9. kafli. Vistfræði

1. 9. kafli. Vistfræði

2. Nokkur undirstöðuhugtök • Lífhvolf • Lífhvolf jarðar er allt það svæði þar sem líf á jörðinni þrífst • Búsvæði • Búsvæði er afmarkað svæði þar sem lífskilyrði eru öðruvísi en fyrir utan það • T.d. skógur, tjörn, fjara o.fl. • Líffélög • Líffélag eru allar þær lífverur sem lifa á sama búsvæði • T.d. Í skógi, að þar myndar allur gróður og dýr í skóginum eitt líffélag • Vistkerfi • Vistkerfi er líffélag og búsvæði, þ.e.a.s. allar lífverurnar og lífvana umhverfi þeirra (grjót, mold o.fl)

3. Nokkur undirstöðuhugtök • Tegund • Tegund er safn einstaklinga sem geta átt saman frjó og eðlileg afkvæmi • Hestar og asnar geta t.d. eignast afkvæmi saman, en afkvæmið er alltaf ófrjótt og því eru asnar og hestar ekki sama tegundin • Stofnar • Stofn er safn lífvera af sömu tegund sem lifa á sama svæði og eignast oftast afkvæmi með einstakling úr sama stofni • Skil á milli stofna eru oftast landfræðileg, t.d. haf, fjallgarður eða eyðimörk. Liger er afkvæmi ljóns og tigrisdýrs. Þar sem foreldrarnir eru af mismunandi tegund þá er Liger alltaf ófrjór

4. Lífverur í vistkerfi • Allar lífverur þurfa lífræna næringu (fæðu) • Lífverur sem geta nýmyndað flókin lífræn efni (ljóstillífa) kallast frumbjarga lífverur (t.d. gras og tré) • Þær þurfa ekki að borða aðrar lífverur til að fá sín lífrænu efni • Þumalputtaregla: þær lífverur sem geta myndað sína eigin fæðu kallast frumbjarga • Þær lífverur sem verða að fá sín lífræn efni úr öðrum lífverum kallast ófrumbjarga lífverur (t.d. maður, kind) • Þumalputtaregla: þær lífverur sem verða að borða kallast ófrumbjarga

5. Lífverur í vistkerfi • Í vistfræðinni kallast allar frumbjarga lífverur frumframleiðendur, en allar ófrumbjarga lífverur kallast neytendur • Þær lífverur sem nærst á frumframleiðendum (grasætur) kallast fyrsta stigs neytendur • Þær lífverur sem nærast á fyrsta stigs neytenda (kjötæta) kallast annars stigs neytendur, og svo koll af kolli

6. Fæðukeðjur og fæðuvefir • Fæðukeðja lýsir því hvernig mismunandi lífveruhópar afla sér fæðu, hver á eftir annarri í “einfaldri” röð þannig að hver tegund verður hlekkur í fæðukeðjunni • Frumframleiðandi  fyrsta stigs neytandi  annars stigs neytandi  þriðja stigs neytandi o.s.frv Dæmi um fæðukeðju er t.d: gras  lamb  maður

8. Fæðukeðjur og fæðuvefir • Fæðuvefur er þegar fæðukeðjur skarast • Fæðuvefur er gerður úr öllum fæðukeðjum sem finna má í hverju vistkerfi og tengjast saman

9. Neytendur og sundrendur • Dýr sem lifa á plöntum kallast grasætur, t.d. hestar og kindur • Grasætur eru alltaf fyrsta stigs neytendur • Dýr sem lifa á öðrum dýrum (annars stigs neitendur og hærra) kallast hinsvegar kjötætur • Rándýr, t.d.ljón og refur,eru dýr sem veiða dýr sér til matar (bráð) • Hrædýr eru dýr sem borða dauð dýr • T.d. hrægammar og hýenur • Alætur eru dýr sem geta bæði verið grasætur og kjötætur, t.d. við mennirnir

10. Neytendur og sundrendur • Dreggætur éta mold og drullu og melta úr henni fæðu • T.d. ánamaðkar • Síarar sía smáar lífverur úr umhverfi sínu • T.d. skíðishvalir • Vökvasugur nærast á fljótandi fæði, t.d. blóði • T.d. lýs

11. Neytendur og sundrendur • Sundrendur eru rotverur (bakteríur og sveppir) sem eru ófrumbjarga lífverur sem sundra leifum dauðra lífvera. • Sundrendur halda uppi hringrás efna í náttúrunni • Sundrendur þurfa: • Raka • Súrefni • Hita • Sum efni gera rotverum erfitt fyrir (rotvarnarefni)

12. Samlíf • Samlíf er samband tveggja lífvera þar sem önnur lífveran (snýkillinn) er háð annarri lífveru (hýslinum) án þess að borða hana • Til eru þrjár gerðir af samlífi • Samhjálp • Gistilíf • Sníkjulíf

13. Samlíf • Samhjálp • Í samhjálp hafa bæði snýkillinn og hýsillinn gagn af samlífinu • Dæmi um samlíf er samband skordýra og blóma og sumar bakteríur í ristlum dýra • Gistilíf • Í gistilífi hefur einungis snýkillinn gagn af samlífinu, en hýsillinn hefur hvorki gagn né tjón af samlífinu • Snýkjulíf • Í snýkjulífi sækir snýkillinn fæðu til hýsilsins og veldur honum skaða • T.d. njálgur

14. Orka og píramítar • Fæðuhlekkirnir eru gjarnan settir upp á mynd þannig að breidd hlekksins endurspeglar orkuna sem í honum býr. • Þá kemur fram pýramídi sem oft er kallaður fæðu- eða orkupýramídi. • Mest af orkunni er neðst, en með hverju þrepi tapast nokkuð af orkunni. Lífverur sem eru efst í pýramídanum þurfa að borða orkumeiri fæðu en þeir sem eru neðar. • Sjá myndir bls. 201

15. Orka og píramítar • Um 90% allrar orku tapast á milli hlekkja fæðukeðjunnar • Orkan tapast m.a: • við fumuöndun • sem hiti • við hreyfingu • í saur o.fl. • Aðeins um 10% af fæðunni (orkunni) er notuð af lífverunni til að byggja sig upp • Þessi 10% eru þá notuð í vöxt, viðgerðir og viðhald vefja lífverunnar

17. Orka og píramítar • Af þessum ástæðum fækkar alltaf fjöldi lífvera því aftar sem farið er í fæðukeðjuna • Af sömu orsökum minnkar einnig heildarmassi lífvera í hverjum hlekk, þ.e. lífmassi • Lífmassapíramítinn lítur alveg sömu lögmálum og orkupíramítinn

18. Orkupíramíti: Þessi mynd sýnir hvernig orka (90% hennar) tapast á milli hvers hlekks í fæðukeðjunni

19. Sveiflur í stofnstærð • Ákveðið jafnvægi ríkir milli stofna í vistkerfi • Gott dæmi um þetta eru sveiflur í stofnstærð gaupa og snæhéra • Ef mikið er af snæhéra þá er nóg fyrir gaupuna að borða, og þá geta fleiri gaupur lifað góðu lífi og eignast afkvæmi • Ef of mikið verður hinsvegar af gaupum þá fækkar snæhérunum það mikið að erfitt verður fyrir gaupuna að fá sér í svanginn • Þetta leiðir til þess að gaupunum fækkar og þá geta snæhérar farið að fjölga sér aftur þar sem minna er orðið um gaupur sem borða þær og sagan endurtekur sig • Toppar og lægðir í fjölda rándýra koma á eftir hámarki eða lágmarki í stofni bráðarinnar

20. Þessi mynd sýnir greinilega að snæhérum fjölgar þegar gaupum fækkar (færri sem veiða þá sér til matar). Að sama skapi fækkar þeim þegar gaupunum fjölgar. Gaupum fjölgar þegar snæhérum fjölgar (nóg að borða), en fækkar þegar snæhérum fækkar (lítið að borða)

21. Kolefnishringrásin • Plöntur ljóstillífa, og við það ferli taka þær koltvíoxíð (CO2) úr andrúmsloftinu og nota það til þess að byggja upp sykur (og önnur flókin lífræn efni) • Dýr (grasætur) borða plöntunar og fá sykurinn frá plöntunum • Sykurinn nota þau í frumuöndun til að fá orku, en við frumuöndunina losnar CO2 aftur út í andrúmsloftið • Kolefnið í sykrinum er einnig notað til að nýmynda lífræn efni í lífverunni • Önnur dýr (kjötætur) borða svo grasæturnar • Hér losnar CO2 aftur út í andrúmsloftið við frumuöndun • Þær plöntur og þau dýr sem eru ekki borðuð rotna, en rotverur (bakteríur og sveppir) sjá um það • Við rotnun losnar CO2 út í andrúmsloftið • Þær lífverur sem deyja en rotna ekki mynda með tímanum jarðeldsneyti: mór, kol, olíu eða jarðgas • Við mennirnir brennum þessi jarðeldseyti (t.d. á bílana okkar) og við það losnar CO2 aftur út í andrúmsloftið

22. Kolefnishringrásin • Í stuttu máli má segja að koltvíoxíð (CO2) er numið úr andrúmslofti við ljóstillífun en skili sér til baka við öndun og rotnun (og brennslu manna á jarðeldsneytum) • Munið að kolefni (C) er meginuppistaða allra lífrænna efna og er því gríðarmikilvægt fyrir allar lífverur

23. Kolefnishringrásin

24. Gróðurhúsaáhrif • Líkja má lofthjúpi jarðar við gler í gróðurhúsi • Lofthjúpur jarðar hleypir geislum sólar greiðlega í gegnum sig • Jörðin gleypir geislana og hitnar • Gróðurhúsalofttegundir í lofthjúpi jarðar halda inni miklum hluta varmageislunarinnar sem berst frá yfirborði jarðar • Varmageislar endurkastast af gróðurhúsalofttegundum lofthjúpsins • Þetta leiðir að sér að hitastig á jörðinni verður hærra en ella og gerir líf kleift á jörðinni • Ef gróðurhúsalofttegundirnar væru ekki, þá væri hitastigið á jörðinni um 33°C lærra

27. Gróðurhúsaáhrif • Undanfarna áratugi hafa menn hinsvegar losað sífellt meira af þessum svokölluðu gróðurhúsalofttegundum (aðallega CO2, metan, óson (O3) , vatnsgufa o.fl) • Þetta leiðir af sér að varmageislarnir komast síður í gegnum lofthjúpinn og hiti jarðar eykst

28. Afleiðingar gróðurhúsaáhrifa • Aukin losun á gróðurhúsarlofttegundum auka því gróðurhúsaáhrifin • Aukin gróðurhúsaáhrif geta m.a. leitt af sér: • Aukin hlýnunar jarðar • Hækkað vatnsyfirborð vegna aukinnar bræðslu jökla • Aukin flóðhætta • Gróðurbelti geta færst til • Aukinn tíðni og styrkur fellbylja • Auknir þurrkar og myndun eyðimarka • Hafstraumar geta hugsanlega breyst