EKOLOGIJA
EKOLOGIJA
BIOTIČKI FAKTORI obuhvataju međusobne
interakcije živih bića (biljaka, životinja i čoveka), ali i
uticaje živih bića na neživu sredinu.
Odnosi među jedinkama iste vrste - intraspecijski,
Odnosi među jedinkama različitih vrsta - interspecijski
Interspecijski odnosi prema njihovom dejstvu dele
se na pozitivne (+), negativne (-) ili neutralne (0),
pri čemu to može biti jednostrano ili obostrano.
S druge strane, odnosi mogu biti jednostrano ili
obostano obligatni (obavezni) ili samo fakultativni
(neobavezni). Glavne kategorije ovako shvaćenih
odnosa bile bi sledeće:
vrsta 1 vrsta 2
1.Neutralizam 0 0
1.Kompeticija ▬ ▬ • obostran fakultativni odnos
3. Mutualizam + +
• obostran i obligatoran odnos
4. Protokooperacija + +
• obostran fakultativni odnos
5. Komensalizam + 0 • jednostran obligatoran odnos
6. Amensalizam ▬ 0 • jednostran fakultativni odnos
7. Parazitizam + ▬
• jednostran obligatoran ili fakultativni odnos
8. Predatorstvo + ▬ • jednostran obligatoran ili fakultativni odnos
sim
bio
za
Osnovne kategorije
interspecijskih
odnosa:
Kompeticija
▬ ▬
Javlja se u slučajevima kada se ekološke niše srodnih vrsta
preklapaju (kada imaju iste ekološke zahteve za hranom,
prostorom, zaklonom i razmnožavanjem).
Pri dužem trajanju, kompeticija, po pravilu dovodi do
ISKLJUČENJA jednog od kompetitora sa datog lokaliteta.
Habitat – mesto gde žive pripadnici neke vrste
Ekološka niša – funkcionalni status vrste u ekosistemu
A – Stepen preklapanja ekoloških niša govori o stepenu kompeticije
dve vrste. Dve vrste nikada nemaju identičnu ekološku nišu.
B (gore) - ne postoji preklapanje ekoloških niša između dve vrste,
B (dole) - usled velikog preklapanja ekoloških niša dolazi do oštre
kompeticije i divergencije dvaju vrsta
Vrsta Plen Mesto lova
Falco subbuteo sitne ptice (lastavice) u vazduhu
Falco tinnunculus miševi na zemlji
Falco naumanni skakavci i ostali insekti na biljkama
Srodne vrste mogu da žive na istom
području samo AKO IMAJU
RAZLIČITE EKOLOŠKE NIŠE.
Primer: Tri vrste sokola, iako vrlo
srodne, žive na istom području, jer
zauzimaju RAZLIČITE EKOLOŠKE
NIŠE (različita im je vrsta plena i
mesto lova). Falco subbuteo
Mutualizam
+ +
- mikoriza (micelijum gljiva oko korena viših biljaka)
- rak pustinjak i morska sasa,
- protozoe (trepljari) u buragu preživara
- protozoe (flagelate) u crevima termita
- lišajevi (alge i gljive)
Primer mutualizma
– protozoe u buragu
preživara
Mnogo intimniji kontakt
jer jedan od partnera živi u
unutrašnjosti tela drugog
Najjintimniji oblik
mutualizma –
LIŠAJEVI
složeni simbiotski organizmi
nastali udruživanjem algi i
gljiva, predstavljaju
poseban takson
Nastanak mitohondrija i plastida
endosimbiozom
aerobni praprokariot
fotosintetički praprokariot
Protokooperacija
+ +
- između ptica i sisara (goveda, ovaca, žirafa, nosoroga)
- između ptica i krokodila
- između riba međusobno
- polinacija (oprašivanje) insektima
Protokooperacija između biljaka i insekata
(oprašivanje cveta insektima)
Primer
komensalizma –
e p i f i t i (biljke
koje žive na drugim
biljkama)
Komensalizam
+ 0
Primer komensalizma
– morska sasa i riba “klovn” (ribe žive među tentakulama sase štiteći se
na taj način od predatora osetljivih na otrov
žarnih ćelija sase). “Klovn” ribe su otporne
na otrov sasa. Sasa nema koristi od riba, ali
ih nikad ne napada.
Primer komensalizma
Entamoeba gingivalis – nepatogena protozoa u ustima
skoro svih odraslih ljudi, u osnovi zuba ili “džepovima”
desni. Hrani se bakterijama, leukocitima i eritrocitima.
Amensalizam
▬ 0
Primeri amensalizma
- antibioza – fenomen da različiti mikroorganizmi
(gljivice, bakterije) luče supstance nazvane
antibiotici koje inhibiraju rast drugih mikroba.
- pojava da više biljke luče metabolite (tzv. fitoncide)
koji inhibiraju rast mikroorganizama (začinske
biljke, crni i beli luk, četinari, hrast) čime se te
biljke štite od patogenih mikroba;
- pojava da jedna vrsta (više biljke, cijanobakterije)
luče supstance koje utiču inhibitorno (ili smrtonosno)
na druge vrste.
Pencillium, gljivica koja
stvara antibiotik penicilin
penicilin
alicin,
fitoncid iz belog luka
Parazitizam i Predatorstvo su
odnosi ishrane
+ ▬
Predatori su sve životinje sa slobodnim načinom
života koje se hrane drugim živim životinjama.
Paraziti žive stalno ili privremeno na površini
tela domaćina ili u njegovoj unutrašnjosti, hrane se
na njegov račun, ali ga najčešće ne ubijaju.
Predatori su po pravili KRUPNIJI od plena, a
paraziti su SITNIJI od domaćina.
Parazitizam
+ ▬
a) Slučajni paraziti – npr. larve insekata koje slučajno
dospeju u organizam čoveka putem
hrane (brašnar, slaninar, larve muva).
b) Fakultativni paraziti – organizmi koji slobodno žive,
ali ako im se ukaže prilika da
parazitiraju, oni to i čine (neke
protozoe, gljivice, čak i neke ribe).
c) Periodični paraziti – organizmi koji parazitiraju samo
tokom nekog stupnja životnog
ciklusa (npr. buve, komarci, gliste).
Parazitizam
d) Obligatni paraziti – organizmi koji mogu da opstanu
isključivo ako parazitiraju na
određenom domaćinu
Među obligatnim parazitima razlikujemo:
a) povremene – parazitiraju samo dok se ne nahrane,
npr. mnogi hematofagni insekti:
Diptera – obadi, štrkljevi, komarci
b) stacionarne – dugo ostaju na domaćinu, npr. razne
vaši: Malophaga, Anoplura ili crevni
paraziti Nematoda.
Parazitizam
Prema mestu parazitiranja razlikujemo:
c) endoparazite – u unutrašnjosti domaćina:
Plathelminthes (Trematodes,
Cestodes), Nematoda.
(anaeroban metabolizam)
d) ektoparazite – na površini domaćina:
Annelida: Hirudinea,
Arthropoda – krpelji i insekti (buve,
vaši, komarci).
(aeroban metabolizam)
Taenia saginata proglotis
Primer endoparazita
Slatkovodna pijavica
(Macrobdella decora)
hrani se krvlju riba, žaba, kornjača i sisara
Primer ektoparazita
Čovečija vaš
(Pediculus humanus)
Primeri ektoparazita
Pseća buva
(Ctenocephalus canis)
Krpelj
(Ixodes ricinus)
Predatorstvo
+ ▬
Predatorstvo
Spašavanje od
predatora
autotomijom
zastrašivanjem
mimikrijom
bežanjem
homohromijom i homotipijom
Spašavanje od
predatora
insekt “paličnjak” koji
bojom i oblikom liči na
grančice drveta
kameleon se bojom potpuno
uklopi u bolju okoline
Predatorstvo
Demekologija
ekologija
populacija
Populacija se može definisati kao prostorno
i vremenski integrisana grupa živih jedinki iste
vrste, koja raspolaže zajedničkim skupom
naslednih faktora (genofond), naseljava
određeni prostor, pripada određenom
ekosistemu i u okviru koje su jedinke
povezane rođačkim i/ili reproduktivnim
odnosima (reproduktivna zajednica).
Populacija domaće ovce (Ovis aries)
Osnovni atributi svake populacije su:
- gustina i veličina
- prostorni raspored
- natalitet
- mortalitet
- uzrasna struktura
- rast populacije
- tok rastenja i odžavanja
Gustina populacije
- broj jedinki ili količina biomase
po jedinici površine (kod kopnenih), odnosno
po jedinici zapremine (kod vodenih organizama).
Opšta gustina – srednja vrednost broja jedinki ili
biomase po jedinici čitavog biotopa
Ekološka gustina – srednja vrednost broja jedinki
ili biomase izračunata po jedinici stvarno naseljenog
prostora (deo prostora koju populacija realno koristi)
Prostorni raspored jedinki u populaciji
Tri osnovna tipa prostornog rasporeda jedinki unutar staništa:
- po principu slučajnosti
- ravnomeran (uniforman)
- neravnomeran (grupni)
Natalitet - stvaranje novih jedinki u populaciji
kao rezultat bilo kog oblika razmnožavanja - faktor rasta populacije
Postoje dva aspekta reprodukcije:
fekunditet – potencijalna reproduktivna sposobnost organizma
(npr. fiziološki maksimalan broj položenih jaja)
fertilitet – broj izleglih – rođenih vijabilnih potomaka
(npr. stvarni broj položenih jaja - izleglih mladunaca)
Stopa nataliteta – produkcija jedinki/po ženki
u jedinici vremena:
stopa nataliteta izražava se na 100 (%)
li na 1000 jedinki %º
∆t
∆Nn
= B
NATALITET MORSKOG LAVA
Broj rođenih mladunaca morskog lava po
godinama u periodu 1997-2009
NATALITET
U SRBIJI
Mortalitet - stopa smrtnosti
- negativan faktor rasta populacije - pojava suprotna natalitetu - izražava se brojem uginulih jedinki populacije u funkciji vremena
- fiziološki (minimalni)
- ekološki (ostvareni)
stopa mortaliteta qx = 1000 x dx / lx
broj uginulih jedinki u
vremenskom periodu x
broj preživelih jedinki na početku
vremenskog intervala za svaku
uzrasnu klasu
Natalitet
Mortalitet
NATALITET I MORTALITET JELENA
Uzroci smrtnosti u prirodnim populacijama
južnoameričkog morskog lava (Otaria byronia)
smrtnost novorođene dece broj umrlih
=
1000 živorođenih
Lo
gari
tam
pre
živ
lja
van
ja
Ukupna dužina života
Prereproduktivni
period
Reproduktivni
period
Postreproduktivni
period
Četiri osnovne krive preživljavanja
Primeri:
a) mnogi sisari, čovek
b) ptice
c) zglavkari
d) niži organizmi sa
kratkim životnim
ciklusom i velikim
brojem potomaka,
većina živi u vodi i
ne vode računa o
potomstvu
dijagonalna
konveksna
konkavna
MIGRATORNA KRETANJA - periodična kretanja
(selidbe) koje utiču na brojnost populacije
b) emigracije
c) imigracije
sezonska periodična
kretanja jedinki ili grupa
jedinki u relativno udaljena
staništa
- ptice selice
- ribe
(anadromne,
katadromne)
Protok gena !
Uzrasna struktura populacije
- procentualna zastupljenost uzrasnih kategorija
u populaciji
Postoje tri osnovne uzrasne kategorije:
- prereproduktivna
- reproduktivna
- postreproduktivna
Uzrasna struktura populacije se predstavlja
“uzrasnom piramidom”
Rast populacije
Potencijal razmnožavanja je osnovni faktor rasta populacije i
ostvaruje se kroz stopu nataliteta.
Biotički potencijal je kvantitativni izraz dinamičke snage vrste
koja se suprotsavlja otporu sredine. Biotički potencijal
obuhvata dve osnovne komponente:
- potencijal razmnožavanja
- potencijal preživljavanja.
Otpor sredine obuhvata kombinovano dejstvo ekoloških
faktora sredine.
dN
dt rN
Nt = N0ert
=
Nt - veličina populacije u
vremenu t.
N0 – veličina populacije u
vremenu 0.
e – osnova prirodnog log.
r – specifična sposobnost
rastenja
r = b - d
trenutna
specifična
stopa nataliteta
trenutna
specifična
stopa mortaliteta
Biocenologija
Populacije živih bića u prirodi ne žive izolovano, nego u životnjim zajednicama – BIOCENOZAMA
BIOCENOZA obuhvata živi svet BIOTOPA
jednog ekosistema.
BIOCENOZA
+
BIOTOP
=
EKOSISTEM
Osnovne karakteristike BIOCENOZE:
1. Ima svoj sastav (fitocenoza, zoocenoza, mikrobiocenoza)
- uvek je određena kombinacija populacija živih bića,
- nije slučajan skup biljnih i životinjskih vrsta
2. Ima svoju strukturu i funkcionalnu organizaciju
3. Predstavlja dinamički sistem u kome se ostvaruje
neprekidno kruženje materije i protok energije
4. Ima sposobnost samostalnog održavanja
i samoregulacije.
Životna forma predstavlja
skup adaptacija jedne biološke vrste
uslovima sredine u kojoj živi.
U biocenozama se sreću različite
morfološke, fiziološke i bihejvioralne prilagođenosti vrsta
na uslove sredine pod kojima žive.
Slepo kuče – primer ekstremne
adaptacije na podzemni način života:
- zdepasto vretenasto telo
- lobanja koničnog oblika
- snažni sekutići (ishrana
podzemnim delovima biljaka)
- zakržljalo spoljašnje uho
- slepo (oči redukovane i prekrivene kožom)
- kratne noge sa žuljevima na
stopalima i snažnim kandžama
- nema rep
- gradi sistem podzemnih hodnika:
zaklon, skladišta vode i hrane, te je max.
aktivnosti u podne i ne pada u zimski san
Slepo kuče (Nannospalax leucodon)
Habitat – mesto gde žive pripadnici neke vrste
Ekološka niša – funkcionalni status vrste u ekosistemu
A – Stepen preklapanja ekoloških niša govori o stepenu kompeticije
dve vrste. Dve vrste nikada nemaju identičnu ekološku nišu.
B (gore) - ne postoji preklapanje ekoloških niša između dve vrste,
B (dole) - usled velikog preklapanja ekoloških niša dolazi do oštre
kompeticije i divergencije dvaju vrsta
Struktura biocenoze
Biocenotički princip: Ukoliko životni uslovi biotopa postaju
manje raznovrsni i ukoliko se više udaljavaju od prosečnog
optimuma utoliko je njihovo eliminatorno dejstvo veće.
Strukturne odlike biocenoze:
- brojnost (abundantnost)
- stalnost (konstantnost)
Edifikatori – graditelji biocenoze; biljne vrste koje svojim
prisustvom modifikuju postojeće uslove i u velikoj meri
određuju sastav i kvalitet čitave zajednice
Struktura biocenoze
- može se posmatrati u horizontalnom i vertikalnom pravcu
Vertikalni gradijent se ispoljava u slojevitom
rasporedu osnovnih životnih kompleksa – tj. u
njihovoj STRATIFIKACIJI
Kroz stratifikaciju se vidi kako veliki broj vrsta sa različitim
potrebama može može da naseljava određeni životni
prostor.
Vertikalna spratovnost je posebno izražena u
šumskim biocenozama.
Spratovi u šumi hrasta kitnjaka i belog graba:
1.visoko drveće (hrast kitnjak, hrast lužnjak, cer)
2.nisko drveće (belim grab, klen, divlja trešnja
3. visoki žbunovi sa leskom i glogom
4. niski žbunovi (kurika, likavac, kalina itd.)
5. visoke zeljaste biljke
6. niske zeljaste biljake
7. prizemne mahovine
nadzemna
podzemna
Stratifikacija NA KOPNU:
Vertikalna spratovnost
NADZEMNA SPRATOVNOST
Stratifikacija U VODI: vertikalna i horizontalna
Jezerska biocenoza
PLANKTON – organizmi koji slobodno lebde u vodi,
pasivno nošeni pokretima vode (fitoplankton i
zooplankton)
NEKTON – organizmi koji se aktivno kreću u vodi
BENTOS – organizmi koji žive na dnu
NEUSTON – organizmi koji žive na površini vode
(razne alge, bakterije, larve insekata, niži račići).
Odnosi ishrane
1. Proizvođači (producenti)
2. Potrošači (konzumenti)
3. Razlagači (reducenti)
herbivori (fitofagi)
karnivori (zoofagi)
saprofagi
omnivori
(autotrofi)
(heterotrofi)
Lanci ishrane
Lanac
ishrane
u pustinji
Lanac
ishrane
u
četinarskoj
šumi
Lanac ishrane
u močvarnoj oblasti
Lanac
ishrane
u močvari
Lanac
ishrane
u jezeru
Lanac
ishrane
u moru
Jedan isti organizam često pripada većem broju lanaca ishrane, tako da
se u prirodi realno susreće mreža lanaca ishrane
EKOLOŠKE PIRAMIDE
grafički prikazi - broja jedinki,
- biomase i - energije
na trofičkim stupnjevima
Piramida biomase
Zavisno od načina predstavljanja
podataka razlkujemo tri osnovna
tipa ekoloških piramida:
- piramide brojeva
- piramide biomase
- piramide energije
Piramida energije u vodenom ekosistemu
Piramida brojeva
Piramida brojeva
koncentr
acija r
aste
- povećanje koncentracije supstance kroz lanac ishrane kao posledica postojanosti te supstance (nemogućnosti njenog raspada u životnoj sredini) i slabe (ili potpuno odsutne) metaboličke degradacije i ekskrecije iz živih bića (najčešće zbog nerastvorljivosti u vodi).
Biomagnifikacija = bioamplifikacija
•Bioakumulacija se dešava unutar trofičkog nivoa i
predstavlja povećanje koncentracije supstance u nekim
tkivima jednog organizma usled apsorpcije te supstance iz
hrane i životne sredine.
•Biokoncentracija je kao proces koji se dešava kada je
unošenje neke supstance iz vode veće od izlučivanja.
Znači, biokoncentracija i bioakumulacija su procesi koji
se dešavaju unutar organizma, a biomagnifikacija se
dešava kroz lanac ishrane.
Treba razlikovati biomagnifikaciju
od bioakumulacije i biokoncentracije
= bioamplifikacija:
Biomagnifikacija
najviše se odnosi na teške
metale, pesticide i herbicide,
odnosno sve toksične
supstance koje preko otpadnih
voda dospevaju u reke, jezera u
mora, gde bivaju apsorbovane
od strane organizama koje su u
osnovi trofičkih piramida, a
zatim preko lanaca ishrane
dolazi do koncentrovanja tih
toksičnih supstanci u masnim
tkivima organizama koji su na
višim trofičkim nivoima.
Biomagnifikacija
žive (Hg)
Živa (Hg) je prisutna u morskoj vodi u
malim količinama, ali se ona efikasno
apsorbuje, ali veoma slabo izlučuje
iz organizma. Živu apsorbuju alge, a
zatim, preko lanca ishrane, živa
dospeva do ostalih trofičkih nivoa
(insekata i zooplanktona, raznih
morskih beskičmenjaka, zatim manjih
riba, većih riba, ptica i sisara).
Prolaskom kroz lanac ishrane, dolazi
do bioakumulacije i biokoncentracije
žive u masnim tkivima sukcesivnih
trofičkih nivoa. Tako se u ajkulama
nalazi 100 puta veća koncentracija
žive (> 1 ppm) nego u haringama
(~ approximately 0.01 ppm (EPA 1997).
Biomagnifikacija
žive (Hg) kroz
lanac ishrane
Biomagnifikacija žive
Biomagnifikacija
insekticida
DDT
Povećanje koncentracije
DDT-a u tkivima živih biča
prilikom prolaska kroz
sukcesivne trofičke nivoe
lanca ishrane.
Koncentracija DDT-a se
povećava jer on razlaže i
izlučuje mnogo sporije
nego hranljive materije
prilikom prolaska iz
jednog trofičkog nivoa u
drugi. DDT se zato
akumulira u telima
(naročito u masnim
tkivima).
Biomagnifikacija
insekticida DDT
HPLC
(engl. high performance
liquid chromatography)
koristi se u identifikaciji
organskih polutanata
životne sredine
AAS – atomski apsorpcioni
spektrofotometar je uređaj
za određivanje koncentraci-
ja teških metala u uzorcima
(Pb, Zn, Cd, Cu itd.).