Podstawy ekologii nie tylko Bałtyku

1. Ekologia jako nauka
1.1. Historia ekologii
1.2. Miejsce ekologii wśród działów biologii
1.3. Zakres ekologii
1.4. Poziomy badań ekologii
1.5. Metodologia badań ekologicznych
2. Elementarne pojęcia ekologiczne
3. Charakterystyka ekosystemów wodnych
3.1. Struktura systemu wodno-lądowego Ziemi
3.2. Cechy ekosystemów wodnych
4. Główne grupy biocenotyczne ekosystemów morskich
4.1. Podział ekologiczny
4.2. Przegląd taksonomiczny zoobentosu i fitobentosu typowego dla Bałtyku
4.3. Pochodzenie fauny bałtyckiej
5. Obieg materii i przepływ energii w ekosystemach
6. Sukcesja ekologiczna
7. Literatura

1. Ekologia jako nauka
1.1. Historia ekologii

Wyrażenie ekologia, stało się w ostatnich latach nadzwyczaj modne.

W systemie medialnym, użycie określeń: ekologiczny, ekologicznie ma podkreślać dbałość o stan natury i najwyraźniej zastępuje mniej spopularyzowaną rodzinę wyrazów utworzonych od rzeczownika sozologia.

Tak więc możemy spotkać ekologiczne farby, ubrania, rajstopy budowle. itd. Miano działań proekologicznych, pod wpływem panującej maniery, nader często przypisuje się zachowaniom, które z troską o równowagę przyrodniczą nie mają najmniejszego związku.

Rozwój cywilizacyjny, choć nieuchronny, z pewnością jest mało ekologiczny, – co jest oczywistym eufemizmem wobec najczęściej toksycznej dla Natury działalności człowieka. Tym bardziej zasadne wydaje się poznawanie prawidłowości, które leżą u podstaw historii naturalnej. Praw, które nader często, kierowani chęcią zysku, brakiem wyobraźni lub niewiedzą depczemy.

Czym zatem jest ekologia, kiedy powstało to pojęcie?
Termin ekologia wprowadził w 1869 roku Ernst Haeckel. W swojej definicji określił ekologię jako naukę, której przedmiotem zainteresowań jest całokształt oddziaływań między zwierzętami i ich środowiskiem zarówno ożywionym, jak i nieożywionym. Należy dodać, że w tym okresie stan wiedzy nie pozwalał na dokonywanie syntez na temat wzajemnych relacji pomiędzy organizmami i dlatego początkowo powstały dwa niezależne kierunki: ekologia roślin i ekologia zwierząt. Jedność świata istnień została pierwotnie zaakcentowana w limnologii i oceanologii, którym ekologia wyjątkowo dużo zawdzięcza. Postęp wiedzy
w XX wieku pozwolił na połączenie różnych działów ekologii w jedną wspólną ekologię ogólną. Przyczyniły się do tego prace botaników (Sukaczew 1926, Clements 1916), jak i zoologów (Shelford 1913, Elton 1927 czy Kaszkarow 1945).

Charles Elton (1927) w Ekologii zwierząt ujął ekologię jako naukę o historii naturalnej. Według Eugene Oduma (1963) ekologia to nauka o strukturze i funkcjonowaniu przyrody. H. G. Andrewartha (1961) traktował ekologię jako naukę o rozmieszczeniu i liczebności organizmów.

Czy ekologia narodziła się w drugiej połowie XIX wieku? – Oczywiście nie! Człowiek zawsze interesował się swoim środowiskiem. W społecznościach pierwotnych mógł przeżyć tylko taki osobnik, który miał wystarczający zasób wiedzy o swoim otoczeniu przyrodniczym: o zwierzętach, roślinach, elementach nieożywionych, związkach między wszystkimi składnikami środowiska. Wraz z rozpoczęciem uprawy ziemi i hodowli, pojawiła się potrzeba dokładnej znajomości biologii i ekologii domestyfikowanych gatunków. W zasadzie wszystkie znane kultury starożytne pozostawiły świadectwa zainteresowania prawidłowościami natury. Egipcjanie i Babilończycy bali się masowych pojawów szarańczy i wierzyli, że ich przyczyną jest działanie sił nadprzyrodzonych. W II księdze Mojżesza także napotykamy na opis plag zesłanych na Egipcjan. W IV wieku p.n.e. Arystoteles w Historia Animalium próbował wyjaśnić masowe występowanie myszy polnych i szarańczy. Domniemywał, że duża rozrodczość myszy jest przyczyną szybkiego wzrostu ich liczebności, nadmiar ten nie może zostać zahamowany przez drapieżniki: lisy, fretki, a także człowieka. Starożytni Grecy interpretowali zjawiska przyrodnicze, przyjmując istnienie harmonii pomiędzy jej elementami. Obecność podobnego założenia pojawia się w dziełach Herodota i Platona. Przyjmowano, że liczebność każdego gatunku jest dana „z góry” („ekologia opatrznościowa”) i niezmienna. Plagi – wyłamywanie się niektórych populacji z tych reguł, tłumaczono działaniem rozmaitych sił nadprzyrodzonych (nieczystych). Każdy gatunek miał więc swoje określone miejsce w przyrodzie i nie mógł zginąć, bo jego brak zakłóciłby istniejącą harmonię.

Przytoczony sposób widzenia świata przyrodniczego był powszechny do czasu narodzin ekologii populacji. Za ojca tej dziedziny uważa się Graunta (1662), który pierwszy opisał zmiany w populacji ludzkiej. Problemy demograficzne rozważali: Leeuwenhoek (1687), Buffon (1756), Malthus (1798), Doubleday (1841), Farr (1843)i inni.

W drugiej połowie XVIII i na początku XIX wieku do świadomości ludzi dotarły dwie ważne obserwacje. Zauważono, że:
1) wiele gatunków wymiera,
2) zasoby środowiska są ograniczone i pojawiające się wtedy oddziaływania konkurencyjne decydują o licznych zmianach w przyrodzie.
Doniosłość tych odkryć zaowocowała w dziewiętnastowiecznych dziełach Mathusa, Lyella, Spencera i Darwina. Ekologia „opatrznościowa” i „harmonia natury” zostały zastąpione przez takie pojęcia jak dobór naturalny i walka o byt (Egerton 1968).

W swoim rozwoju ekologia czerpała też ze zdobyczy innych nauk. Szczególnie z nauk stosowanych; medycyny, nauk rybackich i rolniczych. W 1762 roku sprowadzono z Indii na Mauritius ptaka majnę żałobną do zwalczania plagi szarańczy pustynnej. Już w osiem lat później owady przestały stanowić problem (Moutia i Mamet 1946). Forskal opisał w roku 1775 introdukcję drapieżnych mrówek na plantacje palm daktylowych w południowo-zachodniej Arabii, aby ograniczyć liczebność innych mrówek żerujących na daktylowcach. W następnych latach przeprowadzono wiele kolejnych introdukcji w celu walki biologicznej ze szkodnikami upraw. (Doutt 1964).

Badania nad chorobami zakaźnymi, jak na przykład malarią, prowadzone w latach 90 ubiegłego stulecia, zwróciły uwagę na mechanizmy rozprzestrzeniania się chorób w populacjach i przyczyniły się do powstania epidemiologii. Okazało się, że do skutecznego zwalczania malarii trzeba poznać dokładnie ekologię komarów przenoszących zarodźce (Ross 1908, 1911). Osiemnastowieczny botanik, Richard Bradley w ocenie Egertona (1969) uznany został za pioniera w zakresie badań nad produktywnością roślinną i zwierzęcą. Badacz ten jako pierwszy dostrzegł podstawowe podobieństwa między produkcją roślinną i zwierzęcą był też twórcą metod podwyższania produktywności winnic, sadów, hodowli drobiu, królików i ryb. Tak więc Bradley dał podwaliny ekologii stosowanej. Świadomość istnienia w przyrodzie zespołów organizmów jest bardzo stara. Jednak istnienie pomiędzy nimi związków dostrzeżono stosunkowo niedawno. Edward Forbes w roku 1844 opisał zgrupowania zwierząt zasiedlających wody przybrzeżne Anglii i części Morza Śródziemnego. Dostrzegł zespoły zwierząt, charakterystyczne dla różnych głębokości. Podobne obserwacje poczynił w roku 1877 Karl Mobbius, który w swoim opracowaniu użył terminu biocenoza. Wielki wkład w badania nad zespołami wielogatunkowymi wniósł J.E.B. Warming (1895, 1909). Botanik analizował strukturę zespołów roślinnych i występujących w ich obrębie zgrupowań gatunków. H.C. Cowles w roku 1899 opisał sukcesję roślinności na wydmach południowego brzegu jeziora Michigan. Dynamiczny charakter zespołów roślinnych podjął również Clements (1916), wywołując swoją publikacją wieloletnie spory, co do sposobu pojmowania zespołu ekologicznego. Na początku XX wieku rozpoczął się proces usamodzielniania ekologii jako odrębnej nauki. Fundament stanowiły tzw. historia naturalna, demografia człowieka, biometria, oraz praktyczne kierunki nauk rolniczych i medycznych. Dalsze kroki w kierunku rozwoju ekologii poczynili A. Lotka – ekologia matematyczna, i Ch. Elton – założyciel oxfordzkiego Biura Badań nad Populacjami Zwierzęcymi i autor pierwszego (1927) podręcznika ekologii zwierząt (McIntosh 1985).

Jednak do początku lat 60 ubiegłego stulecia ekologia nie była doceniana jako dziedzina nauki. Dopiero gwałtowny wzrost populacji ludzkiej, degradacja środowiska, wzrost skażenia pestycydami i innymi szkodliwymi substancjami przysporzyły ekologii zainteresowania. W tym okresie zaczęto selektywnie kojarzyć termin ekologia z problemami środowiska człowieka. Tymczasem ekologia jako nauka wcale nie ogranicza się do badania wpływu populacji ludzkiej na środowisko. Jej przedmiotem poznania są wzajemne zależności między wszystkimi elementami natury. Tak rozumiana ekologia stanowi zasób praw i prawidłowości, które są podstawą dla wszystkich działań związanych z kształtowaniem środowiska przez człowieka

1.2. Miejsce ekologii wśród działów biologii
Tak jak wynika ze szkicu historycznego, usytuowanie ekologii wśród dyscyplin biologicznych może nastręczać kłopot. Szeroko rozumiana ekologia pokrywa się częściowo
z czterema innymi działami:

Odum (1977) przedstawił miejsce ekologii w formie „biologicznego tortu”. Cięcia poziome oddzielają podstawowe działy biologii, cięcia pionowe rozgraniczają działy taksonomiczne:

Ekologię można dzielić według układów systematycznych (ekologia owadów, gryzoni, ptaków, mikroorganizmów itp.), albo też według kryteriów środowiskowych (ekologia morza, stawu, lasu itp.). Niekiedy wyróżnia się dziedziny specjalne, jak ekologia człowieka, ekologia zasobów, ekologia fizjologiczna, bioenergetyka, bioklimatologia ekologiczna, ekologia genetyczna, ekologia ewolucyjna, ekologia przemysłowa czy radioekologia.

Rozwój ekologii, podobnie jak wszystkich innych nauk przyrodniczych, odbywa się z wykorzystaniem różnych metod: zastosowanie modeli matematycznych, eksperymenty laboratoryjne i badania terenowe.

Ekologia ma ścisły związek z ewolucjonizmem, hydrobiologią, botaniką, zoologią, mikrobiologią, fizjologią, geografią, chemią, biochemią, fizyką itp.

Od niedawna postuluje się, aby nauki o środowisku traktować jako odrębną dyscyplinę, a nie jako część ekologii. Wówczas ekologia trafia pomiędzy nauki podstawowe, z zadaniem współtworzenia naukowych podwalin nauk o środowisku (Wiąckowski 1998).

1.3. Zakres ekologii
W zależności od sposobu spojrzenia, ekologię można rozważać pod kątem opisowym, funkcjonalnym lub ewolucyjnym.
• Ekologia opisowa charakteryzuje całe formacje organizmów, takie jak: tajga, las tropikalny, las liściasty strefy umiarkowanej itp., oraz związanych z nimi gatunków roślin i zwierząt.
• Ekologia funkcjonalna – poszukuje ogólnych zasad funkcjonowania systemów ekologicznych poprzez badanie wzajemnych zależności pomiędzy jednostkami interesującymi ekologię opisową. Przedmiotem ekologii opisowej są więc reakcje populacji i zespołów wielogatunkowych na aktualnie istniejące warunki środowiskowe
(bada związki bezpośrednie).
• Ekologia ewolucyjna rozważa organizmy i relacje między nimi jako efekt procesu ewolucji (bada związki podstawowe).

Każda z wymienionych koncepcji ma słabe strony. Wydaje się więc być zasadne całościowe traktowanie zagadnień środowiska w kontekście funkcjonalno-ewolucyjnym. Podstawowe w ekologii pytania brzmią: – Jak i dlaczego funkcjonuje ten układ?

1.4. Poziomy badań ekologii
Sferą zainteresowań ekologii są trzy wytłuszczone na poniższym schemacie sektory organizacji materii:
biosfera
biom
ekosystem
zespół ekologiczny (biocenoza)
populacja
organizm
układ narządów
narząd
tkanka
komórka
organelle komórkowe /malejący poziom
związki chemiczne i pierwiastki poznania
atomy naukowego/
cząstki elementarne
kwarki

Każdy poziom organizacji ekologicznej charakteryzuje się określonymi cechami, stwarza określone problemy badawcze. Zdaniem niektórych ekologów, podstawową jednostka ekologiczną jest ekosystem (Tansley 1935, Evans 1956, Rowe 1961).

1.5. Metodologia badań ekologicznych
Tak jak wcześniej wspomniano, narzędziami poznawczymi ekologów są :rozważania teoretyczne, symulacje komputerowe, badania laboratoryjne i badania terenowe.
Podstawowe zasady poznania naukowego w ekologii są takie same jak w innych naukach przyrodniczych. Przebieg procesu koncepcyjno – poznawczego pokazuje schemat:

ujemne
sprzężenie
zwrotne

niezgodność
z oczekiwaniami
zgodność z oczekiwaniami



dodatnie sprzężenie
zwrotne

Układy ekologiczne są bardzo złożone, co powoduje pewne trudności z bezpośrednim zastosowaniem do badań ekologicznych powyższego schematu. Niezależnie jednak
od tego jak bardzo skomplikowany układ jest badany, ogólna zasada obowiązuje: hipotezy muszą dać się weryfikować poprzez eksperyment.


2. Elementarne pojęcia ekologiczne
Osobniki poszczególnych gatunków, współcześnie zamieszkujące określone środowisko tworzą populacje. Populacje wszystkich roślin i zwierząt danego środowiska to biocenoza. Biocenoza i jej nieożywione środowisko – biotop składają się na ekosystem.

Ekosystemy wchodzą w skład biomów. Wszystkie biomy składają się na biosferę.
Nie wolno zapominać, że oprócz podmiotu materialnego, pojęcia te obejmują również wzajemne związki – relacje, które zachodzą w obrębie poszczególnych poziomów organizacji.
Interakcje zachodzą przede wszystkim na płaszczyźnie troficznej, lecz również siedliskowej rozrodczej i innych.

Ekolodzy rozpatrują oddziaływania na poziomie:
• międzyosobniczym – w obrębie populacji (konkurencja wewnątrzgatunkowa; o pokarm, możliwość rozrodu, siedlisko itp.),
• międzypopulacyjnym (związki antagonistyczne: konkurencja międzygatunkowa, roślinożerność, pasożytnictwo, drapieżnictwo, amensalizm i nieantagonistyczne: protokoperacja, mutualizm, komensalizm i neutralizm),
• międzyekosystemowym (np. przenikanie materii organicznej do ekosystemów otwartych)
Miejsce danej populacji w środowisku; jej wymagania i funkcje określa się jako niszę ekologiczną. Część biotopu zamieszkana przez daną populację została nazwana siedliskiem.

3. Charakterystyka ekosystemów wodnych
3.1. Struktura systemu wodno – lądowego Ziemi
Obszar wód morskich i oceanicznych jest równy 75% powierzchni naszej planety i stanowi 95% wszystkich wód na Ziemi. Zlewnią ich jest obszar wszystkich lądów z siecią rzek, pośrednio i bezpośrednio wnoszących do nich wody śródlądowe.

LĄDY
148 892 000 km2

Australia
i Oceania
1,8%

WODY
361 059 000 km2

3.2. Cechy ekosystemów wodnych
Szczególną cechą ekosystemów wodnych Ziemi jest nie tylko zróżnicowanie morfologiczne i troficzne zbiorników wodnych, ale przede wszystkim różnorodność gatunkowa. W wodach żyją gatunki o różnym wieku ewolucyjnym. Spotykane są gatunki bardzo stare, które nie zmieniły się od ery paleozoicznej (bakteria Synechococcus elongatus) i bardzo młode, ukształtowane w erze kenozoicznej, w czwartorzędzie (cyjanobakteria Anabaena cylindrica). Trwałość istnienia gatunków w długim czasie występuje wówczas, gdy występują w mało licznych populacjach, a skumulowana we wszystkich osobnikach energia wykorzystywana jest do pod-noszenia trwałości osobniczej. Duża dynamika ewolucyjna jest z kolei cechą gatunków, których energia zostaje zużytkowana głównie w procesach reprodukcyjnych.
Obecność w ekosystemach wodnych form o tak różnej strategii rozwojowej możliwa jest dzięki znacznej izolacji ich siedlisk. Czynnikami barierowymi są między innymi: działanie ciśnienia hydrostatycznego, warunki stałej, niskiej żyzności (wody otwarte oceanów i mórz), bezwładność środowiska wodnego, która przejawia się późniejszą od spotykanej na lądzie i przesuniętą w czasie reakcją organizmów na stres środowiskowy.
Wtórną w stosunku do rozmaitości gatunkowej jest różnorodność interakcji ekologicznych. Wynikają one zarówno z mozaikowatości czynników biotycznych, różnego czasu uruchamiania zasobów pokarmowych, jak również odmiennych wymagań pokarmowych w różnych fazach rozwoju ontogenetycznego. Przechodzenie organizmu przez kolejne fazy rozwoju biologicznego, często w siedliskach o różnej zasobności pokarmowej, przyczynia się do zmiany strategii życiowej. Na przykład wiele bruzdnic planktonowych może zachowywać się jak organizmy samożywne we wczesnej fazie rozwoju, a w późniejszej, po opuszczeniu strefy przydennej jak drapieżniki.

Tempo zmian ekologicznych w ekosystemie wodnym zależy od właściwości biocenozy i biotopu, uwarunkowanych głównie przez:
• przynależność do określonej strefy klimatycznej,
• charakter prądów wodnych,
• właściwości lądowych krain w jego zlewni,
• antropopresję.

Bezwładność środowiska wodnego powoduje, że wszystkie procesy w nim zachodzące zaczynają się i kończą dużo później niż w ekosystemie lądowym. Właściwości buforujące wody zmniejszają amplitudę zmian warunków fizycznych i chemicznych. W efekcie, negatywne skutki wpływu cywilizacji na ekosystemy wodne są znacznie przesunięte w czasie.

4. Główne grupy biocenotyczne ekosystemów morskich
4.1. Podział ekologiczny
Nawet pobieżna obserwacja zbiornika wodnego pozwala stwierdzić, że warunki środowiskowe są bardzo zróżnicowane pod względem fizyko – chemicznym. Inne są przy powierzchni, inne przy dnie, inne przy brzegach, a jeszcze inne przy ujściach rzek.

Wprawdzie wszędzie występują organizmy, lecz są to gatunki specyficzne dla panujących w danym środowisku warunków. Są one powiązane wzajemnymi zależnościami pokarmowymi, przestrzennymi, i innymi: w ten sposób tworzą zespoły ekologiczne.
• Plankton – to zespół organizmów roślinnych (fitoplankton) i żerujących na nich drobnych zwierząt (zooplankton). Niekiedy wyróżnia się również bakterioplankton – czyli plankton bakteryjny.
Cechą wspólną organizmów planktonowych jest ich niemożność przeciwstawienia się silniejszym prądom wody. Jeśli czułki, wici, czy rzęski umożliwiają ruch – to co najwyżej na przemieszczenie się w górę i w dół w określonym rytmie dobowym. Inną nazwa dla tej grupy jest bioseston, który razem z abiosestonem, czyli cząstkami martwej materii organicznej wchodzi w skład setonu, tj. całości zawiesiny toni wodnej.
• Nekton – zalicza się tutaj zwierzęta, które mogą swobodnie przemieszczać się w toni wodnej. Są to przede wszystkim kręgowce: ryby, niektóre płazy, gady, ptaki i ssaki. Oprócz tego typowego dla wód otwartych nektonu wyróżnia się również nekton przybrzeżny, do którego oprócz wymienionych zalicza się zwierzęta bezkręgowe: owady – ich larwy (chrząszcze, pluskwiaki i in.), a nawet duże zwierzęta planktonowe, które w spokojnej wodzie, pod osłoną roślin mogą pływać kierunkowo i aktywnie.

Przedstawiciele nektonu pływają w rozmaity sposób; wyprężny (najefektywniejszy, większość ryb), wiosłowy (charakterystyczny dla zwierząt wtórnie przystosowanych do życia w wodzie, żółwie, żaby, chrząszcze, wiosłonogie), falowy (ruch falujący ciała umożliwia posuwanie się, węgorze, pijawki).
• Bentos – są to organizmy zasiedlające dno zbiornika. Ponieważ występują tutaj zarówno rośliny jak i zwierzęta rozróżnia się fitobentos i zoobentos.
• Makrofity – to ogół roślinności przytwierdzonej do podłoża porastającej strefę przybrzeżną lub płycizny oddalone od brzegu. Przeważają wśród nich rośliny naczyniowe np. należąca do fanerofitów trawa morska i należące do plechowców wielokomórkowe glony. W tej ostatniej grupie występuje specjalizacja umożliwiająca wykorzystanie wszystkich warstw oświetleniowych podłoża. Najgłębiej, gdzie dociera tylko niebieskie widmo światła, spotykamy krasnorosty, płycej oprócz krasnorostów znajdują wystarczające warunki brunatnice, w najpłytszych warstwach, gdzie dociera pełne widmo słoneczne do wymienionych grup dołączają wielokomórkowe zielenice.
• Peryfiton, porośla – jest to zespół drobnych organizmów tworzących warstwę na zanu-rzonych w wodzie obiektach: makrofitach, kamieniach, zatopionych gałęziach, wrakach, muszlach mięczaków itp. Główną masę poroślową tworzą osiadłe zielenice o nitkowatych plechach, okrzemki, osiadłe pierwotniaki, wrotki, mszywioły i gąbki. Okresowo mogą tutaj przebywać larwy owadów, skąposzczety i mięczaki.

4.2. Przegląd taksonomiczny zoobentosu i fitobentosu typowego dla Bałtyku
O składzie flory i fauny dennej decyduje w pierwszym rzędzie rodzaj gruntu. Płytsze dno Bałtyku, zwłaszcza wzdłuż południowych i wschodnich brzegów, ma najczęściej budowę piaszczystą natomiast u wybrzeży szwedzkich przeważa dno ze skał litych. Głębsze miejsca morza wypełniają miękkie muły, zaś na pograniczu (od ~20m do ~70m) występują osady bardzo zróżnicowane, od ilastych piasków do zapiaszczonych mułów. Miejscami leżą zwały kamieni lub zalega glina ze żwirem. W osłoniętych zatokach i obszarach przyujściowych rzek osady denne obfitują w rozdrobnioną i częściowo rozłożoną materię pochodzenia roślinno - zwierzęcego (detrytus).
• Glony dna twardego: brunatnice (Fucus vesicculosus, Fucus serratus, Laminaria digitata, Laminaria saccharina), zielenice (Cladophora glomerata, Enteromorpha), krasnorosty (Ceramium, Furcellaria).
• Ramienice i rośliny jednoliścienne dna twardego: Chara, Zostera marina, Patomogeton, Najas.
• Bezkręgowce miękkiego dna: mięczaki (Macoma baltica, Cardium, Mya arenaria), szkarłupnie (Amphiura, Ophiura), wieloszczet (Nereis), skorupiak (Saduria entomon).
• Bezkręgowce twardego dna: mięczak (Mytilus edulis), szkarłupnia (Asterias rubens), skorupiaki (Balanus improvisus, Idothea, Gammarus, Carcinus meanas).

Typowe dla dna kamienistego bezkręgowce: 1 – pąkla, 2 – omułek, 3. – sitecznik,
4- kiełż, 5 – jera, 6 – wodożytka, 7 – rozdepka rzeczna, 8 – wypławek żwawy.
Bezkręgowce dna piaszczysto-mulistego: 1 – nereida, 2 – pygospio, 3 – sercówka bałtycka, 4 – bełkaczek pospolity, 5 – małgiew piaskołaz, 6 – pośródek, 7 – rogowiec bałtycki.

4.3. Pochodzenie fauny bałtyckiej
Bałtyk to morze stosunkowo młode. Wyłonił się dopiero kilkanaście tysięcy lat temu, po częściowym wycofaniu się lądolodu. Początkowo było to arktyczne jezioro słodkowodne, które dopiero po dalszym cofnięciu lądolodu uzyskało połączenie z wszechoceanem. Wlały się wtedy do niego wody z zimnego podówczas Morza Północnego, przynosząc arktyczną faunę morską, między innymi polarnego małża Yoldia, od którego nazwano ówczesny Bałtyk Morzem Yoldiowym. W późniejszych okresach morze kilkakrotnie traciło i odzyskiwało połączenie z wszechoceanem. Zmieniało charakter z morskiego na bardziej słodkowodny. Oscylował także klimat z arktycznego na umiarkowany, a nawet zbliżony do środzie-mnomorskiego.

Burzliwa przeszłość Bałtyku pozostawiła ślad w składzie współczesnej fauny. Brak dłuższych okresów izolacji nie dał możliwości powstania endemitów.
Fauna zbiornika składa się z trzech grup imigrantów: zwierząt słodkowodnych, słonawowodnych i morskich.
• Fauna słodkowodna. Najliczniej występuje w północnych, silnie wysłodzonych częściach Bałtyku. W rejonach południowych zasiedla głównie jeziora i zalewy przymorskie oraz płytkie, osłonięte i obficie zarośnięte zatoki. Tylko nieliczne słodkowodne gatunki planktonowe mogą żyć na otwartym morzu. Głębokość bytowania gatunków pochodzących z wód słodkich bardzo rzadko przekracza
20 metrów. Fauna słodkowodna jest reprezentowana przez pełzakowce, orzęski, wirki, wrotki, skąposzczety, wioślarki widłonogi, ślimaki, ryby i ptaki.
• Fauna słonawowodna. Gatunki tej grupy najkorzystniej rozwijają się w wodzie
o zasoleniu kilku – kilkunastu promili. Większość zasiedla obszary przyujściowe, występują również głębszych wodach. Reprezentantami są liczne gatunki stułbiopławów, wieloszczetów, roztoczy, a zwłaszcza wioślarek z rzędów: wioślarek, małżoraczków, równonogów, obunogów i dziesięcionogów.
Do Bałtyku, jak sugeruje fiński przyrodnik S. Segerstrale, poprzez jeziora Onega i Ładoga trafiły z basenu arktycznego skorupiaki słonawowodne: limnokalanus, podwój wielki
i obydwa gatunki pontoporei.
Przybyszami z Morza Kaspijskiego są gałęzatka, wodożytka kaspijska i racicznica zmienna. Trafiły do Bałtyku poprzez system rzek i kanałów, który łączył w XVIII i XIX wieku zlewiska Morza Kaspijskiego i Bałtyckiego.
• Fauna morska. Jest to najliczniejszy element środowiska zoologicznego. Utrzymuje się przede wszystkim w zachodnich głębiach Bałtyku (Głębia Arakońska). Gatunki przenikają przez Cieśniny Duńskie. Ponieważ do Bałtyku wlewają się tylko wody powierzchniowe tą drogą dostają się tylko gatunki charakterystyczne dla obszarów płytkich Morza Północnego i przyległych wód Oceanu Atlantyckiego. Powszechne jest zjawisko submergencji – pogrążania się płytkowodnych gatunków atlantyckich w głębszych, bardziej zasolonych wodach Bałtyku.
Reprezentantów fauny śródziemnomorskiej, (licznych w Zatoce Puckiej) zamieszkujących ciepłe, płytkie zatoki znajdujemy wśród skorupiaków, ślimaków i ryb.
Reliktową osobliwość Bałtyku, pozostałą po Morzu Yoldiowym są priapulidy (robaki denne) i takie ryby jak kur rogacz.

5. Obieg materii i przepływ energii w ekosystemach.
Cechą, która pozwala w przyrodzie wyodrębnić ekosystem jest dający się zaobserwować, zamknięty w danej przestrzeni i danej sieci powiązań organizmów obieg materii. Zasadnicze ogniwa, które pośredniczą w przyswajaniu, przekazywaniu i redukcji materii pokazuje reprodukowana poniżej rycina.
Wydajność przekazywania związanej w materii energii wynosi około 80 – 90%. Zwykle struktura ekosystemu nie liczy więcej niż 4 – 5 ogniw troficznych.

Organizmy autotroficzne, które potrafią wykorzystać energię słoneczną, lub energię prostych związków mineralnych do wytworzenia materii organicznej nazywa się producentami. Producenci są pożywieniem dla konsumentów I rzędu, czyli roślinożerców
i fitopasożytów. Ci dostarczają materii organicznej i zawartej w niej energii konsumentom wyższych rzędów. Szczątki roślin i zwierząt wykorzystują do procesów życiowych reducenci. Grupę tę tworzą organizmy gnilne – saprofityczne.

Przepływ energii polega na pobieraniu energii nieorganicznej przez autotrofy, przekształcaniu jej w energię chemiczną substancji organicznych i jednokierunkowym przekazywaniu organizmom powiązanym ze sobą zależnościami pokarmowymi. Podstawowym źródłem energii (oprócz sporadycznej chemosyntezy) jest energia słoneczna
(z wyjątkiem głębin oceanicznych i jaskiń), z której tylko 5% wykorzystywana jest przez rośliny zielone. Materię wytworzoną na tym poziomie pokarmowym określa się jako produkcję pierwotną brutto. Część z niej uwalniają same rośliny w procesie oddychania, zużywają na podtrzymanie procesów życiowych i rozpraszają w postaci ciepła. Tylko niewielka ilość energii zostaje wbudowana w tkanki ciała – produkcja pierwotna czysta i jest dostępna dla zwierząt oraz innych organizmów cudzożywnych (konsumentów i redu-centów). Z całej ilości zjadanego pokarmu zwierzę wbudowuje w tkanki swojego ciała 10
– 20% energii, resztę zużytkowuje, traci w formie wydalin, rozprasza w formie ciepła. Materia organiczna wbudowana w ciała producentów i reducentów danego ekosystemu jest jego produkcją wtórną. Graficznym obraz przepływu energii przez ekosystem to piramida energii.

Przepływ energii wyjaśniają dwa prawa termodynamiki. Według pierwszego z nich energia może się tylko przemieniać z jednej postaci w inną, nigdy nie powstaje i nie znika. Świtało jako jedna z form energii, może zostać przetworzone na ciepło, energię mechaniczną lub energię chemiczną, zamkniętą w wiązaniach węglowodanów, białek lub tłuszczów.
Drugie prawo uogólnia rozpraszanie energii. Wynika z niego, że proces ten zachodzi samorzutnie, a kolejne przemiany którym ulega energia nigdy nie osiągają 100% wydajności. Czyli każdej przemianie energetycznej towarzyszą straty w postaci energii cieplnej, której organizmy nie są w stanie wykorzystać, energia termiczna ulega rozproszeniu.

6. Sukcesja ekologiczna
Sukcesja ekologiczna pierwotna zachodzi, w miejscach dotychczas nieopanowanych przez organizmy, np. na warstwie zastygłej lawy, nagiej skale, łasze piasku naniesionego przez prądy wody. Sukcesję rozpoczyna pojawienie się zespołu pionierskiego, który przygotowuje siedlisko dla gatunków bardziej wymagających. Z czasem, w miarę zwiększania się ilości materii organicznej, pojawiają się organizmy o większych wymaganiach. Zmianom w środowisku biocenotycznym towarzyszą zmiany warunków biotycznych. W procesie sukcesji następują więc po sobie nowe zespoły organizmów o coraz większej złożoności wzajemnych powiązań, aż do uformowania najbardziej trwałego w danych warunkach stadium określanego jako klimaks.

Sukcesja ekologiczna wtórna występuje w miejscach, gdzie wcześniejsza biocenoza została, w wyniku oddziaływań zewnętrznych (sztorm, ruchy akumulacyjne wody, działanie wulkanów), zniszczona, a na jej miejsce powstaje nowa. Sukcesja ta na ogół zachodzi szybciej, bowiem z poprzedniczki zwykle pozostają jakieś materiały organiczne.

Trzeba by to jakoś podsumować – pomysł należy do Ciebie!