ekologia zwierząt

zooekologia – dział ekologii zajmujący się badaniem wzajemnych interakcji między zwierzętami jednego lub kilku gatunków jak również zależności łączących je z innymi organizmami w danej biocenozie (np. roślinami, bakteriami, grzybami) (m.in. konkurencji, drapieżnictwa, pasożytnictwa, symbiozy) oraz szeregu różnych powiązań między zwierzętami i środowiskiem ich życia. Centrum zainteresowań ekologii zwierząt stanowią również zjawiska i procesy zachodzące w układach ekologicznych, jak m.in. zmiany liczebności i zagęszczenia populacji, powstawanie adaptacji do określonych warunków środowiskowych, kształtowanie się strategii życiowych, rozmieszczenie przestrzenne zwierząt na kuli ziemskiej, powstawanie i utrzymywanie się różnorodności gatunkowej, wpływ zwierząt na strukturę i funkcjonowanie biocenoz i ekosystemów bądź przepływ energii i krążenie materii w ekosystemach i biosferze.

Przedmiot zainteresowań ekologii zwierząt

Ekologia zwierząt, czyli zooekologia (gr. zoon – zwierzę + oíkos – środowisko + logos – nauka), jest działem ekologii zajmującym się badaniem różnorodności gatunkowej i rozmieszczenia przestrzennego zwierząt na kuli ziemskiej, zależności między zwierzętami i środowiskiem ich życia oraz szeregu interakcji wewnątrz- i międzygatunkowych między organizmami żywymi współtworzącymi daną biocenozę (np. roślinami, bakteriami, grzybami). Powyższe zależności mogą być rozpatrywane na różnych poziomach organizacji życia (np. poziomie osobniczym, populacyjnym, gatunkowym, biocenotycznym). Ekologia zwierząt jest interdyscyplinarną dziedziną wiedzy ściśle związaną z innymi naukami przyrodniczymi (np. zoologią, etologią).

Ekologia zwierząt zajmuje się badaniem zależności i oddziaływań między zwierzętami i środowiskiem ich życia. Autor: AZ 54design/shutterstock.com

Centrum zainteresowań ekologii zwierząt stanowią:

• wzajemne zależności między zwierzętami i środowiskiem ich życia, np. oddziaływanie czynników środowiskowych (np. czynników klimatycznych, glebowych, chemicznych, topograficznych) na życie zwierząt; wpływ zwierząt na kształtowanie się środowiska abiotycznego i biotycznego (np. w obrębie danego ekosystemu);
• wzajemne interakcje między zwierzętami jednego lub kilku gatunków bądź między zwierzętami i innymi organizmami żywymi tworzącymi daną biocenozę (bakteriami, grzybami, roślinami), np. konkurencja, drapieżnictwo, roślinożerność, pasożytnictwo, symbioza (mutualizm, protokooperacja), komensalizm;
• zjawiska i procesy w układach ekologicznych (np. populacji, biocenozie, ekosystemie), np. zmiany liczebności i zagęszczenia populacji, powstawanie adaptacji, kształtowanie się strategii życiowych, powstawanie i utrzymywanie się różnorodności gatunkowej, rozmieszczenie zwierząt, przepływ energii i obieg materii w ekosystemach i biosferze.

Ekologia zwierząt, w zależności od przyjętej metodologii badań, dzieli się na:

• ekologię opisową zwierząt (historię naturalną zwierząt) – zajmującą się opisywaniem gatunków zwierząt występujących na kuli ziemskiej, interakcji wewnątrzgatunkowych i międzygatunkowych oraz powiązań łączących zwierzęta ze środowiskiem ich życia;
• ekologię funkcjonalną zwierząt – zajmującą się badaniem współzależności i interakcji między zwierzętami i środowiskiem ich życia, analizą cech określających rolę zwierząt w środowisku (cech morfologicznych, fizjologicznych, behawioralnych), badaniem nisz ekologicznych i poszukiwaniem ogólnych zasad funkcjonowania ekosystemów;
• ekologię ewolucyjną zwierząt – zajmującą się badaniem oddziaływania czynników środowiskowych na przebieg procesów ewolucyjnych, m.in. na kształtowanie się strategii życiowych, powstawanie adaptacji do określonych warunków środowiska, zróżnicowanie gatunkowe i rozmieszczenie zwierząt na kuli ziemskiej.

Początki ekologii zwierząt (zooekologii) są związane z badaniami zwierząt w ich naturalnym środowisku i obserwacjami zmian zachodzących w przyrodzie z przełomu XIX i XX wieku. Istotny wkład w jej rozwój miały badania łańcuchów i sieci pokarmowych prowadzone przez angielskiego zoologa Charlesa Eltona w latach 20-tych XX wieku. Badania adaptacji zwierząt do środowiska, ich interakcji biocenotycznych i zróżnicowania gatunkowego, prowadzone od II połowy XX wieku (m.in. przez Roberta MacArthura, Erica R. Piankę), uwidoczniły ścisły związek procesów ewolucyjnych i ekologicznych, stanowiący podstawę współczesnej ekologii.

Różnorodność gatunkowa i rozmieszczenie zwierząt na kuli ziemskiej

Różnorodność gatunkowa zwierząt i ich rozmieszczenie na kuli ziemskiej zależą głównie od czynników abiotycznych i biotycznych kształtujących środowisko ich życia (np. czynników klimatycznych, glebowych, topograficznych, chemicznych, obecności innych organizmów żywych), zdolności adaptacji zwierząt do otoczenia oraz czynników historycznych (np. zmian położenia kontynentów, ruchów górotwórczych bądź transgresji i regresji mórz i oceanów). Na Ziemi wyróżnia się więc krainy zoogeograficzne charakteryzujące się unikalnym składem gatunkowym zwierząt, który wynika z ich historycznego i geograficznego rozmieszczenia.

Główne krainy zoogeograficzne kuli ziemskiej:

• kraina antarktyczna (Antarktyda i wyspy antarktyczne);
• kraina australijska (Australia, Tasmania, Nowa Gwinea, Nowa Zelandia, Oceania);
• kraina etiopska (Afryka Subsaharyjska, południowa część Półwyspu Arabskiego);
• kraina madagaskarska (Madagaskar);
• kraina orientalna (Azja Południowo-Wschodnia, Archipelag Malajski);
• kraina nearktyczna (Ameryka Północna, Grenlandia);
• kraina neotropikalna (Ameryka Środkowa i Południowa, Antyle, Galapagos);
• kraina palearktyczna (Europa, Afryka Północna, północna część Półwyspu Arabskiego, Azja na północ od Himalajów, wyspy atlantyckie).

Główne krainy zoogeograficzne mórz i oceanów:

• kraina borealna (Arktyka, morza i oceany północnej strefy umiarkowanej);
• kraina zwrotnikowa (morza i oceany strefy międzyzwrotnikowej);
• kraina antyborealna (morza i oceany południowej strefy umiarkowanej).

Różnorodność gatunkowa zwierząt lądowych jest największa na obszarach krainy etiopskiej, orientalnej i neotropikalnej położone w pobliżu równika. Wilgotne lasy równikowe Amazonii, Kotliny Konga i Archipelagu Malajskiego, charakteryzujące się ciepłym klimatem o wysokiej ilości opadów atmosferycznych, stanowią środowisko życia dla ok. 50% gatunków zwierząt. Obszary o największej bioróżnorodności zwierząt morskich rozciągają się głównie w pasie równikowym krainy zwrotnikowej. Rafy koralowe występujące w płytkich, ciepłych i dobrze nasłonecznionych wodach o odpowiednim zasoleniu, są siedliskiem dla ok. 25% gatunków.

Związki między zwierzętami i środowiskiem ich życia

Środowisko życia zwierząt kształtują czynniki abiotyczne (nieożywione) (np. temperatura, nasłonecznienie, ilość opadów atmosferycznych, wysokość nad poziomem morza, rzeźba terenu, skład chemiczny gleby, zawartość tlenu rozpuszczonego w wodzie) oraz czynniki biotyczne (ożywione), czyli organizmy żywe, z którymi zwierzęta powiązane są szeregiem zależności pokarmowych (troficznych) i interakcji biocenotycznych. Wszystkie zwierzęta zajmują w swym środowisku specyficzne miejsce będące wynikiem jego adaptacji do tego środowiska i efektywnego wykorzystywania dostępnych zasobów (tzw. niszę ekologiczną).

Ekologia zwierząt zajmuje się badaniem zależności i oddziaływań między zwierzętami i środowiskiem ich życia. Autor: AZ 54design/shutterstock.com

Zwierzęta, w zależności od zakresu tolerancji ekologicznej (czyli ich zdolności do adaptacji do zmieniających się warunków środowiska), dzieli się na:

• gatunki eurybiontyczne (eurybionty) – gatunki wykazujące szeroki zakres tolerancji ekologicznej, występujące w różnych siedliskach na dużych obszarach kuli ziemskiej (często gatunki kosmopolityczne); w tym:

-gatunki eurytermiczne (eurytermy) – tolerujące duże wahania temperatury, występujące w różnych strefach klimatycznych, np. wróbel domowy (Passer domesticus), tygrys (Panthera tigris), żarłacz błękitny (Prionace glauca);

-gatunki euryhalinowe (euryhaliny) – tolerujące duże zmiany zasolenia wody, występujące w wodach o różnej zawartości rozpuszczonych soli, np. bełtwa festonowa (Cyanea capillata), cefal (Mugil cephalus);

-gatunki euryfagiczne (euryfagi) – wykazujące szeroką tolerancję pokarmową, odżywiające się różnorodnym pokarmem roślinnym lub zwierzęcym, np. kruk (Corvus corax), szczur wędrowny (Rattus norvegicus), dzik (Sus scrofa);

• gatunki stenobiontyczne (stenobionty) – gatunki wykazujące wąski zakres tolerancji ekologicznej, występujące w ściśle określonych siedliskach o niewielkiej zmienności czynników środowiskowych (często gatunki endemiczne), w tym:

-gatunki stenotermiczne (stenotermy) – wrażliwe na wahania temperatury, żyjące w chłodnych strefach klimatycznych, np. piżmowół (Ovibos moschatus) lub ciepłych strefach klimatycznych, np. słoń afrykański (Loxodonta africana);

-gatunki stenohalinowe (stenohaliny) – wrażliwe na zmiany zasolenia wody, występujące wyłącznie w wodach słodkich (np. karpie, pstrągi, żaby, ropuchy, traszki) lub wodach słonych (np. koralowce, rozgwiazdy, ukwiały);

-gatunki stenofagiczne (stenofagi) – wykazujące wąską tolerancję pokarmową, odżywiające się jednolitym pożywieniem, np. koala australijski (Phascolarctos cinereus) żywiący się wyłącznie liśćmi eukaliptusa.

Wszystkie zwierzęta są ściśle związane i doskonale przystosowane do warunków panujących w najbliższym otoczeniu. Z drugiej strony, wiele gatunków kształtuje swe środowisko poprzez szereg różnych działań mających istotny wpływ na strukturę i funkcjonowanie ekosystemów. Zwierzęta zmieniają swe otoczenie m.in. poprzez przekształcanie krajobrazu (np. budowa tam przez bobry, drążenie kanałów przez hipopotamy, buchtowanie dzików, spulchnianie gleby przez dżdżownice), zapylanie kwiatów i rozprzestrzenianie nasion roślin, udział w globalnym obiegu węgla bądź regulację liczebności populacji innych organizmów (np. drapieżnictwo).

Interakcje biocenotyczne zwierząt

Zwierzęta tworzące daną biocenozę powiązane są ze sobą i innymi organizmami żywymi występującymi w tym układzie ekologicznym (np. roślinami, bakteriami, grzybami) szeregiem zależności pokarmowych (np. łańcuchów i sieci pokarmowych) i różnorodnymi interakcjami międzygatunkowymi. Interakcje biocenotyczne mogą być korzystne (nieantagonistyczne) obojętne (neutralne) i niekorzystne (antagonistyczne) dla uczestniczących w nich gatunków. Charakter i intensywność tych oddziaływań ma istotny wpływ na strukturę i funkcjonowanie tej biocenozy m.in. poprzez zmiany liczebności i rozmieszczenia poszczególnych gatunków.

Ekologia.pl poleca

Ekologiczny dom

Fotel uszak – jak znaleźć model idealny dla swojego wnętrza?

Targi

BIOAGRO Polska 2025 – targi innowacji w rolnictwie ekologicznym

Rodzaje interakcji biocenotycznych wśród zwierząt. Autor: VectorMine/shutterstock.com

Interakcje nieantagonistyczne:

• mutualizm (symbioza mutualistyczna) – zależność międzygatunkowa o charakterze obligatoryjnym (koniecznym do przeżycia) lub fakultatywnym (niekoniecznym do przeżycia); przynosząca korzyści każdemu uczestniczących w niej gatunków;
• owady (np. pszczoły, motyle, ćmy), ptaki (np. kolibry) i nietoperze zapylające kwiaty roślin okrytonasiennych, pozyskując przy tym nektar kwiatowy;
• mrówki chroniące mszyce przed drapieżnikami (np. biedronkami), pozyskując w zamian produkowane przez nie słodką wydzielinę (spadź);
• mrówki chroniące akacje przed zgryzaniem przez zwierzęta roślinożerne, pozyskując w zamian schronienie i pożywienie (nektar);
• ukwiały chroniące kraby pustelniki przed drapieżnikami (dzięki parzydełkom), pozyskując w zamian pożywienie (resztki pozostawione przez kraby);
• bakterie żyjące w układzie pokarmowym przeżuwaczy (np. krów) ułatwiające trawienie celulozy zwartej w spożywanym pokarmie roślinnym;
• komensalizm – zależność międzygatunkowa korzystna dla jednego z uczestniczących w niej gatunków, obojętna (neutralna) dla drugiego z nich;
• zwierzęta padlinożerne (np. sępy, kruki, hieny) spożywające pozostawione resztki ofiar upolowanych przez duże drapieżniki (np. lwy, wilki);
• ryby ukwiałowe (błazenki) żyjące między ramionami ukwiałów zaopatrzonymi w parzydełka chroniące je przed drapieżnikami;
• ryby piloty (przynawki) odżywiające się pasożytami zewnętrznymi zbieranymi z powierzchni łusek i wnętrza jamy gębowej rekinów;
• ryby remory (podnawka) poruszające się w toni wodnej przyczepione do ciała rekinów za pomocą zmodyfikowanej płetwy grzbietowej.

Interakcje antagonistyczne:

• konkurencja – zależność międzygatunkowa polegająca na współzawodnictwie dwóch lub kilku gatunków o dostęp do ograniczonych zasobów środowiska niezbędnych do przeżycia (np. pożywienia, przestrzeni);
• zwierzęta roślinożerne (np. pasikoniki, bizony) konkurujące o trawę;
• zwierzęta padlinożerne (np. sępy, hieny) konkurujące o padlinę;
• zwierzęta mięsożerne (np. rysie, lisy) konkurujące o ofiary (np. gryzonie);
• pasożytnictwo – zależność międzygatunkowa korzystna dla jednego z uczestniczących w niej gatunków (pasożyta), niekorzystna dla drugiego z nich (gospodarza/żywiciela);
• pasożyty zewnętrzne (ektopasożyty) żyjące na powierzchni ciała gospodarza, we wnętrzu jamy gębowej lub jamy skrzelowej; odżywiające się płynami ustrojowymi (głównie krwią) (np. pchły, pijawki, kleszcze, wszy);
• pasożyty wewnętrzne (endopasożyty) żyjące we wnętrzu ciała gospodarza (np. w przewodzie pokarmowym, wątrobie, mózgu, płucach); bezpośrednio wchłaniające składniki odżywcze z organizmu żywiciela lub żywiące się jego tkankami i wydzielinami (np. tasiemce, przywry, nicienie);
• drapieżnictwo – zależność międzygatunkowa korzystna dla jednego z uczestniczących w niej gatunków (drapieżnika), niekorzystna dla drugiego z nich (ofiary), kończąca się przeważnie jego śmiercią;
• drapieżniki aktywnie ścigające ofiarę (np. gepardy, wilki, likaony, lwy);
• drapieżniki atakujące ofiarę z zasadzki (np. jaguary, tygrysy, szczupaki);
• drapieżniki przywabiające ofiarę za pomocą przynęty (np. emitujących światło wyrostków u niektórych ryb głębinowych);
• drapieżniki chwytające ofiary w różnego rodzaju pułapki (np. sieci pająków, pułapki ziemne larw mrówkolwów).

Zwierzęta powiązane różnorodnymi zależnościami z innymi organizmami wykształciły na drodze koewolucji przystosowania morfologiczne, anatomiczne, fizjologiczne i behawioralne będące odpowiedzią adaptacyjną jednego gatunku na dobór (zwiększenie dostosowania) wymuszony przez drugi z oddziałujących gatunków. Ewolucja współzależna może prowadzić do powstania zależności mutualistycznych (np. owady zapylające i zapylane przez nie kwiaty) bądź ciągłego wyścigu zbrojeń między drapieżnikiem i ofiarą bądź pasożytem i gospodarzem.

Bibliografia:

1. Biologia Campbella, Jane B. Reece, Lisa E. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson, Dom Wydawniczy Rebis, Poznań 2020.
2. Ecology: From Individuals to Ecosystems, Michael Begon, Colin R. Townsend, John L. Harper, Wiley-Blackwell, 2006.
3. Ekologia. Krótkie wykłady, Aulay Mackenzie, Andy S. Ball, Sonia R. Virdee, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2015.
4. Ekologia. Słownik encyklopedyczny, Grażyna Łabno, Wydawnictwo Europa, Warszawa 2006.
5. Encyklopedia biologiczna T. I, III, V, VI, VII, VIII, IX Zdzisława Otałęga (red. nacz.), Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1998-2000.
6. Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology, F. Stuart Chapin III, Pamela A. Matson, Peter Vitousek, Springer New York, 2011.