W ekosystemie autotroficznym pierwotnym źródłem energii jest słońce – jego energię wykorzystują producenci, a następnie – wraz z pokarmem – konsumenci. Podczas przepływu energii przez kolejne poziomy troficzne występują jej straty. Na schemacie przedstawiono przepływ energii przez ekosystem.

Na podstawie: C.J. Clegg, D.G. Mackean, Advanced Biology, London 2012, s. 70.

a) Korzystając z własnej wiedzy i przedstawionych na schemacie informacji, opisz dwie widoczne drogi utraty energii podczas jej przepływu przez ekosystem, oznaczone jako R i W.
b) Przyjmując, że:
C – to energia chemiczna zawarta w pokarmie zjedzonym przez organizm z poziomu II,
A – to energia przyswojona przez organizm z poziomu II,
R – to energia utracona,
W – to energia utracona inną drogą niż energia R,
i pamiętając, że suma wydatków energetycznych na wszystkie czynności życiowe zwierzęcia z poziomu II musi być równa energii zawartej w zjedzonym pokarmie, zapisz (posługując się podanymi symbolami) drugą stronę równania: A = …
c) Podaj nazwę grupy organizmów opisanych na schemacie literą D oraz określ ich rolę w funkcjonowaniu ekosystemu.

Na podstawie obserwacji przeprowadzonych w lasach dębowych w północno wschodniej części Stanów Zjednoczonych pod koniec lat 90. XX w. stwierdzono, że istnieje związek między występującym co 3-4 lata wysypem żołędzi a gwałtownym wzrostem liczebności populacji myszaków leśnych, żywiących się chętnie żołędziami, a także poczwarkami brudnicy nieparki żerującej na liściach dębu, jak również wzrostem liczby jeleni i kleszczy. Zaobserwowano również, dwa lata po wysypie żołędzi, zwiększoną zachorowalność na boreliozę wśród mieszkających w okolicy ludzi.

Na podstawie: E.P. Solomon, L.R. Berg, D.W. Martin, Biologia, Warszawa 2014, s. 1175.

a) Opisz, w jaki sposób myszaki leśne wpływają na wzrost plonu żołędzi.
b) Wyjaśnij związek między wysypem żołędzi a zwiększoną zachorowalnością ludzi na boreliozę.
c) Przedstaw na schemacie sieć zależności pokarmowych uwzględniającą wszystkie wymienione w tekście organizmy eukariotyczne ekosystemu leśnego.

Na wykresach przedstawiono strukturę wiekową trzech populacji ssaków żyjących w parku narodowym. Każdy z prostokątów tworzących piramidę przedstawia jedną grupę wiekową.

Na podstawie: http://pawelkar.republika.pl/BIO/eko/Populacja%20i%20jej%20cechy [dostęp: 28.11.2014].

a) Na podstawie analizy danych postanowiono objąć ochroną populację B. Uzasadnij słuszność tej decyzji.
b) Pracownicy parku przewidują w najbliższej przyszłości znaczny przyrost osobników populacji C. Wyjaśnij, czy przewidywania te są uzasadnione.

W lasach deszczowych Ekwadoru i Kostaryki występują rośliny z rodzaju Axinaea, które wytwarzają zmodyfikowane, rozdęte pręciki, z rurkowato wydłużonym zakończeniem. Rozdęte pręciki, dzięki kontrastowemu zabarwieniu, rzucają się w oczy i przypominają ptakom jagody. Rośliny wydatkują dużo energii na wyprodukowanie zjadanych przez ptaki, słodkich i pożywnych pręcików, których 100 g ma wartość 360 kcal. 40% objętości pręcików stanowi powietrze, więc gdy zostaną naciśnięte, wypchnięty gaz gwałtownie wyrzuca pyłek z wydłużonej części pręcika na zewnątrz, obsypując nim ptaka.

Na podstawie: O. Orzyłowska-Śliwińska, Ptaki-zapylacze, „Wiedza i Życie”, 2014 nr 9, s. 11.

a) Wykaż związek między budową pręcików roślin z rodzaju Axinaea a sposobem ich zapylania, podając dwie cechy budowy pręcików i znaczenie adaptacyjne każdej z nich.
b) Określ, czy relacje między ptakami i roślinami są dla obu stron korzystne. Uzasadnij odpowiedź.
c) Opisane zjawisko jest przykładem koewolucji. Wyjaśnij, na czym polega to zjawisko.

W zależności od zakresu tolerancji organizmów w stosunku do różnych czynników zewnętrznych wyróżnia się eurybionty i stenobionty. Przedrostki eury- i steno-, w połączeniu z częścią nazwy odpowiedniego czynnika środowiskowego, określają zakres tolerancji danego gatunku na ten czynnik. Na przykład w odniesieniu do temperatury wyróżniamy gatunki eurytermiczne i stenotermiczne.
Na wykresie przedstawiono grupy organizmów wyróżnione na podstawie ich wymagań i tolerancji na działanie czynników środowiskowych.

Na podstawie: Biologia. Jedność i różnorodność, praca zbiorowa, Warszawa 2008, s. 874.

a) Określ, do której grupy – stenobiontów czy eurybiontów – zaliczamy gatunki wskaźnikowe. Odpowiedź uzasadnij.
b) Na podstawie analizy wykresu podane przykłady organizmów (1-4) przyporządkuj do odpowiedniej grupy (A-C).

Wydra morska jest drapieżnikiem polującym na jeżowce, ryby, mięczaki i skorupiaki w północnym Pacyfiku. Jej przysmakiem są jeżowce odżywiające się plechami brunatnic, zwłaszcza listownicy, która tworzy podwodne zarośla, będące schronieniem oraz miejscem tarła wielu gatunków ryb. W XIX w. na zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych wydry morskie zostały prawie całkowicie wytępione przez łowców futer, co wpłynęło na zmniejszenie liczebności ryb przybrzeżnych. Międzynarodowe przepisy ochrony tego gatunku umożliwiły odrodzenie się populacji wydry morskiej, która pod koniec XX w. była już znowu znaczącym elementem ekosystemu. Zaobserwowano wówczas także znaczny wzrost liczebności przybrzeżnych stad ryb północnego Pacyfiku.

Na podstawie: T. Umiński, Ekologia, środowisko, przyroda. Podręcznik dla szkół średnich, Warszawa 1996, s. 85.

a) Na podstawie tekstu przedstaw w formie zapisu łańcuch pokarmowy spasania, uwzględniający wydry i jeżowce.
b) Wyjaśnij, w jaki sposób działalność człowieka przyczyniła się do zmniejszenia liczebności ryb przybrzeżnych w północnym Pacyfiku w XIX w. W odpowiedzi uwzględnij odpowiednie zależności pokarmowe.

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.

A. Odchody i szczątki gryzoni.
B. Pobieranie pierwiastków odżywczych przez rośliny.
C. Zjadanie roślin przez gryzonie.
D. Destruenci.
E. 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.

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. Ekologia i ochrona środowiska, Warszawa 1993, s. 82.

a) Sformułuj hipotezę badawczą tego doświadczenia.
b) Wyjaśnij, dlaczego w II próbce użyto piasku.

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) Określ, który z przedstawionych biomów charakteryzuje się największą różnorodnością biologiczną. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając czynniki przedstawione na wykresie.
b) Wszystkie poniższe informacje (A-E) przyporządkuj do właściwych biomów, których dotyczą. Wpisz ich oznaczenia literowe przy właściwej nazwie biomu.

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.

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 podstawie tekstu oceń, czy restytucja żubra białowieskiego w Polsce zakończyła się sukcesem. Odpowiedź uzasadnij, podając dwa argumenty.
d) Na przykładzie populacji żubra zaznacz odpowiedź, która prawidłowo opisuje proces restytucji gatunku.

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.