internacionalni univerzitet travnik ekoloŠki fakultet

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!!!