ΤΜΗΜΑ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ

Transcript

1 ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΥΛΗΣ Δρ. Κώστας Ποϊραζίδης, Δασολόγος ΤΜΗΜΑ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ

2 ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΥΛΗΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 2.1: Ορισμός είδους, Συστηματική, Οικολογία και Εξέλιξη, Φυσική επιλογή

3 Τί είναι η ΖΩΗ;...ένα σύνολο «αντικειμένων» που τα ζωντανά αντικείμενα μοιράζονται μεταξύ τους και όχι με τα μη ζωντανά αντικείμενα.

4 Τί είναι η ΖΩΗ; Αυτό που διαφοροποιεί τους ζωντανούς οργανισμούς είναι η ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ, η ΑΥΞΗΣΗ και ο ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ. Αυτά τα τρία χαρακτηριστικά που τα μοιράζονται όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί, αποκαλούνται ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΓΝΩΡΙΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ.

5 Η ζωή ξεκινάει από τους ζωντανούς οργανισμούς Το πείραμα με το ποτύρι του καφέ...

6 Η ζωή ξεκινάει από τους ζωντανούς οργανισμούς Το πείραμα με το ποτύρι του καφέ...

7 Η ζωή ξεκινάει από τους ζωντανούς οργανισμούς Το πείραμα με το ποτύρι του καφέ...

8 Η ζωή ξεκινάει από τους ζωντανούς οργανισμούς Ο Pasteur απέδειξε δύο πράγματα με τα πειράματα του: 1. Βράζοντας ένα υγρό, μπορείς να σκοτώσεις κάθε ζωή που βρίσκεται μέσα σε αυτό 2. Η ζωή μπορεί να αναπτυχθεί πάνω σε κατάλληλες επιφάνειες, ή σε κατάλληλες συνθήκες μόνο αν τα ζωντανά μέρη έρθουν από κάπου αλλού (δεν μπορεί να προκύψει αυθόρμητη ζωή).

9 Η ζωή ξεκινάει από τους ζωντανούς οργανισμούς Ο Pasteur απέδειξε δύο πράγματα με τα πειράματα του: 1. Τα ευρύματα του βοήθησαν στο να διαμορωθεί όλη η γνώση που ξέρουμε για τη ζωή στη Γη και περικλείεται σε μια φράση «...Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΗΣ ΖΩΗΣ»

10 Αναπαραγωγή και ανάπτυξη: Ο κύκλος της ζωής Η αναπαραγωγή είναι η διαδικασία με την οποία οι οργανισμοί παράγουν απογόνους. Αυτή η απλή κουβέντα κρύβει μια τεράστια σύνθετη διαδικασία γεγονότων η οποία συνήθως ξεκινάει όταν ένας οργανισμός ψάχνει για ταίρι και τελειώνει με τη γέννηση ενός τουλάχιστον νέου οργανισμού.

11 Αναπαραγωγή και ανάπτυξη: Ο κύκλος της ζωής Παρότι υπάρχει τεράστια ποικιλία στους οργανισμούς που παράγουν απογόνους...τουλάχιστον δύο κοινά σημεία: Το πρώτο είναι ότι οι απόγονοι είναι αρχικά μικρότεροι συγκρινόμενοι με τους γονείς τους Το δεύτερο γενικευμένο χαρακτηριστικό είναι ότι μόνο οι ώριμοι οργανισμοί είναι ικανοί για αναπαραγωγή (αν ένας οργανισμός μεγαλώσει αρκετά, θα είναι ικανός για αναπαραγωγή).

12 Αναπαραγωγή και ανάπτυξη: Ο κύκλος της ζωής Βάζοντας μαζί αυτά τα δύο χαρακτηριστικά: Η αναπαραγωγή ακολουθείται από την ανάπτυξη των απογόνων, οι οποίοι στη συνέχεια αναπαράγονται για να αφήσουν και αυτοί απογόνους, κτλ. Η επανάληψη της αναπαραγωγής ακολουθούμενη από ανάπτυξη, ακολουθούμενη από αναπαραγωγή, καλείται ΚΥΚΛΟΣ ΖΩΗΣ.

13 Αναπαραγωγή και ανάπτυξη: Ο κύκλος της ζωής

14 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Και λίγα για το μεταβολισμό... Όλοι οι οργανισμοί (όπως όλα τα υπόλοιπα) αποτελούνται από χημικές ουσίες (π.χ. Μοριακές ενώσεις). Το νερό είναι το βασικό συστατικό όλων των οργανισμών. Το κύριο μέρος του υπόλοιπου υλικού που αποτελούνται οι οργανισμοί περιέχει... ΑΝΘΡΑΚΑ.

15 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Και λίγα για το μεταβολισμό... Με βάση τον τρόπο που οι οργανισμοί συλλέγουν τα υλικά που περιέχουν άνθρακα τα ξεχωρίζουν σε δύο μεγάλες κατηγορίες ΑΥΤΟΤΡΟΦΑ Και ΕΤΕΡΟΤΡΟΦΑ

16 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Και λίγα για το μεταβολισμό... ΑΥΤΟΤΡΟΦΑ Διοξείδιο του άνθρακα + νερό = οργανικός άνθρακας + οξυγόνο

17 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Και λίγα για το μεταβολισμό... Τι λείπει από αυτή τη χημική αλληλεπίδραση Διοξείδιο του άνθρακα + νερό = οργανικός άνθρακας + οξυγόνο Η εισαγωγή της ενέργειας

18 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Και λίγα για το μεταβολισμό... Η ενέργεια από που έρχεται και πως η διαδικασία καλείται; Η ενέργεια έρχεται από τον ΗΛΙΟ και η διαδικασία καλείται ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ 6CO2 + 6H2O + ATP C6H12O6 + 6O2

19 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Η φωτοσύνθεση είναι μέρος του κύκλου του άνθρακα και δημιουργούνται υδατάνθρακες (π.χ. μορφές ζακχάρων).

20 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Και λίγα για το μεταβολισμό... ΑΥΤΟΤΡΟΦΑ ΕΤΕΡΟΤΡΟΦΑ Τα ετερότροφα δεν μπορούν να δημιουργήσουν υδατάνθρακες από τη φωτοσύνθεση... Είτε τρέφονται με φυτά, είτε...

21 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ

22 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Τα μανιτάρια είναι αυτότροφα ή ετερότροφα;

23 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Όταν ένας οργανισμός λαμβάνει αυτές τις οργανικές ουσίες είτε από τη φωτοσύνθεση, είτε τρώγοντας φυτά, μια μεγάλη σειρά χημικών μετασχηματισμών συμβαίνουν στους οργανισμούς αυτούς δημιουργώντας εκατοντάδες διαφορετικούς ιστούςδομές απαραίτητων για τη ζωή. Το σύνολο όλων αυτών των μετασχηματισμών καλείται ο μεταβολισμός αυτού του οργανισμού

24 ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Κάθε τύπος οργανισμού έχει το δικό του μεταβολισμό που εξαρτάται από τις πηγές του άνθρακα και των αναγκών για διατήρηση, επιδιόρθωση και νέα αύξηση. Για παράδειγμα, στον άνθρωπο μέχρι 2,5 εκατομ. ερυθρά αιμοσφαίρια καταστρέφονται κάθε δευτερόλεπτο και αντικαθιστάται με τον ίδιο ρυθμό (αλλάζουμε όλο το αίμα μας σε διάστημα 4 μηνών).

25 ΠΕΡΙ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ...ΕΙΚΟΝΕΣ ΑΠΟ ΤΑ ΚΥΤΑΡΡΑ

26 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Τι σημαίνει διαφορετικό είδος; Ο άνθρωπος (Homo sapiens) έχει ένα ή περισσότερα χαρακτηριστικά που κάνουν ξεκάθαρο α) την ταξινόμηση όλων των ανθρώπων μαζί και β) τη διαφοροποίηση των ανθρώπων από τα άλλα είδη;

27 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Τι σημαίνει διαφορετικό είδος; Περισσότερο εμφανές είναι άτομα του ίδιου είδους θα πρέπει να μοιάζουν αρκετά, στην εμφάνιση, συμπεριφορά κλπ. Λιγότερο εμφανές είναι ότι άτομα του ίδιου είδους θα πρέπει να είναι ικανά να παράγουν απογόνους που ξεκάθαρα θα ανήκουν στο ίδιο είδος.

28 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Με βάση αυτά που ξέρουμε, όταν λέμε ότι ένας οργανισμός ανήκει σε ένα είδος και όχι σε άλλο, στην πραγματικότητα είναι εξαιρετικά δύσκολο να δώσουμε με απόλυτη σαφήνεια τι σημαίνει η λέξη «είδος».

29 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Από τους δύο χαρακτήρες του είδους που ειπωθήκανε παραπάνω, πολλοί βιολόγοι προτιμούν να δίνουν προτεραιότητα στην ικανότητα ενός οργανισμού ενός συγκεκριμένου είδους να παράγει όμοιους απογόνους. Εμφαση στη αναπαραγωγική απομόνωση του ενός είδους από το άλλο.

30 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Αλλά δες ΑΛΟΓΟ και ΓΑΪΔΟΥΡΙ

31 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Ο υβριδισμός συμβαίνει κυρίως στην αιχμαλωσία Στη φύση όταν συμβαίνει οι γεωγραφικές ζώνες δύο παρόμοιων ειδών πρέπει να επικαλύπτονται μερικώς. Κραυγαετός και Στικταετός

32 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Κραυγαετός και Στικταετός

33 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Γενικότερα ο υβριδισμός είναι περισσότερο κοινός στα φυτά από τα ζώα και γι αυτό είναι δύσκολο να διακρίνουμε είδη φυτών με βάση την αναπαραγωγική απομόνωση.

34

35 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Οι διάφορες εξαιρέσεις έχουν αναγκάσει τους βιολόγους να ποιοτικοποιήσουν την προτιμούμενη βάση για τον προσδιορισμό του είδους. Οργανισμοί ανήκουν σε διαφορετικά είδη εάν τα ενήλικα του αντίθετου φύλου δεν μπορούν ποτέ να παράγουν πλήρως γόνιμους απογόνους κάτω από φυσικές συνθήκες, ή εάν ο υβριδισμός είναι εξαιρετικά σπάνιος για το μεγαλύτερο τμήμα του πληθυσμού αυτού του οργανισμού.

36 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Δυστυχώς, όλες αυτές οι «λειτουργικές» δυσκολίες περιπλέκουν τις προσπάθειες για την ταξινόμηση των οργανισμών σε είδη. Για παράδειγμα, εάν δύο παρόμοια ζώα ζουν σε διαφορετικά μέρη της γης, πως μπορούμε με βεβαιότητα να πιστοποιήσουμε εάν ανήκουν ή όχι στο ίδιο είδος;

37 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Θα μπορούσαμε να τα μετακινήσουμε στην ίδια τοποθεσία. Όμως, αν αποτύχουν να αναπαραχθούν, θα είναι ότι επειδή ανήκουν σε άλλα είδη ή ότι επειδή οι επικρατούσες συνθήκες δεν είναι αρκετά φυσικές για το ένα ή και για τα δύο μαζί; Επιπλέον, δεν μπορούμε να κάνουμε το τεστ γονιμότητας σε ένα ζωντανό και ένα απολιθωμένο ζώο ή σε δύο απολιθωμένα.

38 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Στην πράξη, επομένως, οι περισσότεροι οργανισμοί ταξινομούνται σε ένα είδος ή άλλο στη βάση της εμφάνισης και / ή της συμπεριφοράς τους (για παράδειγμα το τραγούδι διαφορετικών ειδών πουλιών), περισσότερο απο το εάν μπορούν ή όχι να αναπαραχθούν μεταξύ τους.

39 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ Η δυσκολία είναι ότι πολλά τέλεια «ισχυρά» είδη (π.χ. διαφορετικές ομάδες ζώων που δεν αναπαράγονται μεταξύ τους) φαίνονται τελείως όμοια ακόμα και για τους ειδικούς, ενώ από την άλλη κάποια μέλη του ίδιου είδους μπορεί να διαφέρουν πολύ μεταξύ τους.

40 ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ Επομένως υπάρχουν πολλά άγρια είδη που χαρακτηρίζονται ως πολυμορφικά (γιατί έχουν ένα μεγάλο αριθμό ξεχωριστών τύπων) Και επίσης είδη όπου το φύλο ξεχωρίζει έντονα το ένα από το άλλο και αυτό το φαινόμενο λέγεται φυλετικός διαχωρισμός (sexual dimorphism). Σε αυτές τις περιπτώσεις, αν κάποιος δεν ξέρει τίποτα από την αναπαραγωγική συμπεριφορά αυτών των ζώων, θα μπορούσε να υποθέσει ότι ανήκουν σε διαφορετικά είδη.

41 ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΠΟΙΚΙΛΟΤΗΤΑ: ΤΟ ΚΑΡΥΚΕΥΜΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΕΙΔΗ

42 ΑΝΑΓΝΩΡΙΖΟΝΤΑΣ ΚΑΙ ΤΑΥΤΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΙΔΗ ΕΙΔΗ Στη βάση της αναπαραγωγικής συμπεριφοράς και γενικότερα στης εμφάνισης αλλά και άλλων χαρακτηριστικών, αρχικά οι βιολόγοι αναγνωρίζουν τα είδη ως ξεχωριστές οντότητες και έπειτα δίνουν σε αυτές τις οντότητες ξεχωριστά ονόματα (labels). Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι αυτά γίνονται μόνο όταν αναγνωριστούν σημαντικές διαφορές ανάμεσα σε οργανισμούς που ανήκουν σε διαφορετικά είδη.

43 ΑΝΑΓΝΩΡΙΖΟΝΤΑΣ ΚΑΙ ΤΑΥΤΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΙΔΗ ΕΙΔΗ Το παράδειγμα των πουλιών Εύκολα είδη και ομάδες παρόμοιων πουλιών που ανήκουν στο ίδιο γένος.

44 ΑΝΑΓΝΩΡΙΖΟΝΤΑΣ ΚΑΙ ΤΑΥΤΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΙΔΗ ΕΙΔΗ Το παράδειγμα των πουλιών Εύκολα είδη και ομάδες παρόμοιων πουλιών που ανήκουν στο ίδιο γένος.

45 ΑΝΑΓΝΩΡΙΖΟΝΤΑΣ ΚΑΙ ΤΑΥΤΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΙΔΗ ΕΙΔΗ

46 ΑΝΑΓΝΩΡΙΖΟΝΤΑΣ ΚΑΙ ΤΑΥΤΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΙΔΗ ΕΙΔΗ

47 ΑΝΑΓΝΩΡΙΖΟΝΤΑΣ ΚΑΙ ΤΑΥΤΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΙΔΗ ΕΙΔΗ

48 ΑΝΑΓΝΩΡΙΖΟΝΤΑΣ ΚΑΙ ΤΑΥΤΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΙΔΗ ΕΙΔΗ

49 ΑΝΑΓΝΩΡΙΖΟΝΤΑΣ ΚΑΙ ΤΑΥΤΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΕΙΔΗ ΕΙΔΗ