Επίπεδα οργάνωσης της οικολογικής έρευνας

Transcript

1 Οικολογία οργανισμών (αυτοοικολογία) Οικολογία κοινοτήτων (community ecology) Οικολογία πληθυσμών (population ecology) Οικολογία τοπίου (landscape ecology) Επίπεδα οργάνωσης της οικολογικής έρευνας

2 Οικολογία οργανισμών Μοριακή Οικολογία (molecular ecology) Λειτουργική Οικολογία (Functional ecology) Επίπεδα οργάνωσης της οικολογικής έρευνας

3 Οικολογία Φυσιολογία Οικοφυσιολογία Επίπεδα οργάνωσης της οικολογικής έρευνας

4 Οικολογία Εξέλιξη Μαθηματικά Εξελικτική Οικολογία Μαθηματική Οικολογία Επίπεδα οργάνωσης της οικολογικής έρευνας

5 Οικολογία οίκος & λόγος 1870 Haeckel πρώτος ορισμός: Η μελέτη του τουφυσικού περιβάλλοντος και καιτων τωνσχέσεων των τωνοργανισμών μεταξύ τους και καιμε μετο τοπεριβάλλον τους Ευρύτερη χρήση και καιεδραίωση του του όρου τέλη τέλη1800: Ευρωπαίοι και και Αμερικανοί επιστήμονες ονόμασαν εαυτούς οικολόγους Πρώτα περιοδικά και καιεπιστημονικές ενώσεις αρχές του του20 20 ου ου αιώνα

6 Βιοτικά συστατικά γονίδια κύτταρα όργανα οργανισμοί πληθυσμοί κοινότητες + Αβιοτικά συστατικά Βιοσυστήματα γενετικά κυτταρικά συστήματα συστήματα συστήματα οικοσυστήματα συστήματα συστήματα οργάνων οργανισμών πληθυσμών Ύλη Ενέργεια Ε Π Ι Π Ε Δ Α Ο Ρ Γ Ν Ω Σ Η Σ Ζ Ω Η Σ Ε Π Ι Π Ε Δ Α Ο Ρ Γ Ν Ω Σ Η Σ Ζ Ω Η Σ

7 ΗΗζώνηπαρουσίαςτωνμορφώνζωήςστονπλανήτηΓη ζωής στον πλανήτη (ΒΙΟΣΦΑΙΡΑ)

8 Η βιόσφαιρα εκτείνεται ~ 11km κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας και 9km μέσα στην ατμόσφαιρα Η βιόσφαιρα εκτείνεται σε σεβάθος ~10m μέσα στη λιθόσφαιρα Το Το99% των οργανισμών της Γης ζουν στην επιφάνεια της Γης ή στα πρώτα 120 μέτρα της θάλασσας

9 Βιόσφαιρα: βιολογικό σύστημα συντηρείται με μεενέργεια από απότον τονήλιο (φωτοσύνθεση) υποστηρίζεται από απότην τηνανακύκλωση της τηςύλης (βιογεωχημικοί κύκλοι) ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

10 Μορφές ζωής οργανισμοί όλων των ειδών οι πληθυσμοί τους

11 Πληθυσμοί Πληθυσμοί ειδών ειδών Κοινότητες Κοινότητεςπληθυσμών πληθυσμών

12 Συστήματα κοινοτήτων και αβιοτικού περιβάλλοντος ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

13 Όρια και διαφοροποίηση της Βιόσφαιρας Ζωή στη χέρσο και στο νερό με τη μεσολάβηση του αέρα Ήλιος Φωτοσυνθετικοί οργανισμοί Φωτοσυνθετικοί οργανισμοί Αέρας νερό Στήριξη και άντληση θρεπτικών έδαφος

14 Όρια και διαφοροποίηση της Βιόσφαιρας Η πυκνότητα των οργανισμών μπορεί να παρασταθεί με πυραμίδες που στενεύουν από την επιφάνεια της λιθόσφαιρας προς τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας (1) και άλλες ανάποδες πυραμίδες, που στενεύουν από την επιφάνεια της υδρόσφαιρας προς τα βάθη των ωκεανών (2) ή από την επιφάνεια του εδάφους προς το υπέδαφος (2)

15 99% τωνζωντανώνοργανισμώνστηγη ζει ζειστην επιφάνειά της, ήσταπρώτα120 m της θάλασσας Η μεγαλύτερη συγκέντρωση φωτός και καιυλικών υπάρχει στην επιφάνεια της τηςγης και και στα σταεπιφανειακά στρώματα των τωνυδάτινων μαζών

16 Διαφοροποίηση της Βιόσφαιρας Βιοποικιλότητα Κατανομή των οργανισμών στη Γη Γη Χέρσος Ωκεανός Η γήινη γήινηεπιφάνεια δεν δενείναι είναι ομοιόμορφη. Γεωγραφικά απομονωμένες περιοχές. Ωκεανοί περισσότερο ομοιογενές περιβάλλον Περιορισμός προς προςτους Πόλους Γη Γη = δυναμικό σύστημα που εξελίσσεται

17 Βιοποικιλότητα

18 Επίπεδα βιοποικιλότητας Γενετική Πληθυσμοί Ατομα Χρωμοσώματα Γονίδια Νουκλεοτίδια Oργανισμική Βασίλειο Φύλα Οικογένειες Είδη Υποείδη Πληθυσμοί Ατομα Οικολογική ιαπλάσεις Βιογεωγραφικές περιοχές Τοπία Οικοσυστήματα Ενδιαιτήματα

19 Ως Ωςβιολογική ποικιλότητα, βιοποικιλότητα, ορίζουμε το τοσύνολο των τωνγονιδίων, των των ειδών, των των οικοσυστημάτων και και των τωντοπίων μιας μιας περιοχής. Ο μεγάλος αριθμός και καιη ποικιλομορφία των των σύγχρονων μορφών ζωής στη στηγη Γηείναι το το αποτέλεσμα εκατοντάδων εκατομμυρίων χρόνων εξελικτικής ιστορίας.

20 Μέσω εξελικτικών διαδικασιών η βιοποικιλότητα αυξομειώνεται. Η εμφάνιση νέων γονιδίων σε σεέναν πληθυσμό, νέων ειδών σε σεμια μιαβιοκοινότητα ή/και νέων τύπων οικοσυστημάτων στη στηβιόσφαιρα αυξάνουν τη τηβιοποικιλότητα του τουπληθυσμού, της της βιοκοινότητας και καιτου τουπλανήτη αντίστοιχα. Μείωση στη στηγονιδιακή ποικιλία ενός πληθυσμού, η εξαφάνιση ενός είδους ή/και η αλλοίωση, απλούστευση στη στησύνθεση ενός οικοσυστήματος μειώνουν τη τησυνολική βιοποικιλότητα.

21 Γενετική ποικιλότητα: αναφέρεται στη στη διαφοροποίηση του του γενετικού υλικού μεταξύ των τωνατόμων του τουίδιου είδους και καικαλύπτει τη τη γονιδιακή ποικιλία (διαφοροποίηση στα στα ποσοστά των τωνγονιδιακών αλληλομόρφων) μεταξύ των τωνπληθυσμών του τουίδιου είδους ή/και τη τηγονιδιακή ποικιλία (ποικιλία γονιδιακών αλληλομόρφων) μεταξύ των τωνατόμων του τουίδιου πληθυσμού. Παραδείγματα γενετικής ποικιλότητας: οι οιπαρατηρούμενες διαφορές (κυρίως μορφολογικές και καισπανιότερα ανατομικές και καιφυσιολογικές) μεταξύ ανθρώπων διαφορετικών φυλών και και μεταξύ ατόμων της τηςίδιας φυλής.

22 Στα Σταείδη είδηπου πουαναπαράγονται με μεαμφιγονία η γενετική ποικιλότητα εμπλουτίζεται περισσότερο καθώς οι οιαπόγονοι (φυτικοί ή ζωικοί οργανισμοί) "κληρονομούν" από απότους γονείς τους έναν μοναδικό πρακτικά συνδυασμό γονιδίων

23 2 2 On On the the origin origin of of species Charles Darwin Darwin Τα Τακαλύτερα προσαρμοσμένα στο στοπεριβάλλον τους τουςάτομα αναπαράγονται αποτελεσματικότερα και καιη γενετική τους τουςσύνθεση επικρατεί διαμορφώνοντας την τηνεξελικτική πορεία του τουπληθυσμού συνεπώςκαιτουείδουςστοχρόνο. 1 1 Το Τογενετικό υλικό υλικόενός ενόςατόμου (γονότυπος) αλληλεπιδρά με μετο τοπεριβάλλον και καικαθορίζει το το φαινότυπό του, του, τα ταφυσιολογικά και καιμορφολογικά χαρακτηριστικά του τουοργανισμού. Η γενετική ποικιλότητα επιτρέπει στα σταάτομα άτομαενός είδους είδουςκαι καικατ επέκταση στους στουςπληθυσμούς που που αυτά αυτάσυνιστούν να ναπροσαρμόζονται σε σεαλλαγές των τωνπεριβαλλοντικών συνθηκών. Όταν Ότανο αριθμός των τωνατόμων ενός ενόςείδους είδους μειώνεται σημαντικά, η γενετική του τουομοιομορφία αυξάνεται (τα (τασπανιότερα γονιδιακά αλληλόμορφαπιθανόταταεκλείπουν) και και συνεπώς οι οιπροσαρμοστικές δυνατότητες των των μελών μελώντου τουελαττώνονται.

24 "Λάθη" που πουγίνονται κατά την τηναντιγραφή του του DNA ή κατά τη τηδιαίρεση των τωνχρωμοσωμάτων καθώς και καιη επίδραση μεταλλαξιογόνων παραγόντων (χημικές ουσίες, διάφοροι τύποι ιονιζουσών ακτινοβολιών, όπως η Χ και καιη γ- γ- ακτινοβολία, καθώς και καιη κοσμική και καιη υπεριώδης ακτινοβολία) προκαλούν μεταλλάξεις Η συσσώρευση μεταλλάξεων προσδίδει στο στο άτομο τροποποιημένες ιδιότητες. Οι Οιιδιότητες αυτές "αξιολογούνται" και καιεξαπλώνονται στον πληθυσμό ή εκλείπουν, μαζί μαζίμε μετα ταάτομα που πουτις τις φέρουν, ανάλογα με μετα ταπροσαρμοστικά πλεονεκτήματα ή μειονεκτήματα αντίστοιχα που που επιφέρουν στους φορείς τους. Ως Ωςπροσαρμοστικό πλεονέκτημα θεωρείται οποιοδήποτε μορφολογικό, ανατομικό ή φυσιολογικό χαρακτηριστικό που πουευνοεί την την επιβίωση και καιαναπαραγωγή του τουατόμου σε σε συγκεκριμένο χώρο (περιβάλλον) και καιχρόνο.

25 Ο προστατευτικός χρωματισμός (εμφάνιση ομοιόμορφη με μετο τουπόστρωμα ανάπτυξης -- καμουφλάζ) κάποιων οργανισμών, η οξεία όραση των τωναρπακτικών κ.ά. κ.ά. αποτελούν μερικά μόνο παραδείγματα προσαρμογών (μορφολογικών και και φυσιολογικών αντίστοιχα) που πουευνοούνται από απότη τη Φυσική Επιλογή. Η ανάπτυξη, ωστόσο, παρόμοιων προσαρμογών καθώς και καιη τροποποίησή τους όταν αλλαγές των των περιβαλλοντικών συνθηκών το τοεπιβάλουν είναι δυνατή εξαιτίας της τηςύπαρξης ευρείας ενδοειδικής γενετικής ποικιλότητας μέσα στο στοείδος. Automenis io io Lithops salicola

26 Ποικιλότητα των ειδών Το Τοδεύτερο επίπεδο προσέγγισης της της βιοποικιλότητας αφορά την τηνποικιλότητα των τωνειδών που πουανευρίσκονται στη στηγη. Ποικίλες έρευνες εκτιμούν ότι ότιο αριθμός των τωνειδών κυμαίνεται από από5 έως έως100 εκατομμύρια, ενώ ενώοι οιπιο έγκυρες από απόαυτές προσανατολίζονται στην ύπαρξη εκατομμυρίων διαφορετικών ειδών στη στη βιόσφαιρα της τηςγης. Ωστόσο μόνο 1,4 1,4 εκατομμύρια είδη είδηπερίπου έχουν προς το τοπαρόν καταγραφεί και καιταξινομηθεί. φυκη φυκη

27 Η απώλεια της τηςβιοποικιλότητας αναγνωρίζεται σήμερα ως ωςένα ένααπό απότα ταμεγαλύτερα --αν ανόχι όχιτο το μεγαλύτερο --προβλήματα της τηςχιλιετίας. Ο ρυθμός της τηςαπώλειας της τηςβιοποικιλότητας είναι τέτοιος που πουαπειλείται η βιωσιμότητα του τουίδιου μας μας του τουείδους από απότη τηδιακοπή ζωτικών οικολογικών διεργασιών. Η Σύμβαση για τη τηβιοποικιλότητα, η οποία υπεγράφη το το1992 στο στοπλαίσιο της τηςπαγκόσμιας Διάσκεψης για γιατο τοπεριβάλλον και καιτην τηνανάπτυξη στο στορίο ΡίοΙανέιρο, έθεσε για γιαπρώτη φορά το το πρόβλημα της τηςαυξανόμενης μείωσης των τωνειδών του τουπλανήτη Γη Γηως ωςπολιτικό και καιοικονομικό ζητούμενο. Η προστασία της τηςποικιλίας όλων των των μορφών ζωής επάνω στη στηγη Γηθεωρήθηκε σκόπιμο να νααποτελέσει ζήτημα διεθνούς δικαίου καθώς οι οι επιστημονικές αλλά και καιπολιτικοοικονομικές επιπτώσεις της τηςυποβάθμισής της τηςεπηρεάζουν ολόκληρο τον τονπλανήτη.

28 Σύμφωνα με μεορισμένες εκτιμήσεις το το99% των τωνειδών που πουέχουν ζήσει στη στηγη Γηέχουν εξαφανιστεί. Σήμερα ζουν περισσότερα είδη είδηαπ όσα όσασε σεοποιαδήποτε άλλη εποχή της τηςιστορίας του τουπλανήτη μας. μας. Συνεχώς ανακαλύπτονται νέα νέαείδη, ακόμα και καιείδη πουλιών ή θηλαστικών. Κατά μέσο όρο, περίπου 3 νέα νέαείδη είδηπουλιών ανακαλύπτονται κάθε χρόνο. Αλλά και καιάλλες ομάδες σπονδυλωτών δεν δενέχουν ακόμα περιγραφεί πλήρως π.χ. π.χ. το το40% των τωνψαριών της της Νότιας Αμερικής δεν δενέχει έχειταξινομηθεί. Η συνεχής ανακάλυψη και καιεξερεύνηση όλο όλοκαι περισσότερων άγνωστων μέχρι πρόσφατα οικοσυστημάτων, όπως αυτά των τωνθαλασσών μεγάλου βάθους, διευρύνουν διαρκώς την τηνήδη εντυπωσιακή ποικιλότητα ειδών του τουπλανήτη μας. μας. Στις Στιςμέρες μας, μας, εξαιτίας των τωνανθρώπινων δραστηριοτήτων, ο ρυθμός εξαφάνισης ειδών είναι κατά φορές μεγαλύτερος από απότον αναμενόμενο, της τηςεξαφάνισης δηλαδή από απόφυσικά αίτια. Το Το1/4 των τωνειδών του τουπλανήτη απειλείται σήμερα με με εξαφάνιση, ενώ ενώυπολογίζεται ότι ότικάθε χρόνο χάνονται περίπου από απότα ταγνωστά είδη. (Global Biodiversity Assessement of of UNEP).

29 Ευρωπαϊκές οδηγίες και κανονισμοί για τη ιατήρηση της Βιοποικιλότητας (Ι) Οδηγία 79/409/EEC για τη διατήρηση της ορνιθοπανίδας Οδηγία 92/43/EEC για τη διατήρηση των φυσικών οικοτόπων και της άγριας πανίδας και χλωρίδας Κανονισμός 1973/92 για τη θεσμοθέτηση ενός χρηματοδοτικού πρωτοκόλλου για τη φύση / τροπ /96 LIFE Κανονισμός 938/97 για τη εφαρμογή του κανονισμού 338/97 για την προστασία των ειδών της άγριας πανίδας και χλωρίδας και του εμπορίου τους Οδηγία 85/337/EEC για την εκτίμηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων, όπως τροποποιήθηκε από την οδηγία 97/11/EC

30 Ευρωπαϊκές οδηγίες και κανονισμοί για τη ιατήρηση της Βιοποικιλότητας (ΙI) Οδηγία 75/268/ /268/EC για την καλλιέργεια στις ορεινές και λοφώδεις περιοχές (Less Favoured Areas) Kανονισμός EEC 2078/92 για τη χρήση γεωργικών μεθόδων συμβατών με την προστασία του περιβάλλοντος και της διατήρηση της υπαίθρου Κανονισμός EEC 3528/92 για την προστασία των δασών έναντι της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Κανονισμός EEC 2158/92 για την προστασία των δασών έναντι της φωτιάς Οδηγία 78/659/EEC για την ποιότητα των εσωτερικών υδάτων που χρειάζονται προστασία ή βελτίωση για την υποστήριξη της ιχθυοπανίδας

31 Ευρωπαϊκές οδηγίες και κανονισμοί για τη ιατήρηση της Βιοποικιλότητας (ΙIΙ) Οδηγία 76/464/EC για τη ρύπανση που προκαλείται από επικίνδυνες ουσίες που απορρίπτονται στο υδατικό περιβάλλον Οδηγία 91/271/EC για την προστασία των υδάτων έναντι της ρύπανσης που προκαλείται από τη συγκέντρωση ΝΟ γεωργικής προέλευσης ΝΟ 3 - Οδηγία πλαίσιο 2000/60/EC για το νερό Οδηγία 90/219/EC για την περιορισμένη χρήση GMOs Oδηγία 77/93/EC για την προστασία έναντι εισαγωγής βλαβερών οργανισμών

32 Ευρωπαϊκές οδηγίες και κανονισμοί για τη ιατήρηση της Βιοποικιλότητας (ΙV) Βελτιώσεις σε προηγούμενες ρυθμίσεις για το εμπόριο σπερμάτων 66/400, 66/401, 66/402, 66/403, 69/208, 70/457, 70/458 για την επί τόπου (in situ) διατήρηση και αειφόρου χρήσης των φυτικών γενετικών πόρων μέσα από τη χρήση και εμπορία φυλών και ποικιλιών προσαρμοσμένων στις τοπικές και περιφερειακές συνθήκες Κανονισμός ΕEC 1467/94 για τη διατήρηση, συλλογή και χρήση γενετικών πόρων στη γεωργία Κανονισμός 2100/94 για το δικαίωμα διατήρησης των ποικιλιών

33 Η ποικιλότητα των τωνειδών δεν δενείναι ομοιογενώς κατανεμημένη σε σεόλη όλητη τηβιόσφαιρα του τουπλανήτη μας. μας. Aυξάνεται πλησιάζοντας προς τον τονισημερινό, ενώ ενώμειώνεται προς τους πόλους. Υπάρχουν περισσότερα είδη είδηστις στιςτροπικές περιοχές απ' απ' ότι ότι στις στιςεύκρατες και καιπερισσότερα είδη είδηστις στιςεύκρατες περιοχές απ' απ' ότι ότιστις στιςπολικές. Το Το44% των τωνειδών των τωναγγειοσπέρμων και καιτο το 35% 35% τωνσπονδυλοζώωνσυναντώνταισεσχετικά λίγες διακριτές περιοχές που πουτο τοσύνολο τους καταλαμβάνει μόλις το το1,4% της τηςεπιφάνειας του του πλανήτη.

34 Τα Τατροπικά δάση, αν ανκαι καικαλύπτουν το το7% μόνο της τηςσυνολικής επιφάνειας της τηςγης, φιλοξενούν περισσότερα από απότα ταμισά είδη είδηπου πουυπάρχουν σήμερα στον πλανήτη. Τα Τα2/3 του τουσυνόλου των των ειδών των τωναγγειοσπέρμων, το το30% (2.600 είδη) των τωνειδών των τωνπτηνών και καιτο το96% (30 (30 εκατομμύρια) των τωνειδών των τωναρθροπόδων εξαρτώνται άμεσα από απότα τατροπικά δάση. Δεύτερα σε σεσειρά βιοποικιλότητας έρχονται τα τα Μεσογειακού κλίματος οικοσυστήματα, τα ταοποία καλύπτουν μόλις το το1,7% της τηςχερσαίας επιφάνειας της τηςγης. Τα Ταυδατικά οικοσυστήματα χαρακτηρίζονται επίσης από απόμεγάλη ποικιλία οργανισμών.