Temat 1

Zagadnienia ogólne

Podstawowe pojęcia ekologii (1)

Ekologia: wymiana materii, energii i informacji między strukturami żywymi a środowiskiem.

Autekologia: ekologia osobników = relacje osobnika ze środowiskiem.

Synekologia: ekologia (zorganizowanych) grup osobników:

relacje tych grup ze środowiskiem (np. populacja ludzka vs drapieżca lub ofiara),

relacje pomiędzy osobnikami z danej grupy (np. współpraca, rywalizacja).

Oddziaływania między osobnikami / gatunkami:

bezpośrednie: np. drapieżnictwo, pasożytnictwo, walka, zaloty,

pośrednie: przez zmianę środowiska, np. konkurencja pokarmowa.

Podstawowe pojęcia ekologii (2)

Łańcuch pokarmowy (troficzny): szereg gatunków (poziomów troficznych), w którym następny

poziom żywi się poprzednim (zależność spasania lub pasożytnictwa).

Piramida troficzna: układ liczb przypisanych poziomom w łańcuchu troficznym. Piramida:

liczebności: ile osobników na każdym poziomie; pomija wielkość osobników,

biomasy: łączna masa osobników; pomija czas tworzenia biomasy,

energii: ile energii produkuje poziom troficzny (np. na rok na kilometr kwadratowy).

Podstawowe pojęcia ekologii (3)

Zasady termodynamiki:

Zasada zachowania energii: energia nie ginie, lecz zmienia swą formę (np. w ciepło).

Zasada wzrostu entropii (nie uporządkowania): w układzie zamkniętym, nie pobierającym energii.

Prawo minimum (Liebiga): rozwój osobnika / populacji jest ograniczony tym czynnikiem, którego

jest najmniej (np. woda lub pokarm).

Prawo tolerancji (Shelforda): każdy czynnik szkodzi i przy niedoborze i w nadmiarze.

Eurybionty = gatunki eurytypowe: duży zakres tolerancji względem danego czynnika.

Stenobiony = gatunki stenotypowe: mały zakres tolerancji względem danego czynnika.

Ekotyp: genetyczna odmiana, w ramach danego gatunku, przystosowana do danego środowiska.

Podstawowe pojęcia ekologii (4)

Biocenoza: zbiór wszystkich populacji różnych gatunków na danym obszarze (biotop).

Ekosystem: biocenoza + biotop. Zamknięty (w miarę) obieg materii (ale nie energii).

Biom: rozległy obszar, specyficzny pod względem geograficznym (podłoże, klimat) i ekologicznym

(flora i fauna). Czynniki geograficzne warunkują rozwój szaty roślinnej i zwierzęcej.

Biomy: pustynia lodowa, tundra, tajga, las liściasty, las śródziemnomorski, step, pustynia, sawanna,

las równikowy.

Sukcesja: poważna, kierunkowa zmiana biocenozy. Sukcesja pierwotna: zasiedlanie terenu

jałowego. Sukcesja wtórna: zastąpienie dotychczasowej biocenozy (np. las step).

Klimaks: stabilna faza biocenozy.

Definicje ekologii (1)

1. Oddziaływania pomiędzy osobnikiem a środowiskiem (ożywionym i nieożywionym).

Autor: Ernst Haeckel (19w.). Pierwsza i do dziś popularna definicja.

Obecnie mówi się o wymianie materii i energii, choć Haeckel tak tego nie sformułował.

Zastrzeżenia:

Relacje (oddziaływania) nie tylko materialne i energetyczne, ale też informacyjne (jest to b.

ważne u człowieka).

Relacje nie tylko między osobnikiem a środowiskiem, ale też między populacją a środowiskiem

(jest to ważne w populacjach zorganizowanych, np. u człowieka).

2. Liczebność i rozmieszczenie osobników oraz ich uwarunkowania.

Autor: Hans Krebs (1. połowa 20w.).

Problem: definicja jest nieadekwatna w stosunku do populacji zorganizowanych.

Definicje ekologii (2)

3. Obieg materii i energii w przyrodzie.

Autor: Hermann Remmert (2. połowa 20w.).

Zastrzeżenia:

Nie tylko materii i energii, ale też informacji.

Ujęcie zbyt ogólne jak na nasze potrzeby (ograniczamy się do człowieka).

Definicja ekologii człowieka

Ekologia człowieka zajmuje się:

Oddziaływaniami pomiędzy osobnikiem ludzkim

a jego środowiskiem (ożywionym i nieożywionym).

Oddziaływaniami pomiędzy zorganizowaną grupą ludzką

a jej środowiskiem (w tym innymi grupami).

Strukturą i funkcjonowaniem zorganizowanej grupy ludzkiej.

autekologia

synekologia

Potoczne pojęcie ekologii (ekologiczności)

1. Ma charakter wartościujący, a nie tylko opisowy. Wyraża pożądany stan środowiska i działalność

z nim związaną. Np. ekologiczne produkty, ekologiczne rolnictwo.

Stan środowiska może być pożądany (lub nie) ze względu na:

człowieka, np. czy szkodzi jego zdrowiu – podejście praktyczne,

inne gatunki, np. czy grozi ich wymarciem (abstrahując od konsekwencji dla człowieka) –

podejście idealistyczne.

2. Odnosi się tylko do relacji człowieka ze środowiskiem, tzn. tylko zachowania i wytwory

człowieka mogą być ekologiczne („dobre” dla środowiska) lub nie-ekologiczne („złe” dla

środowiska).

Specyfika ekologii człowieka

Zależności ekologiczne u człowieka silnie zależą od kultury.

Wysoce skomplikowane struktury ponadosobnicze – antropocenoza.

Kultura

Etymologia: łac. colere = uprawiać, doglądać.

Znaczenia pojęcia kultury:

1. Uprawa, doskonalenie, np. kultura leśna, kultura bakterii,

2. Bycie uprawionym, udoskonalonym; znaczenie pozytywne, np. kulturalny człowiek,

3. Specyfika obyczajowa jakiejś grupy ludzkiej, np. kultura żydowska, kultura Azteków,

4. Pewna cecha odnosząca się do ogółu gatunku ludzkiego.

Definicja kultury

Definicja kultury jako cechy ogólnoludzkiej:

Zespół zachowań osobniczych wyuczonych i przekazywanych pozagenowo, a także efektów

tych zachowań (materialnych i behawioralnych).

„wyuczonych i przekazywanych pozagenowo” = zachowanie nie jest genetycznie zdeterminowane.

Np. posługiwanie się pędzlem i farbami.

„a także efektów tych zachowań” – np. namalowany obraz.

Składowe kultury

Przekonania

– racjonalne = wiedza, np. nauka

– nieracjonalne = ideologia, np. religia

Umiejętności

Kontakt z innymi ludźmi

= organizacja

(uporządkowanie osobników

względem siebie)

np. znajomość obyczajów np. pisanie

Kontakt ze środowiskiem

pozaludzkim

– praktyczny = technologia

– niepraktyczny = sztuka

(uporządkowanie środowiska)

np. znajomość przepisów kulinarnych np. posługiwanie się

młotkiem

Język (przekazywanie informacji umownymi znakami) jest wiedzą i umiejętnością ważną w

kontakcie z innymi ludźmi, a także ze zwierzętami i maszynami.

Skutki rozwoju kultury

Najogólniej:

wzrost stopnia opanowania środowiska (człowiek coraz silniej oddziałuje na środowisko),

opieranie się wpływom środowiska (środowisko coraz słabiej oddziałuje na człowieka).

Konkretniej:

wzrost zdolności eksploatacyjnej:

lepsze wykorzystanie zasobów + zasobem staje się to co prędzej nie było (metal, ropa),

szybka reakcja na zmiany środowiska wzrost trwałości populacji,

wzrost zasięgu populacji ludzkich (np. rejony polarne),

wzrost pojemności środowiska (liczba osób mogących żyć na danym obszarze),

wzrost kosztów podtrzymywania i tworzenia złożonych struktur (maszyny, edukacja).

Rodzaje przystosowań

1. Biologiczne:

Adaptacja: zmiana przystosowawcza w puli genetycznej populacji w czasie co najmniej jednego

pokolenia (ewolucja darwinowska).

Np. rozjaśnienie skóry w klimacie chłodnym.

Adaptabilność: nieodwracalna zmiana fenotypu osobnika.

Np. namnożenie komórek tłuszczowych w dzieciństwie przez całe życie tendencja do tycia.

Adjustacja: odwracalna zmiana fenotypu osobnika.

Np. wyjazd w góry wzrost liczby erytrocytów; powrót na niziny spadek liczby erytrocytów.

2. Kulturowe:

Kultura zwiększa przystosowanie populacji, choć niekoniecznie osobników.

Np. komunizm zbrojenia silne państwo, ubóstwo obywateli.

Ewolucja biologiczna a ewolucja kulturowa (1)

Ewolucja biologiczna (= genetyczna) doprowadziła do powstania kultury dzięki wytworzeniu

sprawnego mózgu (myślenie, mowa, ręka).

Kultura coraz silniej kontroluje zjawiska biologiczne w populacji:

rozwój rolnictwa i medycyny coraz mniej zgonów kultura osłabia dobór naturalny

spowalnia ewolucję genetyczną,

a nawet ją cofa, np:

wrodzone wady wzroku są kilkakrotnie częstsze u Europejczyków niż ludów pierwotnych,

wewnątrzpopulacyjna zmienność morfologiczna rosła w historii;

czyli obecnie prosperują fenotypy, które kiedyś byłyby usunięte przez dobór naturalny.

Inne możliwości wpływu kultury na ewolucję genową: eugenika, inżynieria genetyczna.

Kultura ma jednak niewielki wpływ na etapie zarodkowym

możliwości działania doboru naturalnego są tu nadal duże.

Ewolucja biologiczna a ewolucja kulturowa (2)

Wraz z rozwojem kultury i stopniem wpływu na środowisko, rosło przekonanie człowieka o swej

wyjątkowości. Uznawano, że człowiek powstał inaczej niż reszta życia i niezależny od swej natury

(biologii). Do dziś takie poglądy są częste u humanistów i myślicieli religijnych.

Biologiczne i środowiskowe uwarunkowania zjawisk kulturowych są jednak wciąż silne:

Kultura wpływa na dietę, ale potrzeby odżywcze muszą być zaspokojone w żadnej kulturze

ludzie nie żywią się np. piaskiem.

Czyli: potrzeby człowieka są zdeterminowane biologicznie, a kultura decyduje tylko o sposobie

ich zaspokajania.

W Australii: regiony o ilości opadów gęstość zaludnienia stopień izolacji między

populacjami zmienność genetyczna i kulturowa między populacjami ludzkimi.

Powszechny jest kulturowy zakaz uprawiania seksu z bliskimi krewnymi (zakaz incestu).

Istnieją też wrodzone zahamowania przed takim seksem.

Biologiczny (choć nie uświadamiany) sens tego zakazu: unikanie depresji inbredowej (czyli

genetycznego upośledzenia potomstwa).

Czyli: normy kulturowe są na „usługach” przystosowania biologicznego.

Ewolucja biologiczna a ewolucja kulturowa (3)

Ewolucja genowa Ewolucja kulturowa

Transmitowany obiekt zestaw (genotyp) jednostki (mem)

Kierunek przekazu rodzic potomek dowolny

Jednostka czasu selekcji pokolenie dowolnie krótka

Nowa zmienność losowa losowa (błąd) + wgląd

Przystosowanie do warunków aktualnych może być do przyszłych

Przedmiot ewolucji populacja biologiczna

(+ samolubny gen)

społeczność

(+ wirus umysłu)

Antropocenoza (1)

Antropocenoza = populacja ludzka (osobniki ludzkie) + opanowana przez nią część środowiska.

Opanowane (kontrolowane) środowisko:

rośliny uprawne,

zwierzęta hodowlane,

narzędzia (urządzenia): obiekty przemieszczające i przekształcające energię lub informację,

udogodnienia: obiekty statyczne ułatwiające osiągnięcie jakiegoś celu, np. budynki, drogi, mosty.

Antropocenoza jest funkcjonalną całością.

Sama populacja ludzka (osobniki bez narzędzi) nie jest funkcjonalną całością.

Antropocenoza (2)

Antropocenoza jest ponadosobniczym poziomem istnienia życia.

Kryteria życia:

metabolizm = przemiana materii, energii i informacji,

homeostaza ( autonomiczność) = niezależność (do pewnego stopnia) stanu wewnętrznego od

warunków zewnętrznych,

rozmnażanie = zwiększanie liczby swych egzemplarzy.

Komórka biologiczna i organizm spełniają powyższe kryteria są odrębnymi poziomami istnienia

życia.

Narządy nie spełniają tych kryteriów (np. nie rozmnażają się) nie są odrębnym poziomem

istnienia życia.

Są zbudowane z żywych komórek są strukturami żywymi, stanowią ponadkomórkowy poziom

organizacji struktur żywych.

Antropocenoza (3)

Antropocenoza jest odrębnym poziomem istnienia życia:

metabolizm: istnieje zorganizowany przepływ materii, energii i informacji między jej elementami

(osobniki, narzędzia),

homeostaza: istnieją systemy zapewniające stabilność, np. aparat władzy, wojsko, policja, straż

pożarna, prognozy pogody, prognozy ekonomiczne,

rozmnażanie: grupa osób wraz z kulturą może wyemigrować w nowe miejsce, np. podbój

Ameryki.

Ekosystem, biocenoza, układy drapieżnik-ofiara nie są ponadosobniczymi poziomami życia, bo nie

posiadają systemu samoregulującego. Ich stałość wynika ze stałości środowiska i działania prostych

zależności deterministycznych.

Analogicznie, woda gromadzi się w dolnej, a nie bocznej części koryta rzeki, z powodu grawitacji, a

nie samoregulacji.

Antropocenoza (4)

Analogia:

Organizm = żywe komórki + nie-żywa substancja międzykomórkowa.

Antropocenoza = żywe osobniki + nie-żywe narzędzia.

W sensie funkcjonalnym, całość to coś więcej niż suma części,

np. homeostaza całości nie jest sumą homeostaz części (np. stałość temperatury ciała).

Środowisko

Środowisko osobnika = to co poza jego ciałem.

Środowisko populacji = to co poza ciałami osobników tej populacji.

Środowisko antropocenozy = to co nie jest przez nią kontrolowane.

W toku ewolucji: coraz większa kontrola człowieka nad otoczeniem

coraz szersza antropocenoza coraz węższe jej środowisko.

Nie ma ostrej granicy między antropocenozą a jej środowiskiem, bo kontrola jest stopniowalna:

np. park > las > ocean > księżyc > gwiazdy.

Kultura (materialna i duchowa) jest częścią antropocenozy, ale środowiskiem dla osobnika.

W nowoczesnych społeczeństwach, środowisko osobnika to w większości elementy antropocenozy.

Czy inne gatunki posiadają kulturę?

Owady społeczne:

wysoko zorganizowane społeczności: współpraca (budowa gniazda, opieka nad potomstwem),

podział ról (kasty zróżnicowane morfologicznie), kontrola środowiska (uprawy, niewolnictwo).

zachowania są instynktowne (wrodzone), a nie wyuczone nie jest to kultura.

Ssaki społeczne, przede wszystkim duże małpy, delfiny:

wysoko zorganizowane społeczności,

wiele zachowań jest wyuczonych i przekazywanych pozagenowo.

protokultura

(a może kultura?)

Przykład tradycji u naczelnych

Makak japoński jada m. in. bulwy patatów („słodki ziemniak”).

Bulwy wyjęte z ziemi są brudne.

Jedna małpa odkryła, że po opłukaniu bulwy w wodzie, jej spożycie jest przyjemniejsze.

Inne małpy ją podpatrzyły; wkrótce cała populacja zaczęła myć bulwy.

Zwyczaj mycia bulw jest przekazywany kolejnym pokoleniom.

Zachowania narzędziowe szympansa

1. Gąbka na wodę.

Gdy spragniony szympans znajduje wodę w zagłębieniu rozdziera kilka liści i zgniata je razem

powstaje „gąbka”, którą wkłada do zagłębienia gąbka nasiąka wodą szympans wyjmuje

gąbkę i wyciska ją nad otwartym pyskiem.

2. Wędka na termity.

Szympans oskubuje gałązkę z liści i odgałęzień

pozostaje witka wkłada ją do otworu

termitiery termity wchodzą na witkę

szympans wyciąga witkę i zjada z niej owady.

3. Dzida na małpiatki.

Szympans oskubuje gałąź, a zębami formuje ostry koniec wbija „dzidę” w dziuple, w których

chowają się małpiatki.

Jedne osobniki uczą się tych zachowań obserwując inne.

Poziomy technologii

1. Manipulacja przedmiotami: używanie przedmiotów takimi, jakie się je znajdzie.

Np. rzut kamieniem, machanie gałęzią, czyszczenie sierści liściem.

Występowanie: wiele małp (np. makaki, pawiany) i inne ssaki (np. słonie).

2. Obróbka pierwotna: wytworzenie narzędzia za pomocą własnego ciała.

Tego typu są narzędzia szympansa.

3. Obróbka wtórna: wytworzenie narzędzia za pomocą innego narzędzia.

Występuje tylko u człowieka.

Język

Język: przekaz informacji za pomocą systemu znaków.

Język pszczół: „taniec”, który informuje o położeniu zasobów nektaru (kierunek i odległość).

Ten system komunikacji jest wrodzony nie jest to kultura.

Naczelne:

W warunkach naturalnych, małpy nie posługują się wyuczonym systemem komunikacji.

Można jednak szympansa nauczyć np. ludzkiego języka migowego.

Dwa wyedukowane szympansy mogą rozmawiać ze sobą.

Możliwości: >100 słów, „równy, różny”, kolory, „jeżeli to”.

Delfiny uczą się swego języka i nowej terminologii (np. swych imion).

Kultura u gatunków innych niż człowiek – podsumowanie

Stopień złożoności pozagenowego przekazu informacji jest największy u człowieka.

Nie ma jednak ostrej granicy między kulturą a nie-kulturą lub protokulturą.

Za kryteria kultury często uważa się zachowania narzędziowe i język.

Szympans wytwarza narzędzia, ale nie stworzył języka.

Delfin tworzy język, ale nie tworzy narzędzi.

Za kryterium kultury bywa uważana obróbka wtórna – obecna jest tylko u człowieka.