Życie i ewolucja biosfery

• Druk: Warszawa, 2020
• Autor: January Weiner
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Książka przedstawia główne zagadnienia współczesnej ekologii, rozumianej jako program badawczy biologii, ze szczególnym uwzględnieniem biosfery – ekosystemu Ziemi, którego częścią jest populacja gatunku Homo sapiens. Nowatorstwo tego opracowania polega na przedstawieniu zjawiska życia jako procesu globalnego, realizowanego przez całą biosferę, na którą składają się lokalne ekosystemy, populacje pojedynczych organizmów, połączonych wieloma interakcjami. Proces ten trwa od miliardów lat, podlegając prawom termodynamiki i doboru naturalnego. Są to problemy najbardziej aktualne, wciąż mało rozwijane w innych podręcznikach.

Nacisk położono na specyficzną metodologię przyrodniczych nauk eksperymentalnych i naukowy krytycyzm, które gwarantują bezkonkurencyjną wiarygodność ustaleń współczesnej ekologii i biologii ewolucyjnej. Jest to szczególnie ważne w obecnym okresie zagrożeń cywilizacji, wynikających z antropogenicznych zmian w funkcjonowaniu biosfery. Praktyka ochrony środowiska naturalnego człowieka, a także ochrony przyrody jako wartości autotelicznej, muszą się opierać na wynikach badań naukowych, jednak warunkiem realizacji tych celów jest zaufanie do nauk przyrodniczych.

Kolejne, trzecie wydanie, jest gruntownie unowocześnione, uwzględnia najnowsze zdobycze naukowej ekologii i ewolucjonizmu, dotyczące zagadnień o fundamentalnym znaczeniu dla nauk biologicznych oraz dla praktycznej ochrony przyrody i środowiska człowieka. Przedstawiony jest bilans węgla w biosferze i jego związki ze zmianami klimatu, nowe dane na temat bioróżnorodności, jej zmian i znaczenia dla funkcjonowania ekosystemów, a także najnowsze hipotezy o pochodzeniu życia. Przedstawiono nowoczesne narzędzia badań ekologicznych, w tym metody molekularne, stechiometrię ekologiczną, dane satelitarne i statystyczną metaanalizę danych.

Publikacja przeznaczona jest przede wszystkim dla studentów biologii i ochrony środowiska wszystkich uczelni w Polsce, na których jest wykładana ekologia, a także dla doktorantów i pracowników naukowych.

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Biologia i przyroda
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Ekologia i ochrona środowiska
• Język wydania: polski
• ISBN: 978-83-01-21137-0
• ISBN druku: 978-83-01-20722-9
• Liczba stron: 720

Rozdział 1  1
Wstęp  1
	1.1. Czego czytelnik powinien się spodziewać po tej książce?    1
	1.2. O metodzie naukowej  3
	1.3. Ekologia współczesna  12
	Literatura uzupełniająca    18
Rozdział 2  23
Życie biosfery     23
	2.1. Żywy organizm       23
	2.2. Żywa biosfera    24
	2.3. Ekologia jako program badawczy biologii       25
	2.4. Planeta Ziemia      26
		2.4.1. Ziemia we wszechświecie   26
		2.4.2. Planety Układu Słonecznego   29
		2.4.3. Środowisko kosmiczne   31
		2.4.4. Ruch Ziemi wokół Słońca, pory roku       33
		2.4.5. Ruch obrotowy Ziemi wokół osi   34
		2.4.6. Magnetosfera Ziemi   34
		2.4.7. Hipoteza Milankoviča  35
	2.5. Ziemia pod nogami   38
		2.5.1. Co jest w środku      38
		2.5.2. „A jednak się rusza”   39
	2.6. Cyrkulacja atmosferyczna i cykl hydrologiczny       44
	Literatura uzupełniająca   48
Rozdział 3  49
Biogeneza i historia biosfery   49
	3.1. Powstanie życia na Ziemi    49
		3.1.1. Co to jest: życie    49
		3.1.2. Hipotezy o powstaniu życia na Ziemi      51
		3.1.3. „Od dołu”: badania geologiczne i paleontologiczne     53
		3.1.4. „Od góry”: badania porównawcze współczesnych organizmów    58
		3.1.5. Hipotezy i eksperymenty „tu i teraz”       61
		3.1.6. Od minerałów do praorganizmu  62
		3.1.7. Świat RNA    68
		3.1.8. Powstanie współczesnych form życiowych   70
	3.2. Prehistoria życia i paleoekologia   71
	3.3. Wielkie wymierania    74
		3.3.1. Dokumenty paleontologiczne    75
		3.3.2. Przyczyny katastrof  81
		3.3.3. Zderzenia z meteorytami  81
		3.3.4. Okresowość wymierań?  84
		3.3.5. Wulkanizm i inne konkurencyjne hipotezy     85
	Literatura uzupełniająca  87
Rozdział 4  89
Metabolizm biosfery    89
	4.1. Cykl redoks   89
	4.2. Heterotrofia   95
	4.3. Autotrofia     96
	4.4. Pobieranie azotu i siarki  100
	4.5. Oddychanie   101
	4.6. Ewolucja systemów metabolicznych  105
		4.6.1. Ekosystemy cieplic głębinowych  105
		4.6.2. Głęboka biosfera  108
		4.6.3. Ewolucja fotosyntezy    109
	Literatura uzupełniająca  112
Rozdział 5  113
Produkcja pierwotna biosfery    113
	5.1. Energetyka produkcji biomasy  113
	5.2. Metody pomiaru produkcji pierwotnej      117
		5.2.1. Metody żniwne  119
		5.2.2. Pomiary fizjologiczne  121
		5.2.3. Metoda kowariancji wirów  122
		5.2.4. Metody pośrednie  123
	5.3. Od czego zależy tempo produkcji pierwotnej?       129
	5.4. Produkcja pierwotna w oceanach  131
	5.5. Produkcja pierwotna na lądach  134
	5.6. Bilans energetyczny biosfery  139
	Literatura uzupełniająca  143
Rozdział 6  145
Dekompozycja, czyli rozkład biomasy   145
	6.1. Istota procesu   145
	6.2. Dekompozycja dokonywana przez rośliny      147
	6.3. Dekompozycja dokonywana przez konsumentów  147
	6.4. Destruenci, detrytusożercy, saprofagi, „reducenci”      148
	6.5. Procesy dekompozycji w wodach  149
	6.6. Procesy dekompozycji na lądach   151
	6.7. Od czego zależy tempo dekompozycji i jak się je mierzy?    152
	6.8. Niedomknięte bilanse: deponowanie materii organicznej    164
	Literatura uzupełniająca  165
Rozdział 7  167
Cykle biogeochemiczne       167
	7.1. Krążenie pierwiastków w biosferze   167
	7.2. Cykl węgla  169
	7.3. Bilans węgla a klimat globalny   183
		7.3.1. Klimat się zmienia   183
		7.3.2. Przyczyny zmian klimatu  185
		7.3.3. Gazy cieplarniane       188
		7.3.4. Spodziewane skutki wzrostu zawartości CO2 w atmosferze      192
	7.4. Cykl azotu  195
	7.5. Cykl siarki   202
	7.6. Cykl fosforu   208
	7.7. Żelazo  210
	Literatura uzupełniająca  211
Rozdział 8  213
Ekosystem      213
	8.1. Warunki życia w oceanie i na lądzie  213
	8.2. Biomy Ziemi      216
		8.2.1. Zróżnicowanie biosfery    216
		8.2.2. Gleba     218
	8.3. Biosfera, biom, ekosystem  222
	8.4. Pojęcie ekosystemu: problemy terminologiczne       231
	8.5. Struktura troficzna ekosystemu  235
	8.6. Modele ekosystemów   240
	8.7. Bioenergetyka ekologiczna   244
	Literatura uzupełniająca  247
Rozdział 9  249
Jezioro, las, step, ocean    249
	9.1. Cztery przykłady   249
	9.2. Jezioro  250
	9.3. Las strefy umiarkowanej   264
		9.3.1. Badania ekosystemów leśnych  264
		9.3.2. Lasy Puszczy Niepołomickiej  265
		9.3.3. Lasy naturalne i lasy użytkowe   277
	9.4. Step   288
		9.4.1. Ekosystem trawiasty   288
		9.4.2. Suchy step karaganowo-ostnicowy w Mongolii  290
		9.4.3. Wpływ gryzoni na obieg materii i produktywność stepu    292
	9.5. Ocean    295
		9.5.1. Ekosystem globalny   295
		9.5.2. Biomy morskie   296
		9.5.3. Prądy wstępujące (upwellingi)  297
		9.5.4. El Niño      299
	Literatura uzupełniająca   302
Rozdział 10  303
Funkcjonowanie ekosystemów — w poszukiwaniu ogólnych zasad        303
	10.1. Struktura sieci troficznej i przepływ energii w ekosystemach      303
	10.2. Przepływ energii i materii między poziomami troficznymi   308
	10.3. Analiza sieci troficznych   324
	10.4. Od czego zależy długość łańcuchów troficznych   327
	10.5. Regulacja ekosystemu: „z góry” czy „z dołu”?       329
	10.6. Jak powstaje ekosystem  331
	10.7. Stabilność ekosystemów   335
	10.8. Trwałość biosfery   347
	Literatura uzupełniająca  355
Rozdział 11  357
Różnorodność biosfery    357
	11.1. Zagadka różnorodności biosfery  357
	11.2. Zróżnicowanie form życiowych  360
		11.2.1. Źródła zmienności organizmów żywych   360
		11.2.2. Każdy organizm jest unikatem  361
		11.2.3. Różnorodność gatunkowa   363
		11.2.4. Różnorodność prebiotyczna i wczesna ewolucja form życiowych       364
		11.2.5. Nieciągłość zmienności   365
	11.3. Zmiany liczby gatunków w historii biosfery  366
	11.4. Ile gatunków żyje obecnie na Ziemi?  374
		11.4.1. Stan znajomości współczesnej flory i fauny   374
		11.4.2. Próby oszacowania rzeczywistej liczby gatunków       378
	11.5. Przestrzenna zmienność różnorodności gatunkowej w biosferze    386
		11.5.1. Geograficzne wzorce różnorodności gatunkowej  386
		11.5.2. Przyczyny geograficznego zróżnicowania liczby gatunków      393
		11.5.3. Zależność liczby gatunków od wielkości areału  405
	11.6. Znaczenie globalnej różnorodności gatunkowej i jej zagrożenia   409
		11.6.1. Wymierania plejstoceńskie i współczesne       409
		11.6.2. Pożytki z różnorodności biologicznej       418
	Literatura uzupełniająca  421
Rozdział 12  423
Organizm wśród organizmów   423
	12.1. Środowisko biotyczne  423
	12.2. Ewolucja interakcji międzygatunkowych    424
	12.3. Konkurencja    429
		12.3.1. Model konkurencji   429
		12.3.2. Eksperymentalne badania nad konkurencją      439
		12.3.3. Znaczenie konkurencji międzygatunkowej dla różnorodności biosfery   450
	12.4. Eksploatacja  451
		12.4.1. Niesymetryczne interakcje międzygatunkowe       451
		12.4.2. Pasożytnictwo   451
		12.4.3. Drapieżnictwo   457
		12.4.4. Roślinożerność   471
	12.5. Mutualizm    476
		12.5.1. Symbiozy metaboliczne    476
		12.5.2. Zoogamia i zoochoria  487
		12.5.3. Przymierze obronne   496
		12.5.4. Komensalizm   497
		12.5.5. Znaczenie mutualizmu dla różnorodności biosfery     498
	Literatura uzupełniająca  500
Rozdział 13  501
Różnorodność gatunkowa w skali lokalnej    501
	13.1. Struktura różnorodności   501
		13.1.1. Składowe różnorodności gatunkowej       501
		13.1.2. Powtarzalność składu gatunkowego      506
	13.2. Zespół i biocenoza   507
		13.2.1. Czy to, czym zajmuje się ekologia, w ogóle istnieje?       507
		13.2.2. Burzliwe dzieje kilku pojęć  511
		13.2.3. Wzorce i mechanizmy  515
	13.3. Powtarzalne wzorce w strukturze zespołów   515
		13.3.1. Wzorzec I: Redundancja biocenoz. Gatunków jest zawsze „za dużo”, o wiele więcej niż kategorii troficznych realizujących funkcje ekosystemu    515
		13.3.2. Wzorzec II: Wielkość populacji gatunków wchodzących w skład zespołów ma charakterystyczny rozkład: mało dużych, dużo małych    519
		13.3.3. Wzorzec III: Wielkości ciała gatunków wchodzących w skład zespołów mają charakterystyczne rozkłady: mało dużych, dużo małych      526
		13.3.4. Wzorzec IV: Gatunki wchodzące w skład zespołu w sposób charakterystyczny różnią się od siebie („zasada ograniczonego podobieństwa”)  534
		13.3.5. Wzorzec V: Z danej puli gatunków w podobnych warunkach mogą się tworzyć różne zespoły, ale ich skład nie jest przypadkowy  541
		13.3.6. Wzorzec VI: Konwergencja zespołów  544
		13.3.7. Co wynika z analizy powtarzalnych wzorców w strukturze zespołów?       548
	13.4. Dynamika biocenoz    551
		13.4.1. Wzorce zmian struktury biocenozy w czasie: sukcesja       551
		13.4.2. Sukcesja: proces deterministyczny czy losowy?  558
		13.4.3. Równowaga w biocenozie   562
		13.4.4. Mechanizm zrównoważenia liczby gatunków w zespole — model biogeografii wysp  562
	13.5. Znaczenie lokalnej różnorodności gatunkowej  565
		13.5.1. Czy różnorodność gwarantuje stabilność? Rozważania teoretyczne     565
		13.5.2. Potwierdzenia eksperymentalne   568
		13.5.3. Czy różnorodność jest dobra dla ekosystemu?  571
	Literatura uzupełniająca  572
Rozdział 14  573
Ekologia gatunku    573
	14.1. Populacja jednogatunkowa   573
		14.1.1. Poziomy organizacji życia   573
		14.1.2. Dynamika populacji   575		
		14.1.3. Wpływ czynników niezależnych od zagęszczenia na dynamikę populacji     577
	14.2. Regulacja liczebności populacji    579
		14.2.1. Czynniki zależne od zagęszczenia  579
		14.2.2. Konkurencja wewnątrzgatunkowa — podział zasobów    587
		14.2.3. Samoprzerzedzenie  588
		14.2.4. Terytorializm  592
		14.2.5. Stabilizujący wpływ zmienności indywidualnej  594
		14.2.6. Warunki przetrwania gatunku  597
		14.2.7. Populacja populacji, czyli metapopulacja   599
	14.3. Demografia  604
		14.3.1. Losy poszczególnych osobników  604
		14.3.2. Wskaźnik zastępowania  605
		14.3.3. Tabela życia dla kohorty   607
		14.3.4. Macierz projekcji      622
		14.3.5. Związki między współczynnikami dynamiki populacji    626
	14.4. Strategie ewolucyjne gatunków   628
		14.4.1. Historie życiowe  628
		14.4.2. Kształtowanie strategii życiowej przez dobór naturalny   631
		14.4.3. Organizm w środowisku — bioenergetyka ekologiczna   635
	Literatura uzupełniająca   646
	Epilog    649
Dodatek 1  653
Zastosowanie badań satelitarnych w ekologii       653
	D1.1. Satelity do użytku codziennego: GPS  653
	D1.2. Radiotelemetria satelitarna   656
	D1.3. Metody teledetekcji satelitarnej  658
	D1.4. Dostęp do danych satelitarnych  671
	D1.5. Lotem trutnia       672
	Literatura uzupełniająca  673
Dodatek 2 675
Przewodnik po metodach statystyki wielowymiarowej    675
	Przykłady zastosowań statystyki wielowymiarowej w ekologii    686
	Literatura uzupełniająca  687
Dodatek 3 689
Metody molekularne w ekologii     689
	D3.1. „Ekologia molekularna”      689
	D3.2. Markery genetyczne      691
	D3.3. Warsztat molekularny w ekologii     692
	D3.4. Wybrane przykłady zastosowań metod molekularnych w różnych obszarach ekologii  696
		D3.4.1. Struktura i funkcjonowanie ekosystemów    696
		D3.4.2. Ekologia gatunku, populacji i osobnika    700
	Literatura uzupełniająca  703
Słownik wybranych pojęć z zakresu ekologii  705
Źródła ilustracji      757
Indeks rzeczowy      765
Indeks nazw organizmów      785