EKOLOGIA OGÓLNA WBNZ 884 Wykład 13 EKOLOGIA OSOBNIKA: BIOENERGETYKA I STECHIOMETRIA
ALOKACJA ZASOBÓW METABOLIZM I SYNTEZA WZROST REZERWY REPRODUKCJA ZDOBYCIE ZASOBÓW NAPRAWY OBRONA organizm neodarwinowski
STRATEGIA EWOLUCYJNA CEL GŁÓWNY: MAKSYMALIZACJA DOSTOSOWANIA ( liczba wnuków ); DOBÓR OPTYMALNYCH ŚRODKÓW (w danych warunkach) DO OSIĄGNIĘCIA GŁÓWNEGO CELU; OPTYMALIZACJA: BILANS ZYSKÓW I STRAT; KOMPROMIS ( trade-off ); WARUNKI (ograniczenia): fizyczne biotyczne (interakcje) historyczne (optimum zawsze lokalne)
BILANS ENERGETYCZNY ORGANIZMU R C F,U C = A + FU = (P + R) + FU P
WYDAJNOŚCI EKOLOGICZNE C i+1= /C i = wydajność ekologiczna (Lindemann) P/C = wydajność produkcji (brutto) P/(C-FU) = P/A = wydajność wzrostu (netto) A/C = wydajność asymilacji
Metody bioenergetyczne Kalorymetria (bomba kalorymetryczna, mikrobomba) Metody żywieniowe Respirometria Metody izotopowe Radiotelemetria Symulacja komputerowa budżetów energetycznych
Kalorymetr adiabatyczny POMIAR CIEPŁA SPALANIA (WARTOŚCI KALORYCZNEJ) MATERIAŁÓW BIOLOGICZNYCH Mikrokalorymetr
KALORYMETR LAVOISIERA POMIARY METABOLIZMU 1. KALORYMETRYCZNE 2. RESPIROMETRYCZNE 3. IZOTOPOWE 4. ŻYWIENIOWE C 6 H 12 O 6 + 6O 2 = 6CO 2 + 6H 2 O + energia
METODA BILANSU POKARMOWEGO C = A + FU = (P + R) + FU Energia, węgiel C Inne składniki Konsumpcja pokarmu R Energia, węgiel Respiracja [obliczana] F,U Odchody Niewyjadki Metoda: Łatwa, tania, wszechstronna Długotrwała (wada i zaleta) Sztuczne warunki P Produkcja biomasy Energia, węgiel Inne składniki
WYDAJNOŚĆ PRODUKCJI I ASYMILACJI (%) ORGANIZMY P/A P/C A/C 35 32 92 45 28 62 37 37 10 14 27 37 2,3 2,2 96 5,2 4,2 81 1,5 0,48 32
METODA RESPIRPMETRYCZNA CO 2 O 2 Metoda: Kosztowna, wąski zakres Krótkotrwałe pomiary Sztuczne warunki
METODA CIĘŻKIEJ WODY ( DLW ) D 2 O H 2 O 18 H 2 O 18 CO 18 2 CO 2 R O 2 H 2 O D 2 O H 2 O Metoda: Kosztowna, żmudna Długotrwałe pomiary Naturalne warunki!!! H 2 O D 2 O
METODY TELEMETRYCZNE POŁOŻENIE W PRZESTRZENI TEMPERATURA TĘTNO ATYWNOŚĆ... R Y odbiornik nadajnik Metoda: Kosztowna, wąski zakres Długotrwałe pomiary Naturalne warunki!!!
ZALEŻNOŚĆ METABOLIZMU OD CIĘŻARU CIAŁA (TU: SSAKÓW)
ZALEŻNOŚĆ METABOLIZMU OD MASY CIAŁA
tzw. AL(L)OMETRIA
tzw. AL(L)OMETRIA
tzw. AL(L)OMETRIA
ZALEŻNOŚĆ METABOLIZMU OD TEMPERATURY U POIKILOTERMÓW
WYMIANA CIEPŁA MIĘDZY ORGANIZMEM A OTOCZENIEM
TERMOREGULACJA U STAŁOCIEPLNYCH TEMPO METABOLIZMU TEMPERATURA CIAŁA TEMPERATURA OTOCZENIA
TERMOREGULACJA U STAŁOCIEPLNYCH TEMPO METABOLIZMU NISKA PRZEWODNOŚĆ (DOBRA IZOLACJA) TEMPERATURA CIAŁA WYSOKA PRZEWODNOŚĆ (GORSZA IZOLACYJNOŚĆ) TEMPERATURA OTOCZENIA
METABOLIZM WYSIŁKOWY (fot. PAP/EPA)
ZUŻYCIE ENERGII PRZEZ CZŁOWIEKA Świat (średnio) < 2 kw/osobę Polska ok. 5 kw/osobę U.S.A. > 10 kw/osobę Organizm ludzki w spoczynku: 70 80 W przy pracy: 350 600 W
Tempo zużycia energii, W Metabolizm maksymalny Maks. asymilacja energii z pokarmu Metabolizm minimalny Zużycie energii przez człowieka ( ) na tle fizjologicznego zapotrzebowania na energię ( ) u ssaków
żerowanie trawienie wchłanianie praca OGRANICZENIA BUDŻETU ENERGETYCZNEGO
A max FMR ptaki FMR ssaki
PRZEŻUWACZE (wg Hoffmann,1973) wcześniejszy etap ewolucji: pokarm skoncentrowany, mały żwacz PRZEDŻOŁĄDKI jw Dik-dik (Madoqua kirkii) 4 kg adaptacja zaawansowana: trawożernść, pokarm objętościowy jw Bawół kafryjski (Syncerus caffer) 800-1000 kg
selektywne, pokarm skoncentrowany pośrednie trawożerne, pokarm objętościowy GNU GERENUK GAZELA GRANTA KONGONI TOPI ŻYRAFA GAZELA THOMSONA BOHOR DIK-DIK BONGO ORYKS KOB ŚNIADY BUSHBOCK IMPALA (wg. Hoffmann,1973) BAWÓŁ
POKARM SKONCENTROWANY ŁATWOPRZYSWAJALNY TRUDNY DO ZDOBYCIA JW
żerowanie trawienie wchłanianie CIEPŁO PRACA TKANKI Weiner 1992
Jak dzięcioł czarny rozwiązał dylemat: być dużym czy szybko rosnąć?
ZMIANA STRATEGII POKARMOWEJ W CIĄGU ŻYCIA JW GĄSIENICA: POKARM OBJĘTOŚCIOWY, NISKOSTRAWNY
MOTYL: POKARM SKONCENTROWANY STRATEGIA ROZRODCZA: LICZNE POTOMSTWO NISKIE INWESTYCJE INDYWIDUALNE JW
Corymbia rubra LARWA DREWNOJADA: POKARM NISKOWARTOŚCIOWY MAŁA ŚMIERTELNOŚĆ; DŁUGI CZAS ROZWOJU JW
Corymbia rubra IMAGO: POKARM SKONCENTROWANY (MAŁO ISTOTNY) JW
BŁONKÓWKI: POKARM SKONCENTROWANY SPOŁECZNA OPIEKA NAD POTOMSTWEM SZYBKI ROZWÓJ JW
140 dni zalegania pokrywy śnieżnej Klimatyczne uwarunkowanie zasięgu dzierlatki Izotermy stycznia Opady? Udvardy 119 Nie zweryfikowane
Klimatyczne uwarunkowanie zasięgu sarny Izolinie maksymalnej grubości pokrywy śnieżnej Północny zasięg sarny? (Naumow 355 Udvardy 120 Nie zweryfikowane)
Cox & Moore 2010 2.20 PÓŁNOCNA GRANICA ZIMOWEGO ZASIĘGU FIBIKA OLIWKOWEGO Sayornis phoebe ZGODNA Z IZOTERMĄ TEMP. MINIMALNEJ -4 o C
OGRANICZENIA BUDŻETU ENERGETYCZNEGO PTAKA WRÓBLOWATEGO O MASIE 26 g Budżet energetyczny kj/d Maksymalny metabolizm Maksymalna asymilacja Maksymalna konsumpcja Wydatki energetyczne Liczba godzin ze światłem dziennym
PRZEWIDYWANE GRANICE ROZMIESZCZENIA ZIMOWEGO GATUNKU W ZALEŻNOŚCI OD OGRANICZEŃ FIZJOLOGICZNYCH Weiner unpubl.