44.1 Viðfangsefni vistfræðinnar

Hæfniviðmið

Í lok þessa hluta munt þú geta gert eftirfarandi:

• Skilgreint vistfræði og fjögur grunnstig vistfræðirannsókna
• Lýst dæmum um hvernig vistfræði krefst samþættingar ólíkra vísindagreina
• Gert greinarmun á lífrænum og ólífrænum þáttum umhverfisins
• Áttað þig á tengslum lífrænna og ólífrænna þátta umhverfisins

Vistfræði er rannsókn á samskiptum lífvera við umhverfi sitt. Eitt meginmarkmið vistfræðinnar er að skilja útbreiðslu og fjölda lífvera í hinu efnislega umhverfi. Til að ná þessu markmiði þarf að samþætta vísindagreinar innan og utan líffræðinnar, svo sem stærðfræði, tölfræði, lífefnafræði, sameindalíffræði, lífeðlisfræði, þróunarfræði, rannsóknir á líffræðilegum fjölbreytileika, jarðfræði og loftslagsfræði.

Tengill í námsefni

Loftslagsbreytingar geta breytt því hvar lífverur lifa og það getur stundum haft bein áhrif á heilsu manna. Horfðu á PBS-myndbandið „Feeling the Effects of Climate Change“ þar sem vísindamenn uppgötva sýkil langt utan eðlilegs útbreiðslusvæðis síns.

Stig vistfræðilegra rannsókna

Þegar fræðigrein á borð við líffræði er rannsökuð er oft gagnlegt að skipta henni niður í smærri, skyld svið. Til dæmis þurfa frumulíffræðingar sem hafa áhuga á frumuboðskiptum að skilja efnafræði boðsameindanna, sem eru yfirleitt prótein, og afleiðingar boðskiptanna. Vistfræðingar sem hafa áhuga á þáttum sem hafa áhrif á afkomu tegundar í útrýmingarhættu gætu notað stærðfræðilíkön til að spá fyrir um hvernig núverandi verndaraðgerðir hafa áhrif á lífverur í útrýmingarhættu.

Til að móta traustar stjórnunartillögur þarf náttúruverndarlíffræðingur að safna nákvæmum gögnum, þar á meðal um núverandi stofnstærð, þætti sem hafa áhrif á æxlun, svo sem lífeðlisfræði og atferli, búsvæðiskröfur, svo sem plöntur og jarðveg, og hugsanleg áhrif manna á stofninn í útrýmingarhættu og búsvæði hans. Slík áhrif má meðal annars rannsaka með aðferðum félagsfræði og borgarvistfræði. Innan vistfræðinnar vinna rannsakendur á fjórum almennum stigum sem skarast stundum. Þessi stig eru lífvera, stofn, samfélag og vistkerfi (Mynd 44.2).

Lífveruvistfræði

Eftir klak skríða lirfur á fyrsta lirfustigi út og verja fjórum til sex vikum í að nærast eingöngu á villtri lúpínu (Mynd 44.4). Lirfurnar púpast og mynda púpu til að ganga í gegnum lokastig myndbreytingarinnar og koma fram sem fiðrildi eftir um fjórar vikur. Fullorðnu fiðrildin nærast á blómasafa villtrar lúpínu og annarra plöntutegunda, svo sem silkijurta. Yfirleitt koma fram tvær kynslóðir Karner-bláfiðrilda á ári.

Rannsakandi sem vill rannsaka Karner-bláfiðrildi á lífverustigi gæti, auk þess að spyrja um kröfur til eggjavarps, spurt um kjörhitastig brjósthluta fiðrildanna við flug, sem er lífeðlisfræðileg spurning, eða um atferli lirfanna á mismunandi lirfustigum, sem er atferlisfræðileg spurning.

Stofnvistfræði

Stofn er hópur lífvera af sömu tegund sem æxlast innbyrðis og lifa á sama svæði á sama tíma. Lífverur sem tilheyra sömu tegund kallast einstaklingar sömu tegundar. Stofn er meðal annars skilgreindur eftir því hvar hann lifir og útbreiðslusvæði stofnsins getur haft náttúruleg eða manngerð mörk. Náttúruleg mörk geta verið ár, fjöll eða eyðimerkur, en manngerð mörk geta verið slegið gras, mannvirki eða vegir. Stofnvistfræði beinir sjónum að fjölda einstaklinga á svæði og að því hvernig og hvers vegna stofnstærð breytist með tímanum.

Stofnvistfræðingar hafa til dæmis sérstakan áhuga á að telja Karner-bláfiðrildi vegna þess að tegundin er flokkuð sem tegund í útrýmingarhættu samkvæmt alríkislögum Bandaríkjanna. Útbreiðsla og þéttleiki þessarar tegundar ráðast þó mjög af útbreiðslu og magni villtrar lúpínu og af lífeðlisfræðilegu umhverfi hennar. Rannsakendur gætu spurt hvaða þættir valda hnignun villtrar lúpínu og hvernig þeir hafa áhrif á Karner-bláfiðrildi. Vistfræðingar vita til dæmis að villt lúpína þrífst á opnum svæðum þar sem tré og runnar eru að mestu ekki til staðar. Í náttúrulegu umhverfi fjarlægja reglubundnir gróðureldar tré og runna og hjálpa þannig til við að viðhalda opnum svæðum sem villt lúpína þarf á að halda. Nota má stærðfræðilíkön til að skilja hvernig eldvarnir og bæling gróðurelda af mannavöldum hafa leitt til hnignunar þessarar mikilvægu plöntu fyrir Karner-bláfiðrildið.

Samfélagsvistfræði

Líffræðilegt samfélag samanstendur af mismunandi tegundum á svæði, yfirleitt í þrívíðu rými, og samskiptum innan þessara tegunda og milli þeirra. Samfélagsvistfræðingar hafa áhuga á ferlunum sem knýja þessi samskipti og á afleiðingum þeirra. Spurningar um samskipti einstaklinga sömu tegundar beinast oft að samkeppni milli einstaklinga sömu tegundar um takmarkaða auðlind. Vistfræðingar rannsaka einnig samskipti milli ólíkra tegunda; einstaklingar mismunandi tegunda kallast einstaklingar ólíkra tegunda. Dæmi um samskipti milli ólíkra tegunda eru afrán, sníkjulíf, jurtaát, samkeppni og frævun. Slík samskipti geta haft stýrandi áhrif á stofnstærðir og haft áhrif á vistfræðileg og þróunarfræðileg ferli sem móta fjölbreytileika.

Vistkerfisvistfræði

Vistkerfisvistfræði er útvíkkun á lífveruvistfræði, stofnvistfræði og samfélagsvistfræði. Vistkerfi er samsett úr öllum lífrænum þáttum, það er lifandi verum, á svæði ásamt ólífrænum þáttum, það er lífvana þáttum, á sama svæði. Meðal ólífrænna þátta eru loft, vatn og jarðvegur. Vistkerfislíffræðingar spyrja hvernig næringarefni og orka eru geymd og hvernig þau flytjast milli lífvera og um andrúmsloft, jarðveg og vatn umhverfisins.

Karner-bláfiðrildi og villt lúpína lifa í eikar- og furuheiðabúsvæði. Þetta búsvæði einkennist af náttúrulegri röskun og næringarsnauðum jarðvegi með litlu köfnunarefni. Aðgengi að næringarefnum er mikilvægur þáttur í útbreiðslu plantna sem lifa í þessu búsvæði. Rannsakendur sem hafa áhuga á vistkerfisvistfræði gætu spurt um mikilvægi takmarkaðra auðlinda og flutning auðlinda, svo sem næringarefna, um lífræna og ólífræna hluta vistkerfisins.

Starfstengsl

Vistfræðingur

Tengill í námsefni

Farðu á þetta vefsvæði til að sjá Stephen Wing, sjávarvistfræðing við Háskólann í Otago, ræða hlutverk vistfræðings og tegundir viðfangsefna sem vistfræðingar rannsaka.