Ekologia - mikä? Ekologia tutkii: 1. Eliöiden ja niiden elottoman ympäristön vuorovaikutusta 2. Eliöiden keskinäisiä vuorovaikutussuhteita 3. Ekosysteemien rakennetta ja toimintaa 4. Evolutiivinen ekologia myös eliöiden sopeutumia ympäristöönsä
Peruskäsitteitä - Populaatio muodostuu samaan aikaan samalla alueella elävistä saman lajin yksilöistä. - Eliöyhteisön muodostavat alueen eri lajien populaatiot (esim. Klaukkalan lintuyhteisö, Vaskonmäen puuyhteisö). - Ekosysteemi muodostuu jonkin alueen elollisesta (bioottinen) ja elottomasta (abioottinen) luonnosta. - Maapallo muodostuu biomeista eli suurekosysteemeistä (esim. aavikko, sademetsät, mangrove). - Biomit muodostavat biosfäärin eli eliökehän. Aavikko-biomi Sademetsä-biomi Mangrove-biomi
Ekologisen tutkimuksen kohteet yksilö populaatio eliöyhteisö ekosysteemi
Eliöiden vuorovaikutussuhteet 1. Kilpailu (- -) - Tilanne jossa yksilöt haittaavat toistensa elämää. - Lajinsisäinen kilpailu - esim. kaksi talitinttiä etsii toukkia samasta kuusesta. - Lajienvälinen kilpailu - esim. kaksi tiaislajia pyydystää samoja hyönteisiä kuusista tai käyttää samanlaisia pesäkoloja. - Symmetrinen kilpailu - molemmat kärsivät yhtä paljon - Epäsymmetrinen kilpailu - toinen kärsii enemmän. - Häirintäkilpailu - yksilöt ovat tekemisissä toistensa kanssa (esim. tappelevat). - Resurssikilpailu - yksilöt eivät välttämättä kohtaa (toinen esim. saapuu alueelle jonka toinen on tyhjentänyt ravinnosta). Aavikkokasvit kilpailevat vedestä Sademetsäkasvit kilpailevat valosta ja ravinteista
Ekologinen lokero (ekolokero) = n-ulotteinen tila jonka ulottuvuuksina ovat kaikki eliön elämään vaikuttavat tekijät. Ekolokeron äärirajat muodostuvat eliön sietoisuusalueesta peruslokero. Jos paikalla on osittain samaa ekolokeroa käyttäviä kilpailijoita, eliö siirtyy usein käyttämään vain osaa peruslokerostaan = toteutunut ekolokero. Poissulkevan kilpailun periaate: kaksi täsmälleen samaa ekolokeroa käyttävää eliölajia ei voi esiintyä pitkään yhdessä. Kanadanmajava Euroopanmajava
Ekologinen lokero Kapealehtiosmankäämi Leveälehtiosmankäämi
2. Peto-saalis-suhde (predaatio) (+ -) Toinen eliö syö toisen johtaa saaliin kuolemaan. Saalis voi olla myös kasvi (puhutaan mm. siemenpredaatiosta) Jos pedot vähentävät saaliiden määrää tiheydestä riippuvasti, pedot voivat säädellä saaliseliön kantaa.
3. Loisinta (parasitismi) (+ -) Muistuttaa herbivoriaa käsitettä loinen käytetään yleensä isännän sisällä elävistä tai eläimiä herbivorin tapaan nakertavista eliöistä. Esim. taudinaiheuttajat, sisäloiset (mm. madot ruuansulatuskanavassa tai verenkierrossa) ja ulkoloiset (kirput, punkit jne.)
4. Kasvi-kasvinsyöjä-suhde (herbivoria) (+ -) Eläin syö osan kasvista kasvi jää yleensä henkiin, mutta heikkenee. Kasveille on kehittynyt evoluutiossa puolustuskeinoja: Piikit, karvat, piikiteet pinnassa, muuten kova pinta. Hiilipohjaiset sekundaariyhdisteet (aineita jotka vaikeuttavat eläinten ruuansulatusta): tanniinit, salisylaatit, hartsit jne. Myrkyt (sisältävät usein typpeä): nikotiini, kofeiini, kokaiini jne. Indusoitunut puolustus = kasvi aloittaa puolustuksen vasta kun sitä syödään.
5. Mutualismi (suppeammin symbioosi) (+ +) Oblikaatti mutualismi: kaksi eliötä on niin kiinteästi toisistaan riippuvaisia, etteivät ne selviydy ilman toisiaan hengissä. Esim. jäkälä = sieni + levä pitkätorviset kukat tarvitsevat kimalaisen jolla riittävän pitkä kieli Fakultatiivinen mutualismi: eliöt hyödyttävät toisiaan, mutta tulevat tarvittaessa toimeen yksinkin tai toisen kumppanin kanssa. Esim. muurahaiset ( mesikaste) ja kirvat ( suoja) Kimalainen pölyttää ohdakkeen. Varastaako kiitäjä mettä? Jäkälän levä ja sieni ovat toisistaan riippuvaisia. Onko loisnokkelista hyötyä?
6. Pöytävieraus (kommensalismi) (0 +) Toinen eliö hyötyy, toiselle ei merkitystä. Esim. kaikki jätteen tuottajat ja niiden käyttäjät, pesäkolojen rakentajat ja hylättyjen kolojen käyttäjät jne.
7. Amensalismi (0 -) Toinen kärsii toisen läsnäolosta, toiselle ei merkitystä. Esim. alppiruusu happamoittaa maan matalammat kasvit kärsivät. Kalasääski kalastaa, eikä välitä linnuista. Tavit eivät tunnista kalasääskeä ja säikkyvät lentoon. 8. Neutraali suhde (0 0) Kaksi lajia elää samalla alueella vaikuttamatta toisiinsa. Esim. västäräkki ja saimaannorppa samalla kivellä. 9. Insinöörilajit (0 +++) Eliö muovaa ympäristöään ja ylläpitää siten eliöyhteisöä. Esim. elefantti raivaa puita savannilta ja tekee aukkoja metsiin, ja majava rakentaa patoaltaan.
Populaatioiden ekologiaa Populaatioilla on ominaisuuksia joita ei ole yksilöillä: ikäjakauma, sukupuolijakauma, populaation tiheys, syntyvyys ja kuolevuus, levintätyyppi. Ikäjakauma kuvataan ikäpyramidien avulla. Sukupuolijakauma yleensä lähellä 1:1 (kuitenkin esim. metsäsopuleilla naaraita 70%). Levintätyypit: Kasautunut levinneisyys Satunnainen levinneisyys Tasainen levinneisyys
Populaatiokoon määritys Tiheys lasketaan yleensä pinta-alaa tai tilavuutta (maaperä, vesi jne.) kohden. Populaation kaikki yksilöt voidaan laskea hyvin harvoin (suuria, näyttäviä, liikkumattomia, yksilöitä suhteellisen vähän). Yleensä on tyydyttävä otantaan, jonka perusteella arvioidaan populaation absoluuttinen koko. Suhteellisissa menetelmissä ei mitata tiheyttä vaan tutkitaan kannanvaihteluja eri aikoina (esim. talvilintulaskennat).
Populaation kasvu Ihanteellisissa oloissa populaation kasvu on eksponentiaalista Eksponentiaalinen käyrä
POPULAATION OMINAISUUKSIA 3. POPULAATION KASVU
Käytännössä populaatiot kasvavat logistisesti Populaatiokoko Aika Ympäristön kantokyky LOGISTINEN KASVU Alussa kiihtyvää, lopussa hidastuvaa. Muodoltaan S-käyrä. Kasvua rajoittaa ympäristön vastus (kilpailu, pedot jne.)
Eliöiden kannan suuruuteen (= miksi Maan pinnalla ei ole esimerkiksi 80 km paksu norsukerros?) vaikuttavat: 1. Lajinsisäinen kilpailu 2. Lajienvälinen kilpailu 3. Pedot 4. Taudit ja loiset 5. Sattuma (esim. pakkanen) Kannanvaihtelut
Määritetään hernepopulaation koko Määritetään pullon hernepopulaation koko pyynti-merkintä-uudelleenpyyntimenetelmällä. 1. Poimitaan noin sadan herneen otos ja lasketaan määrä. 2. Merkitään, vapautetaan ja annetaan populaation sekoittua. 3. Otetaan uusi otos ja lasketaan yksilöiden määrä. 4. Lasketaan merkityt. Lasketaan populaatiokoon arvio: 1. pyynnissä merkityt yksilöt x 2. pyynnin kaikki yksilöt 1. pyynnissä merkittyjä toisessa pyynnissä
Pyynti-merkintä-uudelleenpyynti