1
Ekologi s 1 (8)
Vad är ekologi?
Läran om de levande organismernas
samspel med sin miljö och med varandra
Varför ekologi?
•Viktig hjälpvetenskap inom miljöområdet
-Möjlighet att
förstå miljöproblem
förebygga miljöproblem
förutsäga miljöproblem
åtgärda/restaurera
- Den stora komplexiteten i naturen gör en del
av detta svårt
- Centralt för att förstå spridningen av
miljögifter
•Ekosystemens gratistjänster värdefulla
•Viktigt i jordbruk, jakt, fiske
Ekologi på olika organisationsnivåer
Individnivån (ofta som representant för arten)
•Tolerans
–Gränsområde mellan fysiologi och ekologi
–Påverkar förekomst och utbredning av en
art/population
–Indikatororganismer
– (Tas ofta upp inom populationsekologin)
•Beteendeekologi
–Varför har beteenden utvecklats? Hur
bidrar de till att föra individens gener
vidare? Närmast en gren av
evolutionsbiologin.
Emergenta egenskaper
Ett sammansatt system får ofta egenskaper som
inte kan förutses genom att studera dess olika
delar
Populationsekologi
•Population
Alla individer av en art inom ett område
•Ekologi
Läran om de levande organismernas samspel med
sin miljö och med varandra
•Populationsekologi
Hur en population påverkas av sin abiotiska miljö,
andra organismer, samt sina artfränder:
hur populationer tillväxer, och samspelar med
andra populationer
Samhällsekologi
•Organismsamhälle
Alla organismer/populationer inom ett område
•Samhällsekologi, arbetar med frågeställningar som
Biologisk mångfald - antal arter, och vilka arter,
och hur många av varje
Stabilitet och störningar
Hur ett samhälle utvecklas (succession)
Mängd biomassa – massan av organismerna
Samt hur allt detta varierar och påverkas av
vartannat och omvärlden
Ekosystemekologi
• Ekosystem: Alla organismer och deras icke
levande omvärld i ett område som funktionell
enhet. En bit av naturen.
– Avgränsningen kan vara relativt godtycklig, och
beror på vad man studerar. Ofta bra med naturliga
gränser, t ex en damm, en skog.
”Energi och råvaror i ekosystemet”
• Energi- och materialflöden, näringskedjor,
nedbrytning, olika ämnens kretslopp,
Det viktiga ekosystembegreppet
• Ekosystemet är själva teatern (i naturen),
inklusive skådespelarna och rekvisitan – ett
område med alla dess beståndsdelar
• Ekologin är själva skådespelet eller
teaterstycket – det som sker i ekosystemet.
• Energi- och materialflöden, inklusive
kretslopp (emergenta egenskaper hos
ekosystem), sker på ekosystemnivå och äger
rum i ekosystemet (dvs hör till skådespelet),
och är på så sätt en funktionell del av det, men
de är inte ekosystemet som en del tycks tro.
• Delar av ekologin/skådespelet äger rum på
lägre organisationsnivåer, men dessa är ju
delmängder av ekosystemet
Nivåer och emergenta egenskaper (äger
rum på resp. nivå)
• Individ
Beteende, toleransområden (påverkan från
omvärlden, inkl. abiotiska faktorer)
• Population
Täthet, storlek, åldersstruktur, och
förändringar i dessa (t ex tillväxt) (beroende av
abiotiska och biotiska faktorer, t ex klimat och
andra populationer)
• Samhälle
Artantal, artsammansättning, biomassa, och
förändringar i detta (påverkan av yttre
faktorer). Biologisk mångfald, effekter av
störningar, och ekologisk succession är viktiga
områden i samhällsekologin.
• Ekosystem
Material- och energiflöden, kretslopp. Här kan
man kanske i princip ”göra ekologi” med
2
enbart abiotiskt (dött) material (dött organiskt
material, närsalter), men det blir rätt krystat.
• De abiotiska faktorerna kan påverka på
alla nivåerna, men de abiotiska delarna
av ett område ingår bara i ekosystemet.
Ekosystemekologi s 13(18)
”Energi och råvaror i ekosystemet”.
• Energi- och materialflöden, näringskedjor,
nedbrytning, olika ämnens kretslopp,
•
Var/när behöver vi ekosystemekologi?
• Många miljöproblem är kopplade till
störningar i olika kretslopp
– Försurning
– Övergödning
– Giftiga metaller
– Växthuseffekten
• Mänsklighetens försörjning – energi och
materialflödet genom människan och
samhället
– Jord- och skogsbruk
– Jakt/fiske
•Ekosystemens gratistjänster
– Kretslopp av ämnen, nedbrytning av
föroreningar, klimat, rent vatten mm.
Fotosyntes
Materialet organiseras om från en
energifattig form (koldioxid och vatten) till
en energirik (socker)
Respiration/cellandning
Materialet organiseras om från en energirik
form (socker) till en energifattig (koldioxid
och vatten)
Viktiga roller i ekosystemets
teater
• Primärproducenter (mest växter, alger,
blågröna bakterier. Ibland slarvar man och
säger bara producenter)
– De är autotrofer och syntetiserar sina
egna energirika organiska ämnen med
hjälp av solenergi, och förser därmed
resten av ekosystemet med energi. Syre
avges som avfallsprodukt.
• Konsumenter (djur, urdjur)
– Konsumerar levande material
– De är heterotrofer som inte själva kan
bygga upp organisk substans ur
oorganiskt material.
• Nedbrytare (svampar, bakterier, även
djur/urdjur)
– Lever av dött material
– De är heterotrofer.
– Andra namn: destruenter, detritivorer,
saprofager, saprofyter.
• Gränsen mellan konsumenter och
nedbrytare kan vara oskarp
Näringskedja s15 (20)
Trofiska nivåer eller trofinivåer
Med början nedifrån:
•Primärproducenter (mera precist uttryck)
•1:a konsument (primärkonsument,
sekundärproducent)
•2:a konsument (sekundärkonsument)
•Etc.
•Toppkonsumenter (de sista i
näringskedjan)
•Sällan mer än fem trofinivåer
•Nedbrytarna tillkommer utöver detta (I
landekosystem går det mesta av
primärproduktionen genom nedbrytarledet)
Verkningsgrad
•Primärproducenterna utnyttjar bara någon
procent av solenergin
•Totalt går ca 90% av energin (biomassan)
förlorad mellan varje trofinivå.
Verkningsgraden är alltså 10%. Förluster
är:
–Osmältbara/ej ätna delar
–Värme (respirationsförluster)
• Siffrorna är mycket ungefärliga. I verkligheten
är variationen mycket stor
• Verkningsgraden förklarar varför
näringskedjor inte kan vara så långa
Vegetarian?
Produktion kan definieras lite olika
•Bruttoprimärproduktion: totala energin som
binds i fotosyntesen
•Nettoprimärproduktion: den energi som
lagras i växten
•Skillnaden utgörs av respirationsförluster –
växtens egen energiförbrukning;
förlusterna är oftast över 50%
Vart tar materialet vägen när biomassan
minskar genom respirationsförlusterna?
(Respiration = ”förbränning”)
3
Det återgår som enkla energifattiga
oorganiska föreningar till ekosystemet.
Koldioxid, vatten, närsalter
Hos högre djur avgår närsalterna främst
genom urinen, isht kväve och kalium
Därför är nedbrytarna mycket viktiga.
De frigör mineralnäringsämnen bundna i
dött organiskt material (”återvinnare”)
Ett bra namn på den fullständiga
nedbrytningsprocessen är Mineralisering
• Energin går till spillo för ekosystemet
Kretslopp
CO2
H2O
Respiration
Fotosyntes
(Förbränning)
Organism er
Organiskt m aterial
Ofta går mellan 60 och 100% av
energiflödet genom nedbrytarna i
landekosystem
O2
Nedbrytningen kan ta tid och gå i flera steg
Vissa material är lättnedbrutna, t ex socker,
stärkelse, medan andra tar längre tid att bryta
ned, t ex vedämne (lignin)
Aerob och anaerob nedbrytning
•Aerob: ”förbränning” med syre till
koldioxid, vatten och närsalter, dvs så
småningom fullständig mineralisering.
Energivinsten för nedbrytarna är stor.
–Välskött kompost
–De mest svårnedbrytbara resterna,
humusämnena, blir dock kvar länge
•Anaerob: syre saknas. Ofullständig
nedbrytning, ”jäsning”. Ämnen som
alkoholer, organiska syror och metan
(sumpgas, biogas) mm bildas, medan
energivinsten för nedbrytarna är liten.
–Mycket energirikt organiskt material blir
kvar
–Rötning
–Efter årmillioner: fossila bränslen
Näringsväv
Sammanflätade näringskedjor, där varje art
samtidigt kan inta flera trofiska nivåer
Nedbrytarna bildar en ”egen”
näringskedja/väv
Nedbrytarnas och betarnas näringskedjor/vävar
är givetvis sammanflätade med varandra
Fundera över människans trofiska nivå!
En miljötillämpning s 113 (111)
Nedbrytning gynnas av
•Syre (nedbrytning utan syre - anaerob ineffektiv)
•Fukt
•Värme
•Neutralt pH
•Lättnedbrutet material
•Balanserad mineralsammansättning
Eld som nedbrytare
• Viktig i vissa ekosystem. Vilka?
• Återcirkulerar mineralämnen
• ”Naturens sopförbränning”
Ämneskretsloppen ligger i en egen
bildpresentation
