New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here


by: Caitlyn Windhorst

ScienceandEcology.pdf Biol 105-01

Caitlyn Windhorst
GPA 3.294
View Full Document for 0 Karma

View Full Document


Unlock These Notes for FREE

Enter your email below and we will instantly email you these Notes for Environmental Biology

(Limited time offer)

Unlock Notes

Already have a StudySoup account? Login here

Unlock FREE Class Notes

Enter your email below to receive Environmental Biology notes

Everyone needs better class notes. Enter your email and we will send you notes for this class for free.

Unlock FREE notes

About this Document

Notes from 01/19/16 to 02/04/16 Begin at Science and ends at the facilitation of Community Ecology Notes are typed and organized
Environmental Biology
Dr. Dean Denicola
Class Notes
environmental biology, Types of Ecology




Popular in Environmental Biology

Popular in Biology

This 16 page Class Notes was uploaded by Caitlyn Windhorst on Friday February 5, 2016. The Class Notes belongs to Biol 105-01 at Slippery Rock University of Pennsylvania taught by Dr. Dean Denicola in Spring 2016. Since its upload, it has received 22 views. For similar materials see Environmental Biology in Biology at Slippery Rock University of Pennsylvania.


Reviews for ScienceandEcology.pdf


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 02/05/16
Science  Science: making precise observations of natural phenomena and  formulating rational theories to make sense of those observations Assumptions  The world is knowable  Basic patterns that determine events do not change in time or space  When two explanations for a phenomenon are possible (the  simplest one applies)  Theories are considered correct until disapproved Inquiry Discovery Science o Describing nature o Lead to generalizations based on large numbers o Inductive reasoning   from specific to general (cell theory) organism 1 – made of cells organism 2 – made of cells organism 3 – made of cells generalization= all organisms made of cells  Hypothesis­Based o Mostly about explaining nature  o Search for the cause o Proposal and testing of hypothesis   Deductive reasoning: a general statement to explain  specific observations  o General  all insects have six legs  o Specific  new organism has six legs. New organism is an  insect  Hypothesis o A provisional explanation that can be falsified by further  investigation   Has to be testable   Observations  form testable hypothesis  collect data  (usually involves experiment)  interpret results (if no,  form a new testable hypothesis, if yes, continue)   report for peer review  publish findings Scientific Theories Theory – an explanation that is broad in scope, generates new  hypothesis, and is supported by a large body of evidence o A nonscientist – a guess because of lack of knowledge o Science – close to truth  Naturalist Science   Experimentation may not be possible  Examples: astronomy, geology, evolution  Scientific method is still followed   Hypothesis testing is with more observations Pseudoscience Provides a framework for distinguishing between what’s scientific  and what’s not  Examples: astrology, homeopathy, numerology, intelligent design,  creationism Limitations of Science  Not: o Religion (faith) o System of ethics (right/wrong) o Esthetics (beauty) Ecology  Scientific studies of the relationships between organisms or groups of organisms and their environment  Environment: the abiotic and biotic conditions that surround an  organism or group of organisms Origins of Environmental Awareness 1  stage: pragmatic utilitarian conservation (wise use of resources) o George Perkins Marsh – “Man and Nature” (1864), “Earth  Modified by Human Action” (1874) o Aldo Leopold – “Sandy County Almanac” (1949), “Land  nd Ethic” 2  stage: biocentric preservation (wilderness should be preserved  for own sake) o Ralph Waldo Emerson o Henry David Thoreau  o John Muir (naturalist) o Aldo Leopold rd 3  stage: concern about rising pollution (environmentalism) o Aldo Leopold o Rachel Carson – “Silent Spring” (pesticide and water) a) human population  more people  more consumption   more waste  more pollution  b) higher expectations with economic development  c) technological changes (manmade materials – “Synthetic”)  EPA (environmental protection agency 4th stage: global concerns and social progress Environmental Science The interdisciplinary study of complex interactions of humans with living and nonliving organisms Theory of Evolution Darwin came up with it  o 5 year voyage   Voyage of the Beagle 1861­6  Throughout Southern hemisphere (book in 1859) Species­ a group of organisms that can interbred and produce  fertile offspring  Population – a group of individuals of the same species at the same place at the same time  Modern Definition of Evolution  The process by which the genetic composition (traits) of a  population of organisms (a gene pool) changes over time  Main Points of Evolution  There is a variation (traits) among individuals in a population  (which can be inherited)  More Individuals are born than can survive   Individuals compete for resources that enable them to survive  Some individuals have traits which make them better competitors,  and they are more likely to survive and pass hose traits onto their  offspring  Ecology   Organism  population  community  ecosystem  biosphere  (biggest level) Autecology (Aut=self)  Organismal ecology (another name)  Ecology of individual organisms Population Ecology  Population­ group of the same species at a given place and time   Birth rate, space Community Ecology  Group of co­occurring populations  All the species in an area Ecosystem Ecology  A community and its physical environment interacting in an  exchange of matter and energy Organismal Ecology Basic Requirements for Life  1. Nutrients  2. Energy  a. Autotrophs: get carbon from CO2 in the air  i.  Phototrophs: light energy, photosynthesis (sunlight +  CO2 + H20  food) (molecules + O2 are byproducts of  oxygen gas) b. Heterotrophs: get both energy and nutrients from eating food  or other organisms  i.  Respiration (food molecules + reacting them with  Oxygen  CO2 gas + energy) 3. Water (H2O) 4. Gases (CO2 and O2) 5. Space, habitat Metabolism Overview  Food molecules  ATP energy and CO2 gas  cell molecule   Food molecules  smaller organic molecules  cell molecule   Sunlight* and CO2 ATP energy  organic molecules  O2 gas  and food molecules  o *original source of organic molecules for every organism  (except chemotrophs). 99.9% of all energy for life on Earth  comes from the sun  Water (H2O) Properties 1) a liquid over wide range of temperatures  2) a lot of different types of molecules dissolved in H20  [universal solvent]  3) cohesive (stick to one another) 4) solid is less dense than liquid [ice floats] 5) holds a lot of heat  6) takes a lot of water to turn water from liquid to gas  Heterotrophs  Herbivores, carnivores, detritivores  Environmental Factors/Conditions   Temperature   Humidity   Solidity  Law of the Minimum   The growth of an organism depends on the amount of resource of  environmental factor that is in limiting quality   Factors interact  so it is hard to isolate  Ecological Niche   Holistic conceptualization of the ecological properties of an  individual (or species) Fundamental of Requirement Niche   Set of environmental conditions that permit survival and  reproduction in the absence of negative interactions with other  species   Elton­ the role of organism’s in the community  Realized or Impact Niche   Subset of fundamental niche that permits survival and reproduction in the presence of other species   Hutchinson­ set of resources axes  Terms for Body Temperature   Homeotherm – maintain constant body temperature   Poikilotherm – body temp varies with environment (like a snake)  Endotherm – uses metabolic heat production to regulate body  temperature   Ectotherm – use solar energy to regulate temp Population Ecology group of same species living at a given place or time  Properties  1. distribution (arranged in environment)  a. clumped  b. uniform  c. random  2. density  i.  biomass – weight mass  ii.  kg/km(^2) b. population size / area c. mass­ weight / area 3. migration – movement if individuals in and out of a population  a. immigration  into population b. emigration  out of population dispersal  no chosen  direction to movement  4. birth (natality) rate – production of new individuals in the  population a. birth rate = # born / unit time b. specific birth rate (b) = # born / unit time / unit of  populations size 5. death (mortality rate) a. death rate = #die / unit time b. specific death rate (d) = #die / unit time / unit population size 6. survivorship – the proportion of population surviving to various  ages in survivorship curves  a. cohort – individuals born at the same time  i.  Type I – humans, most big mammals  ii.  Type II – birds, reptiles iii.  Type III – fish, frogs, weeds, insects, invertebrates 7. Age Structure ­ % of population at different ages  a. Pyramid like structure – increasing population or expanding/  growing b. Dome like structure – not growing or increasing c. Light bulb like structure – declining in population size  General Population Growth Equation   r = intrinsic rate of increase = b­d   N = population size   t = time   ∆ = changing   E = emigration   b= specific birth rate   d= specific death rate   I = immigration  o Rate of growth  a. ∆N/∆t = b(N) – d(N) + I – E b. Change of population / change of time = (birth x population) – (death x population) + immigration + emigration  o Assume I & E are 0  o ∆N/∆t = (b­d)N o ∆N/∆t = rN o No limiting factors is the same as unlimited resources Limiting Resources  Birth decreases, death increases, rate of growth slows down  eventually to zero, and then it curves off  Logistic Growth = S­curve   Exponential Growth = J­curve  Carrying Capacity (K)  The highest population size that can be maintained in an  environment  Density Independent Regulation   Effect of factor does not change with population density (abiotic) Density of Dependent Regulation   Effect of factor is stronger or affects more individuals as  population increases (biotic)  o In logistic growth  Intraspecific Regulation   Interactions between individuals within a population (species) Interspecific Regulations   Interactions between individuals from different populations  (species) Population Interactions  Type                            Species A        Species B Mutualism                         +                       +               (flowers and bees) Parasitism                          +                       ­ Predation                           +                        ­               (wolf and rabbit) Competition                       ­                         ­      (barnacles on same rock)  Symbiosis = living together in close physical contact o **This is not mutualism!!!** Mutualism (+, +)  An interaction between individuals on a population in which both  benefit from the association  o Ex) lichen (algae and fungus) o Ex) Mycorrhizae fungi and plants  The plants give food and sugars to the fungi   The fungi give the soil nutrients (phosphorus and  nitrogen) to the plant  o Ex) Nitrogen Fixing Bacteria and plants   Plants give the bacteria food and sugars  Bacteria give nitrogen gas from the air and makes it  available to the plants  o Ex) Ants and Accacia plants  Competition (­,­)  An interaction between individuals for populations created by a  shared resource in limited supply, which leads to reduction in  survival, growth, or reproduction of the competing organisms o Intraspecific competition  logistic growth   Ex) flour beetles are put into flower filled containers  and they check the population growth (the jars get  bigger and bigger as they add more flours and beetles) o Interspecific competition   2 outcomes (depends on how they use the shared  resource)  Coexist   One species population goes to 0 (competitive  exclusion)  Ex) 2 bird species compete for seeds. They only share a certain size of seeds  coexistence   Ex) 2 bird species compete for seeds.   they overlap the size of seeds they eat   competition  competitive exclusion   more overlapping  more competition  Competitive Exclusion Principle   two species with identical utilization of a limited common resource cannot coexist in the same place @ the same time o more overlap  more likely to get competitive exclusion o 3 species   P.A. , P.B. , P. C.   P.A. vs. P.C.  P.A. wins – competitive exclusion   Both of them eat suspended yeast  P.C. vs. P.B.   Coexist   P.B. eats the yeast off of the bottom Why is Competition an Important Concept??? 1. Regulates population growth  2. Determines whether species can coexist in a habitat  3. Can act as natural section force in evolution Life­History Strategy  Life History – lifetime pattern of growth, development, storage,  and reproduction   Strategy – pattern of life history for a population that makes the  organism better adapted for its environment over its evolutionary  history   4 types of dandelions (A, B, C, D) o 3 environments   Well used footpath (density independent)  Moderately used footpath  Old field (density dependent) Predation (+, ­) Herbivory – eat plant  Carnivory – eat animal  Parasites – eat host (also uses it as a habitat) Amount of prey depends on: 1. Amount of prey  2. Prey size = energy content of prey  3. Search time* 4. Handling time*  *optimal foraging theory: minimize energy spent to eat  prey, maximize energy return  Population cycles of predator and prey  o Prey pop. size increases, predator pop. size increases, which  causes prey pop. size decrease followed by the predator pop.  size decrease  continuous cycle  Increase stabilization of predator­prey population cycles (factors) o Predators that are inefficient or self­limiting (ex. Grouse),  they form their own territories  o High prey growth rate  o Refuge for prey  o Predators that switch prey  Coevolution of predator­prey  o Natural selection of traits based on interaction between two  populations   Cryptic coloration   Warning coloration (poisonous, often brightly colored  animals)  Batesian Mimicry – which a non­poisonous organism  (the mimic) resembles a poisonous one (the model) to  avoid predation  Ex) Monarch Butterflies (model), Viceroy and  Queen (Mimics)  Mullerian Mimicry – two organisms that are both  poisonous resemble each other to avoid predation  Ex) Cuckoo and yellow jacket  Ex) most kinds of bees Community Ecology   Community – group of co­occurring populations  Diversity 1. Species richness ­ # of species in the community  2. Evenness/dominance – how equal the species are in abundance   Richness increases, evenness increases  diversity increases  Ex)                                Abundance %                     Abundance %                 Species         Community 1                      Community 2                     A                       20                                         0                     B                       21                                          0                     C                       19                                         33                              D                       20                                         33                     E                        20                                        34 Community 1 is more diverse than Community 2 Influence of Competition on Community Diversity   Overlap determines how much competition  If they split how much they shared, more diversity  More specialization  dividing up limiting resource  high  diversity  limiting similarity, niche packing   They don’t split up resource more competition, less  diversity  Character Displacement  Changes in a physical trait as a result of natural selection to reduce  competition  Effect of Predation on Diversity   Sea stars (starfish) eating mussels experiment done to see how  mussels grew without starfish   Predation Hypothesis – predation lowers prey populations and that  reduces competitive exclusion   Predators prevent competition exclusion among prey  Disturbance   A relatively discrete event that disrupts community structure and  changes resources   Small boulder Medium boulder  Large boulder High disturbance  Low disturbance Low diversity (only  Enough disturbance  High diversity  few can survive  to disrupt  (competition  competition  exclusion) exclusion Richness Patterns   Less life/species in artic, and down towards equator more species   Ex) 30 in artic  180 equator  Global diversity hypothesis  1. Productivity and specialization  2. Area (larger the area, the more species you have) 3. Predator Theory (# of predators) (more predators reduce  competition exclusion) Succession   Change in species composition in a community over time  Primary Succession   Succession on a site that has NOT been previously occupied by a  biological community 1. Ex) volcano erupts  cooled land  new animals  Secondary Succession   Succession on a site that was previously occupied by a community  but the organisms were removed by disturbance 1. Ex) forest to corn field back to forest  2. Early community – pioneer communities  3. Species replace each other – climax community Facilitation   Species colonize a site and change the environment to make it less  favorable for themselves and more favorable for other species 


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

0 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Steve Martinelli UC Los Angeles

"There's no way I would have passed my Organic Chemistry class this semester without the notes and study guides I got from StudySoup."

Jennifer McGill UCSF Med School

"Selling my MCAT study guides and notes has been a great source of side revenue while I'm in school. Some months I'm making over $500! Plus, it makes me happy knowing that I'm helping future med students with their MCAT."

Bentley McCaw University of Florida

"I was shooting for a perfect 4.0 GPA this semester. Having StudySoup as a study aid was critical to helping me achieve my goal...and I nailed it!"


"Their 'Elite Notetakers' are making over $1,200/month in sales by creating high quality content that helps their classmates in a time of need."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.