IVOTNO STANITE I POJAM BIOTOPA Prof dr sc

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/N 0 – 1) x e –p x t ] N (t) = N 0 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 -180 m, 4400 vrsta, 180 -900 m, 2050 vrsta, 900 -1800 m, 710 vrsta, 2700 -3600 m, 500 vrsta, preko 4500 m, 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 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. %20 Ekologija. 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 x 10, 5 MJ pada na livadu površine 40000 m 2, 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%20 odnosi%20 prirodna%20 ravnote%C 5%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).