INTERNACIONALNI UNIVERZITET TRAVNIKEKOLOŠKI FAKULTET
Osobine ekoloških sistema
Doc. dr Mufik MuslićAss.Nedžada Tolja
Biotički sistemi
Jedinka
Populacija
Biocenoza
Ekosistem
Biosfera
Individua/jedinka•Individua/jedinka-jedno živo biće, jedan biotički sistem•Prilagođen kompleksu ekoloških faktora•Ne postoje dvije istovjetne jedinke sa istim ekoloških zahtjevima u prirodi (izuzetak klonovi)•Razlikujemo jednoćelijske i višećelijske jedinke
Višećelijske jedinke
Jednoćelijska jedinka
Klonovi
Populacija•Populacija-skup jedinki iste vrste koje naseljavaju određeno stanište, međusobno se razmnožavaju dajući plodno potomstvo•Pripadnici populacije su vrste sličnog genotipa i fenotipa
Prostorna struktura populacije uključuje tri glavna elementa:-distribucija/rasprostranjenost-određuje granice unutar kojih populacija egzistira-disperzija/raspršenost-definira raspored jedinki u prostoru u odnosu jedne prema drugoj-gustoća/koncentriranost-izražava broj jedinki (biomasu) po jedinici prostora(volumena)
Atributi populacije
Brojno stanje, odnosno veličina i gustina populacije Prostorni raspored Natalitet-stopa rađanja Mortalitet-stopa smrtnosti Starosna struktura Potencijal rasta, intenzitet porasta populacije
Gustina populacije• Gustina populacije-kvalitativni sastav populacije po jedinici prostora, izražava se brojem jedinki ili biomasom na jedinici naseljenje površineNpr.U prirodnom rezervoatu “NN”, čija površina iznosi 30 000 hektara, naseljeno je 50 000 vrana, onda će gustina date populacije biti u prosjeku 1,6 vrana po jednom hektaru.•Razlikujemo dva termina bitna za gustinu: Opća gustina-predstavlja srednju vrijednost broja jedinki Ekološka gustina-računa se jedinica stvarno naseljenog prostora
Prostorni raspored populacije1.Ravnomjeran (uniforman) raspored
2.Neravnomjerni raspored po principu slučajnosti
3.Neravnomjeran grupni raspored
Kretanja populacije
Migracije-periodična kretanja(dnevna, sezonska) individua ili populacija dvojakim pravcima npr. seoba ptica
Emigracija-jednosmjerna periodična kretanja pripadnika populacije izvan teritorije sopstvenog biotopa tj. napuštanje biotopa bez povratka, najčešće uslovljeno prenaseljenošću ili nedostatkom hrane npr. travojed i leming
Imigracije-naseljavanje pripadnika neke populacije u novi biotop
Imigracije
Aktivne imigracije-nastaju usljed različitih uzroka: nedostatak hrane, nepovoljni ekološki faktori, neprijatelji...Pasivne imigracije-nastaju kada aktivno učestvuje neki posrednik u introdukciji(unošenju) vrstaNp.unos nekih vrsta pod uticajem čovjeka u područja u kojima ih do tada nije bilo
Natalitet i mortalitet Značajni faktori u brojnosti populacije Kapacitet produkcije novih jedinki specifičan je za
svaku vrstu i zavisi od uslova sredine Neki organizmi se razmnožavaju jednom godišnje(vilin
konjic), neki više puta (glodari), a neki neprekidno (bakterije)
Kada natalitet preovlada nad mortalitetom populacija raste, u obrnutom procesu populacija opada
U slučaju kada je natalitet=mortalitet populacija ima nulti rast
Natalitet i mortalitet
Vrste nataliteta
Fiziološki natalitet Maksimalno moguća produkcija potomaka,
uslovljena nasljednim faktorima koja bi se mogla ostvariti u optimalnim uslovima života
Ekološki natalitetPredstavlja stvarnu produkciju potomaka u
konkretnim uvjetima spoljašnje sredine
Rast populacije
Tok rasta populacije-Faza pozitivnog rasta-Faza stacionarnog rasta-Faza oscilacije i fluktuacije-Faza negativnog rasta-Faza isčezavanja
Faktori koji regulišu rast populacije Klimatski faktori Količina raspoložive hrane Teritorijalnost Kompeticija Predatori Paraziti i bolesti
Nosivi kapacitet okoliša -maksimalna veličina populacije koju određeni okoliš može ograničeno vrijeme podržavati. Nosivi kapacitet okoliša određen je količinom raspoloživih resursa (hrana, voda, kisik, svjetlo itd), količinom raspoloživog prostora, predatorima, parazitima i bolestima
Logistički rast – S krivulja
Svjetska populacija po regijama, od 1800. do 2050.
Ekolozi nastoje da kroz teorije populacione dinamike objasne prirodnu kontrolu koja reguliše dinamiku brojnosti populacijeTako razlikujemo tri vrste teorija:-fizičke teorije-biotičke teorije-sintetičke teorije
Teorije populacione dinamike
Teorije populacione dinamikeFizičke teorije-tvrde da su abiotički faktori u kontroli dinamike i veličine populacijeBiotičke teorije-iskazuju značajniji respekt ka biotičkim faktorima kao ključnim u kontroli dinamike i veličine populacijeSintetičke teorije-integriraju elemente biotičkih i abiotičkih faktora
Definicija Biocenoza je viši stupanj ekološke integracije, a obuhvata veći broj
populacija različitih vrsta organizama koji naseljavaju određeni biotop Termin biocenoza uveden 1877 godine od strane njemačkog zoologa
Karla Möbiusa Razlikujemo dva osnovna tipa biocenoza koji su međusobno
nerazdvojivi: Fitocenoze-biljne biocenoze Zoocenoze-životinjske biocenoze
Karakteristike biocenoze
•Kvalitativni sastav biocenoze•Kvantitativni sastav biocenoze•Struktura•Funkcionalnost•Dinamika
Kvalitativni sastav biocenoze Podrazumjeva popis vrsta Određuje prisustvo različitih biljnih i životinjskih
populacija na datom biotopu i datim ekološkim uvjetima
Dominantne populacije-populacije koje su u bicenozi brojne i najbolje prilagođene uvjetima staništa
Npr. u bukovoj šumi je dominantna bukva Postoje staništa sa različitim ekološkim faktorima
koji uvjetuju kvalitativni sastav biocenoze U 19 st.prirodnjaci su opisivali lokalne flore
popisom vrsta Taj postupak se naziva floristička analiza ili
fitosociologija
Kvantitativni sastav biocenoze Podrazumjeva broj jedinki koje sadrži
zajednica i raspodjelu tih jedinki po vrstama
Brojnost/abudancija se može izražavati brojem jedinki, količinom biomase ili energetskom vrijednošću
Promjene životnih uvjeta utiču na kvantitativni sastav biocenoze
Struktura biocenoze Prostorni raspored-strukturni element biocenoze Razlikujemo horizontalni i vertikalni raspored Disperzija-konkretni prostorni raspored populacija u
određenim trenucima u okviru datog biotopa Slojevitost/stratifikacija/spratovnost-slojevito rasčlanjivanje
životne zajednice na njene građevne elemente različite visine ili dubine
Uslovljena vertikalnim gradijentom fizičkih faktora datog biotopa
Naročito raširena u biljnim zajednicama Sukcesije-smjene jednih biocenoza drugim Razvitak jedne suhozemne zajednice teče u vidu historijske
sukcesije
Vertikalna stratifikacija Sprat visokog drveća
Sprat nižeg drveća
Sprat visokog žbunja
Sprat nižeg žbunja
Sprat viših zeljastih biljaka
Sprat nižih zeljastih biljaka
Prizemni sprat šumske stelje
Vertikalna stratifikacija Svaki sprat biocenoze predstavlja stanište zoocenoza Filobionti-insekti koji se hrane lišćem ili sišu biljne
sokove npr.leptir gubar Dendrobionti-insekti koji naseljavaju unutrašnjiost
stabla npr.potkornjak
Lymantria dispar
Ips typographus
VODENA SREDINA U odnosu na vertikalno variranje abiotički faktora u
vodenoj sredini razlikujemo dva sloja:1.Eufotički sloj-dubina do 200 m/plitko more zona proizvodnje/trofogena zona2.Afotički sloj-dubina ispod 200 m neproduktivni sloj/trofolitička zona
Trofogena zona
Trofolitička zona
Vertikalna strafitikacija vodenih biocenoza u odnosu na temperaturu
Epilimnij/površinski sloj-sezonska kolebanja temperature Hipolimnij/dublji sloj-stalno niske temperature odsustvo svjetla i smanjena koncentracija O₂
Vertikalna stratifikacija
Horizontalna stratifikacija vodenih biocenoza
Litoralna /obalska zona-dubina oko 7 m
Sublitoralna/limnetička zona-dubina od 7 – 50 m
Profundalna/dubinska zona-dubina preko 50 m
Profundalna zona
Sublitoralna zona
Litoralna zona
Odnosi ishrane u biocenozi Zelene biljke-temelj ishrane biocenoze
Sintetišu organske materije iz neorganskih uz pomoć sunčeve
svjetlosti
Podjela organizama u prirodi:
1.Producenti/primarni proizvođači-autotrofni organizmi sposobni za
sintezu organskih materija
2.Konzumenti/potrošači-heterotrofni organizmi, potrošači organske
materije
3.Reducenti/razarači-heterotrofni organizmi, razarači organske
materije
Konzumenti/potrošači
Fitofagni konzumenti-biljojedi/herbivore
Zoofagni konzumenti-mesojedi/karnivore
Organizmi koji konzumiraju biljke i životinje
nazivaju se svaštojedi/omnivoreH K O
Karnovirne biljke-vrste koje se hrane sitnim životinjskim
organizmima
Naseljavaju tlo siromašno hranjivim materijama
Imaju normalno razvijene listove i vrše fotosintezu
Životinjski organizmi im služe da nadoknade nedostatak
nutijenata, a posebno azota N
Saprofagi-organizmi koji za ishranu koriste organske
materije uginulih biljnih i životinjskih organizama koja je
djelimično mehanički uprošćena i hemijski degradirana
Karnivorne biljke
Klasifikacija heterotrofnih organizama u odnosu na trofičku adaptadiju
Monofagi-organizmi koji se hrane isključivo jednom vrstom
produkta
npr. gusjenica mlječikara, samo se hrani mlječikom
Stenofagi-organizmi koji su ograničeni na manji broj izvora
Polifagi-organizmi koji se hrane raznovrsnim produktima
Glavni metabolički putevi autotrofa i heterotrofa
Lanac ishrane Lanac ishrane-povezanost producenata, konzumenata i reducenata.
Trofičke razine u lancu ishrane
Lanac ishrane Prvi nivo lanca ishrane čine biljke Biljke su jedini organizmi na Zemlji koji
sintetišu organsku hranu Svi drugi organizmi, uključujući životinje,
dobijaju energiju od hrane Drugi nivo u lancu ishrane čine biljojedi Uzimaju biljke i izvlače šećer i druge korisne
materije koje one stvaraju te iste koriste za pogon tijela i za održanje u životu
Treći nivo zauzimaju predatori, koji jedu tijela životinja biljojeda i na taj način se održavaju u životu
Izvor energije
Producentiproizvođači
Biljojedi primarni komzumenti
Predator svaštojedsekundarni konzument
Predator mesojedtercijarni konzument
Razarači
j
Protok energije
Prehrambena mreža
Protok energije u vodenoj sredini
Protok energije
U svakoj fazi lanca ishrane gubi se energija, uglavnom kao toplina koju oslobađaju životinjska tijela
Zbog ovoga se na svakom sljedećem nivou lanca ishrane na raspolaganju nalazi manje energije
To znači da u jednom zdravom ekosistemu uvek ima manje predatora nego plijena, i uvjek više biljaka nego biljojeda
ekosistem/ekosustav Definicija: Ekosistem je strukturna i funkcionalna jedinica
prirode izgrađena od biotopa i biocenoze između kojih se vrši kruženje tvari i pravolinijski protok energije
EKOSISTEM=BIOTOP + BIOCENOZA
BIOTOP + BIOCENOZA = EKOSISTEM
glavni dijelovi ekosistema Producenti-zelene biljke Konzumenti-herbivore, karnivore, omnivore Reducenti-bakterije i gljive Abiotičke komponente (izumrle organske
materije i nutrijenti u vodi i tlu) Ulazni dijelovi ekosistema su: solarna energija,
voda, kisik, ugljen dioksid, azot, ostaci hrane i toplota oslobođena prilikom disanja
grupisanje i raspored ekosistema Grupišu se u 3 osnovne životne oblasti:
1.Mora i okeani 2.Kopnene vode 3.Suhozemna oblast
OBLAST MORA I OKEANA
Zauzima oko 2/3 Zemljine površineOdlikuje se salinitetom vode, u kojoj preovladavaju soli Na i MgSvjetlost i temperatura osnovni ekološki faktori koji utiču na floru i faunuRasprostranjenost živog svijeta ima zonalni karakter
Zone u moru i okeanu
Pelagijalna zona-slobodna voda/pučinaBentalna zona-morsko dno
Bental
Pelagijal
Živi svijet mora i okeana Glavni producenti su makrofite alge (zelene i
silikatne), bičari.... Primarni konzumenti-zooplanktonski organizmi:
protozoe, kopepode, pteropode, meduze i polihete Sekundarni konzumenti- veliki broj vrsta riba,
sisara (kitovi)...Morska travaUlva rigida
Pas modruljPrionace glauca
JastogPalinurus elephas
Ušati klobukAurelia aurita
Životne forme organizama u moru
Životne forme organizama u moruPlankton
životna forma
organizama koji lebde u
vodi
NektonŽivotna forma
organizama koji
slobodno plivaju u
vodi
BentosDubinska
forma organizama
Oblast kopnenih voda Od ukupne površine vode, vode kopna obuhvataju oko 0,5%
Životne zajednice manje raznolike u odnosu na more
Postoje ograničavajući faktori:
temperatura vode, providnost vode, količina O₂ i CO₂,
koncentracija hranjivih soli i dr.
Kategorije kopnenih voda:
Stajaće (bare, močvare i jezera)
Tekuće(potoci i rijeke)
Oblast kopnenih voda
Rijeke predstavljaju dinamične ekosisteme
Svaka rijeka ima izvor, gornji i srednji tok
Svaki dio riječnog sistema odlikuje se specifičnim geološkim,
klimatskim, hemijskim i biološkim osobinama
Tekuće vode se odlikuju strujanjem vode čija brzina zavisi od nagiba
terena
Razlikujemo dva tipa životne zajednice tekućice:
-organizmi brzog toka tekućice
-organizmi mirnijeg toka tekućice
Suhozemna oblast
Obuhvata ekosisteme koji se mogu svrstati u tipove bioma:Tropske kišne
šume Tropske savane Pustinje
Lišćarsko listopadne šume
Čarapal
Stepe Tundra Tajga
Podjela ekosistema
Sekundarni ekosistem
Primarni ekosistem
Tercijarni ekosistem
Podjela ekosistema
Primarni ekosistemi –veliki osnovni prirodni ekosistemi
(biomi)
Sekundarni ekosistemi-nastali kao posljedica uplitanja
čovjeka u prirodne klimatogene sisteme
Tercijarni(antropogeni) ekosistemi-nastali kao izraz sve većih
potreba čovjeka za korištenje prirodnih ekosistema, za
potrebe industrije, poljoprivrede, stanovanja i sl.
Antropogeni ekosistemi mogu biti:
urbani i ruralni
Materijalna produkcija ekosistema Biotičke i abiotičke komponente stupaju u uzajamne
odnose, stvaraju sistem kruženja materije i energije Autotrofne komponenete neprekidno produkuju organsku
materiju neophodnu za lance ishrane Organski produktivitet-jedna od glavnih karakteristika
ekosistema Razlikujemo: primarni i sekundarni produktivitet Primarni organski produktivitet-stvara se procesom
fotosinteze Sekundarni organski produktivitet-nastaje od strane
heterotrofa, transformacijom ranije nastalih organskih materija u druge oblike na nivou potrošača i razarača
Sukcesije biocenoza = smjenjivanje populacija
Primarna sukcesija – na terenu gdje još nije bilo života (pr. Krakatau)
Sekundarna sukcesija –na “havariranom” terenu (pr. krčenje, požar)
Vremenska organizacija biocenoze
1 2 3 4 5 6
1.Inicijalni stadij na golom kamenju2.Pionirska biocenoza mahovina i lišajeva3.Prelazni stadij- jednogodišnje zeljaste biljke4.Prelazni stadij- višegodišnje zeljaste biljke5. Prelazni stadij-šibljak6.Kimatogeni stadij-klimaks (šuma)
Otok krakatau
kKrakatau
1883. erupcija vulkana Anak Krakatau 3 god.
mahovinefitofagni kukci
pepeo kukci koji oprašuju cvijećeptice koje jedu kukce 50 god. šuma kokosa kao na otoku 18 km
dalje1883 – 0 vrsta1901 – 202 vrsta
1921 – 621 vrsta
1933 – 880 vrsta
10 god. stabl
a
Biohemijski ciklusi
Kruženje ugljika C
Kruženje ugljika C Biljke fotosintezom stvaraju organska jedinjenja u kojima je
osnovni element C Heterotrofi konzumiraju isti kroz lance ishrane Nakon truljenja i vrenja organske materije od strane gljivica i
bakterija, najveći dio C se vraća u spoljašnju sredinu Drugi dio se vraća u atmosferu i vodu procesima disanja Uginuli organizmi nisu sposobni da se potpuno razlože te od njih
nastaje treset, lignit, kameni ugalj i nafta Sagorjevanjem fosilnih goriva dolazi do oslobađanja CO2 u
atmosferu Glavni rezerovar CO2 koji biljke koriste za fotosintezu su okeani i
stijene CO2 rastvoren u vodi može se taložiti stvarajući krečnjak
Kruženje ugljika C Na tlu i vodi biljke uzimaju CO2 i pretvaraju ga u
ugljikohidrate procesom fotosinteze
Isti može biti oslobođen u atmosferu putem disanja biljaka,
može biti uzet od strane životinja ili može biti sadržan u
biljkama do smrti
Antropogeni uticaj na kruženje C je veliki
Čovjek iskorištavanjem fosilnih goriva utiče na povećanje CO2
u atmosferi što djeluje na globalno zagrijavanje planete Zemlje
Kruženje kiseonika O
Kruženje kisika O
Kroz ciklus C opisan je i ciklus O
C i O se stalno dopunjavaju
O je prisutan u CO2, u ugljikohidratima, vodi i kao
molekularni
U atmosferu dolazi procesom fotosinteze
Koriste ga autotrofni i heterotrofni organizmi za proces
disanja
Sadržaj O u atmosferi je 21%
Kruženje azota N Glavni izvor N je atmosfera Javlja se kao gas N2
Može biti iskorišten ili fiksiran na dva načina Prvi podrazumjeva oksidaciju N uz velike količine energije
koja se javlja prilikom sjevanja i munja te fiksiranje istog u formi nitrata
Drugi način fiksiranja atmosferskog N je pomoću bakterija fiksatora N (azotofiksatori)
Javljaju se u tri forme:-one koje slobodno žive u zemljištu, simbiotske bakterije-mutualističke zajednice sa korijenjem biljaka leptirnjača-fotosintetske cijanobakterije(modrozelene alge)
Kruženje azota N Najviše biljaka asimilira N u nitratnom obliku i pretvara ga
redukcijom u amonijak Amonijak nastao redukcijom nitrata ulazi u proces
obrazovanja aminokiselina Životinje dobijaju aminokiseline hraneći se biljkama ili
drugim životinjama Amonijak je toksična materija koju nitritne bakterije u tlu i
vodi pretvaraju u nitrit koji je manje toksičan Nitrit koriste nitratne bakterije i pretvaraju ga u nitratnu
formu N koju biljke lako apsorbuju (uzimaju) Ovim procesima u tlu i u vodi N kruži ali se vraća u
atmosferu
Kruženje fosfora P
Kruženje fosfora P
Ciklus kruženja se odvija u obliku fosfata PO4
Molekul PO4 tokom kruženja ne odlazi u atmosferu Dio je nekog organizma istaloženog u formi sedimenata u
vodi ili je u formi stijena Fosfatne stijene stupaju u reakciju s vodom i prelaze u rastvor Autotrofni organizmi uzimaju P i iskorištavaju isti Uloga P u organizimi je veoma značajna Važan je sastoja ćelijskih memebrana i nukleinskih kiselina
DNA(dezoksiribonukleinska kiselina) i RNA(ribonukleinska kiselina), a sadrže ga spojevi ATP i ADP koji svojim transformacijama obezbjeđuju energiju za životne procese u organizmu
Kruženje fosfora P Heterotrofni organizmi obezbjeđuju P koristeći biljnu hranu Kad biljke i životinje uginu, fosfati bivaju vraćeni u tlo ili
vodu pomoću razarača Biljke ponovno isti koriste, ciklus se ponavlja Fosfatne stijene ljudi koriste za dobijanje fosfornih đubriva Životinje i ljudi oslobađaju P u vidu izmeta Fekalije dospijevaju u vodene ekosisteme te se povećava
koncentracija P u vodi
Kruženje vode H2O
Isparavanje iz rijeka i jezera
Kiša, snijeg ili grad
Voda u oblacima
Isparavanje iz okeana
Kruženje vode H2O Kruženje vode počinje isparavanjem s površine mora,
oceana, rijeka, jezera i vegetacijom pokrivenih dijelova kopna
Voda odlazi u atmosferu u vidu pare gdje se kondenzuje Energija za kruženje vode potiče od Sunca, omogućava
evaporaciju (isparavanje) Sunce obezbjeđuje energiju za kretanje vodene pare
odnosno oblaka sa jednog mjesta na drugo Gravitacijske sile vodu usmjeravaju ka tlu i podzemnim
vodotocima Dolaskom na tlo voda kupi polutante iz zraka, a ista je
neophodna za život život bića
Pitanja???
Hvala na Vašoj pažnji!!!