Ekologia : Eksperymentalna Analiza Rozmieszczenia I Liczebności

Transcript

Ekologia : eksperymentalna analiza rozmieszczenia i liczebności / Charles J. Krebs. - wyd. 4. – Warszawa, 2011 Spis treści CZĘŚĆ PIERWSZA CO TO JEST EKOLOGIA? Sylwetki badaczy 1 2 ROZDZIAŁ 1. Ekologia jako dziedzina nauki Ekologia jako dziedzina nauki Definicja ekologii Historia ekologii ESEJ: Nauka i praktyka w ekologii Podstawowe zasady i zakres ekologii Poziomy organizacji biologicznej Specyfika badań ekologicznych Metodologia badań ekologicznych ESEJ: O prawdzie w ekologii Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 4 5 5 5 10 10 13 14 15 15 17 17 ROZDZIAŁ 2. Ekologia a nauka o ewolucji Co to jest ewolucja? ESEJ: Co to jest wartość przystosowawcza? Adaptacje Wielkość zniesienia u ptaków Koewolucja Ewolucja i „wyścig zbrojeń" Poziomy doboru naturalnego Dobór gametyczny Dobór krewniaczy Dobór grupowy Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 18 19 20 21 23 27 27 28 29 29 29 30 30 31 ROZDZIAŁ 3. Ekologia behawioralna KaŜde zachowanie przynosi zyski i straty Obrona terytorium Zerowanie optymalne Optymalizacja wędrówek zwierząt śycie w grupie Korzyści wynikające z śycia w grupie ESEJ: Czy osobniki działają w interesie dobra gatunku? Koszty wynikające z Ŝycia w grupie śycie w grupie u afrykańskich lwów Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 32 34 35 37 39 41 41 43 44 45 47 48 48 CZĘŚĆ DRUGA. ZASIĘGI GEOGRAFICZNE Sylwetki badaczy 49 50 ROZDZIAŁ 4. Analiza zasięgów geograficznych Przesiedlanie eksperymentalne Ekologia fizjologiczna ESEJ: Prawo minimum Liebiga Przystosowania Eksperymenty w ekologii geograficznej Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 52 54 55 55 57 59 59 60 61 ROZDZIAŁ 5. Czynniki ograniczające rozmieszczenie organizmów I: czynniki biotyczne Ograniczenia zasięgów geograficznych związane z dyspersją Racicznica zmienna (Dreissena polymorpha) Wydra morska (Enhydra lutris) Ropucha aga (Bufo marinus) Trzy typy dyspersji ESEJ: Statki, wody balastowe i dyspersja w morzach Kolonizacja nowych obszarów i zanik populacji Selekcja siedlisk Ewolucja preferencji siedliskowych Ograniczenia powodowane przez drapieŜniki Choroby i pasoŜyty Allelopatia ESEJ: Czym jest konkurencja? Konkurencja Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 62 63 63 64 64 65 67 69 70 72 74 76 77 78 78 80 81 82 ROZDZIAŁ б. Czynniki ograniczające rozmieszczenie organizmów II: czynniki abiotyczne Klimatologia Temperatura i wilgotność jako czynniki ograniczające Współdziałanie temperatury i wilgotności Przystosowania do warunków temperatury i wilgotności Światło jako czynnik ograniczający Rozmieszczenie gatunków a zmiany klimatyczne Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo ROZDZIAŁ 7. Rozmieszczenie i liczebność Skala przestrzenna zasięgów geograficznych ZróŜnicowanie wielkości zasięgów geograficznych Areał gatunku a jego liczebność 83 84 87 88 92 94 97 99 100 101 102 103 103 108 Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 111 111 112 CZĘŚĆ TRZECIA. LICZEBNOŚĆ ORGANIZMÓW: POPULACJE Sylwetki badaczy 113 114 ROZDZIAŁ 8. Właściwości populacji i techniki demograficzne Populacja Jako przedmiot badań Organizmy jednostkowe i modułowe Ustalanie charakterystyki populacji Metody oceny zagęszczenia bezwzględnego Wskaźniki względnego zagęszczenia Rozrodczość Śmiertelność Imigracja i emigracja Techniki demograficzne Tabele przeŜywania Wzrost liczebności populacji ESEJ: Projekcje i prognozy demograficzne Wartość reprodukcyjna Struktura wiekowa populacji (rozkład wieku osobników w populacji) Ewolucja demograficznych cech populacji Ograniczenia w badaniach populacyjnych Struktura populacji Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 115 116 117 118 120 122 123 124 124 124 125 129 134 135 135 137 141 142 142 143 144 ROZDZIAŁ 9. Wzrost liczebności populacji Teoria matematyczna Populacje o pokoleniach nieciągłych Wzrost liczebności w populacjach o pokoleniach ciągłych Doświadczalne badanie logistycznego wzrostu populacji Badanie wzrostu populacji w warunkach naturalnych Theta-logistyczny model wzrostu liczebności populacji Modele wzrostu populacji uwzględniające opóźnienie Stochastyczne modele wzrostu populacji Modele macierzowe ESEJ: Co to znaczy „dobry" model wzrostu liczebności populacji? Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 145 146 146 149 151 153 155 156 157 159 160 163 163 165 ROZDZIAŁ 10. Oddziaływania między gatunkami I: konkurencja Klasyfikacja oddziaływań między gatunkowych Konkurencja o zasoby -podstawy teoretyczne Model matematyczny Lotki-Volterry Model Tilmana 166 167 168 168 171 Hodowle laboratoryjne Populacje naturalne Ewolucja zdolności konkurencyjnych Teoria selekcji r i selekcji K Strategie Ŝyciowe roślin - trójkąt Grime 'a Koncepcja Westoby'ego „ liść-wysokość-nasiono " RozbieŜność cech Konkurencja pozorna i efekty pośrednie ESEJ: Co to jest płaszczyzna fazowa i co to jest izoklina? Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 172 175 182 183 184 185 185 188 189 189 190 191 ROZDZIAŁ 11. Oddziaływania między gatunkami II: drapieŜnictwo Modele matematyczne Populacje o pokoleniach nieciągłych Populacje o pokoleniach ciągłych Badania nad drapieŜnictwem w warunkach laboratoryjnych Badania nad drapieŜnictwem w warunkach naturalnych ESEJ: Badania nad drapieŜnictwem w warunkach laboratoryjnych i terenowych W jaki sposób mogą przetrwać populacje ofiar? Ewolucja układu drapieŜnik-ofiara Ubarwienie ostrzegawcze Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 192 194 194 195 198 201 ROZDZIAŁ 12. Oddziaływania między gatunkami III: roślinoŜerność i mutualizm Mechanizmy obronne u roślin Hipoteza samoobrony roślin Hipoteza optymalizacji mechanizmów obronnych roślin Hipoteza dostępności zasobów Taniny dębowe Mrówki i akacje Kolce i ciernie roślin lądowych RoślinoŜercy na Równinie Serengeti Czy zgryzanie przez roślinoŜerców moŜe być korzystne dla roślin? Dynamika populacji roślinoŜerców Układy wzajemnego wpływu: gradacje w populacjach ssaków kopytnych Układy jednostronnego wpływu: populacje ziarnojadów Mikoryza: przykład mutualizmu Oddziaływania wielogatunkowe ESEJ: RoślinoŜerność, ekonomia i uŜytkowanie terenu Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 201 206 207 209 211 211 212 213 214 215 215 216 218 219 220 221 225 227 227 229 230 231 235 235 236 237 ROZDZIAŁ 13. Oddziaływania między gatunkami IV: choroby i pasoŜytnictwo Modele matematyczne zaleŜności gospodarz-organizm chorobotwórczy Modele blokowe transmisji patogenu przy stałej wielkości populacji Modele blokowe transmisji patogenu przy róŜnej wielkości populacji Wpływ chorób na osobniki Wpływ na reprodukcję Wpływ na śmiertelność Wpływ chorób na populacje Bruceloza w populacjach kopytnych Wścieklizna u dziko Ŝyjących zwierząt Myksomatoza w populacji królika europejskiego Gruźlica bydlęca u nowozelandzkich pałanek Ewolucja systemów pasoŜyt- -gospodarz ESEJ: Co to jest współczynnik transmisji (P) i jak moŜemy go wyznaczyć? ESEJ: Na czym polega Hipoteza Czerwonej Królowej? Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 238 239 240 242 243 243 244 246 247 247 251 252 254 255 257 257 258 259 ROZDZIAŁ 14. Regulacja liczebności populacji Prosty model regulacji liczebności populacji ESEJ: Dlaczego regulacja populacji budzi tak wiele kontrowersji? Synteza koncepcji regulacji liczebności populacji ESEJ: Definicje dotyczące regulacji populacji Efekt Alleego i kompensacja Dwa podejścia do badań nad dynamiką liczebności populacji Analiza czynników kluczowych Analiza eksperymentalna Regulacja liczebności populacji roślin Populacje zasilające i marginalne Ewolucyjne implikacje regulacji liczebności populacji Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 260 262 262 264 264 267 270 271 273 274 276 277 278 279 280 ROZDZIAŁ 15. Ekologia stosowana I: eksploatacja populacji Modele logistyczne Modele zmiennych zasobów Liczebność stada podstawowego i rekrutacja w populacjach ryb Koncepcja optymalnego zbioru Połowy krabona królewskiego w Zatoce Bristolskiej na Alasce Połowy homara kolczastego (Panulirus cygnus) u wybrzeŜy Australii Wielorybnictwo na wodach antarktycznych Strategie zarządzania ryzykiem ESEJ: Zasady efektywnego zarządzania zasobami przyrody ESEJ: Strategie zarządzania rybołówstwem Połowy a dobór naturalny Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania 281 284 286 288 291 292 294 295 298 298 299 300 302 302 Wybrane piśmiennictwo 303 ROZDZIAŁ 16. Ekologia stosowana II: walka ze szkodnikami Przykłady walki biologicznej ESEJ: Kiedy moŜliwe jest całkowite wytępienie szkodnika? Czerwiec biały (Icerya purchasi) Opuncje (Opuntia spp.) Salwinia (Salvinia molesta) Teoretyczne podstawy walki biologicznej ze szkodnikami Metody genetyczne walki biologicznej Immunoantykoncepcja Metody agrotechniczne walki ze szkodnikami Metody kompleksowe walki ze szkodnikami Niektóre uogólnienia dotyczące biologicznej walki ze szkodnikami Ryzyko związane ze stosowaniem walki biologicznej Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 304 307 307 308 309 311 312 314 317 318 319 322 325 326 327 328 ROZDZIAŁ 17. Ekologia stosowana III: ochrona przyrody 329 Paradygmat małych populacji 331 Minimalna wielkość trwałej populacji 331 Paradygmat populacji zanikających 334 ESEJ: Diagnozowanie zaniku populacji 336 Przełowienie 337 Degradacja i fragmentacja siedlisk 337 Wpływ gatunków introdukowanych 344 Ekstynkcje wiązane (ang. chains of extinctions) 346 Lokalizacja i projektowanie obszarów chronionych 347 Przykłady kłopotów w działaniach ochroniarskich 349 Puszczyk amerykański w północno-zachodniej części Stanów Zjednoczonych 349 Pałanka Leadbeatera w Australii Podsumowanie 353 Streszczenie 354 Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 355 CZĘŚĆ CZWARTA ROZMIESZCZENIE I LICZEBNOŚĆ: POZIOM BIOCENOZY Sylwetki badaczy 357 358 ROZDZIAŁ 18. Struktura biocenozy w czasie: sukcesja 360 Sukcesja pierwotna wokół wulkanu na górze St. Helens (Mount St. Helens) 362 Koncepcje sukcesji 365 ESEJ: Co to jest Hipoteza Gai? 368 Prosty matematyczny model sukcesji 368 Przykłady sukcesji 372 Surtsey, Islandia: sukcesja pierwotna na wulkanicznej wyspie 372 Sukcesja na piaszczystych wydmach nad jeziorem Michigan 373 Sukcesja owadów na padlinie 375 Stan klimaksu 377 Dynamika płatów siedliska Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 380 382 383 384 ROZDZIAŁ 19. Struktura biocenozy w przestrzeni: róŜnorodność biologiczna Mierzenie róŜnorodności gatunkowej ESEJ: RóŜnorodność biologiczna: krótka historia Hipoteza kolejnych podziałów niszy Neutralna teoria róŜnorodności biologicznej Kilka przykładów gradientów róŜnorodności Ogniska róŜnorodności biologicznej Sześć czynników, które powodują powstanie gradientów róŜnorodności Hipoteza prędkości ewolucji Hipoteza powierzchni obszaru geograficznego Oddziaływania międzygatunkowe Hipoteza energii otoczenia Hipoteza produktywności Hipoteza średniego poziomu zaburzeń RóŜnorodność w skali lokalnej i regionalnej Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 385 386 387 389 389 390 393 395 395 397 398 401 404 404 405 407 407 408 Rozdział 20. Dynamika biocenozy I: drapieŜnictwo i konkurencja w zrównowaŜonych biocenozach Łańcuchy pokarmowe i poziomy troficzne Role funkcjonalne i gildie w biocenozie ESEJ: Stosowanie stabilnych izotopów do analizy łańcuchów troficznych Gatunki kluczowe Gatunki dominujące ESEJ: Eksploatacja sieci pokarmowych Stabilność biocenozy Ekologiczne podstawy restytucji Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 409 413 417 418 420 422 424 425 427 430 431 432 Rozdział 21. Dynamika biocenozy II: zaburzenia i biocenozy niezrównowaŜone Płaty siedliska i zaburzenia Rola zaburzeń w biocenozach Biocenozy raf koralowych ESEJ: Dlaczego koralowce tracą barwę? Biocenozy strefy pływów na skalistym wybrzeŜu Teoretyczne modele stanów nierównowagi Teoretyczne modele organizacji biocenozy ESEJ: Biomanipulacja w jeziorach 433 434 436 436 438 441 442 443 446 Szczególny przypadek gatunków wyspowych Układy o wielu stanach stabilnych Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 448 453 456 456 457 ROZDZIAŁ 22. Metabolizm biocenozy I: produkcja pierwotna Produkcja pierwotna Czynniki ograniczające wydajność produkcji pierwotnej Ekosystemy wodne Ekosystemy morskie Ekosystemy słodkowodne Ekosystemy lądowe ESEJ: Proporcje składników pokarmowych i fitoplankton RóŜnorodność roślina wielkość produkcji ESEJ: Dlaczego produkcja pierwotna starszych drzew jest mniejsza niŜ młodych? Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 459 462 ROZDZIAŁ 23. Metabolizm biocenozy II: produkcja wtórna Pomiar produkcji wtórnej Problemy związane z oceną produkcji wtórnej Wydajności ekologiczne ESEJ: Termodynamika i ekologia Co ogranicza produkcję wtórną? Ekosystemy trawiaste Antarktyczna sieć pokarmowa z krylem jako najwaŜniejszym elementem ESEJ: Dlaczego świat jest zielony? Metaboliczna teoria ekologii Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 482 483 ROZDZIAŁ 24. Metabolizm biocenozy III: cykle biogeochemiczne Pula pierwiastków biogennych i ich krąŜenie Cykle biogeochemiczne w ekosystemach słodkowodnych Cykle biogeochemiczne w lasach ESEJ: Jak fosfor dostaje się na Hawaje? Efektywność wykorzystania związków biogennych Kwaśny deszcz: cykl siarki ESEJ: Kwaśny deszcz i przypadek Sudbury Cykl azotu Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 503 504 506 507 508 512 517 517 520 524 524 525 466 466 466 470 472 473 477 477 479 480 481 488 489 490 494 494 497 499 499 501 501 502 ROZDZIAŁ 25. Dynamika ekosystemu w warunkach zmieniającego się klimatu Zmiany klimatu w XXI wieku Cykl węgla ESEJ: El Nino i Oscylacja Południowa Wpływ zmian klimatycznych na biosferę Reakcje organizmów roślinnych na CO, Reakcje zbiorowisk roślinnych na CO2 Reakcje zespołów zwierząt na zmiany klimatu Inwazje gatunków a zmiany klimatu ESEJ: O koralach i zmianie klimatu Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 526 527 529 530 535 535 536 539 540 541 542 543 543 ROZDZIAŁ 26. Zdrowotność ekosystemów a wpływ działalności człowieka Wzrost populacji człowieka Obecny przebieg wzrostu liczebności populacji ESEJ: Transformacja demograficzna: dylemat ewolucyjny Pojemność środowiska Ziemi Gatunki inwazyjne ESEJ: Dlaczego wyginęła mega fauna plejstoceńska? Zaplecze ekologiczne ESEJ: Ekonomika zaplecza ekologicznego Rozwój zrównowaŜony ESEJ: Środowiskowe skutki produkcji biopaliw Zdrowotność ekosystemów Streszczenie Pytania i problemy do rozwiązania Wybrane piśmiennictwo 545 546 547 548 551 554 556 558 560 560 561 564 566 566 567 Dodatek l Wprowadzenie do genetyki populacji Dodatek ll Wskaźniki punktowe i skończone Dodatek lll Pomiar róŜnorodności gatunkowej 568 570 573 Słowniczek Bibliografia Wykaz źródeł Indeks nazw łacińskich Indeks rzeczowy 575 588 632 637 641 oprac. BPK