ekoloŠki sustav

of 55/55
EKOLOŠKI SUSTAV Prof.dr.sc. Stjepan Krčmar Odjel za biologiju Sveučilište J.J. Strossmayera u Osijeku

Post on 24-Feb-2016

176 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

EKOLOŠKI SUSTAV . Prof.dr.sc. Stjepan Krčmar Odjel za biologiju Sveučilište J.J. Strossmayera u Osijeku. Ekološki sustav je osnovna organizacijska jedinica prirode u kojoj su živa bića i njihov neživi okoliš prostorno i vremenski integrirani protokom - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

OPA EKOLOGIJA

EKOLOKI SUSTAV Prof.dr.sc. Stjepan KrmarOdjel za biologijuSveuilite J.J. Strossmayera u Osijeku abiotike komponente ekolokog sustava su: suneva svjetlost, temperatura, voda, kemijska svojstva tla i vode, mineralne tvari

biotike komponente ekolokog sustava su: primarni producenti, biljojedi, mesojedi, svejedi, razlagai Ekoloki sustav je osnovna organizacijska jedinica prirode u kojoj su iva bia i njihov neivi okoli prostorno i vremenski integrirani protokom energije i krunim tokovima tvari, te imaju sposobnost samoorganizacije, samoobnove i samoodranja

ekoloki sustav je jedinstvo ivotne zajednice (biocenoze) i njenog neivog okolia (biotopa) Osnovne kategorije odnosa izmeu osnovnih komponenti ekolokog sustava su:

a) akcije utjecaj biotopa, kao kompleksa ekolokih imbenika, na ive organizme

b) reakcije utjecaj ivih organizama na biotop to rezultira promjenom prvobitnih uvjeta biotopa

c) koakcije uzajamni odnosi izmeu organizama, kao lanova ivotne zajednice svega 2 % sunane energije primaju zelene biljke i od toga oko 1% pretvaraju u osnovne hranjive tvari ugljikohidrate, koji su izvor hrane i energije za ivi svijet na Zemlji

Organska proizvodnja ekolokog sustava

proces sinteze organskih tvari u biljkama naziva se fotosinteza u fotosintezi zeleni biljni pigment klorofil koristi sunevo svjetlo kao izvor energije za izgradnju kemijskih spojeva iz vode i ugljinog dioksida, u tom procesu klorofil zelenih biljaka stvara velike koliine ugljikohidrata uz oslobaanje za ivot vanog kisika u okoli

6CO2 + 6H2O + suneva energije 6O2 + C6H12O6

u reakciji na svjetlu stvara se ATP

u reakciji u tami energija ATP slui za sintezu glukoze iz molekule vode i ugljinog dioksida

kloroplasti zelenih biljaka najproduktivniji su sustav u prirodi, kojim se energija sunanog zraenja brzo pretvara u kemijsku energiju organskih spojeva

u fotosintezi se 80% upijene energije sunanog zraenja pretvori u kemijsku energiju vezanu u molekule ugljikohidrata

godinje iz 690 milijardi tona ugljinog dioksida i 280 milijardi tona vode fotosintezom nastaje 500 milijardi tona ugljikohidrata

fotosintezom nastaje godinje oko 4 milijarde tona probavljivih tvari u obliku kroba i celuloze, to godinje po svakom stanovniku iznosi oko 0,5 tona

u atmosferu se oslobaa oko 500 milijardi tona kisika

fotosinteza se odvija do nadmorske visine od 6000 m, a u morskoj vodi do 90 m dubine

Tok energije u ekolokom sustavunositelj energije u ekolokom sustavu je organska tvarSlika 16. Tok energije u ekolokom sustavu 1 proizvoai (fitoplankton, zelene biljke)

2 primarni potroai biljne hrane (zooplankton)

3 sekundarni potroai (mesojedi)

tercijarni potroai (bakterije)

na svakom trofikom stupnju hranom prenijeta energija ide u tri smjera:

a) jedan dio energije ostaje i akumulira se u tijelu organizama odgovarajueg stupnja

b) drugi dio transformira se u slobodnu energiju kroz proces disanja (ivotne funkcije) i oslobaa se u obliku topline

c) trei dio naputa odgovarajui trofiki stupanj vezan za degradiranu organsku tvar (ekskrementi, ekskreti)

osnovna znaajka prijenosa energije s jednog trofikog stupnja na drugi je da njena koliina progresivno opada N > O1 > O2 > O3 > On

energetski stupnjevi ekolokog sustava sadre tri osnovna energetska tipa:

a) proizvoai veu svjetlosnu energiju i pretvaraju je u kemijsku energiju

b) potroai akumuliraju kemijsku energiju hrane u obliku vlastite biomase (usporavaju protok energije kroz ekoloki sustav)

c) razlagai (bakterije) ubrzavaju protok energije

biljke koriste samo 0.8% sunane energije, primarni potroai 0.38%, sekundarni potroai 0.07%, a tercijarni potroai svega 0.02%

iskoritenost energije sekundarnih potroaa u odnosu na tercijarne vea je za 3.3 puta, primarnih potroaa za 16.7 puta, a biljaka ak za 33.3 puta

u kratkim hranidbenim lancima lanovi su blie izvoru i iskoritenost primarne biljne proizvodnje je vea

po etvornom metru povrine biljna proizvodnja iznosi 280 mg biomase, biljojedi koriste 26,8 mg, mesojedi prvog reda 1,2 mg, mesojedi drugog reda 0,1 mg

deset puta vie ljudi se moe prehraniti po hektaru penice kad su primarni, nego kad su sekundarni potroai

hranidbeni lanac planinske rijeke: fitoplankton zooplankton riba kova pastrva ovjek15% energije fitoplanktona se prenosi do zooplanktona 2.99% energije se prenosi na ribu kova- pastrva korisiti samo 0.59% energije ovjek iskoristi samo 0.06% energije koju sadri organska tvar fitoplanktonaod jednog do drugog lana hranidbenog lanca prenese se samo 10 do 20% energijenajmanje % energije prenese se na kraju hranidbenog lancaako se ovjek hrani sa ribom kova iskoritenost energije je 5 puta vea nego kad se hrani s pastrvom, zooplanktonom 25 puta vea, fitoplanktonom 167 puta veapoveanjem ekoloke djelotvornosti skraivanjem hranidbenih lanaca omoguen je ivot veem broju ljudi u tom ekolokom sustavu

Slika 17. Hranidbeni lanac

Protok energijehttp://www.vuka.hr/uploads/media/predavanje_5.pdf Slika 18. Protok energije u ekolokom sustavu Osnovni proces koji karakterizira ekoloki sustav kao funkcionalnu cjelinu sastoji se u stalnoj razmjeni tvari i energije izmeu njegove ive (biocenoza) i neive komponente (biotop)

kruenje tvari je reverzibilnog karaktera, dok je tok energije ireverzibilnog karaktera Slika 19. Kruenje tvari i protok energije u ekolokom sustavu

Primarni proizvoai Slika 20. Primarni proizvoai

Slika 21. Primarni potroai Primarni potroai biljojedi (herbivori) Sekundarni potroai mesojedi (karnivori)

Slika 22. Mesojedi

Razlagai (detritivori) Slika 23. Razlagai Prema koliini energije po etvornom metru povrine razlikujemo:

a) prirodne ekoloke sustave s malim iskoritenjem sunane energije

b) prirodne ekoloke sustave s velikim iskoritenjem sunane energije

c) ekoloke sustave u kojima ovjek iskoritava sunanu energiju

d) urbano industrijske ekoloke sustavePodjela ekolokih sustava prema izvorima i koliini energije

a) prirodni ekoloki sustavi s malim iskoritenjem sunane energije su:

duboka jezera, otvoreni oceani, ume na velikim visinama

polarna podruja, podzemna jezera

godinji protok energije iznosi 4 do 40 MJ po etvornom metru

hranidbeni lanci su kratki i nerazgranati, organska produkcija je mala

b) prirodni ekoloki sustavi s velikim iskoritenjem sunane energije

ekoloki sustavi s velikom organskom produkcijom: tropske ume, naplavna ua velikih rijeka, plitka i obalna mora

godinji protok energije iznosi 40 do 160 MJ po etvornom metru

hranidbeni lanci pokazuju najveu sloenost i brojnost organizama,

u njima ivi najvei broj ivotinja i biljaka na Zemlji

c) ekoloki sustavi u kojima ovjek iskoritava sunanu energiju

to su poljoprivredne povrine i akvakulture u njima je protok energije 40 do 160 MJ po m2 kao u prirodnim ekolokim sustavima

hranidbeni lanci su maksimalno smanjeni, ovjek nastoji cijelosti kontrolirati proizvodnju i vrstu potronje

bioloka raznolikost je mala

d) urbano industrijski ekoloki sustavi to su iskljuivo ljudske tvorevine koje se odlikuju velikim godinjim protokom energije koji je vei od 400 MJ po etvornom metru Ovi ekoloki sustavi opstaju jedino uz stalno unoenje velikih koliina energije iz blieg ili daljeg okolia (hrana, fosilna goriva, nuklearna energija). Potpuno su ovisni o ovjeku. Urbano industrijski ekoloki sustav je vrlo nestabilan: a) ne stvara hranu, stvara veliku koliinu otpada b) kruenje tvari i vode je djelomino c) za njegovo odravanje potrebna je velika koliina energije d) ovjek je maksimalno smanjio broj organizama u njemu i prilagodio hranidbene lance svojim potrebama e) stalno se stvaraju izvori zagaivanja zraka, vode, hrane i tla f) stalan porast stanovnika po jedinici povrine smanjuje kvalitetu njihovog ivljenja

KOPNENI BIOMI

Kopno na Zemlji zauzima oko 3/8 ukupne povrine. U pojedinim biogeografskim podrujima razvijene su razliite ivotne zajednice i ekoloki sustavi ovisno o abiotikim i biotikim imbenicima. Skupine razliitih ekolokih sustava koji pokrivaju velike prostore na Zemlji nazivaju se biomi. Glavni kopneni biomi su: tundra, tajga, ume umjerenog pojasa, tropske ume, travnjaci i pustinje.

Slika 24. Kopneni biomi24Pojasni raspored kopnenih bioma

Slika 25. Raspored biomatundra (arktika) nalazi se u arktikom podruju Sjeverne Amerike i Euroazije, oko samog Arktika

vegetacijsko razdoblje traje kratko od 60 do 80 dana

zime su duge i otre s temperaturama do -65C, stalni hladni vjetrovi isuuju tlo

vegetacija se sastoji od niskog bilja, mahovina i liajeva, bez drvea

fauna je vrlo oskudna, uglavnom obitavaju ivotinje koje imaju niz prilagodbi za ouvanjem tjelesne temperature u vidu gustog krzna, perja, debelih masnih naslaga

alpska tundra nalazi se na visokim planinama iznad gornje granice uma, s temperaturama oko -20C

Slika 26. Tundra ljeti

Slika 27. Tundra zimitajga pojas uma etinjaa rasprostire se od istone Kanade preko Aljaske, nastavljajui se preko Sibira i cijele Rusije sve do Europe glavne umske sastojine u tajgi sainjavaju: sibirska smreka, sibirski ari, sibirska jela i obini bor

klima zime su vrlo hladne, samo 1 do 4 mjeseca, imaju temperaturu iznad 10C , vegetacijsko razdoblje je kratko, isparavanje vode je slabo i tla su vrlo esto movarna s pojavom tresetita

fauna je raznolikija i bogatija vrstama nego to je u tundri, glavna hrana veini vrsta su sjemenke etinjaa

Slika 28. Tajga zimi

Slika 29. Tajga ljetiume umjerenog pojasa rasprostiru se u umjerenim geografskim irinama, koje karakterizira veliki raspon temperaturerasprostranjene su u Sjevernoj Americi, Europi i Aziji, uz etinjae prisutno je i listopadno drvee: breza, javor, jasika, lipa, hrast, vrba, johafauna je vrlo raznolika

tropske ume rasprostiru se u ekvatorskom podruju u optimalnim klimatskim uvjetima, s dovoljno danjeg svjetla, prosjena godinja temperatura iznosi od oko 25C , te se odlikuju velikom koliinom oborina podruje s najveom flornom i faunistiikom raznolikou na Zemlji travnjaci - se dijele na travnjake umjerenog pojasa: stepe (Euroazija), prerije (Sjeverna Amerika), pampe (Juna Amerika), stepska vegetacija je raznolika ovisno o vrsti tla, dok faunu uglavnom ini mnotvo biljojeda

Slika 30. uma umjerenog pojasa

Slika 31. Tropska kina uma

Slika 32. Stepa

Slika 33. Savanasavane - tropski travnjaci travna vegetacija ispremjeena s drveem i grmljem, drvee u savani ima karakteristine ravne vrhove kroanja zbog specifine raspodjele svjetla i vlagesavane zauzimaju najvee povrine u istonoj Africi i juno od Sahare, u Junoj Americi sjeverno i juno od tropskih uma u dolini rijeke Amazone, dok se u Australiji nalaze u unutarnjem dijelu kontinentau fauni prevaladavaju vrste sa skupnim nainom ivota, te fauna trkaa i migrirajue populacije

pustinje - zauzimaju vie od treine kopna, dijele se na tople i hladnetople pustinje - vegetacija je oskudna, prevladavaju kserofiti, karakterizira ih nedostatak vode i visoka temperatura (fizika sua), hladne pustinje - karakterizira fizioloka sua, zbog niskih temperatura oteano je primanje vode, fauna je vrlo oskudnaSlika 34. Pustinja (Egipat)

VODENI BIOMI Mora i oceani mora obuhvaaju oko 11,5%, a oceani oko 86% ukupne vodene mase

mora i oceani grade kontinuirano i meusobno povezano vodeno prostranstvo, ta povezanost omoguuje nesmetano kretanje morskim organizmima, dok su glavne barijere njihovog rasprostiranja: temperatura, salinitet i dubina

salinitet je osnovna znaajka mora i oceana, vei je u morima koja primaju manju koliinu slatke vode i kod kojih je isparavanje intenzivnije (Jadransko more 36-38 , Sredozemno more 37-40 , Crveno more 45,4 - 46,5 ) i obrnuto, salinitet je znatno manji u morima u koja se ulijevaju vee koliine slatke vode (Crno more 18,6 , a Baltiko more 12,06 )

srednja koliina otopljenih soli u svim morima i oceanima iznosi oko 35 ili 35 g/l

pored slanosti temperatura vode predstavlja osnovni ekoloki imbenik u morima i oceanima, srednja godinja temeperatura povrinskih slojeva opada od ekvatora prema polovima (u polarnim morima iznosi od -1,3 C do - 1,7 C ), ispod 4000 m iznosi bez obzira na zemljopisnu irinu oko 2 C

u morima i oceanima prisutan je slojeviti raspored i ostalih ekolokih imbenika: svjetlost, koncentracija otopljenih plinova O2 i CO2, te koncentracija soli N i P

od posebnog znaaja za morsku ivotnu sredinu su morske struje: horizontalne (povrinske i dubinske) te vertikalne horizontalne struje potaknute su djelovanjem vjetra, mjenjaju kemijska i toplinska svojstva vode

vertikalne struje uvjetovane su razlikama u gustoi vode

morske struje omoguuju cirkulaciju morske vode te prozraivanje vodene mase, jer odnose kisik iz gornjih slojeva u dubinske slojeve, a donose hranjive soli N i P u povrinske slojeve

slojeviti raspored ekolokih imbenika u horizontalnom i vertikalnom smjeru u morima i oceanima uzrokuje zonalni raspored ivotnih zajednica

dva su osnovna oceanska podruja: pelagijal (slobodna vodena masa) i bental (oceansko dno)

pelagijal se u horizontalnom smjeru dijeli na dvije zone: neretika do 200 m dubine i oceanska od 200 m do 11028 m

Slika 35. Hidroloka ralamba morskog prostoraKONTINENTALNA PODINABENTIKA ZONAAFOTIKA ZONAHADALPELAGIKA ZONAEUFOTIKA ZONANERETIKA ZONAOCEANSKA ZONAKOPNOu vertikalnom smjeru pelagijal se dijeli na:

epipelagijal (podruje planktona); ovdje su maksimalne granice periodinih i neperiodinih variranja abiotikih imbenika: svjetlosti, temperature, otopljenih plinova, mineralnih tvari, naziva se jo i eufotinom zonom

gornji i donji batipelagijal (temperature su izmeu 4 C i 10 C), naziva se jo i afotinom zonom

abisopelagijal i hadopelagijal (temperatura vode ispod 4C , tlak vei od 600 at) bental se dijeli na: litoral a) supralitoral - pojas rasprskavanja mora b) eulitoral - pojas plime i oseke c) sublitoral - do 200 m dubine ( kontinentalni elf ) batijal - pojas kontinentalne strmine izmeu 200 m i 3000 m (bez svjetla i primarnih producenata)

abisal - zauzima kontinentsko podnoje od 3000 m do 6000 m (niska temperatura i visoki tlak)

hadal - dubine vee od 6000 m

Slika 36. Geomorfoloka, hidrografska i ekoloka ralamba morskog prostora42razlikuju se tri osnovna tipa morskog dna: kamenito, pjeskovito i muljevito, koja se odlikuju razliitim ivotnim zajednicama

u pelagijalu se organizmi odravaju pasivnim lebdenjem (planktonski organizmi) ili aktivnim plivanjem (nektonski organizmi)

veina morskih ivotinja ima isti tlak kao i more, to su izoosmotski organizmi (bez riba kotunjaa, pliskavica i kitova)

vrste koje ne podnose promjene slanosti vode ispod 35 (rakovi, bodljikai, platenjaci i neke vrste arnjaka) su stenohaline vrste ili homoiosmotske vrste

vrste koje se mogu prilagoditi promjeni saliniteta vode postupkom osmoregulacije, bez tetnih posljedica za organizam su poikiloosmotske vrste (pastrva)

vrste koje odravaju stalni osmotski tlak tjelesnih tekuina, bez obzira na promjene saliniteta mora od 6 do 30 su eurihaline vrste (dagnja)

morski sisavci (pliskavice i kitovi) su hipoosmotski organizmi, njihove tjelesne tekuine su manjeg osmotskog tlaka

granicu naseljenosti mora biljkama uvjetuju svjetlost i prozirnost mora Kopnene vode

najoitija razlika izmeu mora, oceana i kopnenih voda je u njihovom kemijskom sastavu, koncentracija soli je oko 100 puta manja nego u moru u kopnenim vodama dominiraju karbonati, a u moru kloridi i sulfati kopnene vode su otro izolirane, plitke i uglavnom su mali ekoloki sustaviivotinje koje ive u kopnenim vodama imaju puno veu koncentraciju tjelesnih tekuina od okolne vode (hiperosmotski organizmi)

kopnene vode se dijele na tekuice i stajaice

stajae kopnene vode (lentiki sustavi) su: bare, lokve, jezera i movare bare su plitke udubine ispunjene vodom gdje svjetlo prodire do dna lokve su plitke udubine ispunjene vodom koje redovito presuuju jezera su vee i dublje akumulacije sa osvijetljenim gornjim slojem (eufotiki, trofogeni) i neosvijetljenim donjim slojem (afotiki, trofolitiki) movare su skup razliitih vodenih (bare, lokve, kanali),vlanih (vlane livade) i kopnenih stanita (livade, ikare, grmlje, umarci)

u stajaicama postoji vertikalna stratifikacija temperature vode razlikujemo povrinski sloj (epilimnij), donji duboki sloj (hipolimnij) te metalimnion ili termoklinaizmeu ova dva sloja u proljee i jesen nastupa izotermija jezera se dijele prema: geografskom poloaju (suptropska, tropska, umjerena, subpolarna i polarna) postanku (ledenjaka, vulkanska, rijena, umjetna) kemijskom sastavu (slana i slatka) intenzitetu produkcije (oligotrofna, eutrofna i distrofna) jezerske ivotne zajednice dijele se na zonu slobodne vode i zonu dna jezera zona slobodne vode (limnion, pelagijal) dijeli se na eufotiki i afotiki sloj zona dna jezera (bental, pedon) dijeli se na litoral, sublitoral i profunal litoralna zona obuhvaa priobalni pojas do 30 m dubine, a dijeli se na: priobalni pojas trstike i aa, pojas plivajue vegetacije, pojas podvodne (submerzne) vegetacije i pojas kompaktnih livada viestaninih algi- paroina prema tipu supstrata u litoralu razlikujemo zajednice na kamenom, pjeanom i muljevitom dnu

Slika 37. Vertikalni profil produktivnog jezera

Slika 38. Termika stratifikacija jezeraprofundal obuhvaa prostor ispod 180 m dubine

povrinu stajaih voda naseljava veliki broj organizama, a njihova zajednica se naziva neuston (biljke koje plivaju na povrini vode, te ivotinje koje hodaju na povrini vode)

perifiton ili obrataj grade zajednice na vodenom bilju

u tekuice (lotiki sustavi) ubrajamo: izvore, potoke i rijeke

osnovni ekoloki parametar po kojem se tekuice razlikuju od stajaica je brzina vode koja ovisi o nagibu korita, propusnosti korita i koliini vode prema fizikalno - kemijskim parametrima (brzina vode, supstrat, temperatura vode, koliina otopljenih plinova) razlikuju se gornji, srednji i donji tok

u gornjim tokovima ive stenotermni organizmi, a u srednjim tokovima euritermni organizmi

u tekuicama nema pravih planktonskih zajednica zbog brzine vode, ve samo zajednice organizama s dna ili obrataja, koje sa suspediranim esticama organskog i anorganskog porijekla ine seston u tekuicama postoji jasan gradijent ekolokih imbenika, koje prate odreene ivotinjske vrste te se na osnovi toga moe obaviti zonacija tekuica

na osnovi faune riba razlikujemo: zonu potone pastrve (Salmo trutta fario), zonu lipljena (Thymallus thymallus), zonu mrene (Barbus barbus), zonu deverike (Abramis brama) i zonu boatih voda koje karakteriziraju: iverak (Pleuronectes flesus luscus), lubin (Dicentrarchus labrax), jegulja (Anguilla anguilla)

Literatura:

Klepac R. 1988. Osnove ekologije. Jumena, Zagreb. 186 pp.

Kerovec M. 1988. Ekologija kopnenih voda. Mala ekoloka biblioteka. Hrvatsko ekoloko drutvo, Zagreb. Knjiga 3, 75 pp.

Ricklefs R.E. and Miller G. L. 1997. Ecology. Fourth Edition. W.H. Freeman and Company, New York, 822 pp.

Glava V. 1999. Uvod u globalnu ekologiju. Duzpo i Hrvatske ume. Zagreb, 211 pp.

Krohne D.T. 2000. General ecology. Second Edition. Brooks/Cole, 512 pp.

Aber J.D. & Melillo J.M. 2001. Terrestrial ecosystems.2nd edition. Academic press. 556 pp.

Chapin F.S. III, Matson P.A., Mooney H.A 2002. Principles of Terrestial Ecosystem Ecology. Springer, 436 pp.

Weigel M. 2008. U-X-L Encyclopedia of Biomes. 2nd edition. Gale, Cengage Learning. 510 pp.

Springer O.P. i Springer D. 2008. Otrovani modrozeleni planet. Biblioteka Geographia Croatica, knjiga 31, 293 pp. http://images.google.hr/ (18.9.2012). http://www.vuka.hr/ (18.9.2012). http://www.ffst.hr/ (18.9.2012).