Study Guides (248,633)
Canada (121,642)
Biology (1,271)
BIO2129 (51)

ECOLOGY 2129 exam notes.docx

22 Pages

Course Code
Jeremy Kerr

This preview shows pages 1,2,3,4. Sign up to view the full 22 pages of the document.
ECOLOGY 2129 Chapter 1 Ecology – branch of science dedicated to the study of relationships between organisms and the environment.  – Physiological ecology o Emphasizes the physiological, functional, and anatomical mechanisms by which organisms solve  problems posed by physical and chemical variation in the environment – Behavioural ecology o Focuses on the ways that plants and animals use behaviou to deal with environmental variation – Population ecology o Centers on the factorsinfluencing population structure and process o Includes adaptations, extinction, distribution, abundance of species, population growth and  regulation variation in the reproductive ecology of species – Community ecology o Observing ecological community as an associatin of interacting species o Concentrates on organisms inhabiting area – Ecosystem ecology o Includes the ecological community in an area plus all of the physical and chemical factors  influencing the community o One goal is to understand the controls on nutrient cycling and energy flow through ecosystems – Landscape ecology o Studies exchanges among ecosystems – Geographic ecology o Long term, large scale regional processes Levels of ecological organization 1)Biosphere ­ largest spatial scale ­ e.g. relating atmospheric CO2 to global temperature 2)Region 3)Landscape 4)Ecosystem 5)Community 6)Populations 7)Individuals Ecotones ­ transition from one type of ecosystem to another ­ e.g. transition from agricultural field into the surrounding forest ­ boundaries can also be created through wild fires, insect outnbreaks, and other large scale disturbances Scientific Method ­ science means “to know”  ­ ask questions and then attempt to find answers ­ example: MACARTHER • study of warblers • question: how can several species of insect­eating warblers live in the same forest without  one species eventually excluding the others through competition? • Hypothesis : several warbler species are able to coexist because each species feeds on  insects living in different zones within trees • Determine validity by testing predictions that follow from the hypothesis • Test by observation, experiment, and modeling ­ Example: SCHINDLER • Study of eutrophication – what determines phytoplankton abundance • Question: what distinguishes lakes that are chlorophyll­rich from lakes that are chlorophyll­ poor? What nutrients contribute to amplified eutrophication • Test IN FIELD – apply different combinations of different nutrients to various sections of  lakes and observe • Must test in field rather than in a lab because of several factors oUnderlying mechanisms driving ecological shift require the ability of microflora and  fauna to shift in species composition as nutrient levels shift oExchange of nitrogen and carbon with the atmosphere cannot be reproduced in lab • Determined that phosphorus was primarily responsible for amplified eutrophication What do ecologists want to know about? ­ total biomass • how much and why? • Biotic effects o neurotoxins produced by cyanobacteria o oxygen starvation due to bacterial activities o impacts on biotic communities • Harvestability o Forestry o Crops • Changes in biomass can affect biogeochemical processe o Effects on climate – transpiration by plants  ▯cooler climates and more precipitation o Effects on erosion and nutrient concentration ­ ecosystem functioning • ecosystem – biological community plus all of the abiotic factors influencing that  community • primary production­ fixation of energy by autotrophs in an ecosystem o gross primary production = total amount of energy fixed by all autotrophs in  ecosystem o net primary production – amount of energy left over after autotrophs have  met their own energetic needs – gross primary production minus respiration  by primary producers = amount of energy available to the consumers in  ecosystem • primary productivity (at a relatively local scale) o production of new organic matter, or biomass, by autotrophs in an ecosystem o CO2  ▯organic matter o Base of food webs o Greater productivity leads to greater herbivore densities, but herbivores can  also alter productivity • Primary productivity at a broad scale o Productivity varies spatially o Human impacts • Water cycling o Ecosystem wide importance – affects loss of nutrients through erosion,  influences primary productivity o for individual plants – vascular transport o transitory precipitation can have massive effects on ecosystem functions • decomposition o replenishment of nutrients for primary production o breakdown of organic matter accompanied by the release of CO2 and other  inorganic compounds, a key process in nutrient cycling • biogeochemical cycles o nitrogen cycle – including nitrogen fixation o atmospheric constituents o pollination ­ species diversity • global scale o influenced by factors such as climate, evolution, etc. • local scale o effects on ecosystem functioning  greater diversity = greater evaporation e.g. fields with weeds  greater diversity = greater rate of regeneration of NPP following  disturbance (e.g. drought) ­ population size of a species • estimates of abundance have direct bearing on the legal status of species • abundant species vs at risk species o abundant species effect system e.g. grazing o disease vectors – lyme disease, rocky mountain spotted fever • hyper abundant species o can lead to widespread pesticide use o mountain pine beetle infestation • harvestable populations o abundance estimates/determines quota o bad estimates can be disastrous ­ distribution of a species • geographic distribution, regional distribution • economic consequences o harvestable populations – are they capable of providing sustainable economic  benefit? • Affects local species diversity • Influences biotic interactions Chapter 2 Factors that influence ecological characteristics – independent factors – History, evolution – Physiological tolerance – Limiting resources – Biotic interactions (including competition, predation, and herbivory) ­ history, evolution • study of how organisms in a particular area are influenced by factors such as climate,  soils, predators, competitors, mutualists, evolutionary history • slow changes on ecological(short) time scales • e.g. peppered moth (natural selection) ­ physiological tolerance • often an optimal response curve to factors such as temperature • niche is defined by the totality of environmental  conditions that  a species can tolerate • influences geographic range enormously ­ limiting resources • resources – essential for individual growth o e.g. nutrients, light, water, space, etc o a resource can be consumed • Liebig’s law of minimum o The limiting factor is the one that an organism must concentrate the most  relative to environmental concentrations (that it needs the most) o Amount required / amount available • If a factor limits population growth, rate of growth declines, biomass declines, and  distribution is limited Limitin g ctof a r s o E.g. photosynthesis – light reaction is limited by light, dark reaction is  E fefc o tn population gr o wth r a te of limited by CO2 v rao ius nutr e int additions to the water of • LLimitin g ctof a r s Lak e Tahk n eitc h o Effect on population growth rate of various nutrient additions to the water of  E fefc o tn population gr o wth r a te of v rao Lake Tahkenitchdditions to the water of t Lak e Tahk n eitc h a r ) t a 1 . 2 w d e L ae Tka khenit reg o n o r t g e r ) p h y 1 . 2 o s 0 . w d L ae Tka khenireg o n t n o r l l g e u b n p p u o g 0 . 6 P d 0 t i ( l Cont rol 1 . 0 N 0 . 0 5 P 0 . 0 1C . 0 N 1 +. 0 N 0 +. 0 5+ P1 . 0 N + p u o o 0 0 . 0 5 1 0 . 0 1 0 . 0 0C. 0 5+ P P ( 1 0 . 0 C Cont rol 1 . 0 N 0 . 0 5 1 0 . 0 1C . 0N 1 +. 0 N 0 +. 0 5+ P1 . N + Nut rient addit o i ns ( m g/L) in dif freence exp0 . 0 5 1 0 . 0 C1 0 . 0 0C. 0 5+ P 1 0 . 0 C o Nut rient addit oi ns ( mg/L) in dif freence experiment al t reat ment s  impact of nitrogen and carbon addiction is minimal to none, therefore  its capacity to limit population growth is nonexistent – NOT the  primary nutrient limitant  effect of phosphorus is great – if you add nitrogen AND phosphorus it  gets even a bit better, but since error bars probably overlap, it is hard  to conclude that the nitrogen plus phosphorus is statistically  significant o EXAMPLE­ lake of the woods, effect of nutrient additions Limitin g ctof a o r s Limitin g ctof a r s E fefc o tf nutr e int aditiophosphorus is primary limiting factor E fefc otf nutr eint additions on population gr owth r a te of S .a p secondary limiting nutrient is nitrogen gr owth r a te of S .a cp icornr u u tmn i ak L e o fh W t o o d s o fh W t o o d sertiary is carbon t 1 . 2 t 1 . 2 r r L ae ko fet ho osnt aior h y h y L ae ko ft ho ont aior t a t d o r o r r e g p g p n s 0 . 6 o g 0 . 6 i g t i l l l b u u p u o o o o P ( P ( 0 0 Cont rôle 1 . 0 N 0 . 0 5 P1 0 . 0 C1 . 0 N 1+ . N 0+. 0 5+ P 1 . 0N + Cont rôle 1 . 0 N 0 . 0 5 P1 0 . 0 C1 . 0 N 0 . 0 5NP1 0 . 0+C1 0 . 0 C0 . 0 5+ P 0 . 0 5 P1 0 . 0 C1 0 . 0 C0 . 0 5+ P . 0 C Nut rient additi ns ( mg/L) per experiment al t re1 0 . 0 C Nut rient addit oi ns ( mg/L) per experiment al t reat ment o EXAMPLE – mussel – limited by space availability, cannot be too high  where water wont reach or predators will eat, cannot be too low where they  cant gain nutrients – must attach to rock and be wet enough ­ biotic interactions – competition • interspecies – between species; intraspecies – within species • fundamental vs realized niche o fundamental excludes the effect of biotic interactions like competition o realized is smaller than fundamental, as resources are less available and the  spaces that they can occupy are inhibited by negative impacts of biotic  interactions o one species will dominate over another so realized niche of the dominated  species shrinks, while the fundamental niche of the dominating species  remains the same • example: c4 = water  use efficiency grater in c4 plants (can close stomata in leaves  while continuing to do photosynthesis) so c4 plant will slowly drive out c3 plants in  hot and dry places • • example: new guinean bird distribution o species divide the habitat they occupy according what other species are  already there o when species are all present on the same island, they subdivide the habitats  among them o different colours represent a different species o in some areas, a particular species is able to occupy any habitat, but when  there’s competition, they will only occupy a certain area according to its  competitive capability – predation and herbivory • example: Yellowstone national park in the US; an enclosure to keep out big grazers  from an area containing plants o big grazers have a major role in shaping the structure of the ecosystems and  the species diversity o there are so many big grazers because the wolves have been killed by  humans so the grazers have no serious predators so the populations have  reached epidemic proportions • example: sugar maple distribution in N.A. o why doesn’t this range extend further north,south, or west? Temperature­ wintertime temps are too low  along and above the northern border – you can  test it by transplanting trees from within the  range to areas beyond the range Precipitation – western range margin is limited  by lack of precipitation in the prairies o o southern border may be limited  by hot temperatures, also may be limited by competition – a more dominant  species that can’t endure winter is present south and will beat out sugar  maple • example: one adds a solution of Mn, K, and Si to a  seawater sample containing phytoplankton. The  Mn e concentrations of these • On ead d aso ulit nrdinn f, Ma the graph. What conclusionK, na di otS saawatercon is  nw K probably a limiting nutriesamp el o naintni g ini p hoyp at lo tn h. eT ra co nencrttaio n of set et Large scale patterns of climatic variation elemen st h na s cco rnd gi S i Conc Major Physical Properties of Terrestrial Ecosystems to h teg prh .h ta Time f etnr in d tioi n ­ Energy – global scale co nlu is n an ewd w r?a o Solar radiation – maximal at 0•. maximal at 30•N and 30•S o Climatic variation is caused by uneven heating of its surface by  the sun En e yr   –g l   oba lc  as l   e Hadley cell – air moving from 30  latitude back to the equator – sun  heats air at equator , warm moist air  cools, condenses, heavy rainfall  (tropics) – stops rising spreads north  and south, dry high altitude air cools  and sinks back to earth at 30•latitude  Pr o ebm l dawing moisture from lands, creating  desert Polar cell­ air warms at 60• latitude  • Po patuio ln gthr trand cools at poles – primarily  o f paanl p cies vr iresptnsible for the weather patterns  acco rnd gi htte associated with most northerly and  co nencrttaio n woo fsoutherly areas, bringing cold from  n ur et sh on w oh nepoler r i . tIer pttrteee G r eu tsl. Ferrel cells – mid latitudes – driven  partiallyConcent rati n Hadley and  polar cells – warm, o moist air flowing from Hadley cells rises as it meets cold air flowing from the polar cells – as this  air mass rises, moisture picked up from desert regions at lower latitudes condenses to form the  clouds that produce the abundant precipitation of temperate region o air movement would be north.south if it weren’t for the west to east rotation of the earth o Wind – between 30 to 60 flows mainly from the west (westerlies), higher than 60 seems to come  from the east (polar easterlies) o Seasonality varies with latitude – as you move towards equator:  Mean increases for temperature  Variance decreases  More land mass in northern hemisphere, easier to change temperatures of terrestrial systems  because land will heat and cool faster than water o Coriolis effect – phenomenon caused by the rotation of the earth, which produces a deflection of  winds and water currents to the right of their direction of travel in the Northern Hemisphere and to  the left of their direction of travel in the Southern hemisphere o Advection of heat  Transfer of heat in a fluid • Ocean currents • Atmospheric circulation Precipitation  Maximal precipitation at 0 degrees  Minimal precipitation at 25•N and 25•S  Orographic effects • Mountain ranges, air is forced upward, cools and condenses, releases rain at low  elevations and snow at high elevations, by the time the air reaches the other side of  the mountain range it is very dry, so the land on the leeward side o the range does  not get a lot of precipitation  At equator we have relatively substantial amount of tropical storm patterns that emerge –  Hadley cell is just beginning  Typhoons in south east asia have accumulated energy from all the way across the pacific  ocean which is way bigger than the atlantic so typhoons are way bigger and more  devastation than hurricanes that hit the gulf coast of north America  Hurricanes track coreolis effect – as they move northwest towards the gulf coast, they start  to turn to the north east, away from land again, sometimes it hits the land sometimes its  diverted before contact o Evapotranspiration  The sum of water evaporated and transpired from plants in a community and i
More Less
Unlock Document

Only pages 1,2,3,4 are available for preview. Some parts have been intentionally blurred.

Unlock Document
You're Reading a Preview

Unlock to view full version

Unlock Document

Log In


Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.