Transcript 2. Biotop i biotički sustavi

ŽIVOTNO STANIŠTE I POJAM
BIOTOPA
Prof.dr.sc. Stjepan Krčmar
Odjel za biologiju
Sveučilište J.J. Strossmayera u Osijeku
biotop (stanište) je ekološki pojam koji se odlikuje određenom
kombinacijom ekoloških čimbenika i njihovim određenim
promjenama u funkciji vremena na čitavom svom prostoru;
biotop može biti rijeka, jezero, potok, livada, šuma;
uvjete života na nekom staništu određuju geološki i klimatski
čimbenici, te određuju sastav flore i faune
Slika 4. šuma četinjača
Slika 5. jezero Borovik
areal je zoogeografski pojam, ukupan prostor u kojem se
susreće jedna vrsta, a čija je veličina povijesno uvjetovana;
areal osim što je biološki i geogragski je pojam, koji se
prikazuje na zemljopisnoj karti
• areal prema obliku može biti neprekidan, stalan (kontinuirani) i
razdvojen (diskontinuiran)
• u stalnom ili neprekidnom arealu, vrsta ima suvislu rasprostranjenost,
unutar areala nastanjuje sva staništa pogodna za život
• razdvojen areal može biti obično razdvojen (disjunktni) i rascjepkan,
raspršen (disperzan)
• razdvojen disjunktni areal odlikuje da se unutar njega nalaze veća
nenastanjena područja, koje vrste ne mogu bez poteškoća svladati
• vrste koje imaju disjunktivan ili disperzni areal (bez komunikacije)
sastoje se od genetički izoliranih populacija
•
disjunktivni areal nastaje na dva načina:
a) ako vrsta ekspanzijom ili na neki drugi način uspije svladati
prepreku, tako uz postojeći areal nastaje jedan drugi i s druge
strane prepreke
b) smanjenjem broja populacije nekadašnji areal se smanjuje, na
povoljnim mjestima zaostaju dijelovi populacija, a između njih
ostaju nenastanjena mjesta
•
unutar areala raspored vrsta može biti ravnomjeran i
neravnomjeran
•
neravnomjeran: prema principu slučajnosti i neravnomjeran
skupni raspored
• Biohore - skup sličnih biotopa
• životna područja: mora i oceani, kopnene vode, kopno
Slika 6. Kopno, oceani, mora
BIOTIČKI SUSTAVI
jedinka - osnovna ekološka jedinica
populacija - stvarni oblik
postojanja organskih
vrsta u živoj prirodi
životna zajednica -biocenoza
ekološki sustav, ekosistem,
biomi
biosfera - ekosfera (hidrosfera,
atmosfera, litosfera, pedosfera)
BIOM
POPULACIJA
populacija je prostorno i vremenski integrirana skupina jedinki iste vrste,
koja raspolaže zajedničkim skupom nasljednih čimbenika, naseljava
određeni prostor, pripada određenom ekološkom sustavu, u okviru kojeg
su jedinke povezane međusobno odnosima razmnožavanja
osnovni elementi svake populacije : gustoća, prostorni raspored,
natalitet, mortalitet, uzrasna struktura i potencijal rasta
gustoća populacije - kvantitativni izraz veličine populacije u
odnosu na jedinicu prostora, prikazuje se brojem jedinki ili
njihovom težinom (biomasom) na jedinicu naseljene površine u
datom trenutku
opća gustoća - predstavlja prosječan broj jedinki na području
cijelog ekološkog sustava, gdje populacija date vrste živi
ekološka gustoća - pokazuje broj jedinki populacije naseljenih na
jedinici, stvarno naseljenog prostora, datog ekološkog sustava
•
prostorni raspored - odnosi se na stupanj pokretljivosti populacije
unutar naseljenog staništa
• prostorni raspored jedinki populacije može biti neravnomjeran po
principu slučajnosti, ravnomjeran i skupni neravnomjeran
•
prostorno kretanje jedinki u okviru populacije uvjetovano je
motivima zadovoljavanja životnih potreba
•
areal aktivnosti - teritorijalnost, oblik prostornog izoliranja u prirodi
(ptice, sisavci, gmazovi, ribe, kukci)
•
migratorna kretanja: migracije, emigracije i imigracije
migracije su periodična
kretanja jedinki ili skupine
jedinki s određenim pravcem i
vremenom kretanja, a mogu
biti ograničene u okviru
biotopa ili izvan njegovih
granica
emigracije su jednosmjerna
periodična kretanja jedinki
populacije izvan okvira biotopa,
uglavnom su uzrokovane
nedostatkom hrane ili zbog velike
gustoće populacije
Imigracije predstavljaju
naseljavanje pripadnika
neke populacije u novi
biotop, aktivno ili pasivno
• natalitet - čimbenik rasta populacije, označava produkciju novih
jedinki u populaciji, koje se pridodaju već postojećim,
putem razmnožavanja
• kapacitet razmnožavanja kod pojedenih vrsta vrlo je različit, razlike u
plodnosti između pojedinih životinjskih vrsta izraz su povijesno
nastale prilagođenosti na uvjete života, posebno na mogućnost
preživljavanja mladih
• fekunditet - maksimalni broj jaja koje ženka može producirati
• fertilitet - stvarni broj položenih jaja koje ženka može položiti
• fiziološki natalitet - maksimalna produkcija potomaka uvjetovana
nasljednim čimbenicima
• ekološki natalitet - stvarna produkcija potomaka u konkretnim
uvjetima okoliša
• mortalitet - predstavlja negativni čimbenik rasta populacije, izražava
se brojem uginulih jedinki populacije u funkciji vremena
• fiziološki mortalitet - uslijed fiziološke starosti
• ekološki mortalitet - pod datim ekološkim uvjetima biotopa
• uzrasna struktura populacije - izraz je brojnog odnosa uzrasnih
stupnjeva koji ulaze u sastav populacije
• razlikujemo tri osnovne starosne kategorije: prereproduktivnu,
reproduktivnu i postreproduktivnu
• prema raspodjeli dobnih skupina razlikujemo tri vrste populacija:
stabilna, mlada i opadajuća
• rast populacije - ima faze eksponencijalnog rasta, usporenog rasta,
oscilacija i fluktuacija, negativnog rasta, isčezavanja
• prvi zakon rasta populacije - eksponencijalni ili Malthusov zakon
• drugi zakon rasta populacije - logistički ili Verhulstov zakon
N (t) = K/ [ 1 + (K/N0 – 1) x e –p x t ]
N (t) = N0 x ept
Slika 7. Prvi zakon rasta populacije
Slika 8. Drugi zakon rasta populacije
ŽIVOTNA ZAJEDNICA - BIOCENOZA
životna zajednica je uvijek određena kombinacija različitih biljnih i
životinjskih populacija, koja se uspostavlja i održava pod datim
ekološkim uvjetima biotopa
• životna zajednica nije jednostavan skup određenih biljnih i
životinjskih vrsta, koje žive jedne pored drugih samo zato, što u datom
biotopu nalaze više ili manje povoljne uvjete za život
• životna zajednica ima svoju strukturu, koja se očituje u njenom
kvalitativnom sastavu, prostornom i vremenskom rasporedu vrsta, što
ulaze u njen sastav brojnim odnosima njihovih populacija
•
životna zajednica je živući dio ekološkog sustava, koju čine biljne
zajednice (fitocenoze), životinjske zajednice (zoocenoze) i
zajednice mikroorganizama (mikrobiocenoze)
•
životna zajednica je dinamički pojam
•
strukturu životne zajednice određuje kvalitativni sastav vrsta koji
varira prostorno i geografski
•
heterogenost jedne životne zajednice ovisi od ekoloških čimbenika, od
njihovog intenziteta i kvalitete (svakog od njih) u datom staništu
•
sastav životne zajednice, zastupljenost vrsta u njima, najčešće se
razlikuje, kako u horizontalnom, tako i u vertikalnom pravcu
•
životna zajednica arktičke tundre broji 81 vrstu, srednjoeuropska
bukova šuma broji 11.000 vrsta, tropska kišna šuma u Africi broji
20.000 životinjskih vrsta
• vertikalne promjene životnih uvjeta utječu na kvalitativni sastav životne
zajednice, povećanjem dubine u morima i jezerima pogoršavaju se uvjeti
života, dolazi do opadanja intenziteta svjetlosti, temperature, smanjuje
se biomasa planktona, smanjuje se koncentracija kisika, raste tlak
• opadanje broja životinjskih vrsta sa dubinom u oceanima: 0-180m, 4400
vrsta, 180-900m, 2050 vrsta, 900-1800m, 710 vrsta, 2700-3600m, 500
vrsta, preko 4500m, 235 vrsta
• nadmorsku visinu iznad 2000 m karakterizira: pad tlaka zraka,
razrjeđenost zraka, snižavanje temperature, što uzrokuje manji broj
vrsta
• raznovrsnost životne zajednice uvjetovana je, ne samo abiotičkim, nego
i biotičkim čimbenicima
• povećanjem raznolikosti vrsta u životnoj zajednici raste i broj ekoloških
niša
• čimbenici koji određuju kvalitativni sastav životne zajednice svrstavaju se
u slijedeće kategorije: povijesne, klimatske, edafske, orografske i biotičke
• širenje jedne organske vrste ovisi od ekološke valencije onog razvojnog
stupnja prema nekom od čimbenika na kome je ona najuža, a to uzrokuje
kvalitativne razlike životnih zajednica u prirodi
• svaka životna zajednica posjeduje vrste, koje u zajednici dominiraju
brojnošću, biomasom i to su dominantne vrste, odnosno graditelji životne
zajednice
• osnovni graditelji kopnenih životnih zajednica su pojedine vrste biljaka
(jelova šuma - jela, borova šuma - bor, bukova šuma - bukva)
• ukoliko su uvjeti okoliša specifičniji, utoliko je siromašniji sastav vrsta u
životnoj zajednici, a veća je brojnost njihovih populacija
•
osim horizontalnog i vertikalni raspored organizama čini bitnu
strukturnu značajku životne zajednice, a to je stratifikacija, koja je
izražena kroz dva osnovna pojasa: jedan neosvjetljeni i drugi osvjetljeni
•
neosvjetljenom pojasu kod kopnenih zajednica pripada sloj ispod
površine Zemlje, a kod vodenih zajednica sloj na većim dubinama
•
osvjetljenom pojasu pripada dio iznad površine tla, a kod vodenih
zajednica plitki slojevi vode, te litoral u cjelini
•
strukturne odlike: brojnost (abundancija), kvantitativna zastupljenost
pojedinih populacija, dominantnost, stalnost, čestoća, vezanost
•
odnosi ishrane u životnoj zajednici - autotrofni organizmi (producenti)
heterotrofni organizmi (potrošači) - biljojedi (fitofagi) - mesojedi
(zoofagi) - saprofagi (razlagači)
hranidbeni lanac - linearan niz organizama (listovi vučje stope gusjenica uskršnjeg leptira – sjenica – vjetruša – razlagači)
a) hranidbeni lanci uvijek počinju s fotosintetskim organizmima i
završavaju s mikroorganizmima, koji razgrađuju organsku tvar
b) u svakom hranidbenom lancu zaokružen je protok tvari i energije,
koji se ciklički može obnavljati
c)
među članovima hranidbenih lanaca vrijedi kvantitativni odnos
izražen brojčanim zakonom, na početku lanca ima najviše, a na
kraju lanca najmanje članova, međutim od tog pravila ima i
odstupanja, tj. na početku lanca može biti malo jedinki (šuma)
Tercijarni potrošači
Sekundarni potrošači
Primarni potrošači
Primarni proizvođači
Saguaro kaktus
Slika 9. Hranidbeni lanac pustinje
Mesojedi drugog reda
tercijarni potrošači
Mesojedi prvog reda
sekundarni potrošači
Biljojedi
primarni potrošači
Primarni
proizvođači
Slika 10. Hranidbeni lanac tajge
http://www.ffst.hr/odsjeci/uciteljski/nastava/Prirodoslovlje/prirodoslovlje%202011_2012/11.%20Ekologija.pdf
Slika 11. Hranidbena mreža
•
hranidbeni lanci se često prikazuju u obliku hranidbenih ili
ekoloških piramida, prikazujući strukturu i tok svakog
hranidbenog stupnja i svake skupine organizama u hranidbenom
lancu
• hranidbene piramide možemo prikazati, kao broj organizama u
hranidbenom lancu, kao hranidbene strukture, kao protok energije
ili promjenu biomase
• hranidbene razine na višem mjestu u piramidi imaju manje
članova veće tjelesne težine, međutim od tog pravila ima i
odstupanja, a to je da na kraju hranidbenog lanca vršni predator
može biti manji od prethodnog člana u lancu (npr. afrički bivol i
lav, jelen i vuk itd.)
• najveću ukupnu biomasu imaju organizmi iz baze piramide, koji
fotosintezom stvaraju organsku tvar
• livada sa 10000 biljaka ukupne biomase 7500 grama fotosintezom
stvara organsku tvar, koja prehranjuje 100 poljskih miševa, čija je
ukupna masa 3000 grama, oni su izvor hrane za sekundarne
potrošače, za 10 lasica čija je težina 50 grama
• hranidbene piramide prikazuju protok energije
• ukupna energija prisutna na svakom višem hranidbenom stupnju
piramide manja je od energije, koja je nužna za životne funkcije
na prethodnom nižem hranidbenom stupnju
Tercijarni potrošači –
mesojedi drugog reda
Sekundarni potrošači –
mesojedi prvog reda
Primarni potrošači biljojedi
Primarni proizvođači
Slika 12. Hranidbena piramida
• u svakom višem sloju piramide progresivno se smanjuje kemijska
energija koju su fotosintetski organizmi stvorili iz baze piramide
• sunčevo svjetlo u iznosu od 264 x10,5 MJ pada na livadu površine
40000 m2, biljke akumuliraju 62,4 MJ, preživači (goveda) od toga za
proizvodnju biomase iskoriste 6,03 MJ, čovjek iskoristi samo 34, 7 KJ
• razlikujemo tri vrste hranidbenih lanaca :
a) predatorski hranidbeni lanac
b) parazitski hranidbeni lanac
c) saprofitski hranidbeni lanac
• zakon veličinskih odnosa (mesojedi)
• zakon brojnih odnosa
kvantitativni odnosi između članova hranidbenog lanca izražavaju se
piramidom brojeva, piramidom biomase i piramidom energije
piramida energije - količina energije koja u jedinici vremena protiče kroz
svaki trofički stupanj (predstavlja količinu stvorenih
organizama na svakom trofičkom stupnju u jedinici
vremena)
Slika 13. Piramida energije
piramida brojeva - može znatno varirati zbog veličine početnih članova
(proizvođača) u različitim životnim zajednicama
4 miša
Tisuće
ličinki
kukaca
400
biljaka
http://www.google.hr/url?sa=t&rct=j&q=hranidbeni%20odnosi%20prirodna%20ravnote%C5%BEa%
Slika 14. Piramida brojeva
1
drvo
piramida biomase - pokazuje kvantitativne odnose, a ne pokazuje kojom se
brzinom organska tvar stvara i troši na pojedinom
trofičkom stupnju
Čovjek
50 kg
Svinja
500 kg
Zooplankton
40 g
Kukuruz
5000 kg
Alge
400 g
Slika 15. Piramida biomase
Literatura :
• Kerovec M. 1988. Ekologija kopnenih voda. Mala ekološka biblioteka.
Hrvatsko ekološko društvo, Zagreb, knjiga 375 pp.
• Ricklefs R.E. and Miller G. L. 1997. Ecology. Fourth Edition. W.H.
Freeman and Company, New York, 822 pp.
• Glavač V. 1999. Uvod u globalnu ekologiju. Duzpo i Hrvatske šume.
Zagreb, 211 pp.
• Krohne D.T. 2000. General ecology. Second Edition. Brooks/Cole, 512 pp.
• Springer O. P. i Springer D. 2008. Otrovani modrozeleni planet. Biblioteka
Geographia Croatica. Knjiga 31. 293 pp.
http://images.google.hr/ (14.9.2012).
http://www.ffst.hr (14.9.2012).