Универзитет У Београду Шумарски Факултет ОСНОВИ ЕКОЛОГИЈЕ

Универзитет У Београду – Шумарски Факултет ОСНОВИ ЕКОЛОГИЈЕ за студенте Oдсека Пејзажна архитектура Др Ивана Бједов

Биологија – наука која проучава грађу и начин на који функционишу жива бића Екологија - наука која проучава природу простора у коме се одвија живот, односима који у природи постоје између живих бића и спољашње средине, као и начиним на који су се жива бића прилагодила условима спољашње средине.

Назив “екологија“потиче од грчких речи: oikos (οίκος) – кућа, дом и logos (λόγος) – реч, говор (у изведеном значењу наука или учење) Ernst Haekel је немачки зоолог који је први установио термин екологија 1866. године.

Дефиниције: Екологија је наука о домаћинству (дому, станишту) живих бића. наука која се бави истраживањима процеса који регулишу распрострањење и бројност организама и њихових међусобних интеракција, као и истраживањима како ти организми, са своје стране, посредују у преношењу и трансформацији енергије и материје у биосфери. наука која проучава односе између живих бића и њихове животне средине, као и узајамне односе између живих бића. наука чији је циљ разумевање законитости и механизами одржавања живог света, као и целовитости природе уопште.

Шта НИЈЕ екологија у ужем смислу? Наука о животној средини (environmental science) истраживања утицаја људи на природне системе Енвајронментализам (екологизам) - филозофија у широком смислу и друштвени покрет који има за циљ унапређивање животне средине Управљање ресурсима Дивљи биљни и животињски свет Рибарство Земљишни ресурси Шумарство

Предмети проучавања екологије су: 1. жива бића (појединачни организми и/или популације и/или животне заједнице) и 2. „нежива“ природа (физичко-хемијска средина)

Објекти истраживања и класификација еколошких дисциплина: По намени истраживања: основна (фундаментална) и примењена (апликативна) екологија

У односу на ниво организације који изучава: • екологија врсте (идиоекологија или аутекологија) • популациона екологија (демекологија) • екологија заједница (биоценологија или синекологија) • екологија екосистема (екосистемологија) • екологија предела (предеона екологија) • екологија биосфере (глобална екологија)

У односу на групу организама: • Екологија биљака (фитоекологија) • Екологија животиња (зооекологија) • Екологија микроорганизама (микробијална екологија) • Екологија гљива (микоекологија) • Екологија екологија човека (хумана екологија) • Екологија људских друштава (социјална екологија). . .

У односу на структурне и функционалне особине објеката истраживања: • Екоанатомија • Цитогенетичка екологија • Екофизиологија • Биохемијска екологија • Молекуларна екологија

У односу на природу животне средине: • Екологија копнене средине (терестрична екологија) • Екологија морске средине (маринска екологија) • Екологија слатководне средине (слатководна екологија) • Екологија градских простора (урбана екологија)

По намени се разликују: • Шумарска екологија • Пољопривредна екологија • Рибарствена екологија • Екологија ловне дивљачи • Медицинска екологија • Фармацеутска екологија • Еколошка економија • Конзервациона екологија

Објекти истраживања екологије: 1. жива бића (на различитим нивоима организације) 2. спољшња средина (коју чине сви физичко-хемиујски и биолошки услови и ресурси за одржавање живота) и 3. односи (који се успостављају између живих бића, као и између њих и спољашње средине)

Спољшња средина – комплекс свих утицаја ван одређеног организма, који долазе, како од неживе природе, односно физичко-хемијских услова, тако и од других организама, те скупно делују на дати организам. Дакле, за сваки појединачни организам спољшња средина је и нежива природа одређена условима и расположивим ресурсима, као и жива природа, коју чине друга жива бића са којима је у посредном или непосредном контакту.

Еколошки фактори – сви утицаји који одређују спољшњу средину и омогућавају живот одређеном организму у њој.

- еколошки фактори који периодично варирају (температура, рел. влажност воде и ваздуха, p. H неке средине. . . ) и - еколошки фактори који представљају ресурсе средине на одређеном подручју и квантитавна се мењају (енергија, минерални елементи, вода, храна. . ). Комплекс еколошких фактора (интеракција).

Класификација еколошких фактора: Абиотички (неорганска и органска материја, различити облици енергијер): üКлиматски, üЕдафски üГеофизички и üОрографски Биотички (друга жива бића из биоценозе) Историјски (у ширем смислу могу се укључити у абиотичке)

üКлиматски фактори представљају елементе климе неке области. Најзначајнији климатски фактори су: сунчево зрачење и светлост, температура, влажност и ветар. üЕдафски фактори представљају елементе земљишта као површинског дела литосфере који је под утицајем биосфере, атмосфере, хидросфере. üГеофизички фактори представљају специфичне физичке појаве својствене планети Земљи: гравитација, магнетизам и притисак. üОрографски фактори представљају елементе рељефа: надморска висина, нагиб терена и експозиција

Акције – утицај који физичко-хемијски фактори средине врше на жива бића. Реакције – жива бића реакцијама утичу на физичкохемијске факторе средине. Коакције – утицаји између самих живих бића у оквиру њихових заједница на датом станишту.

Станиште и биотоп У класичној еколошкој литератури ова два појма се изједначавају. Међутим, станиште је шири појам: станиште је простор који у себе укључује неживу материју и енергију , али и животну заједницу (биоценозу) која се налази на том простору.

Станиште је интегрални простор у коме живи организми живе, односно простстор у ком су биотоп и биоценоза интегрисани. Биотоп представља простор са различитим облицима неживе материје и одређеном количином енергије.

Жива бића као јединствени биолошки системи Еколошки системи Систем - скуп више делова који међусобно интерагују на специфичне начине. Делови система од којих је он изграђен одређују његову структуру, а интеракције између његових делова и процеси који се у њему одвијају одређују његове функције.

Хијерархија еколошких система: • Популација – групе јединки исте врсте које насељавају одређени простор, амеђусобно су повезане односима размножавања. • Животна заједница или биоценоза је скуп популација различитив организама (животиње, биљке, гљиве, микроорганизми. . . ) које екгзистирају на одређеном заједничком простору или станишту повезане где су повезане међусобно у сложену целину. Скуп популација који чини једну биоценозу није случајан. Биоценоза је апстрактан појам који у природи не посоји као самостална еколошка целина без физичко-хемијске компоненте простора. Биоценозе су у најтеснијој вези са стаништем.

• Екосистем (биогеоценоза) представља простор у коме је остварено фунционално јединство живе (биоценозе) и неживе природе (биотопа). Одређени екосистем, дакле, представља конкретна биоценоза у конкретном биотопу. Екосистем представља врховну синтеза у екологији. Појам екосистема је увео енглески еколог Артур Тенсли је увео појам екосистема.

• Предео представља скуп просторно блиских и функционално повезаних екосистема који се налазе на мањем географском подручју. Предео као скуп више екосистема представља еколошки ниво на коме се реално одвијају односи исхране и на коме се реално одвија најзначајнији део процеса кружења материје. • Просторно блиски предели интегришу се у биоме. Наим, физиогномски слични и функционално међусобно повезани екосистеми образују веће регионалне целине, означене као биоми. Биоми су карактеристични за одређене климатске зоне, па се називају зонобиоми (тропске кишне шуме, листопадне шуме, степе, тајге. . ).

!!!!!За разлику од предела који су просторно ограничени на мале географска подручја, биоми захватају огромна географска пространства. Биоме одликује доминација једног типа екосистема који је максимално усаглашен са климатским приликама које владају на ширем географском простору.

• Сви водени и копнени екосистеми интегрисани у пределе и биоме на крају формирају биосферу која представља највиши ниво организације живог и неживог на планети Земљи. Горња граница биосфере налази се у атмосфери, на висини од 10 до 12 км изнад нивоа мора, а доња на копну, на дубини од 2 до 3 м, и у окенаима на дубини од око 11 км. Највећа биомаса и највећи број врста у биосфери, сконцентрисани су на површинским деловима копна и мора.

Еколошки фактори и границе толеранције Велика разноврсност и променљивост услова у животној средини условила је формирање различитих структурних и функционалних прилагођености код организама, као и прилагођености на нивоу њиховог понашања. Ни једна врста не може да буде прилагођена на сву разноликост еколошких фактора који постоје на Земљи.

Еколошка валенца (еколошка амплитуда) представља опсег варирања појединих еколошких фактора у чијем је оквиру могућ опстанак одређене врсте. Еколошка валенца је наследна особина. У различитим условима средине физиолошки процеси се одвијају различитим интензитетом, тако да сваки организам може да преживи само у ограниченом опсегу еколошких фактора.

За сваку еколошку валенцу разликују се три кардиналне тачке: Еколошки оптимум, еколошки минимум и еколошки максимум. Еколошки оптимум је оптимална вредност, односно опсег најповољнијих вредности фактора за одвијање животних процеса. Еколошки минимум је доња минимална вредност еколошког фактора. Еколошки максимум је горња максимална вредност еколошког фактора.

Еколошки максимум и еколошки минимум су границе еколошке валенце, односно крајња вредност одређеног еколошког фактора које омогућују опстанак врсте. Еколошки песимум – вредности еколошке валенце које се приближавају минимуму и максимуму при којима животни процеси постају све слабији јер организам улази у зону физиолошког стерса.

Физиолошки оптимум (експериментално контролисани услови који подразумева искључивање компетитора) Еколошки оптимум (у природним условима) Физиолошки и еколошки оптимум се не морају поклапати.

Ограничавајући или лимитирајући фактор је еколошки фактор који се приближава или прелази границу толеранције. Либигово правило минимума: одвијање било ког биолошког процеса ограничено је еколошким фактором који је најмање доступан у односу на потребе неког организма. Шелфордово правило толеранције: на распрострањење неког организма највише утицаја има онај еколошки фактор који се највише удаљава од оптимума.

У односу на ширину еколошке валенце организми се деле на: Еуривалентне организме (поседују широке могућности подношења и прилагођавања варијабилним и хетерогеним условима средине, тј. одликују се великом еколошком пластичношћу) - генералисти Стеновалентни организми (имају уску еколошку валенцу и еколошки су специјализовани за опстанак у специфичним условима средне) – специјалисти. Један организам не може да буде еуривалентан за све еколошке факторе. Сваки организам има посебну еколошку валенцу за сваки од еколошких фактора.

Популација – групе јединки исте врсте које насељавају одређени простор, а међусобно су повезане односима размножавања. Популације су потенцијално бесмртне. Популације различитих врста нису изоловане. Велики број популација различитих група организама на једном станишту гради биоценозу.

Адаптивне промене и еволуција одвијају се на нивоу популације, а не на нивоу јединке или врсте. Популација биоценозе. представља основну структурну компоненту И организми и популације имају свој животни циклус: расту, диференцирају се и одржавају се. Групни атрибути популација (јединке их немају): просторни распоред, стопа раста, стопа наталитета, стопа морталитета, узрасна и полан структура.

Структурне карактеристике популације одређене су њеном величином и просторним распоредом. Величина популације је одређена њеном бројношћу и величином простора који заузима. Бројност популације: конкретан број јединки који у једном тренутку живи у њој Густина популације: величина популације у односу на јединицу простора (бр. јединки или биомасе/јединици површине или запремине станишта).

Просторни распоред популације описује начин јединке просторно распоређене у оквиру подручја распрострањене. Условљен је абиотичким и факторима окружења, али и самим кареактеристикама врсте. на који су на коме су биотичким биолошким Неравномеран (случајан), равномеран (униформини) и групни распоред.

Неравномеран распоред: у окружењу у коме је више еколошких фактора у еколошком оптимуму (уједначено повољна средина). Равномеран распоред: јавља се у уједначено неповољној средини, односно када се један или више фактора који делују на јединке приближава граници толеранције (униформан распоред дрвећа у шуми). Групни распоред представља најчешћи вид просторне дистрибуције јединки у популацијама јер се еколошки фактори који је условљавају одликују просторном променљивошћу. Групни распоред се јавља у неуједначеној, хетерогеној, средини у којој постоје одређена места која пружају боље услове за живот.

Узрасна и полна структура Узрасна структура: процентуални удео различитих узрасних категорија у популацији, односно бројчани однос између јединки које се налазе на различитим ступњевима индивидуалног развића, тј. Стадијумима у животном циклусу. Полна структура: бројчани однос мужјака и женки у популацији. Узрасна и пола структура популације заначајно утичу на друге популационе атрибуте.

Животна заједница или биоценоза је скуп популација различитив организама (животиње, биљке, гљиве, микроорганизми. . . ) које екгзистирају на одређеном заједничком простору или станишту повезане где су повезане међусобно у сложену целину. Према начину живота и исхране, врсте у заједници се групишу у три функционалне групе организама: произвођаче, потрошаче и разлагаче.

Биценоза + Биотоп = Екосистем Биоценоза је жива компонента сваког екосистема. Особине биоценозе зависе од особина популација од којих је сачињена (тј. које је чине). Еколошка ниша представља део простора, део ресурса и функције које јединке сваке популације остварују у животној заједници.

Просторна организација биоценозе подразумева њену структуру и физиогномију, које су одређене саставом врста које је чине. Једна биоценоза сачињен је сачињена је од већег броја делова који се називају састојине.

Састав биоценозе представља скуп свих врста биљака, животиња, микроорганизама и гљива које су прилагођене конкретним условима животне средине и које у истом времену живе на истом простору. Доминантне врсте биценозе су оне које се у истој јављају у највећем броју и биомаси. Едификатори – биљне врсте које доминирају у изградњи биценозе, дефинишући карактеристике читавог екосистема и одређујући укупан састав биоценозе. Кључне врсте су оне које се у екоситему јављају са релативно малом бројношћу, односно биомасом, али имају изузетно велики утицај на читав екосистем.

Структура биоценозе – распоред чалнова заједнице у простору (тј. бројност, густина, покровност, дисперзија, спратовност и учесталост јединки појединачних популација различитих врста).

Физиогномија биоценозе представља изглед биоценозе. (шума лишћара, шума четинара или мешовита шума). Физиогномија биоценозе одређена доминантних врста у биоценози. је животном формом

Животна форма је скуп морфо-анатомских прилагођености који је изражен у општем изгледу или форми тела сваког организма (утицај животне средине / адаптивни одговор). Животна форма је индикатор еколошких услова који су довели до њеног стварања. Три елементарне животне форме биљака: дрво, жбун и зељасте биљке.

Раункиерове животне форме: Фанерофите, хамефите, хемикриптофите, криптофите (геофите, хелиофите и хидрофите) и терофите. Fagus sylvatica - фанерофита Arctostaphyllos uva-ursiхамефита Juniperus communis – нанофанерофита Urtica urens - терофита Achillea millefolium– хемикриптофита Scilla bifolia – криптофита

Временска организација биоценозе (дневне, месечне и сезонске промене које не доводе до суштинске измене састава и особина биоценозе). Аспект је изглед биоценозе у различитим годишњим добима.

Класификација биоценоза Физиогномска класификација (у односу на изглед биоц. ) Шумске, жбунасте и зељасте заједнице. Монодоминанте, олигодоминантне и полидоминантне заједнице. Затворене, отворене и голе заједнице. Еколошка класификација биоценоза (у односу на абиотичке факторе) Афотична и фотичне биоценозе (у односу на светлост) Хелиофиле, полуксиофилне и скиофилне (у односу на количину и квалитет светлости) Фригорифилне, мезофилне и термофилне (у односу на температуру) Водене и копнене (у односу на воду) Ацидофилне, неутрофилне и базофилне (у односу на хемизам подлоге).

Класификација биоценоза Хоролошка класификација основни критеријум за ову класификацију је географски положај биоценозе у простору. Динамичко-генеричка класификација - основни критеријум је стадијум развоја у којем се налази биоценоза: иницијалне, прелазне и трајне (климатогене) заједнице. Флористичка ккласификација - основни критеријум је флористички састав биоценозе Асоција је основна јединица класификација у овом систему.

Развој и еволуција екосистема Несуштинске промене биоценозе (имају привремен карактер) Суштинске промене биоценозе (доводе до промене састава и структуре биоценозе) Замена једне биоценозе другом еволуција екосистема Сукцесија представља процес смењивања биоценоза на једном одређеном станишту у току времена.

Биолошки празан простор бива веома брзо насељен првим зељастим биљкама и ситним животињама при чему се формирају прве сиромашне пионирске заједнице. Пионирску заједницу смењују први следећи прелазни стадијуми у сукцесији екосистема. Зељасте биљке ниско дрвеће жбунасте дрвенасте врсте дрвеће. жбунови и

У току дугог времена у процесу сукцесије смењују се многобројне биоценозе. Климакс заједница је биоценоза која представља завршну фазу у сукцесији. Ова заједница је максимално усклађена са оптималним условима које дати простор пружа.

Копнени екосистеми: клима је најзначајнији фактор који одређује природу климаксних заједица. Климатогена климакс заједница. Ороклимаксне и педоклимаксне биоценозе.

Напредне или прогресивне сукцесије (постепено повећање броја врста у биоценози и усложњавање односа између истих). Назадна или регресива сукцесија (настају услед природних непогода, али и антропопресије све чешће).

У односу на карактер биолошки празног простора, порекла фактора који доводе до сукцесије или карактер промене које наступају еволуцијом биоценозе, сукцесије могу бити: примарне, секундарне, ендодинамичне, егзодинамичне, сингенетичке, ендоекогенетичке или егзоекогенетичке.

Примарне сукцесије: започињу на биолошки празном простору на којем претходно није било живота нити било каквог облика земљишта. Секундарне сукцесије: одвијају се на местима на којима је у блиској прошлости услед природних катастрофа (природни пожар, поплава) или негативног деловања човека (тотална сеча, ерозија) дошло до уништавања биоценозе, али не и земљишта. Ендодинамичне сукцесије представљају еволутивне промене биоценозе које се одвијају услед дејстав фактора који долазе из самог екосистема. Егзодинамичне сукцесије су оне код којих неки спољашњи фактори (на пр. промена климе) одређује правац и брзину промена које ће се одвијати у биоценозама.

Сингенетичке сукцесије: нема суштинских промена у карактеру биотопа. Екогенетичке сукцесије: веома битне промена у карактеру биотопа. Ендоекогенетичке сукцесије могу бити ендоекогенетичке или егзоекогенетичке.

Класификација екосистема на Земљи Биљни покривач прате одређене врсте заједница животиња. • Вегетација тундре (крајњи северне полулопте; изузетно хладни услови; малобројне врсте ниских, полеглих биљака; специјализоване врсте животиња). • Јужније вегетација тајге (вечнозелени четинари). • Вегетација лишшћарских листопадних шума (едификатори су листопадно дрвеће; правилно смењивање фазе активности и фазе мировања). • Вегетација медитеранских вечнозелених шума (вечнозелене лишћарске врсте; лета су веома топла и сува, зиме влажне и благе). • Вегетација савана (лета су топла и влажана, зиме топле и суве , у зимском периоду наступају дуготрајне суше; различите врсте високих трава са многобројним “разбацаним” листопадним дрвећем).

• Вегетација тропских шума (у зони екватора; изузетна стабилност климатских фактора током читаве године; нема разлике у годишњим добима; топли услови са великом количином падавина). • Вегетација степа (многи делови света где су лета изузетно сува и топла, а зиме дуге и изузетно хладне са мало падавина; дрвеће овде не може да опстане, доминирају различите врсте трава адаптиране на летњу сушу и екстремно хладне услове током зиме). • Вегетација пустиња (у току већег дела године владјау веома дуге суше; нема дрвећа, зељасте биљке и животиње прилагођене на екстремне услове живота).

Биодиверзитет је појам који се односи на свеукупност гена, врста и екосистема на Земљи. Флористички диверзитет