Na poletkach doświadczalnych o różnej wilgotności gleby uprawiano trzy gatunki traw
z rodzajów stokłosa, rajgras i wyczyniec. Uprawiano je wszystkie razem oraz każdy gatunek
oddzielnie. Na wykresach przedstawiono przyrost dla każdego gatunku trawy uprawianej
oddzielnie (wykres A) oraz wynik konkurencji między tymi gatunkami, gdy są uprawiane
razem (wykres B) na poletkach o różnej wilgotności gleby.
Na podstawie: T. Umiński, Ekologia, środowisko, przyroda. Podręcznik dla szkół średnich, Warszawa 1996, s. 99.
a)
Sformułuj problem badawczy do przeprowadzonego doświadczenia.
b)
Podaj wniosek wynikający z porównania optimum wilgotności badanych gatunków traw, gdy uprawiane są razem oraz oddzielnie.
Na stepach południowo-wschodniej Mongolii obok traw występują również niskie, cierniste
krzewy – karagany i gatunki roślin zielnych o silnym zapachu lub ostrym smaku, np. piołun
czy czosnek.
Deszcze padają tu przez kilka dni w roku, a sezon wegetacyjny trwa zaledwie cztery miesiące.
Na tych stepach żyją liczne owady, np. szarańcza, oraz łasice, lisy, gryzonie (kopiące systemy
nor i korytarzy), ptaki ziarnojady, np. wróble ziemne, zajmujące opuszczone przez gryzonie
nory, ptaki drapieżne.
Na rysunku przedstawiono schemat niektórych zależności panujących na stepie.
Na podstawie: J. Weiner, Życie i ewolucja biosfery. Podręcznik ekologii ogólnej, Warszawa 2003, s. 239.
a)
Do umieszczonych na schemacie pustych kratek wpisz odpowiednie litery (A–E) w taki sposób, aby można było odczytać obieg pierwiastków w ekosystemie.
Odchody i szczątki gryzoni.
Pobieranie pierwiastków odżywczych przez rośliny.
Zjadanie roślin przez gryzonie.
Destruenci.
Szczątki roślinne.
b)
Określ rodzaj zależności występującej między gryzoniami a:
trawami,
lisami,
wróblami ziemnymi.
Przedstaw rolę gryzoni w tych zależnościach.
c)
Oceń prawdziwość podanych stwierdzeń dotyczących znaczenia roślinożerności w przyrodzie. Wpisz znak X w odpowiednie komórki tabeli.
Lp.
Informacja
Prawda
Fałsz
1.
Zgryzanie roślin przez roślinożerców powoduje ubytek masy roślin, zakłóca ich wzrost i rozwój, a nawet wywołuje obumieranie całych roślin.
2.
Zgryzanie roślin przez roślinożerców może być czynnikiem selekcyjnym, eliminującym ze środowiska gatunki roślin szczególnie wrażliwe na ten czynnik.
3.
Eliminacja ze środowiska gatunków nieodpornych na zgryzanie jest przykładem działania doboru naturalnego rozrywającego.
W Wielkiej Brytanii wzdłuż wybrzeży morskich gnieżdżą się dwa gatunki kormoranów:
kormoran zwyczajny i kormoran czubaty. Żywią się na tym samym obszarze organizmami
morskimi i gnieżdżą się na skalistych półkach klifu.
Na diagramach przedstawiono sposób odżywiania się tych gatunków, dla obu dostępne są
wszystkie cztery kategorie ofiar.
Na podstawie: C.J. Clegg, D.G. Mackean, Advanced Biology, London 2012, s. 65.
a)
Określ zależność ekologiczną, która występuje między dwoma gatunkami kormoranów oraz przedstaw jej skutek widoczny na diagramie.
b)
Analizując diagram i wiedząc, że dobijaki (ryby) żywią się drobnymi, planktonowymi skorupiakami, które chwytają w obszarze, gdzie znajdują się liczne inne organizmy planktonowe (np. okrzemki), zapisz łańcuch pokarmowy, którego ostatnim ogniwem będzie jeden z przedstawionych gatunków kormoranów. Podpisz poziomy troficzne tego łańcucha.
Przeprowadzono doświadczenie, do którego użyto 100 g gleby ogrodowej (próbka I) i 100 g
suchego piasku (próbka II). Do każdej z próbek włożono szkiełko zegarkowe, i na każde
wkropiono 5 cm3 10% roztworu Ca(OH)2 (którego zmętnienie wskazuje na obecność
w próbie CO2). Po dwóch godzinach przeprowadzono obserwację roztworu Ca(OH)2
i stwierdzono jego zmętnienie w próbce I oraz brak zmętnienia w próbce II.
Na rysunku przedstawiono przebieg doświadczenia.
Na podstawie: J. Müller, W. Stawiński, Obserwacje i doświadczenie w nauczaniu biologii.
U podstaw powstania koncepcji ekologicznej sieci obszarów chronionych legł jeden
z wymogów skutecznej ochrony zasobów przyrodniczych, jakim jest zapewnienie ciągłości
ekosystemów. Sieć ECONET-POLSKA jest wielkoprzestrzennym systemem obszarów
węzłowych i korytarzy ekologicznych rangi międzynarodowej i krajowej. Obszary węzłowe,
najlepiej zachowane pod względem przyrodniczym i reprezentatywne dla różnych regionów
przyrodniczych kraju, są ze sobą wzajemnie powiązane korytarzami ekologicznymi, które
zapewniają ciągłość więzi przyrodniczych w obrębie tego systemu. Sieć zawiera w sobie
również obszary prawnie chronione (parki narodowe i krajobrazowe oraz rezerwaty) i ostoje
przyrody. Jesienią 2012 r. przyrodnicy zaobserwowali w Karkonoszach watahę wilków, liczącą
pięć osobników. Obecność tych drapieżników była prawdziwą sensacją. Zwierzęta pojawiły się
bowiem w Karkonoszach po 170 latach nieobecności. Od kilku lat wróciły tu też rysie.
W Karkonoszach jest dużo jeleni i saren, które niszczą ogromną liczbę młodych drzew,
sadzonych przez leśników. Karkonoski Park Narodowy zleca nawet odstrzały redukcyjne.
Zdaniem przyrodników powrót dużych ssaków drapieżnych jest szansą na przywrócenie
równowagi ekologicznej w lasach tego Parku.
Na mapie przedstawiono krajową sieć ekologiczną ECONET-POLSKA.
Na podstawie: http://jeleniagora.naszemiasto.pl/artykul/wilki-w-karkonoszach,1557347,art,t,id,tm.html;
http://www.ios.edu.pl/biodiversity/9/mapa.htm [dostęp: 23.10.2014].
a)
Korzystając z mapy, podaj znaczenie korytarzy ekologicznych dla różnorodności biologicznej na poziomie genetycznym i gatunkowym.
b)
Na podstawie przedstawionych informacji uzasadnij konieczność współpracy międzynarodowej w celu zapobiegania zagrożeniom przyrody.
c)
Wyjaśnij, dlaczego powrót dużych ssaków drapieżnych w Karkonosze jest szansą na przywrócenie równowagi ekologicznej w tamtejszych lasach.
Na wykresie przedstawiono sumę opadów i średnią temperaturę w ciągu roku w trzech
biomach leśnych.
Na podstawie: A. Mackenzie, A.S. Ball, S.R. Virdee, Krótkie wykłady. Ekologia, Warszawa 2002, s. 270.
a)
Wszystkie poniższe informacje (A–E) przyporządkuj do właściwych biomów, których dotyczą. Wpisz ich oznaczenia literowe przy właściwej nazwie biomu.
Gleby bielicowe, ubogie w składniki mineralne ze względu na ograniczoną aktywność mikroorganizmów.
Gleby bogate w składniki mineralne dzięki dużej aktywności destruentów i wysokiej produkcji roślinnej.
Wyraźnie wyodrębniona warstwa podszytu oraz bogata warstwa runa leśnego, mchów i porostów.
Drzewostan jednowarstwowy, o wykształconych cechach adaptacyjnych ograniczających utratę wody.
Drzewostan wielowarstwowy, bogaty w liany i epifity, z ubogą warstwą podszytu.
Borealny las iglasty:
Las strefy umiarkowanej:
Wilgotny las tropikalny:
b)
Określ, który z przedstawionych biomów charakteryzuje się największą różnorodnością biologiczną. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając czynniki przedstawione na wykresie.
W latach 60–80. XX w. bezleśne obszary zalewowe w dolinach rzecznych zostały uznane
za nieużytki, które należy przywrócić gospodarce. Podjęto działania zmierzające do osuszania
bagien. Osuszano zarówno śródleśne torfowiska, bagna, jak i nieużytki rolne oraz
prowadzono inwestycje melioracyjne podmokłych dolin rzecznych, np. Narwi, Biebrzy
i Warty. Zmiany gospodarcze w Polsce w latach 1980–1990 sprawiły, że zaprzestano
ekstensywnej gospodarki łąkowej oraz koszenia i wypasu bydła na podmokłych łąkach.
Spowodowało to rozprzestrzenianie się trzcinowisk i zarośli wierzbowych, które wypierają
występujące tu niegdyś szuwary turzycowe.
Na podstawie: Polskie Ostoje ptaków. Ochrona ptaków wodnych i błotnych w pięciu parkach narodowych – odtwarzanie siedlisk i ograniczanie wpływu inwazyjnych gatunków, red. M. Domagała, W. Jankowa, Drawno 2014, s. 6.
Na podstawie analizy tekstu wymień dwa zagrożenia dla różnorodności biologicznej podmokłych łąk i torfowisk oraz podaj przykład działania (zabiegu) ochrony czynnej, stosowanego w celu zapobiegania tym zagrożeniom.
Gwałtowny spadek liczebności żubra w Puszczy Białowieskiej nastąpił podczas I wojny
światowej wskutek masowego zabijania tych zwierząt przez żołnierzy i kłusowników.
W 1919 r. w Puszczy Białowieskiej nie znaleziono już żywych żubrów. Proces restytucji
żubra przebiegał w dwóch etapach: pierwszy polegał na rozmnażaniu żubra w ogrodach
zoologicznych i rezerwatach leśnych. W drugim etapie restytucji żubry wypuszczono
na wolność. Obecnie w Polsce żyje 1170 żubrów, z czego 991 na wolności i 179
w hodowlach zamkniętych (stan z 2009 r.). Na terenie Polski istnieje 5 wolno żyjących
populacji tych zwierząt. Wśród współczesnych żubrów wyróżnia się dwie linie genetyczne:
nizinną, zwaną białowieską, i nizinno-kaukaską. Pierwsza wywodzi się od 7 założycieli
i obejmuje zwierzęta czystego podgatunku Bison bonasus bonasus. Linia nizinno-kaukaska
powstała w wyniku skrzyżowania jednego byka podgatunku Bison bonasus caucasicus
z samicami podgatunku nizinnego. Współczesna populacja żubra białowieskiego wykazuje małe
zróżnicowanie genetyczne, każdy żubr ma ok. 50% par genów w postaci homozygotycznej.
W tabeli przedstawiono wykaz założycieli linii białowieskiej żubra oraz udział ich genów
w populacji zamkniętej i wolno żyjącej w momencie ich utworzenia.
Lp.
Płeć i imię założyciela
Udział genów założyciela (%)
populacja zamknięta
populacja wolno żyjąca
1.
F - Planta
29,4
36,3
2.
F - Bilma
2,6
5,1
3.
F – Plavia
5,5
4,6
4.
M - Plebejer
54,5
44,8
5.
M – Bill
2,6
5,2
6.
M - Bismarc
2,7
2,4
7.
M - Bergrunder
2,7
2,6
F – samice, M – samce
Na podstawie: R. Kowalczyk, D. Ławreszuk, J.M. Wójcik, Ochrona żubra w Puszczy Białowieskiej. Zagrożenia i perspektywy rozwoju populacji, Białowieża, 2010, s. 35, 75–78.
a)
Na podstawie danych przedstawionych w tabeli sformułuj wniosek dotyczący wpływu poszczególnych założycieli na skład puli genowej populacji wolno żyjącej żubra białowieskiego.
b)
Na podstawie podanych informacji podaj przyczynę niskiej zmienności genetycznej współczesnej populacji żubra białowieskiego oraz przykład zagrożenia wynikającego z małego zróżnicowania genetycznego tej populacji.
c)
Na przykładzie populacji żubra zaznacz odpowiedź, która prawidłowo opisuje proces restytucji gatunku.
Wprowadzenie do danego ekosystemu gatunku, który w warunkach naturalnych w nim nie występował.
Ogół zabiegów mających na celu przywrócenie (odnowienie) w ekosystemie gatunku zagrożonego wyginięciem.
Zabiegi mające na celu rozmnażanie w hodowlach zamkniętych gatunku zagrożonego wyginięciem.
Działania ochronne mające na celu zapewnienie przetrwania dziko występujących gatunków oraz ich siedlisk.
d)
Na podstawie tekstu oceń, czy restytucja żubra białowieskiego w Polsce zakończyła się sukcesem. Odpowiedź uzasadnij, podając dwa argumenty.
W plejstocenie, podczas zlodowaceń nastąpiło silne obniżenie temperatury atmosfery oraz
zmianie uległy ilość i sezonowość opadów. Występowały wówczas okresy zimne i suche
(glacjały) oraz cieplejsze i wilgotne (interglacjały). W efekcie tych zmian następowało
przesuwanie się stref klimatycznych i związanych z nimi stref roślinności. Na schemacie
przedstawiono teoretyczny model glacjalno-interglacjalnych cykli zmian zasięgu roślinności
w niższych szerokościach geograficznych Ziemi.
Na podstawie: J. Kornaś, A. Medwecka-Kornaś, Geografia roślin, Warszawa 1986, s. 292.
a)
Korzystając z przedstawionych informacji, opisz, w jaki sposób glacjał, w stosunku do interglacjału, zmieniał rozmieszczenie i szerokość stref roślinności na Ziemi.
b)
Korzystając ze schematu i własnej wiedzy, oceń prawdziwość podanych stwierdzeń dotyczących wpływu zlodowaceń na roślinność Ziemi. Wpisz znak X w odpowiednie komórki tabeli.
Lp.
Informacja
Prawda
Fałsz
1.
Jednym ze skutków występowania zlodowaceń była migracja roślin arktycznych w niższe szerokości geograficzne.
2.
W interglacjale pewne gatunki roślin arktycznych, które po ustąpieniu glacjału znalazły się w miejscach szczególnie zimnych (północne stoki, torfowiska), tzw. ostojach, przetrwały w niższych szerokościach geograficznych do czasów współczesnych.
3.
Gatunki, które nie przetrwały zmian klimatycznych w ostojach, a ich kopalne szczątki są dowodem panujących kiedyś warunków klimatycznych, nazywane są reliktami.
Anemia sierpowata jest to rodzaj wrodzonej niedokrwistości, polegającej na nieprawidłowej
budowie łańcucha β hemoglobiny. Zmienioną hemoglobinę określa się jako hemoglobinę S (HbS)
w przeciwieństwie do normalnej, występującej u dorosłych, hemoglobiny A (HbA). Anemia
sierpowata jest chorobą śmiertelną, rozpowszechnioną w populacjach ludzi zamieszkujących
tropikalny obszar Afryki i część Bliskiego Wschodu. Przyczyną tej choroby jest mutacja. Allel
anemii sierpowatej (HbS lub S), którego częstość w puli genowej sięga 30%, jest
współdominujący (wykazuje kodominację) względem allelu niezmutowanego (HbA lub A).
Oba allele biorą taki sam udział (jednocześnie i niezależnie) w tworzeniu fenotypu. Okazuje
się, że osoby heterozygotyczne są odporne na najbardziej śmiertelną formę malarii.
Na rysunku przedstawiono fragmenty cząsteczek łańcucha β HbA i β HbS.
Na podstawie: W. Gajewski, Genetyka ogólna i molekularna, Warszawa 1980, s. 356–359;
A. Jerzmanowski, K. Staroń, C.W. Korczak, Biologia z higieną i ochroną środowiska, Warszawa 1993, s. 214, 216;
https: sites.google.com [dostęp: 25.11.2014].
a)
Na podstawie analizy porównawczej przedstawionych fragmentów cząsteczek łańcucha β HbA i β HbS ustal i podaj, skutkiem którego rodzaju mutacji (genowej czy chromosomowej) jest HbS. Odpowiedź uzasadnij.
b)
Uzupełnij tabelę, zapisując genotypy trzech osób, które mają we krwi podaną zawartość hemoglobiny S (HbS). Przyjmij podane w tekście oznaczenie alleli.
Osoba
Zawartość HbS
Genotyp
1.
100%
2.
50%
3.
0%
c)
Zastosuj równanie Hardy’ego-Weinberga do obliczenia częstości heterozygot w opisanych w tekście populacjach, przy założeniu, że populacje są w stanie równowagi genetycznej, a częstość allelu anemii sierpowatej w puli genowej wynosi 30%.
d)
Wyjaśnij, uwzględniając działanie doboru naturalnego, dlaczego w populacjach afrykańskich i bliskowschodnich utrzymuje się allel anemii sierpowatej.
