Nisza ekologiczna człowieka Stefan Traczyk Niestacjonarne Studia Doktoranckie WL SGGW

Pojęcie niszy ekologicznej Nisza ekologiczna – zespół czynników ekologicznych (nisza fizjologiczno-przystosowawcza) i przestrzeń fizyczna zajmowana przez dany organizm (nisza przestrzenna) niezbędne dla jego egzystencji. Określa znaczenie i rolę danego gatunku w ekosystemie, tj. sposób przetwarzania energii (miejsce w łańcuchu pokarmowym), zachowania się, wpływ na środowisko i zależności od innych gatunków. Zbliżone nisze ekologiczne gatunków prowadzą do ich konkurencji biologicznej. Nisza ekologiczna – pozycja danego gatunku, jaką zajmuje on w biocenozie. Obejmuje czynniki (np. światło, pokarm, miejsce), o które dany gatunek konkuruje z innymi gatunkami w biocenozie. Określa znaczenie i rolę danego gatunku w ekosystemie, tj. sposób przetwarzania energii (miejsce w łańcuchu pokarmowym), zachowania się, wpływ na środowisko i zależność od innych gatunków.

Rodzaje nisz ekologicznych przestrzenna (siedlisko, występowanie danego organizmu) troficzna (pokarm, zaspokajanie potrzeb) fizjologiczno-przystosowawcza (czynności, oddziaływania)

Populacja Populacja – jest to zespół organizmów jednego gatunku żyjących równocześnie w określonym środowisku i wzajemnie na siebie wpływających, zdolnych do wydania płodnego potomstwa. Parametry charakteryzujące populacje to: rozrodczość śmiertelność areał (obszar występowania) zagęszczenie populacji liczebność struktura płci i wieku struktura socjalna strategia życiowa dynamika liczebności Rodzaje przestrzennego rozmieszczenia osobników w populacji: przypadkowe – rozmieszczenie losowe. Występuje bardzo rzadko, głównie w przypadku bakterii i organizmów niższego rzędu; równomierne – spotykane głównie na polach uprawnych; skupiskowe – osobniki łączą się w grupy, kolonie lub stada. Ten typ rozmieszczenia spotykamy najczęściej i dotyczy wielu gatunków.

Około 5 milionów lat temu w Afryce pojawiły się australopiteki - pierwotne człekokształtne istoty dwunożne. Australopiteki były niewielkie - miały niewiele ponad metr wysokości. Budowa ich stóp, miednicy i kolan była prawie taka, jak u człowieka współczesnego. Różniły się od nas natomiast wielkością mózgu - zbliżoną raczej do małp. Około 2 mln lat temu pojawił się Homo habilis (człowiek zręczny). Posiadał większy mózg i prawdopodobnie potrafił wytwarzać prymitywne narzędzia. H. habilis wyginął jednak ok. 1 mln lat temu, ale już wcześniej pojawił się Homo erectus (człowiek wyprostowany). Był on znacznie większy od australopiteków, miał większy mózg (pojemność mózgoczaszki wynosiła u niego ok. 1200 cm sześciennych). Wytwarzał narzędzia, którymi dość zręcznie się posługiwał. Umiał też posługiwać się ogniem. Po H. erectus pojawił się Homo sapiens ( człowiek myślący), forma neandertsalska - bezpośredni przodek naszego gatunku pojawił się ok. 200 tysięcy lat temu. Pojemność jego mózgoczaszki dochodziła do 1400 cm sześciennych. Homo sapiens sapiens (człowiek myślący - współczesny) pojawił się ok. 60 tys. lat temu w Afryce, a forma neandertalska wymarł około 40 tys. lat temu.

Miejsce człowieka w środowisku Człowiek jest jednym z wielu milionów gatunków biologicznych zamieszkujących Ziemię. Podobnie jak wszystkie inne gatunki powstał w wyniku długotrwałego procesu ewolucji, przystosowując się coraz lepiej do swego naturalnego środowiska i będąc jego istotnym elementem. Cechy człowieka z punktu widzenia ekologii: niewielki zakres tolerancji na temperaturę – bez odzieży i schronienia człowiek może przetrwać w temperaturze od około 17 do 37 stopni C (optimum około 27 stopni C) skupiskowe rozmieszczenie i wykładniczy wzrost liczebności populacji obecność na różnych poziomach troficznych – jako gatunek wszystkożerny, człowiek może być zarówno konsumentem I, II a nawet dalszych rzędów położenie na końcu łańcucha pokarmowego – nie ma drapieżników, dla których człowiek stanowiłby istotne źródło pożywienia.

Przykład przekraczanie wydolności środowiska Przez wiele tysięcy lat nasi przodkowie jedynie lokalnie przekraczali możliwości środowiska, a tempo wzrostu ludzkiej populacji choć w miarę systematyczne było powolne. Chociaż były, także modelowe przypadki przekraczania wydolności środowiska. Przykładem takim jest populacja ludzi zamieszkujących Wyspę Wielkanocną. Kiedy w Wielkanoc 1722r,. na maleńką wyspę na Oceanie Spokojnym dotarł holenderski admirał Roggeveen, zastał tam parę tysięcy mieszkańców wiodących żywot rolników na ubogiej, kamienistej glebie.

Przykład przekraczanie wydolności środowiska Wyspa była zupełnie pozbawiona drzew, a jedyne źródło słodkiej wody stanowiła zawartość jezior wypełniających kratery. Badania wykazały, że około 400 roku wyspa została zasiedlona przez przybyszów z Polinezji. Próbki pyłków z osadów jeziornych dowiodły, że dziewicza wyspa była porośnięta bujną tropikalną roślinnością.

Przykład przekraczanie wydolności środowiska Szybko rozwinęło się tu rolnictwo, a warunki życia były bardzo dobre, co spowodowało gwałtowny wzrost liczby ludności, potrzebujących drewna na opał i do budowy domów. Bez lasów, które utrzymywały wodę gruntową, wszystkie rzeki i źródła wyschły, a bez transpiracji ilość opadów wyrażanie zmalała a gleba uległa erozji.

Miejsce człowieka w strukturze troficznej Gdyby zrobić przegląd przepisów kulinarnych pochodzących z całego świata okazałoby się, że niewiele jest gatunków roślin, zwierząt i grzybów, które nie pojawiłyby się w menu człowieka. Jesteśmy typowymi mięsożercami i roślinożercami, których pokarm obejmuje wszystkie części roślin: liście, nasiona i owoce, łodygi i korzenie.

Miejsce człowieka w strukturze troficznej Jemy, po odpowiednim spreparowaniu, nawet organizmy trujące, jak słynne japońskie ryby, czy przygotowane przez mieszkańców Syberii muchomory. Na taką wszystkożerność, czyli bycie konsumentem wszystkich rzędów, pozwalają zarówno właściwości anatomiczne i fizjologiczne związane z budową zębów i bogactwem enzymów, jak i możliwości cywilizacyjne, umożliwiające skomplikowane przygotowanie pokarmu. Spożywamy także związki chemiczne sztucznie syntetyzowane np. barwniki, konserwanty. Formy zdobywania pokarmu są też bardzo różne: od zbieractwa po uprawy pól o powierzchni tysięcy hektarów, od łowiectwa i rybactwa po łowienie ryb przy użyciu pływających fabryk, łowiących za jednym razem setki ton ryb. Im większa skala takich działań, tym większy jest wpływ na dany ekosystem (bezpośredni i pośredni). Przykład: łowienie ryb w sposób tradycyjny i przy użyciu trawlerów (10 krotne większe zużycie paliwa, odpadki i straty w rybach).

Wpływ człowieka na glebę Wpływ człowieka na glebę zależy od sposobów i skali uprawy. To czy gleba jest żyzna, zależy od jej właściwości fizykochemicznych, od zawartości próchnicy oraz działalności świata mikroorganizmów i różnych drobnych zwierząt glebowych. Jest to układ bardzo wrażliwy. Zakłócenie równowagi pomiędzy substancjami w glebie np. przez nadmierne nawożenie, nadmierne użycie pestycydów odbija się na wartości uzyskiwanych plonów i powoduje zjawisko tzw. zmęczenia gleby. Równocześnie co roku na świecie traci się 1,5 mln hektarów nawadnianych pól wskutek ich zasolenia. Wielką rolę w przyśpieszaniu erozji gleby odgrywa wypas zwierząt i wycinanie lasów. Zniszczenie powierzchni gleby wiąże się także z zalewaniem asfaltem dróg i lotnisk, budową miast i zakładów przemysłowych.

Wpływ człowieka na zasoby wody Zużycie wody przez populację ludzką jedynie w Afryce wynosi najczęściej tyle, co zapotrzebowanie biologiczne gatunku, czyli 3 – 4 litry na osobę dziennie. W pozostałych krajach (nie tylko uprzemysłowionych) woda płynie jak „woda” zarówno na bezpośrednie potrzeby ludzi, jak i pośrednio na potrzeby przemysłu i rolnictwa. Zużywana przez metapopulacje ludzką woda pochodzi nie tylko z wód powierzchniowych – rzek lub jezior, ale także, zwłaszcza w okolicach suchszych, z warstw wód gruntowych i głębinowych.

Zakres czynników fizycznych Możliwości naszego gatunku ze względu na zdolności adaptacyjne oraz dzięki osiągnięciom cywilizacyjnym, są prawie nieograniczony jeśli chodzi o takie elementy niszy ekologicznej jak klimat, a w szczególności temperatura i wilgotność. Odpowiedni ubiór i substancje zabezpieczające skórę przed mrozem i słońcem, system ogrzewania i chłodzenia, a przede wszystkim wynalazek ognia sprawił, że populacja żadnego gatunku nie ma takiej amplitudy możliwości. Wszystko to jednak odbywa się na koszt populacji innych gatunków. Gatunki o wąskim zakresie tolerancji na różne czynniki najprędzej stają się ofiarami zmian środowiska spowodowanego działalnością człowieka

Stosunki z innymi populacjami Populacja ludzka wchodzi też w układy z innymi populacjami, gdy jej nisza ekologiczna zazębia się z ich niszami. Mogą to być układy pozytywne, jak symbioza, gdy oba gatunki czerpią korzyści. Mutualizm na przykład występuje w relacjach człowieka z mikroorganizmami w przewodzie pokarmowym, które pomagają w trawieniu, same też przy tym zyskując wygodne miejsce życia. Teoretycznie symbiozą można nazwać układ człowieka a udomowionymi zwierzętami jak pies, kot czy koń. Komensalizm, czyli korzystanie ze wspólnego stołu lub schronienia, obejmuje takie gatunki zwierząt i roślin, które znajdują korzystne warunki w siedzibach ludzkich np. jaskółki, bociany. Przykładem konkurencji czyli współzawodniczenia o pokarm i miejsce może być populacja myszy czy też szczurów.

Ślad ekologiczny W latach dziewięćdziesiątych zeszłego stulecia od Wiliama Reesa z uniwersytetu w Vancouver wyszła koncepcja określenia wpływu lokalnych populacji na obszar całego globu. W tym celu stosuje się wskaźnik nazywany śladem ekologicznym, od angielskiej nazwy Ecological Footprint zwany w skrócie EF. Analiza prowadzona z pomocą EF pozwala nam na określenie skali ludzkiego wpływu na środowisko i porównanie ludzkich wymagań i zapotrzebowania na dobra naturalne z możliwością do zapewnienia przez Ziemię tych zasobów oraz pochłonięcia zanieczyszczeń. Jest to szacunkowa wielkość zużycia przez daną społeczność żywności, surowców i energii oraz ilości wyprodukowanych zanieczyszczeń w tym dwutlenku węgla.

Ślad ekologiczny EF – „Ekologiczny odcisk stopy” jest sumą tych wszystkich wpływów na określonej powierzchni i wyraża się go w tzw. globalnych hektarach . Hektar globalny jest odpowiednikiem jednego hektara powierzchni biologicznie czynnej zarówno lądu jak i morza, tzn. takiej, na której zachodzi produkcja pierwotna o przeciętnej intensywności.

Ślad ekologiczny Oceny wskazują, że obszary produktywne na Ziemi zajmują 12,6 miliardów hektarów, co stanowi około 25% ogólnej powierzchni planety. Prawie polowa z tego to pola uprawne i pastwiska, a po jednej czwartej lasy i łowiska morskie. Średnio na świecie przypada na osobę 2,2 hektara biologicznie produktywnej przestrzeni. Oczywiście powierzchnia ta będzie systematycznie wraz ze wzrostem liczby ludności. Ślad ekologiczny każdej osoby jest sumą sześciu różnych składników: Obszaru ziemi uprawnej potrzebnej do wyprodukowania pokarmów roślinnych zjedzonych przez tę osobę. Obszaru pastwisk niezbędnych do wyhodowania zwierząt na zużyte produkty zwierzęce. Obszaru lasów niezbędnych do produkcji drewna i papieru. Obszaru morskich łowisk. Obszaru zajętego pod budownictwo i drogi. Obszaru zieleni niezbędnego do wchłonięcia dwutlenku węgla powstałego w wyniku zużytej energii.

Ślad ekologiczny Przeciętny obywatel świata konsumuje rocznie dobra, które wymagają zaspokojenia przez 2,8 globalnego hektara – czyli 1,3 razy więcej niż mu to „przysługuje” bezpiecznie dla planety. W efekcie zajmuje to Ziemi 1,3 roku, żeby odtworzyć to, co ludzkość zużyje przez jeden rok. Praktycznie będzie to jeszcze więcej, jeśli część tej przestrzeni, co mnajmniej 10% (tyle wynosi światowa powierzchnia terenów chronionych) zastrzeżemy także dla innych gatunków. Głównym „sprawcą” przekroczeń jest dwutlenek węgla, który jest odpowiedzialny prawie za połowę ludzkiego wpływu na planetę. Kiedy potrzeby, czyli ślad ekologiczny, przekraczają zasoby oraz wydolność środowiska, naturalny „kapitał” Ziemi zostaje naruszony – czyli nasza populacja przekroczyła pojemność środowiska.

Ślad ekologiczny Waga śladu ekologicznego, jest różna w różnych regionach globu. Presja na środowisko Ziemi przeciętnego konsumenta w krajach bogatych jest niemal czterokrotnie większa niż w krajach o niższych dochodach. Holenderscy naukowcy określili średnią „ekoprzestrzeń” zajmowaną przez obywateli Holandii i porównali z tym, co wypada na obywatela Ziemi. Okazało się, że aby być solidarnym z resztą świata trzeba by dokonać cięć w 85% procentach konsumpcyjnych nawyków

Ślad ekologiczny Polski Według raportu WWF Europa 2007, pomimo że wszystkie kraje Unii Europejskiej pogłębiają ekologiczny deficyt Ziemi, Polska zajmuje dopiero 20. pozycję z 24 analizowanych państw UE. Mniejszy ślad ekologiczny zostawiają tylko Bułgaria, Słowacja, Łotwa i Rumunia. Mimo że Polacy nadal eksploatują prawie 2 razy więcej niż wynoszą zasoby naturalne kraju, od roku 1990 udało się zmniejszyć deficyt ekologiczny z 3,83 globalnych hektarów na mieszkańca do 3,3 gha na mieszkańca.

Literatura: Kalinowska A., Ekologia – wybór na Nowe Stulecie. AR-W A. Grzegorczyk, 2002 Warszawa Banaszak J., Wiśniewski H. Podstawy ekologii. Wyd. A. Marszałek, 2003 Toruń Begon M., Mortimer M., Thompson D. J., Ekologia populacji PWN, 1999 Warszawa Grabowski A., Spacerkiem po Oikosie czyli co to jest ekologia. PWRiL, 1985 Warszawa Krebs Ch. J., Ekologia. PWN, 1997 Warszawa Kozłowski S., Ekorozwój – wyzwanie XXI wieku. PWN, 2000 Warszawa Ryszkiewicz M., Jak zostać człowiekiem – przepis ewolucyjny. Iskry, 1989 Warszawa Weiner J., Życie i ewolucja biosfery. PWN, 1998 Warszawa