Transcript 02 Ekologija - Biocenoze [7,77 MiB]

Ekologija
2. predavanje
Temeljna svojstva biocenoze i
ekosustava. Ekosustav i biosfera.
Hranidbeni lanac. Energetska
piramida. Gradijenti
bioraznolikosti.
Dr. sc. Goran Zgrablić
Abeceda ekologije
Ekosustav
Biocenoza (živa bića)
+
Okoliš (neživi elementi)
Postoji protok energije koji
dovodi do dobro definirane
biološke strukture i cirkuliranja
tvari između živih i neživih
elemenata unutar sustava
Modeli
Kompleksni sustav može biti opisan modelom – jednostavnijom
verzijom realnosti
•
•
•
•
•
U svojoj formalnoj verziji neki ekološki model mora imati
barem slijedeće komponente:
svojstva (P - properties)
sile (E - forces) Sunce, drugi izvori energije
tokovi (F – flows)
interakcije (I – interactions)
povratne sprege (L – feedback)
Ekosustavi su otvoreni sustavi
ULAZNl
OKOLIŠ
Drugi
izvori
energije
Sunce
IZLAZNl
OKOLIŠ
SUSTAV
Transformircija tvari
i energije,
emigracija organizama
Tvari
i organizmi
UO + SUSTAV + IO = EKOSUSTAV
• to su sustavi koji primaju inpute iz okoliša i proizvode outpute u
okoliš
• veliku važnost ima studija ulaznih i izlaznih okoliša
• analogija iz života: kućna ekonomija (plaća, troškovi...)
Pozitivna povratna sprega: tok tvari ili energije koji u konačnici
pojačavaju taj tok – destabilizirajuća za sustav
rast trave  više sunčane energije prikupljeno  rast trave
Negativna povratna sprega: tok tvari ili energije koji u konačnici
smanjuju taj tok – stabilizirajuća za sustav
rast trave  premalo vlage za toliko biljaka  sušenje trave
Otpornost: kapacitet ekosustava da se odupre nekom poremećaju.
Neki sustav je otporniji od drugog ako je potreban veći intenzitet
poremećaja da bi se izbacio iz stanja ravnoteže.
Suša, požari (ima i poželjnih požara), poplave...
Prilagodljivost: kapacitet ekosustava da se vrati u probitno stanje
ravnoteže nakon što ga je prethodno neki poremećaj modificirao. Neki
sustav je prilagodljiviji ako se brže vrati u stanje ravnoteže.
Pozitivna povratna sprega: tok tvari ili energije koji u konačnici
pojačavaju taj tok – destabilizirajuća za sustav
Negativna povratna sprega: tok tvari ili energije koji u konačnici
smanjuju taj tok – stabilizirajuća za sustav
Otpornost: kapacitet ekosustava da se odupre nekom poremećaju.
Neki sustav je otporniji od drugog ako je potreban veći intenzitet
poremećaja da bi se izbacio iz stanja ravnoteže.
Prilagodljivost: kapacitet ekosustava da se vrati u probitno stanje
ravnoteže nakon što ga je prethodno neki poremećaj modificirao. Neki
sustav je prilagodljiviji ako se brže vrati u stanje ravnoteže.
funkcija ekosustava
poremećaj
uobičajena amplituda
oscilacija
mjera
otpornosti
mjera prilagodljivosti
vrijeme
Stupnjevi hijerarhijske
organizacije u ekologiji
prostor na Zemlji u kojem postoje
uvjeti za život
ili ekosustav. Osnovna organizacijska
jedinica prirode (biocenoza + okoliš)
životna zajednica raznovrsnih
organizama na određenom staništu
skupina jedinki iste vrste na određenom
prostoru u odreneno vrijeme
Princip emergentnih svojstava
Kad se komponente kombiniraju i stvore veći funkcionalni sustav dolazi
do pojave novih svojstava koji nisu bili prisutni na nižoj razini
organizacije.
Stablo u šumi – struktura šume, habitat drugim organizmima,
zasjenjuje i hladi tlo, korijenje sprečava eroziju, inspiracija pjesnicima...
Emergentno svojstvo neke ekološke organizacijske razine nastaje u
interakciji između sastavnih dijelovana istoj razini.
Kolektivna svojstva: zbroj učinaka pojedinih komponenti....
Izučavanje ekosustava
Holistički pristup: izmjere se inputi i outputi, definiraju su nova
kolektivna i emergentna svojstva sustava su analizirani odvojeno
a zatim se pojedini dijelovi zasebno analiziraju
Redukcionistički pristup: najprije se izučavaju najvažniji dijelovi
da bi poslije bili integrirani u sustav
Odnos grabljivca i plijena
• Predatori su biotički
ograničavajući faktor
• Kontroliraju populaciju tako
što se hrane plijenom
• Postoji osjetljiva ravnoteža
koju ekosustav održava
• Što raditi kad se ravnoteža
naruši?
Primjer: Rakuni u Njemačkoj
Dokle će se povećavati
populacija ako nema prirodnih
predatora?
”Hajke će samo poboljšati životne
uvjete ostatku životinja i one će se
još brže razmnožavati”, kaže Jorg
Styrie iz Federalne udruge za
zaštitu životinja.
Primjer: Nutrije u dolini Mirne
• pobjegle iz privatne farme?
• uništavaju nasade
• buše tunele kroz nasip koji se
onda počne urušavati
• povremene akcije istrebljenja
nisu dale rezultate
“Kontrola invazivnih i smanjivanje njihova utjecaja na
zavičajne svojte i cjelokupne ekološke sustave danas je jedan
od najvećih izazova zaštite prirode u Europi.”
Podjela organizama prema načinu prehrane
• Autotrofni - proizvođači
FOTOSINTEZA  organska tvar
• Heterotrofni - potrošači
- primarni potrošači
- sekundarni potrošači
- tercijarni potrošači
- razlagači
Biocenoza
• životna zajednica raznovrsnih
organizama na određenom
staništu
• autotrofne jezerske alge
• autotrofne alge i biljke na dnu
jezera
• jezerske životinje
• razlagači (bakterije) razlažu
tijela uginulih organizama do
jednostavnih spojeva:
minerali, CO2, dušični spojevi...
kruženje tvari u jezerskoj biocenozi
Biocenoza  Ekosustav
ekološke sukcesije jezera
• biocenoza ovisi o uvjetima u
jezeru ali i svojom djelatnošću
mijenja jezersko stanište – biotop
• jezerska zajednica  barska
zajednica  kopnena životna
zajednica
• ekosustav – cjelovitost biotopa i
biocenoze
• okoliš je promjenljiv
• tlo je posljedica uzajamnog
djelovanja organizama (humus) i
geološke podloge
• povezanost živog i neživog
Hranidbeni lanac
• prikazuje jednosmjerni protok
energije i tvari u biocenozi
• ne postoji samo jedan način
protoka tvari i energije, sustav
je složeniji
hranidbeni lanac u jezerskoj biocenozi
Hranidbena mreža
• Kada se uzmu u obzir svi hranidbeni lanci u
nekom ekosustavu možemo nacrtati
hranidbenu mrežu
• Pokazuje sve moguće puteve kojima mogu
prolaziti tvari i energija u nekom ekusustavu
• Isto tako pokazuje kako su organizmi
međusobno ovisni
Hranidbena mreža
Recikliranje tvari
• Tko je u konačnici odgovoran za recikliranje hranjivih
tvari?
– Razlagači
• Što se reciklira?
– Minerali
– Hranjive tvari
– Voda
– Ugljik, ugljik dioksid
• Učimo od prirode – recikliranje je nužno za opstanak
čovječanstva
Protok tvari i energije
• Energija Sunca pokreće cijeli kružni proces (recikliranje)
Energetska piramida
Energetska piramida
•
•
•
•
•
Više je dostupno energije u dnu
Više organizama ima u dnu
Manje je energije u vrhu
Manje je organizama u vrhu
Energija se gubi kako se penjemo po piramidi,
uglavnom kao toplina
Energetska piramida
6 kcal po m2 na godinu
60 kcal po m2 na godinu
600 kcal po m2 na godinu
6000 kcal po m2 na godinu
Biosfera
• skup svih ekosustava na Zemlji
Stupnjevita organizacija prirode:
Elementarne čestice  Atomi
 Molekule  Stanice  Tkiva
 Organi  Organizmi 
Populacije  Biocenoze 
Ecosustavi  Biosfera  Sustav
nebeskih tijela  Galaksije 
Svemir  ...
Broj i izbor vrsta
broj biljnih vrsta u prašumama
Latitudni gradijent bioraznolikosti
• još se ne zna uzrok, velika misterija ekologije
• 4 hipoteze, ni jedna nije dovoljna da objasni tu pojavu:
1. veća organska proizvodnja u tropima
2. povijest
3. kompleksnost okoliša
4. manje smetnji
bioraznolikost raste od
polova prema ekvatoru
broj vrsta
Visinski i dubinski gradijenti
bioraznolikosti
bioraznolikost
raste od većih
ka manjim
visinama
bioraznolikost
raste od većih
ka manjim
dubinama