piotr Skubała
Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
IV 1. Różnorodność biologiczna na Ziemi
Liczba gatunków na Ziemi
Fot. Piotr Skubała
Różnorodność biologiczna na Ziemi
– – ó –
ó
Różnorodność biologiczna na Ziemi
ó
Różnorodność biologiczna na Ziemi
ó ó
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Różnorodność biologiczna na Ziemi
ł
Różnorodność biologiczna na Ziemi
ł
Różnorodność biologiczna na Ziemi
ł
Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
IV 1. Różnorodność biologiczna na Ziemi
Grupy organizmów dobrze poznane (?)
Fot. Piotr Skubała
Różnorodność biologiczna na Ziemi
ROŚLINY Szacuje się, że na każde 100 gatunków roślin napotkanych w dżungli tropikalnej 1 jest nowy dla nauki
Wilson E. O. 1999. Różnorodność życia. PIW, Warszawa. http://www.blueplanetbiomes.org/rainforest.htm
Różnorodność biologiczna na Ziemi
ROŚLINY Index Kewensis: co roku przybywa 2000 gatunków roślin
Wilson E. O. 1999. Różnorodność życia. PIW, Warszawa. http://02bc54d.netsolhost.com/web/standards.htm
Różnorodność biologiczna na Ziemi
http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9e/Beilschmiedia
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Różnorodność biologiczna na Ziemi Grupy organizmów dobrze poznane (?)
SSAKI - Wieloryby Eubalaena japonica
Rosenbaum H. C. et al. 2000. World-wide genetic differentiation of Eubalaena: questioning the number of right whale species. Molecular Ecology 9, 11: 1793–1802. http://unbohemioburguesenmadrid.files.wordpress.com/2008/12/ballena-franca-del-pacifico-norte.jpg
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
IV 1. Różnorodność biologiczna na Ziemi
Grupy organizmów słabo poznane
Fot. Piotr Skubała
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Różnorodność biologiczna na Ziemi Grupy organizmów słabo poznane
Roztocze (Acari) Opisana liczba gatunków 45 000
Oczekiwana liczba gatunków 1,1 mln
Walter D. E., Proctor H. C. 1999. Mites. Ecology, Evolution and Behaviour. CABI Publishing, New York, USA. http://www.cciw.ca/eman-temp/reports/publications/Mixewood/miets/mites2.htm
Różnorodność biologiczna na Ziemi Grupy organizmów słabo poznane
BAKTERIE Ile komórek bakteryjnych mieści się w szczypcie leśnej gleby?
Różnorodność biologiczna na Ziemi Grupy organizmów słabo poznane
BAKTERIE Ile komórek bakteryjnych mieści się w szczypcie leśnej gleby?
10 miliardów
Rossello-Mora R., Amman R. 2001. The species concept for prokaryotes. FEMS Microbiology Reviews 25: 39–67.
Różnorodność biologiczna na Ziemi Grupy organizmów słabo poznane
BAKTERIE Ile gatunków bakterii mieści się w szczypcie leśnej gleby? Do tej pory poznano 4 500 gatunków bakterii Torsvik V., Øvreås L., Thingstad T. F. 2002. Prokaryotic Diversity—Magnitude, Dynamics, and Controlling Factors. Science 296, 5570: 1064–1066.
Różnorodność biologiczna na Ziemi Grupy organizmów słabo poznane
BAKTERIE Ile gatunków bakterii mieści się w szczypcie leśnej gleby? Do tej pory poznano 4 500 gatunków bakterii Torsvik V., Øvreås L., Thingstad T. F. 2002. Prokaryotic Diversity—Magnitude, Dynamics, and Controlling Factors. Science 296, 5570: 1064–1066.
Kilka tysięcy Torvik, V. L., and J. Goksoyr. 1978. Determination of bacterial DNA in soil. Soil Biol. Biochem. 10: 7-12.
Różnorodność biologiczna na Ziemi Grupy organizmów słabo poznane
„There are probably millions of species in the microorganismal domains Bacteria and Archea. However, only about 4500 species have been characterized”
Torsvik V., Øvreås L., Thingstad T. F. 2002. Prokaryotic Diversity—Magnitude, Dynamics, and Controlling Factors. Science 296 (5570): 1064–1066.
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Czy znasz poniższy organizm? Najliczniejszy organizm fotosyntetyczny na kuli ziemskiej 70 000 - 200 000 komórek / 1 ml wody Odpowiedzialny za znaczną część produkcji pierwotnej oceanów Wiąże 50% CO2 w oceanach
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Czy znasz poniższy organizm? Najliczniejszy organizm fotosyntetyczny na kuli ziemskiej 70 000 - 200 000 komórek / 1 ml wody Odpowiedzialny za znaczną część produkcji pierwotnej oceanów Wiąże 50% CO2 w oceanach
Prochlorococcus marinus [opisany dopiero w 1988 r.] Chisholm S. W., Olson R. J., Zettler E. R., Waterbury J., Goericke R., Welschmeyer N. 1988. A novel free-living prochlorophyte occurs at high cell concentrations in the oceanic euphotic zone. Nature 334: 340–343.
http://www.mbl.edu/news/press_releases/images/prochlorococcus.jpg
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Prochlorococcus marinus (sinica/cyjanobakteria) http://www.lbl.gov/Science-Articles/Archive/assets/images/2003/Aug-14-2003/Prochlorococcus.jpg
Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
IV 1. Różnorodność biologiczna na Ziemi
Życie odkrywane w zaskakujących miejscach na Ziemi
Fot. Piotr Skubała
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Życie odkrywane w zaskakujących miejscach na Ziemi
Antarktyda - jezioro Wostok
http://images.google.pl/imgres?imgurl=http://www.dailygalaxy.com/photos/uncategorized/2007/12/03/lake_vostok_nsf_h.jpg&imgrefurl=http://www.dailygalaxy.com
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Życie odkrywane w zaskakujących miejscach na Ziemi
Antarktyda - jezioro Wostok
http://images.google.pl/imgres?imgurl=http://www.dailygalaxy.com/photos/uncategorized/2007/12/03/lake_vostok_nsf_h.jpg&imgrefurl=http://www.dailygalaxy.com
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Życie odkrywane w zaskakujących miejscach na Ziemi Pod 3 km warstwą lodu, 220 metrów nad powierzchnią jeziora, odkryto skupiska różnorodnych bakterii i grzybów.
Antarktyda - jezioro Wostok Jouzel J., et al. 1999. More than 200 meters of lake ice above subglacial Lake Vostok, Antarctica. Science 286, 5447: 2138–4 http://whirledview.typepad.com/whirledview/images/new_vostok_cartoon_high.gif
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Życie odkrywane w zaskakujących miejscach na Ziemi Skały litosfery – na głębokości 3 km i więcej odkryto „Subsurface Lithoautotrophic Microbial Ecosystems (SLiME)”.
zielona - skała
czerwone - bakterie
Stevens T.O., McKinley J.P. 1995. Lithoautotrophic microbial ecosystems in deep basalt aquirers. Science 270: 450-454.
http://www.psrd.hawaii.edu/Dec96/LifeUnderground.html
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Biomasa bakterii pod powierzchnia Ziemi
Gold Thomas 1992. The deep, hot biosphere. Proc. Natl. Acad. Sci., 89: 6045-6049
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Biomasa bakterii pod powierzchnia Ziemi
Warstwa do 5 km Porowatość: 3% 1% - przestrzeń dla bakterii Ogólna biomasa bakterii: 200 trylionów ton = 1,5 m warstwa pokrywająca całą Ziemię Ogólna biomasa form żywych na powierzchni Ziemi: 1 trylion ton Gold Thomas 1992. The deep, hot biosphere. Proc. Natl. Acad. Sci., 89: 6045-6049
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Życie odkrywane w zaskakujących miejscach na Ziemi Halicephalobus mephisto (gatunek nicienia, odkryty w RPA w 2011 r.)
Borgonie G., García-Moyano A., Litthauer D., Bert W. et al. 2011. Nematoda from the terrestrial deep subsurface of South Africa. Nature 474: 79–82. http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://i4.asntown.net/Halicephalobus_mephisto
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Życie odkrywane w zaskakujących miejscach na Ziemi
Halicephalobus mephisto (gatunek nicienia, odkryty w RPA w 2011 r.)
Występowanie: żyje w wodach gruntowych na głębokości do co najmniej 3,6 km Wielkość: ok. 0,5 mm Pożywienie: bakterie Rozmnażanie: bezpłciowe Oddychanie: anaerobowe Inne cechy: odporność na wysoką temperaturę (nawet 48°C) Borgonie G., García-Moyano A., Litthauer D., Bert W. et al. 2011. Nematoda from the terrestrial deep subsurface of South Africa. Nature 474: 79–82. http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://i4.asntown.net/Halicephalobus_mephisto
Różnorodność biologiczna na Ziemi
Życie odkrywane w zaskakujących miejscach na Ziemi
Glony (USA na głębokości 200 m)
Grzyby (Szwecja na głębokości 400 m)
Roztocze (do kilkunastu m)
http://www.scribemedia.org/wp-content/uploads/2007/10/igb_alge2.jpg
http://www.independent.co.uk/multimedia/archive/00091/pg-20-fungi-alamy_91555t.jpg
Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
IV 1. Różnorodność biologiczna na Ziemi
Różnorodność gatunkowa w Polsce
Fot. Piotr Skubała
Stopień dotychczasowego poznania całkowitej, spodziewanej w Polsce liczby gatunków: 1 - ponad 90% 2 - 50-90% 3 - 10 do 50% 4 - mniej niż 10% ? - brak danych
Andrzejewski R., Weigle A. (red.) 1994. Polskie studium różnorodności biologicznej. Narodowa Fundacja Ochrony Środowiska, Warszawa.
Stopień dotychczasowego poznania całkowitej, spodziewanej w Polsce liczby gatunków: 1 - ponad 90% 2 - 50-90% 3 - 10 do 50% 4 - mniej niż 10% ? - brak danych
Andrzejewski R., Weigle A. (red.) 1994. Polskie studium różnorodności biologicznej. Narodowa Fundacja Ochrony Środowiska, Warszawa.
Różnorodność biologiczna na Ziemi
„Wielka część różnorodności gatunkowej patrzy nam prosto w oczy i pozostaje niezauważona”
Wilson E. O. 1999. Różnorodność życia. PIW, Warszawa.
http://greensource.construction.com/people/images/0606_Edward_Wilson.jpg
Stan wiedzy o funkcjonowaniu ziemskiego ekosystemu
IV 2. Zależności w świecie żywym
Fot. Piotr Skubała
Sieć troficzna północnozachodniego Atlantyku
Lavigne D. M. 1996. Ecological interactions between marine mammals, commercial fisheries, and their prey: unravelling the tangled web. In: Montevecchi, W. A. (Ed.) Studies of high latitude seabirds. 4. Trophic relationships and energetics of endotherms in cold ocean systems. Canadian Wildlife Service Occasional Paper 91, Ottawa. (rysunek za:
Zależności w świecie żywym Klasyfikacja oddziaływań międzygatunkowych ze względu na ich efekty
Typ interakcji
Efekt dla gatunku A
Efekt dla gatunku A
Konkurencja
-
-
Drapieżnictwo/ Roślinożerstwo
+
-
Pasożytnictwo
+
-
Neutralizm
0
0
Amensalizm
0
Komensalizm
0
Mutualizm
+
+ +
Zależności w świecie żywym
http://www.losie.org/wydarzenia/afryka/kruger/termitiera.jpg
Zależności w świecie żywym
http://edupy.files.wordpress.com/2008/09/z_termites_cwc.jpg
Zależności w świecie żywym
Mastotermes darwiniensis http://www.savanna.org.au/all/images/Masto-Workers.gif
Zależności w świecie żywym
1012 bakterii 10 milionów Protista
http://www.google.pl/search?q=Mastotermes+darwiniensis+photo&hl=pl&lr=&start=10&sa=N
Zależności w świecie żywym
Mixotricha paradoxa http://www.google.pl/search?q=Mastotermes+darwiniensis+photo&hl=pl&lr=&start=10&sa=N
Zależności w świecie żywym
Mixotrichia paradoxa: zbudowany z setek tysięcy osobników, należących do 5 różnych gatunków Procaryota „Bestia z 5 genomami” Margulis L. 2000. Symbiotyczna planeta. Wyd. CiS, Warszawa. http://www.google.pl/search?q=Mastotermes+darwiniensis+photo&hl=pl&lr=&start=10&sa=N
Zależności w świecie żywym
„Odłóżmy rozpoczęcie wojen nuklearnych do czasu, gdy choćby jeden organizm żywy, np. Mixotricha paradoxa zostanie do końca poznany” Lewis Thomas (amerykański lekarz i poeta) Lewis T. 1974. The Lives of a Cell: Notes of a Biology Watcher. New York, The Viking Press. http://www.google.pl/search?q=Mastotermes+darwiniensis+photo&hl=pl&lr=&start=10&sa=N