Exam 2 Notes

22 Pages

Course Code
BIO 242

This preview shows pages 1,2,3,4. Sign up to view the full 22 pages of the document.
1 Chapter 4: Biodiversity and Evolution Biodiversity Is a Crucial Part of the Earth’s Natural Capital ● The biodiversity found in genes, species, ecosystems, and ecosystem processes is vital to sustaining life on earth. ● Species: Set of individuals who can mate and produce fertile offspring ○ 8 million to 100 million species ○ 1.9 million identified ● Species diversity ● Genetic diversity ● Ecosystem diversity ○ Biomes: Regions with distinct climates/species ● Functional diversity Biological Evolution Natural Selection Explains How Life Changes over Time ● Fossils ○ Physical evidence of ancient organisms ○ Reveal what their external structures looked like ● Fossil record: Entire body of fossil evidence ● Only have fossils of 1% of all species that lived on earth Evolution by Natural Selection Works through Mutation and Adaptations ● Biological evolution: How earth’s life changes over time through changes in the genetic characteristics of populations ○ Darwin: Origin of Species ● Natural selection: Individuals with certain traits are more likely to survive and reproduce under of certain set of environmental conditions ● Genetic variation ○ First step in biological evolution ○ Occurs through mutations in reproductive cells ○ Mutations: Random changes in DNA molecules ● Natural selection: Acts on individuals ○ Second step in biological evolution ○ Adaptation may lead to differential reproduction ○ “Genetic resistance”: Ability of one or more members of a population to resist a chemical designed to kill it Adaptation through Natural Selection Has Limits ● Adaptive genetic traits (variation) must precede change in the environmental conditions ● Reproductive capacity ○ Species that reproduce rapidly and in large numbers are better able to adapt ● Continental movement, as well as geological events through time have affected adaptation and the evolution of organisms How Do New Species Evolve? ● Speciation: one species splits into two or more species ● Geographic isolation: Happens first; physical isolation of populations for a long period 2 ● Reproductive isolation: mutations and natural selection in geographically isolated populations lead to inability to produce viable offspring when members of two different populations mate Extinction is Forever ● Extinction ○ Biological extinction ○ Local extinction ● Endemic species ○ Found only in one area ○ Particularly vulnerable ● Background extinction: Typical low rate of extinction ● Mass extinction: 3­5 over 500 million years Science Focus: Changing the Genetic Traits of Populations ● Artificial selection ○ Use selective breeding/cross breeding ● Genetic engineering, gene splicing, but also may group extreme forms of artificial selection into genetic engineering Species Diversity: Variety, Abundance of Species in a Particular Place ● Species diversity ● Species richness: ○ The number of different species in a given area ● Species evenness: ○ Comparative number of individuals ● Diversity varies with geographic locations ● The most species­rich communities ○ Tropical rain forests ○ Coral reefs Each Species Plays a Unique Role in Its Ecosystem ● Ecological niche, niche ○ Pattern of living: everything that affects survival and reproduction ○ Water, space, sunlight, food, temperatures ● Generalist species ○ Broad niche: Wide range of tolerance ● Specialist species ○ Narrow niche: Narrow range of tolerance Species Can Play Five Major Roles Within Ecosystems ● Native species ● Nonnative species ● Indicator species ● Keystone species ● Foundation species Case Study: Why Are Amphibians Vanishing? 3 ● Habitat loss and fragmentation ● Prolonged drought ● Pollution ● Increase in UV radiation ● Parasites ● Viral and fungal diseases ● Climate change ● Overhunting ● Nonnative predators and competitors ● Importance of amphibians ○ Sensitive biological indicators of environmental changes ● Adult amphibians ○ Important ecological roles in biological communities Three Big Ideas ● Populations evolve when genes mutate and give some individuals genetic traits that enhance their abilities to survive & produce offspring with these traits (natural selection) ● Human activities are decreasing the earth’s vital biodiversity by causing the extinction of species and disrupting habitats needed for the development of new species ● Each species plays a specific ecological role in ecosystem where it’s found Chapter 5: Biodiversity, Species Interactions, & Population Control Species Interact in Five Major Ways ● Interspecific Competition ● Predation ● Parasitism ● Mutualism ● Commensalism Most Species Compete with One Another for Certain Resources ● Resources are usually limited ● Ecological niche for exploiting resources ○ This concept captures the suite of resources that an organism (species) needs for it’s life ○ In principle, (strictly following theory), no two niches can be identical or the 2 species can’t co­exist ● However, some niches overlap ○ This may or may not be a problem ○ Most likely how much of a problem varies year to year (or season to season) Some Species Evolve Ways to Share Resources ● Resource partitioning: The concept that different species which may have competed for a resource, evolve to divide up (“partition”) resources ● Partitioning can be in terms of fractions, times, or methods: ○ Using only parts of resource 4 ○ Using at different times ○ Using in different ways Predator and Prey Interactions Can Drive Each Other’s Evolution ● Intense natural selection pressures exist between predatory and prey population ● Coevolution ○ Interact over a long period of time ○ Bats and moths: Echolocation of bats and sensitive hearing of moths Some Species Feed Off Other Species By Living On or In Them ● Parasitism ○ Parasite is usually much smaller than the host ○ Parasite rarely kills the host ○ parasite­host interaction may lead to coevolution ● Mutualism ○ Nutrition and protection relationship ○ Gut inhabitant mutualism ○ Not cooperation: It’s mutual exploitation ● Commensalism ○ Epiphytes ○ Birds nesting in trees Most Populations Live in Clumps or Patches ● Population: Group of interbreeding individuals of same species ● Population distribution or “dispersion” ○ Clumping ○ Uniform dispersion ○ Random dispersion ● Why Clumping? ○ Species tend to cluster where resources are available ○ Groups have a better chance of finding clumped resources ○ Protects some animals from predators ○ Packs allows some to get prey Populations Can Grow, Shrink, or Remain Stable ● Population size is governed by ○ Births ○ Deaths ○ Immigration ○ Emigration ● Population change = (births + immigration) ­ (deaths + emigration) ● Age structure: Composition of a population in terms of age (relative to reproduction) ○ Pre­reproductive age ○ Reproductive age ○ Post­reproductive age Some Factors Can Limit Population Size 5 ● Range of tolerance: Populations have limits ○ Variations in physical and chemical environment ● Limiting Factor Principle ○ Too much or Too little of any physical or chmeical factor can limit or prevent growth of a population, even f all other factors are at or near the optimal range of tolerance ● Precipitation ● Nutrients ● Sunlight, etc No Population Can Grow Indefinitely ● Size of populations controlled by limiting factors ○ Light ○ Water ○ Space ○ Nutrients ○ Exposure to too many competitors, predators or infectious diseases ● Environmental resistance ○ Includes all factors that act to limit the growth of a population ● Carrying capacity (K) ○ Maximum population a given habitat can sustain ● Exponential growth ○ Starts slowly, then accelerates (eventually hits carrying capacity when meets environmental resistance) ● Logistic growth ○ Decreased population growth rate as population size reaches carrying capacity Case Study: Exploding White­Tailed Deer Population in U.S. ● 1900: Deer Habitat destruction and uncontrolled hunting ● 1920s­1930s: Laws to protect deer ● Current population explosion for deer ○ Spread lyme disease ○ Deer­vehicle accidents ○ Eating garden plants and shrubs ● Ways to control the deer population When a Population Exceeds its Habitat’s Carrying Capacity, Population Can Crash ● A population exceeds the area’s carrying capacity ● Reproductive time lag may lead to overshoot ○ Population crash ● Damage may reduce area’s carrying capacity Species Have Different Reproductive Patterns ● Some Species ○ Many, usually small, offspring ○ Little or no parental care 6 ○ Massive deaths of offspring ○ Insects, bacteria, algae ● Other Species ○ Reproduce later in life ○ Small number of offspring with longer life spans ○ Young offspring grow inside mother ○ Long time to maturity ○ Protected by parents, and potentially by groups ○ Humans ○ Elephants Under Some Circumstances Population Density Affects Population Size ● Density­dependent population controls ○ Predation ○ Parasitism ○ Infectious disease ○ Competition for resource Several Different Types of Population Change Occur in Nature ● Stable ● Irruptive ○ Population surge, followed by crash ● Cyclic fluctuations, boom and bust cycles ○ Top­down population regulation ○ Bottom­up population regulation ● Irregular Humans Aren’t Exempt From Nature’s Population Controls ● Ireland ○ Potato crop in 1845 ● Bubonic plague ○ Fourteenth century ● AIDs ○ Global epidemic Communities and Ecosystems Change Over Time: Ecological Succession ● Natural Ecological Restoration ○ Primary succession ○ No soil in a terrestrial system ○ No bottom sediments in aquatic system ○ Takes hundreds to thousands of years ○ Need to build up soil/sediments to provide necessary nutrients Some Ecosystems Don’t Have to Start from Scratch: Secondary Succession ● Secondary Succession ○ Some soil remains in terrestrial system ○ Some bottom sediment remains in aquatic system 7 ○ Ecosystem has been ■ Disturbed ■ Removed ■ Destroyed ● Primary and Secondary Succession ○ Tend to increase biodiversity ○ Increases species richness and interactions among species ● Primary and Secondary Succession can be interrupted by ○ Fires ○ Hurricanes ○ Clear­cutting of forests ○ Plowing grasslands ○ Invasion by nonnative species Succession Doesn’t Follow a Predictable Path ● Traditional view ○ Balance of nature and a climax community ● Current view ○ Ever­changing mosaic of patches of vegetation ○ Mature late­successional ecosystems ■ State of continual disturbance and change Living Systems Are Sustained Through Constant Change ● Inertia, persistence ○ Ability of living system to survive through moderate changes ● Resilience ○ Ability of a living system to be restored through secondary succession after a moderate disturbance ● Some systems have one property, but not the other; tropical rainforests Three Big Ideas ● Certain interactions among species affect their use of resources and their population sizes. ● There are always limits to population growth in nature. ● Changes in environmental conditions causes communities and ecosystems to gradually alter their species composition and population sizes (ecological succession). Chapter 6: The Human Population and Its Impact Human Population Growth Continues but Its Unevenly Distributed ● Reasons for human population increase ○ Movement into new habitats and climate zones ○ Early and modern agriculture methods ○ Control of infectious diseases through: ■ Sanitation systems ■ Antibiotics 8 ■ Vaccines ■ Health care ● Most population growth over last 100 years due to drop in death rates ● Population growth in developing countries is increasing 9 times faster than in developed countries ● 2050 ○ 95% of growth in developing countries ○ 7.8­10.8 billion people ● Should the optimum sustainable population be based on cultural carrying capacities? The Human Population Can Grow, Decline, or Remain Fairly Stable ● Population change ○ Births: fertility ○ Deaths: mortality ○ Migration ● Population change= (births + immigration) ­ (deaths + emigration) ● Crude birth rate: # live births/1000/year ● Crude death rate: # deaths/1000/year Women Having Fewer Babies but Not Few Enough To Stabilize World Pop ● Fertility Rate ○ Number of children born to a woman during her lifetime ● Replacement­Level Fertility Rate ○ Average number of children a couple must have to replace themselves ○ 2.1 in developed countries ○ Up to 2.5 in developing countries ● Total Fertility Rate (TFR) ○ Average number of children born to women in a population Several Factors Affect Birth and Fertility Rates ● Children as part of the labor force ● Cost of educating and raising children ● Availability of private and public pension ● Urbanization ● Educational and employment opportunities for women ● Average age of a woman at birth of first child ● Availability of legal abortions ● Availability of reliable birth control methods ● Religious beliefs, traditions, and cultural norms Several Factors Affect Death Rates ● Life expectancy ● Infant mortality rate ○ Number of life births that die in first year ● Why are people living longer? ○ Increased food supply and distribution 9 ○ Better nutrition ○ Medical advances ○ Improved sanitation ● US is 54th in World for infant mortality rate; Not great ● US infant mortality rate is high due to ○ Inadequate health care for poor women during pregnancy and their infants ○ Drug addiction among pregnant women ○ High birth rate among teenagers Migration Affects an Area’s Population Size ● Economic improvement ● Religious freedom ● Political freedom ● Wars ● Environmental refugees As Countries Develop, Their Populations Tend to Grow More Slowly ● Demographic Transition ○ First death rates decline ○ Then birth rates decline ● Four Stages ○ Preindustrial ○ Transitional ○ Industrial ○ Postindustrial Empowering Women Can Slow Population Growth ● Factors that decrease total fertility rates: ○ Education ○ Paying jobs ○ Ability to control fertility ● Women ○ Do most of domestic work and child care ○ Provide unpaid health care ○ 2/3 of all work for 10% of world’s income ○ Discriminated against legally and culturally Promote Family Planning ● Family planning in less­developed countries ○ Responsible for 55% drop in TFRs ○ Financial benefits: Money spent on family planning saves far more in health, educational costs ● Two problems ○ 42% pregnancies unplanned, 26% end with abortion ○ Many couples don’t have access to family planning Three Big Ideas 10 ● The human population is increasing rapidly and may soon bump up against environmental limits. ● Even if population growth were not a serious problem, the increasing use of resources per person is expanding the overall human ecological footprint and putting a strain on the Earth’s resources. ● We can slow population growth by reducing poverty through economic development, evaluating the status of women, and encouraging family planning Chapter 7: Climate and Biodiversity Different Climates Support Different Life Forms ● Climate­ Long­term temperature and precipitation patterns­ determines which plants and animals can live where ● Tropical: Equator, intense sunlight ● Polar: Poles, little sunlight ● Temperate: In­between tropical and polar What Factors Influence Climate? ● Key Factors that determine an area’s climate are: ○ Incoming solar energy ○ The earth’s rotation ○ Global patterns of air and water movement ○ Gases in the atmosphere ○ The earth’s surface features The Earth Has Many Different Climates ● Weather ○ Temperature, precipitation, wind speed, cloud cover ○ Hours to days ● Climate ○ Area’s general pattern of atmospheric conditions over decades and longer ● Air circulation in lower atmosphere is controlled by: ○ Uneven heating of the earth’s surface by the sun ○ Rotation of the earth on its axis ○ Properties of air, water, and land ● Ocean currents are determined by: ○ Prevailing winds ○ Earth’s rotation ○ Redistribution of heat from the sun ○ Surface currents and deep currents ● El Nino­Southern Oscillation (El Nino, or ENSO) ○ Occurs every few years ○ Prevailing winds in the tropics ○ Affects much of earth’s weather for 1­2 years ● There is a strong link between air circulation, ocean currents, and biomes 11 Greenhouse Gases Warm the Lower Atmosphere ● Greenhouse gases ○ H2O ○ CO2 ○ CH4 ○ N2O ● Natural greenhouse effect ○ Gases keep earth habitable ● Human­enhanced global warming: Increasing greenhouse gases, so gradual but significant warming Earth’s Surface Features Affect Local Climates ● Differential heat absorption by land and water ○ Land and sea breezes ● Rain shadow effect ○ Most precipitation falls on the windward side of mountain ranges ○ Deserts leeward ● Cities create microclimates How does Climate Affect the Nature and Locations of Biomes? ● Differences in average annual precipitation and temperature lead to the formation of: ○ Tropical, temperate, and cold deserts ○ Grasslands ○ Forests ● And largely determine their locations Climate Helps Determine Where Organisms Can Live ● Major Biomes: Large land regions with certain types of climate and dominant plant life ○ Not uniform ○ Mosaic of patches ● Influenced by: ○ Latitude and elevation ○ Annual precipitation ○ Temperature There Are Three Major Types of Deserts ● Tropical deserts ● Temperate deserts ● Cold deserts ● Fragile ecosystem ○ Slow plant growth ○ Low species diversity ○ Slow nutrient recycling ○ Lack of water There Are Three Major Types of Grasslands 12 ● Tropical ○ Savanna ■ Grazing animals ■ Browsing animals
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.