1. No category

1
KRAJINSKA EKOLOGIJA – OPREDELITEV PODROČJA
Svet, v katerem živimo, lahko delimo na tri sfere (plasti):
– neživo (abiotsko, geosfero = litosfero, atmosfero, hidrosfero),
– živo (biotsko, biosfero),
– družbeno (antroposfero, sinonima: noosfera, sociosfera).
Tako nekako so tradicionalno razdeljene tudi znanstvene discipline, ki proučujejo ta področja
in človekove dejavnosti, ki se neposredno ukvarjajo s fizičnim okoljem. Prav izoliranost tega
ukvarjanja in specializacija pri raziskovanju ter ozko zasledovanje posamičnih (kratkoročnih)
ciljev sta pripomogla do tega, da se je v osemdesetih letih 20. stoletja razvila in uveljavila
nova znanstvena disciplina - krajinska ekologija. Krajinsko ekologijo pogosto gledamo kot
most med teoretično in aplikativno ekologijo, dejansko pa se je v zadnjih dvajstih letih 20.
stoletja razvila v novo »zvezdo« v galaksijo ekoloških znanosti (Farina 1998).
Krajinska ekologija zajema vedenje o naravi, prostoru in človeku v njem v širokem spektru
drugih znanstvenih disciplin (biologija, gozdarstvo, geografija, prostorsko planiranje…), ki so
pogosto ozko specializirane in s tem skuša ustvariti novo znanstveno kakovost. Ta pa ne daje
vedno lahko razumljivih odgovorov.
Grafikon 1.0-1: Krajinska ekologija kot povezava številnih disciplin (prirejeno po Bastian in
Steinhard 2002, s. 24)
Agro ekologija
Antropo ekologija
Gozdna ekologija
Klima in ekologija
Krajinska
ekologija
Rastlinska ekologija
Tla in ekologija
Vodna ekologija
Živalska ekologija
Tako naravoslovno kot družboslovno orientirana vprašanja človekovega bivanja in delovanja
v prostoru skuša krajinska ekologija povezati v Mednarodni zvezi za krajinsko ekologijo
(IALE - International association for Landscape Ecology; www.landscape-ecology.org)
Sodelovanje različnih znanstvenih disciplin zahteva široko izobraženega strokovnjaka, ki je
usposobljen za dialog z drugimi strokovnjaki posameznih znanstvenih področij, ki se
ukvarjajo s prostorom.
Učbenik Krajinska ekologija je namenjen študentom biotehniške fakultete, ki se bodo v
poklicnem življenju ukvarjali s prostorom. Slovenija je gozdnata država, zato je razumljivo,
da se bomo v praktičnih primerih naslanjali v večji meri prav mesto in vlogo gozda v prostoru
v luči krajinskoekoloških spoznanj. Področje, ki ga tako obravnavamo, je izjemno široko, zato
je razumljivo, da se bomo v njem dotaknili le izbranih poglavij krajinske ekologije, v tolikšni
meri, da bodo lahko kasneje slušatelji sami ali na podiplomskem študijo, poglobljeno
nadaljevali s študijem.
1.1
OSNOVNI POJMI S PODROČJA EKOLOGIJE
Pogosta in nekorektna raba besed "ekologija" in "okolje" večkrat pripelje do nejasnosti in
ohlapnih in zavajajočih interpretacij, zato bomo na kratko predstavili nekatere osnovne pojme
s področja ekoloških znanosti, ki jih bomo uporabljali v nadaljevnju Podroben pregled
določenih poimenovanj navaja tudi Robič (1974). V spodnjem pregledu prinašamo le
najosnovnejše pojme, druge izraze, vezane predvsem na ekosistem in krajino, opredeljujemo v
samostojnih poglavjih.
Bioakumulacija (Tarman 1992): Lastnost organizmov, da ponavadi prek prehranjevalne
verige nakopičijo v svojem organizmu določene spojine, tudi strupene, kot so npr. biocidi in
težke kovine.
Biocenoza (Tarman 1992): združba bakterij, gliv, rastlinskih in živalskih vrst, ki so se
naselile na danem prostoru zaradi podobnih zahtev glede neživih dejavnikov. Njihove
populacije so se funkcionalno povezale v sistem medsebojnih razmerij.
-Fitocenoza (Tarman 1992): združba rastlinskih vrst v določenem biotopu oz.
rastlinski del biocenoze.
-Zoocenoza (Tarman 1992): združba živali, del biocenoze.
Biogeokemični cikli (Begon et al. 1990): premeščanje kemičnih elementov med
organizmi in neživimi deli atmosfere, hidrosfere in litosfere.
Biomasa (Tarman 1992): celotna teža organizmov, ki sestavljajo določeno populacijo (tudi
združbo): običajno jo izrazimo z živo ali suho težo organizmov, živečih na določeni površini
oz. v določeni prostornini.
Biosfera (Prosen 1993): del tal, ozračja in vode, ki je naseljen z živimi bitji. Tudi vsa živa
snov naše Zemlje, ki je v nenehnem odnosu s fizičnim okoljem zaradi izmenjave snovi in
pretoka energije.
Biotop (Tarman 1992): življenjski prostor biocenoze z vsemi neživimi dejavniki
(podnebnimi in talnimi pogoji ter lastnostmi vode).
Ekotop (Forman 1995): najmanjša homogena enota rabe tal, ki jo še lahko kartiramo.
Gaia hipoteza (Dickinson in Murphy 1998): teorija, po kateri se organizmi ne le
prilagajajo pasivno fizičnim razmeram v okolju, pač pa aktivno spreminjajo kemično in
fizično okolje v biosferi.
Habitat (Tarman 1992, Dickinson in Murphy 1998): bivališče, “naslov”, kjer živi
organizem, geografska opredelitev bivališča, vključno s fizičnimi lastnostmi tamkajšnjega
okolja (npr. gozdna tla, drevesni panj ali duplo, močvirje itd.).
Klimaks (Begon et al. 1990): zaključna faza sukcesije, združba, ki je dosegla stabilno, zrelo
stopnjo in nadomesti sama sebe.
2
Narava
Narava je celokupna resničnost, ki obstaja neodvisno od človeka in ni proizvod človekovega
delovanja, vendar pa jo skuša človek pojasniti, uporabiti za svoje potrebe ali pa se ji
prilagoditi (Mala splošna enciklopedija II.). Po Lahu (1995) je narava od človeka neodvisen
predmetni svet in sile, ki v njem delujejo, tj. celota vseh pojavov, ki sestavljajo sfero
zemeljskega površja, na kateri živimo.
Naravni viri
Po de Grootu (1992) so to deli oziroma sestavine narave, ki jih ljudje potrebujemo za
zadovoljevanje svojih telesnih in duhovnih potreb (npr. hrana, materiali, energija, bivališče,
estetske potrebe …). Z vidika trajnostne rabe ločujemo obnovljive (npr. biomasa, voda, zrak)
in neobnovljive vire (npr. fosilna goriva, minerali).
Nosilna zmogljivost
Pojem nosilne zmogljivosti je bistvenega pomena za razumevanje stabilnosti ekosistemov
oziroma njihove ranljivosti. Z njim označujemo npr. največje število osebkov, ki jih lahko
trajno vzdržuje določeno okolje (Begon et al. 1990). Pojem uporabljamo tudi v drugih zvezah
(npr. pri rekreaciji, ribolovu, paši, gozdarstvu), kadar gre za trajnostne tipe rabe – brez
nadaljnjega poslabšanja ekosistema ali rabe same. Po de Grootu (1992) lahko nosilno
zmogljivost določene površine za določeno rabo opredelimo kot zmožnost, da ji trajno
zagotavlja prostor, naravne vire in primerne okoljske razmere.
Odprti / zaprti sistemi (Dickinson in Murphy 1998): sistemi, ki za svoje delovanje
potrebujejo vnose in iznose prek svojim meja, so odprti, sistemi, ki sami vsebujejo vse
potrebno za svoje delovanje, so zaprti.
- Meja sistema (Dickinson in Murphy 1998): fizična ali konceptna “pregrada”,
znotraj katere so vsi ključni elementi in dejavniki, ki označujejo določen sistem. Ta
meja ločuje sistem od zunanjega okolja razen za vnose in iznose, ki se zmorejo
premikati prek meje.
-Vnos/Iznos (Dickinson in Murphy 1998): tok snovi, energije ali informacij prek
meja določenega sistema, bodisi v sistem ali iz njega.
Okolje
Okolje je celovita prostorska stvarnost v splošnem ali na določenem področju: tisti del narave,
kamor seže ali bi lahko segal vpliv človekovega delovanja (Lah 1995).
Po teoriji okolja v biološkem smislu lahko delimo okolje na zunanje in notranje. Zunanje
okolje npr. neke živali je samo tisti del obdajajočega sveta, ki na žival deluje in ki ga žival
zaznava s svojimi čutili. Notranje okolje organizma (celice) je evolucijsko spremenjeno
zunanje okolje (Tarman 1992).
V širšem, kulturno-civilizacijskem smislu razumemo pod pojmom okolje tudi človekov
življenjski prostor, umetno spremenjen in prilagojen življenjskim potrebam človeka npr. s
tehniko ali gospodarskimi dejavnostmi. Tako je nastal nekakšen umeten ekosistem, za
katerega so danes značilne nevarnosti kriznih razsežnosti, ki lahko ogrožajo življenje. Okolje
3
nadalje lahko delimo na fizično in duhovno, tehnično in socialno, delovno ali bivalno
(Humboldt Umweltlexikon 1990). Po de Grootu (1992) pojem okolje ne more obstajati brez
človeka, zato (človeško) okolje sestavljajo naravne, socialne in kulturne vrednote, ki obstajajo
v določenem prostoru in času in vplivajo materialno in psihološko na človekovo življenje.
Praktična je nadaljnja delitev okolja na:
– naravno, ki ga človek ni ustvaril, pač pa nanj pogosto vpliva, ga oblikuje in uporablja. Gre
za prvine okolja – kamnine, tla, vodo, zrak, rastlinski in živalski svet ter enote, ki jih te
prvine tvorijo: krajine, vse zemljsko površje in končno vesolje, od katerega je življenje na
Zemlji odvisno v energijskem pogledu;
– grajeno, umetno ustvarjeno od človeka (stanovanja, tovarne, prometna infrastruktura itd.);
– socialno, tj. okolje, ki ga ustvarijo človeške skupnosti, družbe, narodi, v katerih živimo
(Buchwald in Engelhardt 1978).
Primarna proizvodnja (Tarman 1992): proizvodnja organskih snovi (sladkorjev, škroba,
beljakovin, maščob itd.), fotoavtotrofnih in kemoavtotrofnih organizmov (zelenih rastlin in
nekaterih mikrobov) iz anorganskih snovi (vode, ogljikovega dioksida, nitratov, fosfatov itd.).
Izvor energije za sintezo je sončna svetloba (fotosinteza) oz. oksidacija anorganskih spojin
(kemosinteza).
Sekundarna proizvodnja (Tarman 1992): proizvodnja živalske in mikrobne biomase na
račun primarne proizvodnje.
Sinergizem (Begon et al. 1990): pojav, ko je združen učinek dveh snovi (npr. kemikalij)
večji, kot je vsota njunih ločenih posamičnih učinkov.
Trajnost, trajnostni razvoj, trajnostna raba
Trajnostni razvoj morda ni najbolj posrečen prevod angleške besede “sustainable”, katere
pomen bi bolje opredelili z besedami kot npr. “zadržan, vzdrževan ...”, saj ne govorimo toliko
o časovni dimenziji (besedi “trajno” in “večno” bi moral človek, ki ni stvarnik narave,
uporabljati bolj previdno). Ker se je pojem v okoljski zakonodaji pri nas že uveljavil, tu
opozarjamo le na večplastni pomen izraza.
Besedo trajnost sicer lahko tudi povezujemo z določeno lastnostjo materiala, v okolju pa v
povezavi z različnimi dejavnostmi kot, npr. trajnostni gospodarstvo, trajnostna raba. V bistvu
izraz označuje proces ali stanje, ki ga lahko vzdržujemo v nedogled (de Groot 1995).
Načela trajnosti in sonaravnosti prinaša tudi programski dokument Skrb za zemljo (izšla leta
1991, prevod v slovenščino leta 1993). Pri njegovem nastanku je sodelovalo mnogo
strokovnjakov s številnih področij – lahko rečemo, da so se skrbi za Zemljo končno lotili
globalno. Organizacijo so prevzele tri pomembne in ugledne ustanove:
– IUCN/ Svetovna zveza za ohranitev narave,
– UNEP/ Program Združenih narodov za okolje,
– WWF / Vsesvetovni sklad za naravo.
Knjiga Skrb za Zemljo (1993) opredeljuje trajnostni razvoj kot »razvoj, ki zadosti današnjim
potrebam, ne da bi ogrožal možnosti prihodnjih generacij, da zadostijo svojim lastnim
potrebam«. V tej zvezi opozorimo tudi na izraz trajnostna raba, ki ga uporabljamo v zvezi z
4
obnovljivimi naravnimi viri, organizmi in ekosistemi. Te lahko uporabljamo trajnostno le, če
jih uporabljamo znotraj meja njihove sposobnosti, s katero se obnavjajo (de Groot 1992).
Dodatno težavo za uveljavljanje načela trajnosti predstavlja tudi značilno zanimanje ljudi, ki
se večinoma ukvarjajo z dogodki v svoji najbližji časovni in prostorski okolici (grafikon 1.2).
Grafikon 1.1-1: Kako ljudje dojemamo dogodke v prostoru in času
(po Meadowsu 1972, s. 19)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
PROSTOR
•
•
•
•
• •
•
•
•
•
• •
• • ••
•••• •
• • • •
•
•
•
•
• •
• •• • •
•
•
••••
•
•
•
• • • • • •
•
• • • • •
• •
•
•••••
•••••
•••••
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• •
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ČAS
1.2 PREGLED RAZVOJA EKOLOGIJE DO KRAJINSKE EKOLOGIJE
Korenine ekologije so izvorno tako stare kot človeštvo. Človek je moral vedeti že kot lovec in
nabiralec, kje bo lahko našel hrano, vodo, plen in zatočišče. Moral je torej dobro poznati svoje
okolje, hkrati pa so ga spremembe v okolju navdajale tako s strahospoštovanjem kot z
5
radovednostjo. Še posebej so ljudi zanimale nenadne spremembe, zaradi katerih so se
določene vrste lahko nenadoma razmnožile, alhko pa odselile ali množično poginile. Tako
poznamo v Stari zavezi znameniti zapis o »egiptovskih nadlogah«, ki so pestile Egipčane
(Exodus 7:14, 12:30).
Odnosi med organizmi so zanimali že stare Grke, tako je Aristotel proučeval živalsko kugo v
svoji Historia Animalium (Krebs 1994). Grki so iskali t.i. ekološko harmonijo (seveda niso
uporabljali te besede), ki je že od Grkov dalje izhodišče za razumevanje modernega pojma
»naravno ravnovesje«. Tako Herodot in Platon izhajata iz domneve, da je narava zasnovana v
dobro in zaščito vseh bitij. Iz tega se je tudi razvil pogled, da je število vsake vrste razmeroma
konstantno, nenadne spremembe (porast ali upad) pa je božje delo, ki deluje kot kazen ali
nagrada za ljudi.
Šele v 17. stoletju so začeli različni znanstveniki proučevati spremembe v populacijah tako pri
ljudeh kot pri živalih. V 18. stoletju je Malthus začel isjakti povezavo med geometrijsko rastjo
števila organizmov in aritmetično rastjo (precej poenostavljena trditev) količine hrane.
Pojem »ekologija« je v znanosti prvi uporabil nemški Biolog Ernst Haeckel leta 1869.
Označil jo je kot biološko disciplino, ki proučuje vse odnose med organizmi in njihovim
organskim in anorganskim okoljem (Krebs 1994). Beseda izvira iz grščine: »oikos«, ki
pomeni »dom, hiša, prostor za življenje«.
Ekologijo delimo na različne integracijske stopnje – glede na vsebino, ki jo obravnava:
Avtekologija
proučuje individualne organizme oziroma posamezne vrste v njihovem okolju.
Sinekologija
proučuje skupine organizmov, ki živijo na določenem prostoru.
Krajinska ekologija
Pojem krajinska ekologija je prvič uporabil Troll (1939). Potreba po novi veji ekologije se je
razvila iz spoznanja, da specializirane naravoslovne znanosti ne zmorejo pokazati vseh
povezav med dejavniki okolja in procesi med ekosistemi. Troll je prvi doumel krajino kot
povezano celoto, ki je več kot le vsota posameznih ekosistemov, saj opredeljuje krajinsko
ekologijo kot študij celotnega kompleksa procesov med življenjskimi skupnostmi in njihovim
okoljem v določenem krajinskem prostoru.
Po drugi svetovni vojni se je začela krajinska ekologija sistematično razvijati zaradi razvoja
znanosti, različnih potreb in tudi zaradi naraščajočih okoljskih problemov. Prvi koraki v tej
disciplini so se začeli na različnih krajih, od tod tudi določena dvoumnost in neenotnost pri
poimenovanju, kar dobro razčlenjuje delo Vosa in Stortelderja (1992). Tako so npr. bili
predlagani različni pojmi za najmanjšo enoto površine, kjer prevladuje en ekosistem in torej
vsebuje le en vegetacijski tip, kot enota površine, rastišče, površinski element, krajinski
element, ekotop; ruska literatura uporablja izraze kot epimorf, elementarna krajina, mikro
krajina, facies. Te navedbe iz dela Vosa in Stortelderja (1992) navajam z namenom, da bi
osvetlil začetke sistematičnega zorenja krajinske ekologije oziroma razvoj zgradbenega vidika
krajine. V šestdesetih letih so številni avtorji (NAVEH/LIEBERMAN 1984) posvečali
pozornost zgradbi krajine in človeškim vplivom nanjo. Raziskovalci pod okriljem
6
raziskovalne organizacije CSIRO v Avstraliji so leta 1958 uvedli in uporabili pojem "land
system" (NAVEH/LIEBERMAN 1984). V Nemčiji razvijajo številni avtorji krajinsko
ekologijo kot orodje načrtovanja in upravljanja v prostoru in pomembno osvetljujejo
zgradbeni vidik krajine. (BOBEK/SCHMITHÜSEN 1949, TISCHLER 1976, BARNER 1975,
1983, BUCHWALD/ENGELHARDT 1978a). Pojma naravna in kulturna krajina so prav tako
začeli načrtno razmejevati v šestdesetih in sedemdesetih letih (prim. NAVEH/LIEBERMAN
1984, FORMAN/GODRON 1986). Pomemben prispevek k holističnemu pogledu prispeva
nizozemski ITC, zlasti z uporabo tehnik vrednotenja prostora, kot je npr. fotointerpretacija. ki
jo je uveljavljal Zonneveld je podrobno obdeloval pojem "land unit" kot del ekološko
homogene površine v določenem izbranem merilu (ZONNEVELD 1989, 1995). Zonneveld je
tako usmeril pozornost za nekaj časa predvsem na neživi del okolja, manj na organizme, torej
bolj na zgradbeni vidik krajine. V tej zvezi omenimo vsaj še LESERJA (1976), ki je
uveljavljal pristop, s katerim posebej razčlenjuje in obravnava posamezne parcialne
komplekse okolja. Problemi delovanja in sprememb krajin, kot naloga krajinske ekologije, so
v šestdesetih letih ostajali še bolj v ozadju.
Vzporedno s krajinsko ekologijo, k razvoju katere so sprva največ prispevali geografi, so se
razvijale tudi druge discipline, zlasti biologija in ekologija, ob katerih je rasla in črpala tudi
krajinska ekologija. V tej zvezi omenimo Dokučajeva in Morozova (E. ODUM 1971) ter
kasneje še Sukačeva, ki so razvijali koncept biogeocenoze, ki je postala sinonim za
Tansleyev ekositem. E. Odum (1971) je predlagal študij zgradbe in delovanja pri
ekosistemih, prenos te ideje na višji, krajinski nivo pa prinaša Anko (1983). MacArthur in
Wilson sta že leta 1967 (BURGESS/SHARPE 1981, NAVEH/LIEBERMAN 1984) prispevala
nove poglede na vlogo krajinske ekologije s t.i. otoško biogeografijo, ki je zanimiva tudi za
študij energijskih tokov v krajini.
Pomemben korak v študiju zgradbe, delovanja in sprememb je prispevala tudi krajinska
arhitektura z metodami prostorskega planiranja. Med začetnike tovrstnega načrtovanja sodi
F.L. Olmstead, načrtovalec Centralnega parka v New Yorku (MILLER 1988). V
sedemdesetih letih so se pri načrtovanju s prostorom uveljavili številni avtorji, kot npr.
Steinitz, Kiemstedt, Zube, McHarg, Lynch (FORMAN/GODRON 1986, GABRIJELČIČ
1985), ki izhajajo iz razumevanja naravnih procesov v krajini in jih zato upoštevajo in skušajo
vgraditi v svoje delo. Poudarjali in uveljavljali so tudi vlogo estetike pri načrtovanju v
prostoru in upoštevali ekološke omejitve pri posegih v prostor. Svojevrsten pogled na pomen
in vlogo človeka v okolju je med drugim razvijal v šestdesetih letih tudi antropolog P.
Teilhard de Chardin (NAVEH/LIEBERMAN 1984); verjel je, da bo človek preko
samorefleksije in višje stopnje zavesti lahko aktivno vplival na prihodnji evolucijski razvoj
stvarstva - proces, ki ga poimenuje noogeneza.
Lahko trdimo, da so po svoje ravno problemi v okolju spodbudili številne krajinske raziskave.
V osemdesetih letih se uveljavi teoretično podprta in praktično zasnovana krajinska ekologija.
Dva klasična učbenika s tega področja sta se pojavila v svetu v osemdesetih letih
(NAVEH/LIEBERMAN 1984, FORMAN/GODRON 1986), v dopolnjeni obliki pa v
devetdesetih letih (NAVEH/LIEBERMAN 1994, FORMAN 1995). Naveh in Lieberman
(1984, 1994) sta pomembna zaradi številnih aplikacij in teorije, knjigi Formana in Godrona
(1986) ter Formana (1995) pa pomenita kakovosten korak v proučevanju teorije, zgradbe in
delovanja krajine. Obe knjigi prikazujeta številne dejavnike, ki vplivajo na delovanje krajine,
in analizirata učinke. Pri tem sicer ne analizirata podrobno energijskih tokov v krajini, pač pa
ostajata na vizualnih modelih krajinske členitve prostora. Od devetdesetih let 20. stoletja dalje
so se razvile številne raziskave na področju krajinske ekologije, na katere je pomembno
7
vplival razvoj računalništva in s tem možnosti modeliranja in hitrejših ter bolj kompleksnih
obdelav podatkov (GERGEL in TURNER (ur.) 2002, KLOPATEK in GARDNER (ur.) 1999,
TURNER In GARDNER (ur.) 1990, TURNER, GARDNER O'NEILL 2001). Vzporedno se
krepijo tudi teoretična izhodišča in razčiščujejo pojmi (prim. (prim. BASTIAN in
STEINHARDT (ur.) 2002, BUREL in BAUDRY 2004, FARINA 1998, INGEGNOLI 2002,
PALANG in FRY 2003). TOTH 1988, VOS/STORTELDER 1992, ZONNEVELD 1989,
1995). Večina omenjenih študij razčlenjuje zelo podrobno številne dejavnike, ki vplivajo na
zgradbo in delovanje krajine (geomorfologija, pedologija, meteorologija, hidrologija,
vegetacija, raba tal, vpliv človeka). Nekateri avtorji (TOTH 1988) opozarjajo, da je potrebno
najti zvezo med obliko krajine in njeno celotno zgradbo, saj samo vizualne ugotovitve na
področju zgradbe še niso dovolj. To opozorilo je umestno, saj se je velik del zlasti starejših
raziskav začel in zadovoljil z izsledki na področju vidnega dela zgradbe krajine.
V kulturni krajini je potrebno upoštevati tudi človekove posege in vplive ter spremembe, ki
izhajajo iz tega. Tem spremembam zato bolje ustrezajo novejša spoznanja o nalogah krajinske
ekologije. Tako opredeljujeta Forman in Godron (1986) krajinsko ekologijo kot študij
zgradbe, delovanja in sprememb v heterogenem krajinskem prostoru, sestavljenem iz
vzajemno povezanih in sovplivajočih ekosistemov. Pojem »zgradba« se nanaša na prostorska
razmerja med ekosistemi, ki sestavljajo določeno krajino, torej razpored energije, snovi in
rastlinskih ter živalskih vrst po številu, velikosti, vrstah, oblikah. Pojem »delovanje« se
nanaša na vzajemno delovanje med prostorskimi gradniki krajine (tok energije, snovi in
organizmov). Pojem »sprememba« pa se nanaša na spremembe v zgradbi ali /in/ delovanju
krajine v določenem časovnem obdobju. Podobno opredelitev prinašata Vos in Stortelder
(1992), ko poudarjata, da gre pri krajinski ekologiji za študij tistih značilnosti zgradbe,
delovanja in časovnih sprememb v krajini, zaradi katerih je za vsako krajino značilen določen
razpored ekosistemov. Na razpored ekosistemov v krajini vplivajo naravne in družbene
danosti (lastništvo oziroma administrativna pripadnost, ekonomija in infrastruktura).
Danes je krajinska ekologija interdisciplinarna integrativna znanost, ki se usmerja ne več
toliko k holističnemu prikazovanju krajine pač pa k reševanju določenih problemov v krajini
(Bastian in Steinhardt 2002). Ob tem se dotika tako ekoloških danosti prostora kot človeka, ki
v tem okolju živi in dela.
Grafikon 1.2-1: Hierarhija različnih prostorskih enot in stopnja znanstvenega razumevanja
Biosfera
Biom
Regija
Krajina
Ekosistem
Populacija
Razumevanje – nizko
Razumevanje – visoko
8
Organizem
Grafikon 1.2-2: Stopnje zaznave sveta (prirejeno po Bastian in Steinhardt 2002, s. 246)
Duhovni svet
Materialni svet
Spoznani
svet
Osebni
izkustveni
svet
9
2
EKOLOŠKE OSNOVE KRAJINSKE EKOLOGIJE
Z vključevanjem družboslovnih znanosti v sklop bio-geo znanosti krajinska ekologija ni
postala nikakršna naddisciplina, ampak klasičen primer neizogibno potrebnega dialoga
(oziroma sodelovanja) najrazličnejših znanosti, katerih osnova je ekologija. Z ekološkega
vidika se bomo ukvarjali predvsem z ekološkimi sistemi – od ekosistema, preko krajine do
biosfere.
2.1 OSNOVNE EKOLOŠKE SPREMENLJIVKE
Dejavnike, ki vplivajo na ekološke procese v okolju, lahko delimo na različne načine.
Najpogostejša je delitev na biotske in abiotske ter antropogene dejavnike. Zanimiva in za
razumevanje ekologije in zlasti kulturnega prostora je npr. tudi delitev na dejavnike, ki so
odvisni ali neodvisni od gostote populacije. Primer dejavnika, ki je odvisen od gostote
populacije, je npr. lakota: čim gostejša je populacija, tem manj hrane je na razpolago
posameznemu osebku in odločilnejši za obstanek so učinki na rast, razmnoževanje in
preživetje. V prenaseljenem prostoru ima podobne učinke preobremenitev (npr. onesnaženje)
okolja: ekološke razmere se poslabšajo do tolike mere, da se rast gostote populacije
(naseljenost) ustavi in nato začne zmanjševati. Kot katalizatorji znotrajvrstne konkurence
imajo tovrstni dejavniki pomembno vlogo v razvoju vrst.
Dejavniki, ki so od gostote populacije neodvisni, eliminirajo določeno populacijo (vrsto) brez
ozira na njeno gostoto (inverzije, pozebe, določene koncentracije polutantov v zraku ali vodi,
zaradi toplotnih emisij povečana temperatura vodnih teles itd.). Zaradi svojega pretežno
znotrajvrstnega selektivnega učinka so dejavniki te vrste za razvoj vrst pomembni na
drugačen način (pojav mutantov, "odpornih" ras etc.).
Za praktično razumevanje okoljskih procesov je med mnogimi načini delitve ekoloških
dejavnikov pomembna delitev dejavnikov in z njimi povezanih procesov in zvez na:
– energijo,
– snov,
– prostor,
– čas,
– pestrost,
– antropogene dejavnike (Watt 1973).
Prikazovanje načinov, kako teh šest ekoloških spremenljivk deluje med seboj v kateremkoli
ekološkem sistemu ali procesu, zahteva sistemsko orientiran pogled na okolje, tj. od
krajinskega ekologa, planerja etc. zahteva, da upošteva učinek vsakega dela sistema in
njegovih procesov na druge dele (in njihove procese) in na celoten sistem ter določen proces v
njem. Tak pristop k interpretaciji ekoloških procesov tudi podira pregrade med umetno
delitvijo ekologije na posamezne "specializirane" ekologije, kot npr. fiziološko ekologijo,
populacijsko ekologijo, energetiko življenjskih združb, organizacijo življenjskih združb,
evolucijsko ekologijo, humano ekologijo itd. Ekologija naj bi namreč bila celosten pogled na
procese v konkretnem prostoru, kjer se procesi, ki jih obravnavajo te "specializirane"
ekologije, odvijajo vzporedno in vplivajo drug na drugega – vsi pa imajo skupne imenovalce
– zgoraj naštetih šest ekoloških spremenljivk.
Interpretacija ekoloških fenomenov iz perspektive teh šestih kategorij vodi tudi v mnogo bolj
dinamičen pristop k ekologiji – s poudarkom na procesih (in ne na opisovanju trenutnih stanj).
Če gledamo na medsebojne vplive teh šestih kategorij z evolucijskega vidika, vidimo, da ti
procesi oziroma odnosi do njih dejansko predstavljajo izhodišča življenjskih strategij vrst.
Ena največjih prednosti analize procesov na podlagi teh šestih spremenljivk je v tem, da
omogočajo odkrivanje osnovnih podobnosti v različnih pojavih, ki na videz sicer nimajo
ničesar skupnega, kot so npr. sova, ki preži na plen, delavec, ki se vozi na delo; prostorski
planer, ki išče lokacijo novega naselja ali rekreacijskega centra. Vsak od teh procesov namreč
zahteva energijo, in če bo npr sova stalno porabljala preveč energije, bo fizično propadla.
Tudi delavec, ki bi se predaleč vozil na delo, bo gospodarsko propadel. Prav tako bo propadel
z ozirom na potencialne obiskovalce neustrezno locirani rekreacijski center. Pozitivna
energijska bilanca je osnovni pogoj za nadaljevanje vsakega od teh procesov.
Popolnost dinamične ekološke analize prostorskih procesov na podlagi teh spremenljivk je
mogoče doseči le, če so vse od njih upoštevane enakovredno in se pomen določene
spremenljivke ne povečuje sorazmerno z lahkoto ali zahtevnostjo interpretacije njenih
parametrov. Tako npr. energija, potrebna za krčenje gozda na potencialnem gradbenem
prostoru, ne sme biti odločujoči faktor, da take lokacije ne bi izbrali, če ima sicer prednosti
pred alternativno zazidavo kmetijskih tal. Enako npr. oddaljenost (= energija, potrebna za
transport) potencialnega kamnoloma od porabnikov ne sme in ne more biti edino merilo za
izbiro lokacije. Šele poznavanje omenjenih spremenljivk omogoča razumeti koncept
ekosistema kot podlage za razumevanje kompleksnih povezav in prepletov, ki omogočajo
življenje našega planeta. Zato bomo koncept ekosistema in njemu nadrejenih pojmov, kot je
npr. krajina, predstavili šele po pregledu že omenjenih šestih dejavnikov.
2.1.1 Energija
Energija vpliva na dinamiko ekoloških procesov v krajini na mnogo bolj ali manj očitnih
načinov – ker je pač osnovno gonilo teh procesov. S svojo prisotnostjo, razpoložljivostjo in
nerazpoložljivostjo energija vpliva enako na lito-, bio- in antroposfero.
Lastnosti energije, ki so posebno pomembne za ekologijo, opredljujeta prvi in drugi zakon
termodinamike:
I.: Energija se lahko spreminja iz ene oblike v drugo, vendar je ni nikdar mogoče ne ustvariti
ne uničiti. /Svetloba npr. je oblika energije, ki jo je – odvisno od okoliščin – mogoče
spreminjati v delo, toploto ali hrano (kot potencialno energijo), vendar je ni mogoče
uničiti./
II.: Noben proces, povezan s preobrazbo energije, ne bo potekal spontano, če pri tem energija
ne bo prehajala iz koncentrirane oblike v razpršeno (toplota vročega predmeta se bo
spontano širila v hladnejšo okolico). Z drugimi besedami: ker se nekaj energije vselej
razprši v neizkoristljivo toplotno energijo, ni spontane transformacije energije (npr.
svetlobe) v potencialno energijo (npr. v protoplazmo), ki bi imela stoodstoten izkoristek
(E. Odum 1971).
Načela, ki označujejo odnose med organizmi in energijo
2
Glavne odnose med organizmi in energijo v ekosistemih označujejo naslednja načela:
1. načelo: Vsebnost energije na utežno enoto različne hrane močno variira – to vpliva na
strategijo pridobivanja hrane posameznih organizmov. (Energijska vrednost grama
suhe snovi je za kopenske rastline v povprečju 18,8 kJ, za vretenčarje pa 23,4 kJ.)
2. načelo: Podobno kot materija tudi energija nastopa v letalnih in optimalnih koncentracijah
za posamezne organizme, ki s tem v zvezi razvijajo najrazličnejše mehanizme in
strategije za prestrezanje energije ali za obrambo pred njo (dlačice, puh, tkiva,
heliotropizem itd.).
3. načelo: Vrsta, ki zaseda določeno nišo, praviloma bolje izkorišča energijo, ki je v tej niši na
razpolago, kot druga vrsta, ki bi morda skušala to nišo zavzeti.
Dassmann in Matthews sta npr. dokazala (Watt 1973), da je maksimalna gostota
goveda na južnozimbabvejskem ranču dajala komaj 78 odstotkov čistega profita, ki
ga je dajala ob trajnosti donosov naravna populacija 13 domačih vrst divjadi (na
pašnikih boljši izkoristek s kozo, ovco in govedom!?). Taki primeri so v naravi
pravilo, razen če naravne pregrade ne zadržujejo konkurenčnejšega,
učinkovitejšega izkoriščanja naravnih danosti sposobnejše vrste.
4. načelo: Na prihodnji razvoj živega (v nekem ekosistemu) imajo največji vpliv sistemi, ki za
svoj obstoj (funkcioniranje) potrebujejo najmanj energije na enoto biomase.
E. Odum je opozoril (1971), da z razvojem ekosistema narašča količina mase na
enoto energije v energijskem toku. Količina energije v toku je na istih geografskih
širinah v bistvu konstantna.
Značilnosti energijskega toka skozi ekosisteme
Brez energije (energijskih tokov) bi ne bilo ne ekosistemov ne življenja. V bistvu se vsa
ekologija ukvarja z odnosi med svetlobo (sončno energijo) in ekosistemi ter načini preobrazbe
energije v teh sistemih. V nasprotju z materijo (zaradi lastnosti, ki jih opredeljuje drugi zakon
termodinamike) pri energiji ne moremo govoriti o kroženju energije v ekosistemih, temveč le
o njenem pretoku skoznje. Razen sorazmerno majhnega deleža zemeljske energije
(vulkanizem, gravitacija, tektonika) je vsa energija, ki omogoča ekološke procese, sončnega
izvora.
Sončna svetloba dosega biosfero (zgornjo plast atmosfere) z intenzivnostjo solarne konstante
2
2
(8,368 J/cm /min = 1367 W/m /min). Pozimi je te energije nekaj več, saj je Zemlja 1. januarja
najbližje soncu (147,1 milijona km), 4. julija pa je ta razdalja največja (152,1 milijona km).
To se zdi na prvi pogled nenavadno, vendar je pomembnejši kot, pod katerim pada ta energija
na površino, kot pa razdalja.
Grafikon 2.1.1–1: Vpliv geografske širine Zemlje (A – bližina ekvatorja, B – bližina pola)
na jakost sončnega obsevanja (po Krebsu 1994, s. 94)
3
B
A
Za horizontalno ploskev na ekvatorju je tako ob enakonočju, ko je sonce točno nad
ekvatorjem, opoldne kot enak zemljepisni širini. Poleg tega vpliva na količino prejete energije
tudi trajanje obsevanja. Ob poletnem sončnem obratu traja obsevanje na severni polobli dalj
časa kot na ekvatorju ali južni polobli, ob zimskem pa obratno.
Na poti skozi atmosfero se izgubi (odbije, absorbira) približno polovica energije (v najboljšem
primeru: opoldne, na jasen poletni dan 33 odstotkov – Odum 1971), lahko pa tudi več. Na poti
skozi oblake, rastlinski sloj ali vodo se še spremeni tako intenzivnost kot spektralna sestava
sončnega sevanja (svetlobe). Oblaki npr. zadržijo sorazmerno malo vidne svetlobe, ki je
pomembna za fotosintezo, tako v zmernem pasu dospe na m2 na dan le 12.560 do 16.747 kJ.
Podrobnosti so v grafikonu 2.1.1–2 in preglednicah 2.1.1–1a, b.
Grafikon 2.1.1–2: Pot energijskega toka skozi atmosfero
(po Formanu in Godronu 1986, s. 36)
4
Zgornja plast atmosfere
100 %
Odboj od
atmosfere
20
– oblaki, %
– delci
80 %
17 %
absorpcija
atmosfere
– oblaki,
– plini
Odboj od tal
Segrevanje
atmosfere
10
%
Prispelo do tal
63 %
Absorpcija (tla,voda, rastline)
53 %
kratkovalovno sevanje
dolgovalovno sevanje
Količina absorbirane in odbite energije v atmosferi je odvisna od njene sestave oziroma
prosojnosti, prav tako pa je količina odbite in absorbirane energije na tleh odvisna od rabe tal
oziroma pokrovnosti. Zato se podatki pri različnih avtorjih nekoliko razlikujejo. Spodnji
preglednici prinašata povprečne tokove sončne energije v globalnem obsegu, ki se od
podatkov v grafikonu 2.2.1–2 nekoliko, a ne bistveno razlikujejo.
Preglednica 2.1.1–1a: Tokovi sončne energije (povprečja) v globalnem obsegu
(Chiras 1988, s. 66, Owen in Chiras 1990, s. 24)
Prispela sončna energija na zgornjo plast atmosfere
Odboj od oblakov v atmosferi
Odboj od prahu v atmosferi
Odboj od tal
∑ Odboj
Absorpcija v atmosferi, vodi in tleh
Evaporacija vode
Energija, ki deluje na vetrove in valove
∑ Absorpcija
Absorpcija zelenih rastlin
Fotosintetski izkoristek
Preglednica 2.1.1–1b: Tokovi sončne energije (povprečja) v globalnem obsegu
(Odum 1989, s. 75)
5
100 %
21 %
5%
6%
32–34 %
42 %
23 %
1%
66–67 %
1–2 %
0,023 %
∑ Odboj
Absorpcija = direktna pretvorba v toploto
Evaporacija, padavine (žene vodni cikel)
Energija, ki deluje na vetrove in valove
Fotosinteza
∑
30 %
46 %
23 %
0,2 %
0,8 %
100,0 %
Na količino dejansko prejete energije osončenja vplivajo:
– letni čas,
– geografska širina,
– propustnost atmosfere (oblačnost, onesnaženost),
– reliefne značilnosti (nagib, ekspozicija) tal.
Kadar govorimo o zemeljski energijski bilanci (toku), je torej treba upoštevati variacije v
dotoku energije, ki nastajajo z različno geografsko širino. Letni potek dotoka energije namreč
niha tem bolj, čim bolj se približamo poloma. To pomeni, da morajo biti arktični organizmi
sposobni izredno učinkovito izkoriščati energijo v kratkem času, ko je intenzivno
razpoložljiva, imeti pa morajo tudi mehanizme, ki jim omogočajo, da prežive surovost okolja
v preostalem delu leta.
Podobno vplivata (lokalno) na dotok sončne energije nagib in ekspozicija (prim. grafikon
2.2.1–3, preglednica 2.2.1–2). Letni potek dnevne energije globalnega obsevanja za različne
meteorološke razmere v Sloveniji prikazuje grafikon 2.2.1–4.
Grafikon 2.1.1–3: Vpliv nagiba in ekspozicije na osončenje (po Franku in Leeju 1966)
kWh /m2/dan
jug
ravno
sever
januar
marec
maj
julij avgust
oktober
december
Preglednica 2.1.1–2: Celoletna potencialna insolacija Ljubljane glede na nagib in ekspozicijo
(v kWh/m2, po Franku in Leeju 1966 ter Hočevarju et al. 1982, s. 25–79)
6
Lege
Nagibi
5–14,9 %
15–24,9 %
25–34,9 %
35–44,9 %
45–54,9 %
55–64,9 %
65–74,9 %
75–84,9 %
85–94,9 %
95–104,9 %
>104,9 %
N
NNE,
NNW
NE,
NW
ENE,
WNW
E,
W
ESE,
WSW
SE,
SW
SSE,
SSW
987,53 995,11 1016,41 1047,48 1082,96 1117,29 1145,55 1164,03
887,28 903,48 948,24 1011,71 1081,87 1147,66 1200,47 1234,39
787,77 813,00 882,10 977,56 1079,80 1173,09 1246,40 1292,82
696,71 728,34 820,57 945,97 1076,53 1192,95 1282,86 1339,09
620,66 655,19 765,35 917,39 1071,93 1207,19 1310,16 1373,86
554,86 593,10 717,16 891,87 1066,04 1216,22 1329,18 1398,38
497,70 539,26 675,79 869,17 1058,99 1220,78 1341,20 1414,30
447,66 492,70 640,73 849,01 1051,05 1221,66 1347,50 1423,21
404,67 452,71 611,19 831,05 1042,47 1219,69 1349,33 1426,68
366,51 417,90 586,10 814,85 1033,43 1215,57 1347,78 1426,02
328,34 429,42 561,00 798,66 1024,40 1211,45 1346,70 1425,36
ravnina ( = nagib do 4,99 %) ima vrednost potencialne insolacije 1083,30 kWh/m2
S
1170,45
1246,06
1308,66
1358,16
1395,34
1421,58
1438,66
1448,31
1452,17
1451,65
1451,13
Po dogovoru predstavlja s 1083 kWh/m2 vrednost potencialne insolacije ravnine 100,00 %,
južne lege v nagibnem razredu 85–95 % imajo najvišje vrednosti 134,05 % in severne lege v
nagibnem razredu nad 105 % najnižje vrednosti 30,31 %.
Potencialno sončno obsevanje določene površine dobimo, če zanemarimo vpliv atmosfere
(odboj, razpršitev, absorpcija). Drugače od potencialnega sončnega obsevanja predstavlja
globalno obsevanje vsoto direktnega in razpršenega sončnega obsevanja na vodoravno
površino, kvaziglobalno obsevanje pa vsoto direktnega in razpršenega sončnega obsevanja na
različno nagnjene in usmerjene površine (Hočevar et al. 1982).
Grafikon 2.1.1–4: Letni potek dnevne energije globalnega obsevanja pri jasnih in oblačnih
meteoroloških razmerah v Sloveniji (po Hočevarju et al. 1982, s. 17)
(kWh/m2)
7
jasno
6
5
4
3
oblačno
2
1
0
januar
marec
maj
julij
avgust
oktober
december
Dejanske količine kvaziglobalnega obsevanja v Sloveniji se gibljejo med 811 in 5333 MJ/m2
(Gabrovec 1996), kar znaša razmerje 1 : 6,6. Te razlike so predvsem posledica razgibanega
reliefa Slovenije, ki na razmeroma majhnem ozemlju odločilno vpliva na količino dejanskega
7
osončenja. Deleže in količine letnega kvaziglobalnega obsevanja v Sloveniji prikazujemo v
preglednici 2.1.1–3.
Preglednica 2.1.1–3: Površina Slovenije in deleži po razredih letnega kvaziglobalnega
obsevanja (v MJ /m2, prirejeno po Gabrovcu 1996, s. 67)
Količina prejete energije
(v MJ/m2)
do 1000
med 1000 in 1400
med 1400 in 1800
med 1800 in 2200
med 2200 in 2600
med 2600 in 3000
med 3000 in 3400
med 3400 in 3800
med 3800 in 4200
med 4200 in 4600
med 4600 in 5000
nad 5000
Skupaj
Površina (km2)
%
1,63
15,07
40,34
99,82
286,34
623,67
1249,78
2508,30
7516,89
6695,47
1169,96
64,00
20271,27
0,1
0,2
0,5
1,4
3,1
6,1
12,4
37,1
33,0
5,8
0,3
100,0
Sončna energija, ki tako dospe do tal, vpliva na življenje v vseh okoljih. Organizmi na površju
Zemlje so izpostavljeni direktnemu sončnemu sevanju (do 0,4 mikrometra ultravioletna, od
0,4 do 0,7 mikrometra vidna in nad 0,7 mikrometra infrardeča svetloba) in dolgovalovnemu
sevanju, ki ga oddaja neposredno okolica. Obe sevanji prispevata h klimatskim danostim v
okolju (temperatura, izhlapevanje vode, gibanje vode in zraka itd.). Le majhen del sončne
energije (vidni del spektra) sodeluje v fotosintetskih procesih. Po Begonu et al. (1990)
predstavlja vidna svetloba v povprečju 44 odstotkov vse prispele svetlobe na tleh.
Grafikon 2.1.1–5: Spektralna sestava sončne svetlobe (Owen in Chiras 1990, s. 23)
Nižja energija
← Nižja frekvenca ←
Višja energija
→ Višja frekvenca →
8
Daljša valovna dolžina (cm)
103
Radijski
Valovi
10
10–1 10–3
Mikrovalovi
IR žarki
(toplota)
Rdeča
0,71
Krajša valovna dolžina (cm)
oranžna
0,65
10–4
Vidna
UV
svetloba žarki
rumena
0,59
10–7 10–9
X
Gama
žark žarki
i
zelena
0,58
10–11
modra
0,49
violična
0,42
0,40
Valovna dolžina vidne svetlobe v 10–6 m
Z biološkega stališča je najzanimivejši tisti del sončne energije, ki vstopa v življenjske
procese – od fotosinteze dalje:
Preglednica 2.1.1–4: Učinkovitost energijskega toka skozi ekosistem v kJ/m2/letno
(po Dickinsonu in Murphyu 1998, s. 55 in Odumu 1989, s. 74)
Energijski tok (kJ/m2/leto)
Energijske izgube
SONCE
ogrevanje atmosfere, vreme
20 × 106
↓
ATMOSFERA
vodni in mineralni tokovi
4 × 106
↓
EKOSISTEM
fotosintetska “izguba” – vezava
2 × 106
↓
izgube ob presnovi in dihanju
AVTOTROFI (P)
(P – K1)
8000
↓
izgube ob presnovi in dihanju
HETEROTROFI – K1
(K1 – K2)
800
↓
izgube ob presnovi in dihanju
HETEROTROFI – K2
(K2 – K3)
150
↓
Kot vidimo v preglednici 2.1.1–4, se velik del energije ob vsakem prehodu spremeni v
razpršeno, za fotosintezo direktno neuporabno toploto, v skladu z drugim zakonom
termodinamike. Ta oblika energije je sicer izgubljena za naslednjo prehranjevalno stopnjo, ni
pa zapravljena. Absorbirana energija v atmosferi, vodi in tleh ogreva biosfero, žene vodni
cikel in vpliva na klimatske zakonitosti.
9
Ko prehaja energija po prehranjevalni verigi, se spreminjajo njene lastnosti. Količina energije,
ki je na voljo organizmom, na vsaki višji stopnji pada, zato pa narašča njena koncentracija. To
razmerje lahko izrazimo na več načinov, npr. s količino energije, ki je potrebna na določeni
prehranjevalni stopnji, da lahko podpira obstoj višje prehranjevalne stopnje. Tako se npr.
približno en odstotek sončne energije, ki jo prejmejo rastline, dejansko spremeni v biomaso,
to je hrano. Poenostavljeno lahko sklepamo, da je npr. potrebnih deset tisoč enot sončne
energije, da proizvede sto enot energije rastlinojedov in eno enoto energije plenilca (Odum
1989). Zato so plenilci, količinsko gledano, redki, prehranjevalne verige pa razmeroma kratke
(prim. preglednica 2.1.1–5).
Preglednica 2.1.1–5: Velikost energijskih sprememb po prehranjevalni verigi
(Odum 1989, s. 77)
Upadanje količine
Energijski tok (→)
Toplotne izgube
Naraščanje koncentracije
106
104
103
102
101
sonce → zelene rastline → rastlinojedci → plenilci I → plenilci II
(↓)
(↓)
(↓)
(↓)
(↓)
1
102
103
104
105
10
2.1.2 Snov
Načela, ki označujejo odnose med organizmi in snovjo
Praktično je vso množico podatkov o snovi v okolju, tj. mineralnih snoveh, vodi, tleh in
zraku, mogoče povzeti v pet načel, ki so vsa povezana med seboj in predstavljajo zaokroženo
celoto teorije. Ta omogoča kompleksno razumevanje vplivov materije na organizme oziroma
delovanje celotnih ekosistemov.
1. Načelo
Za vsak organizem A in vsak faktor B obstaja stopnja razpoložljivosti faktorja B (npr.
koncentracija N, P, K v tleh, velikost talnih agregatov, koncentarcija CO2 v zraku, površina
primernih zimovališč za divjad), pri kateri je določen biološki proces tega organizma (rast,
razmnoževanje, gibanje – širjenje) maksimiran (graf. 2.1.2–1, a, b, Tarman 1992, s.14, 15)
Grafikon 2.1.2–1: Strpnostni krivulji (po Tarmanu 1992, s. 14, 15)
učinkovitost
80 %
optimum
spodnja
letalna
meja
minimum
maksimum
zgornja
letalna
meja
ekološki dejavnik
a) Strpnostna krivulja generalista
učinkovitost
90 %
optimum
minimum
spodnja letalna meja
maksimum
zgornja letalna meja
ekološki dejavnik
b) Strpnostna krivulja specialista
11
Različni procesi imajo različne optime za isti faktor in isti procesi (tj. isti procesi pri isti
vrsti) imajo lahko različne optime v različnih letnih časih, različnih delih življenjskega
cikla, itd.
Diagram ilustrira tudi dejstvo, da je nesmiselno govoriti o "škodljivih" ali "koristnih"
snoveh, če ne navajamo tudi njihovih koncentracij (voda je npr. v prevelikih količinah
lahko škodljiva, "škodljivi" SO2 pa je lahko za rast rastlin koristen vir žvepla – v določenih
koncentracijah). Diagram tudi prikazuje, da ima vsaka snov optimalno koncentracijo, ki
nikakor ni enaka maksimalni: prevelike količine nitratov, uporabljenih v umetnih gnojilih,
lahko zaidejo v talnico ali premaknejo ekološko nišo, tako da njiva postane npr.
primernejša za nitrofilne plevele kot pa za kulturno rastlino samo. Isto velja tudi za
gnojenje v gozdu.
Faktor B mora biti torej razpoložljiv v pravi koncentarciji, obliki (P, N!) v pravem času in
na pravem mestu.
2. Načelo
Prostor, ki ga določena vrsta (raba) zavzema, je presek con toleranc vseh dejavnikov.
Kadar so upoštevane cone tolerance ekoloških dejavnikov vseh kategorij, govorimo o niši
določene vrste (ali rabe).
3. Načelo
Rast pogojuje medsebojno delovanje mnogih hranilnih snovi. Neustrezna prisotnost
(prevelika ali premajhna) ene same od njih, lahko rast ustavi (prilagojen Liebigov zakon
minimuma).
"Kritični faktor" torej najpogosteje odloča o ravnovesju v okolju in pri negi oziroma pri
načrtovanju zahteva največjo pozornost.
4. Načelo
Ker se v svojih zahtevah vsaka vrsta nekoliko razlikuje od drugih, že zelo majhne razlike v
ekoloških dejavnikih v času ali v prostoru izoblikujejo serijo vrst (tipov rabe), ki
nadomeščajo druga drugo v prostoru in času (sukcesija): npr. vertikalna conacija rastlinstva
ali zaporedje tipov rabe tal (gozd – pašnik, travnik, njiva): prim. graf. 2.1.2–2.
Grafikon 2.1.2–2: Nadomeščanje vrst (tipov rabe) A1 – A3 z ozirom na koncentracijo
faktorja B v času in prostoru (po Wattu 1973, s. 55)
A1
A2
Koncentracija faktorja B
5. Načelo
12
A3
Če morajo biti snovi razpoložljive ob pravem času, na pravem kraju in v pravi
koncentraciji, potem so organizmi (raba, ekosistemi) odvisni od mehanizmov, ki regulirajo
razpoložljivost snovi, npr.: vertikalni oceanski tokovi, ki dvigajo iz usedlin na dnu
mineralne snovi, potrebne za razvoj sardel ..., procesi preperevanja substrata, fizikalne
lastnosti tal, ki odločajo o razpoložljivosti vode, zadostne količine padavin, ki preprečujejo
zasolitev (salinizacijo) poljedelskih zemljišč, itn.
Snov v (terestričnem) ekosistemu lahko razdelimo v štiri glavne skupine (grafikon. 2.2.2–3):
1. atmosfera – rezervoar plinov pa tudi snovi v trdnih delcih: Duvigneaud (cit. Reichle 1970,
str. 202) npr. navaja naslednje letne količine atmosferskih prilivov na gozdni ekosistem v
kg/ha: K 3,0; Ca 11,0; Mg 4,0; N 9,5; P 0,5).
Atmosfero delimo v nadtalno in talno;
2. organska snov (živa in mrtva);
3. dostopni minerali;
4. minerali v substratu in tleh (v kratkih časovnih razdobjih živim organizmom nedostopni).
Grafikon 2.1.2–3: Glavni procesi razvrstitve in premeščanja snovi v ekosistemu
(po Likensu in Bormannu 1995, s. 2)
Meja ekosistema
VNOSI
IZNOSI
→
1
→
Atmosfera
Meteorološki
Organska snov
(živa in neživa)
→
Meteorološki
2
←
→
↓
↓
8
3
Geološki
7
↑
9
8
Geološki
↑4
5
→
Biološki
Minerali v geološki
podlagi in tleh
→
→
Dostopni minerali
→
Biološki
6
←
notranji
cikel
Elementi v plinastem stanju praviloma krožijo v večjih sistemih (N je izjema, ker se veže na
različne spojine – NH2, NH3 etc.), zato atmosfere ne vključujemo v notranji ekosistemski
cikel.
Glavni procesi premeščanja materije so:
13
– 1: črpanje plinov (CO2 iz atmosfere za fotosintezo, N za fiksacijo);
– 2: vračanje plinov v atmosfero (stranski produkti življenjskih procesov);
– 3: razgradnja (mineralizacija) organske snovi (mikroorganizmi), izpiranje – padavine imajo
npr. pod drevesom drugačen kemizem kot nad njim – zlasti kisle padavine! Eksudati
(sladkorji, aminokisline, encimi, organske kisline, vitamini) – snovi, ki jih rastline izločajo
skozi korenine ali liste (npr. tamariska, kamenokreči);
– 4: črpanje hranilnih snovi (medij je voda);
– 5: preperevanje kamnin, substrata, pri tem se sproščajo hranilne snovi, ki v talni raztopini
postanejo rastlinam dostopne. Preperevanje oziroma korozijo lahko spremljajo tudi na
kamnitih spomenikih;
– 6: tvorba novih kamnin (proces nasproten preperevanju) – apnenci!
– 7: vračanje plinov (O, CO2) v atmosfero ob procesih redukcije oziroma oksidacije;
– 8: spiranje plinov iz atmosfere (CO2 in H2O npr. sodelujeta v raztapljanju in prenašanju
apnenca);
– 9: sproščanje anorganskih aerosolov.
Če predpostavljamo, da ima atmosfera bolj ali manj stabilno kemično sestavo, bi potem tako
shematizirani model kroženja materije v ekosistemu predstavljal zaključen – zaprt ekosistem.
Vendar take situacije v naravi praktično ni. Dejansko vsak ekosistem dobiva snov tudi z vhodi
(vnosi, prilivi, vlaganji), ki prihajajo iz njegove soseščine (horizontalno in vertikalno vzeto) in
jo prav tako izgublja z izhodi (iztoki, odlivi, iznosi).
Vektorji premeščanja snovi
Pri premeščanju snovi zunaj ekosistemskega kroženja ločimo tri (oziroma štiri) vektorje
(načine premeščanja):
a) Meteorološki vektor:
medij je zrak v kombinaciji s težnostjo – gozd s tornostjo gornje ravnine krošenj prejema
na ta način več vhodov kot bolj gladke površine (npr. polje):
– padavinska voda, ki vsebuje trdne delce in raztopljene snovi,
– lebdeči trdni delci,
– aerosoli (npr. NaCl ob morski obali),
– grobi, veliki delci.
b) Geološki vektor:
– tekoča voda s trdnimi delci in raztopljenimi snovmi (ne samo redni tokovi, ampak tudi
in predvsem – poplave; npr. Nil pred gradnjo Asuanskega jezu!);
– pronicujoča voda – vertikalno premeščanje, tvorba talnih horizontov (B), premeščanje
v rastlinam nedosegljive globine (gnojenje na produ!);
– talnica, ki premešča snovi lateralno – v tleh (to lahko spremeni meje, ki se zde veljavne
za ekosistem na površju – Kras!);
– koluvij (pobočno premeščanje skal, kamenja, grušča zaradi gravitacije).
c) Biološki vektor:
– živali (odpadki, kadavri, gvano: odlagališče kopno, hrana iz morskega ekosistema).
d) Antropogeni vektor:
– posredni tokovi (zračni, vodni polutanti),
– neposredni tokovi (gradnja cest, odvoz pridelka s polja, lesa iz gozda, odstrel divjadi,
gnojenje).
Stanje ekosistema (razvojno, ravnotežno, obremenjeno) je mogoče izraziti z bilanco prilivov
14
in odlivov. Umetna (antropogena) odprtost ekosistema je lahko eno od meril za določanje
narušenosti naravnega stanja in vodilo za praktične ukrepe pri gospodarjenju z naravnim
virom kot npr. z gozdom, tlemi etc. (gl. Likens in Bormann 1995 – pristop po vodozbirnih
območjih).
O dinamiki kroženja materije oziroma o naravi (in stabilnosti) ekosistema mnogo pove tudi
način, kako se v ekosistemu akumulira živa snov (biomasa). V tem so razlike med različnimi
naravnimi ekosistemi (npr. gozd, trstičje), kot tudi v razvojnih stopnjah posameznega
ekosistema (npr. pionirski, klimaksni stadij gozda). V primeru trstičja pretežni del rastlinske
biomase (razen koreninski delov) odmre vsako leto in se vrača v kroženje (manj kapitala se
obrača hitreje!). Taki dinamiki kroženja je prilagojen tudi živalski del ekosistema. Tudi
rastlinska masa poljskega ekosistema odmira vsako leto – vendar ta sistem ni niti približno
zaprt, ker človek odstranjuje s pridelki velik del biomase. Zaradi tako nastalega stalnega
deficita je potrebno stalno gnojenje – za ohranjanje plodnosti tal. Hitremu kroženju materije v
takih ekosistemih je prilagojen tudi način razgradnje biomase.
Nasprotje sistemom s "hitrim obračanjem majhnega kapitala" je gozd, čeprav tudi tu
nastopajo velike razlike: za popoln obrat biomase npr. je v tropskem gozdu potrebnih nekaj
desetletij, v borealnem gozdu pa gre ta čas v stoletja. Temu ustrezajo tudi okvirne količine
opada na ha: v borealnih sistemih (1 tona/leto), zmernih (5 do 6 ton/leto) in tropskih (11
ton/leto).
Gozdni ekosistemi premikom nutrientov primerno razvijajo tudi ustrezne strategije
(Erythronium americanum npr. zadržuje v času pomladnega spiranja 30 odstotkov letnih
odlivov apnenca!). Gozdni opad je torej zelo pomemben za kroženje snovi v gozdnih
ekosistemih, podrobnosti prikazujemo v preglednicah: 2.2.2–1, 2.2.2–2, 2.2.2–3.
Preglednica 2.1.2–1: Porazdelitev makroelementov v nekaterih delih fitocenoze (gozd hrasta,
bukve in gabra – Virelles, Belgija) v kg/ha (Duvigneaud, v: Reichle 1970,
s. 214–215)
1. v vsej fitocenozi
2. podzemni deli
3. nadzemni deli
K
342
97
245
Ca
1248
380
868
Mg
102
21
81
N
533
127
406
S
81
30
51
P
44
12
32
4. hlodovina in lubje
5. grmovje (nadzemno)
6. pritalno rastje
7. zeleni listi
8. listni opad
164
5
41
36
15
776
35
35
54
74
72
2
4
5
5
295
14
32
73
33
38
2
6
7
5
23
1
3
5
1
69
201
19
92
13
7
9. pritegnjeno v kroženje (letno)
%
100
28
72
Preglednica 2.1.2–2: Deleži makroelementov v nekaterih nadzemnih delih fitocenoze (gozd
15
breze, bukve, hrasta in kostanja) v % (Duvigneaud 1971, s. 531)
Breza
63
29
8
100
Krošnja z listi, vejami in sadeži
Deblo
Pritalno rastje
Skupaj
Bukev
50
49
1
100
Hrast
44
49
7
100
Kostanj
33
59
8
100
Preglednica 2.1.2–3: Teža posameznih delov gozdne vegetacije v kg/ha (Duvigneaud, v:
Reichle 1970, s. 214–215)
Vrsta
Hrast
Bukev
Gaber
Skupaj
Zeleni
listi
%
1030
1040
1300
3370
2,4
3,4
3,3
3,0
Brstiči,
vejice
do 1 cm
1395
1252
2300
4947
Veje
%
Deblo
%
3,2
4,1
5,9
4,4
12.435 28,0
9454 30,9
9069 23,2
30.958 27,5
Skupaj
%
28.061
18.841
26.380
73.282
65,0
62,0
68,0
65,1
42.921
30.587
39.049
112.557
Preglednice prikazujejo izreden pomen gozdnega opada (listja, lubja, vejic, zeliščnega sloja)
za kroženje snovi v gozdni fitocenozi: listje, ki tvori glavni del opada, ima v primerjavi s
hlodovino po teži razmeroma zelo majhen odstotni delež, zato pa je nesorazmerno bogatejše
po kemični sestavi. Steljarjenje torej napravi več škode kot razmeroma redko odstranjevanje
hlodovine. Količina mrtve biomase v razmerju do deleža žive biomase je tudi kazalec
razvitosti fitocenoze.
Pri študiju snovi v krajinskih ekosistemih so torej najpomembnejše postavke:
– optimalna koncentracija snovi,
– časovna in prostorska porazdelitev ("kritični faktor"),
– načini kroženja snovi,
– načini akumulacije snovi,
– načini obnavljanja snovi: prilivi in njihov način (antropogeni del),
– načini odlivov (eksporta) – erozija, odplavljanje (antropogeni del).
Biogeokemični cikli (H20, P, S, N, C)
Z vprašanji globalnega energijskega toka so tesno povezani tudi razni globalni biogeokemični
cikli, ki s tem da ostajajo v približnem ravnotežju, omogočajo življenje na Zemlji. Med temi
cikli so najpomembnejši: ogljikov (vključuje CO2), dušikov, kisikov, vodni cikel, kalijev,
fosforjev cikel itd.
Temeljna značilnost snovi na Zemlji je njeno kroženje, ta neprestana izmenjava snovi je tudi
osnova delovanja ekosistemov. V tem kroženju snovi so pomembni tako abiotski kot biotski
dejavniki. Med biotskimi dejavniki imajo še posebej pomembno vlogo zelene rastline, ki
zmorejo izkoriščati sončno energijo za delovanje in s tem povezano zajemanje snovi iz okolja
in s tem povezan tok snovi skozi vse življenjske skupnosti v ekosistemih. Nič manj pa niso
16
pomembni razkrojevalci, ki razgrajujejo odmrlo organsko snov in tako vračajo razgrajeno
snov tlem (v kopenskih ekosistemih) oziroma povečujejo delež sedimentov (v morjih).
Različni kemični elementi so pomembno hranilo za rastline. Hranila so torej kemični
elementi, ki sestavljajo organsko snov. Ločimo več skupin hranilnih snovi, ki jih prikazujemo
v preglednici 2.1.2–4.
Preglednica 2.1.2–4: Skupine hranilnih snovi in njihov odstotni delež v biosferi
(Dickinson in Murphy 1998, s. 64)
Element
Glavni elementi
Vodik
Kisik
Ogljik
Oznaka
Delež v biosferi
H
O
C
49,7
24,9
24,8
∑ 99,4
Makroelementi
Dušik
Kalcij
Kalij
Silicij
Magnezij
Fosfor
Žveplo
Aluminij
N
Ca
K
Si
Mg
P
S
Al
Mikroelementi
Na, Fe, Cl, F, J, Mn, Co, Cu, Zn, Va, Sn
0,270
0,073
0,046
0,033
0,031
0,030
0,017
0,016
∑ 0,516
∑ < 0,010
Glavne elemente, ki po količini izrazito prevladujejo, pridobijo rastline iz vode oziroma iz
zraka, druge elemente pa pridobijo rastline spet iz vode, zraka ali tal. Hranilne snovi so
ključne za uspevanje različnih oblik življenjskih skupnosti, po drugi strani pa lahko tudi
ocenjujemo življenjske skupnosti kot enega izmed pomembnih dejavnikov, ki vpliva na
kroženje snovi znotraj ekosistemov in med njimi. Spremembe, ki jih določene hranilne snovi
v tem kroženju doživijo, so vezane na biotske in abiotske dejavnike, zato imenujemo vsa
tovrstna kroženja z besedama biogeokemični cikli. Kemični elementi, ki krožijo skozi žive
organizme, so bioelementi (Krebs 1994). Globalno vzeto, so na Zemlji biogeokemični cikli
zaprti, snov kroži v organizmih, med njimi in neživim okoljem, cikli pa so v naravi
uravnoteženi.
Kemične elemente lahko razdelimo v različne skupine, glede na to kje na Zemlji prevladujejo
kot vir. Nekateri se pojavljajo pretežno v atmosferi (ogljikovi oksidi, dušikovi oksidi),
nekateri v kameninah (kalcij, kalij), nekateri raztopljeni v vodi (dušik, fosfor). V nadaljevanju
si bomo ogledali najbolj značilne primere t.i. hidrosferskega, biosferskega in litosferskega
cikla.
17
Vodni – hidrološki – cikel
Vodni cikel poganja sončna energija. Gre za velike količine energije, ki vpliva na zakonitosti
klime na Zemlji. Voda se v hidrološkem ciklu v različnih delih sveta pojavlja v vseh treh
agregatnih stanjih: tekočem, kot led in kot hlapi. V oceanih je kar 97 odstotkov vse vode,
sladke vode je le tri odstotke, od tega dva odstotka v ledenikih. Zato je v vodnem ciklu
pomembno hitro in učinkovito kroženje. Razlike v temperaturi na površju Zemlje tako
odločilno vplivajo na evapotranspiracijo in kondenzacijo.
Voda v tleh in tekoča voda sta ključnega pomena za življenje. Ravnotežje se vzdržuje s
padavinami na eni in evapotranspiracijo na drugi strani, ki predstavljata povratno zvezo med
atmosfero in oceani ter tekočimi vodami. Kar 75 odstotkov vseh padavin pade nad oceani, 25
odstotkov nad kopnim. Ker del padavin odteče v oceane, je delež evaporacije iznad oceanov
še višji: kar 84 odstotkov vse evaporacije poteka tu in le 16 odstotkov nad kopnim (Dickinson
in Murphy 1998). Podrobnosti so v grafikonu 2.2.2–1. Površine jezer in rek torej le malo
prispevajo k skupni količini vode, ki kroži v vodnem ciklu, zato pa so tem bolj pomembni
ledeniki, saj vplivajo na klimo Zemlje.
Vodni cikel je preprost. Zaradi energije sonca voda hlapi, vetrovi jo prenašajo nad različne
dele Zemlje, kjer se s padavinami vrača na tla. Voda hranilne snovi iz kopenskih ekosistemov
iznaša in v morske prinaša. Zaradi tega je lahko zanimiva primerjava med kemizmom tekoče
in padavinske vode – pove nam, kako pomembno je kroženje hranilnih snovi – ali je kroženje
znotraj ekosistema primerljivo z zunanjimi vnosi in iznosi. Eno najpomembnejših študij s tega
področja predstavlja analiza v poskusnih zlivnih območjih Hubbard Brook (Likens in
Bormann 1995). V večini primerov je delež vnosov in iznosov hranilnih snovi majhen v
primerjavi s količinami, vezanimi v biomasi, ki krožijo znotraj ekosistema, a močno odvisen
od stanja vegetacijske odeje oziroma ravnanja z njo.
Grafikon 2.1.2–4: Vodni cikel v km3 × 103 (Dickinson in Murphy 1998, s. 74)
Vodni hlapi v atmosferi (13)
Padavine nad
morjem (283)
Premikanje
vodnih hlapov
z vetrom (36)
↓
↑
Evaporacija iz
morja (319)
Oceanska voda (1,380.000)
→
←
Padavine nad
kopnim (95)
↓
Površinski
odtok in
podzemna
voda (36)
↑
Evaporacija in
transpiracija (59)
Voda v sedimentnih kameninah v
bližini površja Zemlje (210.000)
18
Fosforjev – litosferski – cikel
Fosfor je eden izmed makroelementov, čeprav so njegove količine v organizmih in potrebe po
njem relativno majhne. Fosfor v obliki fosfatov (PO43–) je pomemben sestavni del RNA,
DNA, fosfor najdemo tudi v maščobah organizmov in v kosteh. Fosfor ima ključno vlogo v
energijskih prenosih pri fotosintezi in respiraciji v celicah prek molekul ATP (adenosin
trifosfat). V neživi naravi pa ga najdemo v različnih kameninah in mineralih. V večini okolij
je fosfor redek, pomanjkanje fosforja lahko zavira življenjske procese. Razen v prašnih
aerosolih in slani pršici nad morji ni fosforja v atmosferi, zato temelji fosforjev cikel na
izmenjavah med tlemi, vodo in živimi organizmi (Dickinson in Murphy 1998). Fosforjev cikel
je razmeroma preprost, povratne zveze živega sveta so v njem manj pomembne kot v
dušikovem ciklu. Fosfor v kameninah raztaplja padavinska in tekoča voda, vodni tokovi ta
fosfor tudi premeščajo. Fosfor je kot fosfat na voljo rastlinam, ki ga vgradijo v svoje
organizme. Po prehranjevalnem spletu je potem na voljo rastlinojedom in dalje mesojedom.
Prek razkrojevalcev (različne bakterije) se potem fosfor kot fosfat (PO43–) spet vrača v okolje.
Biološki del fosforjevega cikla je mnogo hitrejši kot njegov geološki in oceanski del.
Dostopnost fosforja v tleh je odvisna od pH v tleh. V nevtralnih tleh je mnogo bolj dostopen
kot v kislih ali bazičnih tleh (Dickinson in Murphy 1998), tu se namreč spremeni v netopno
ali slabo topno obliko, ki rastlinam ni dostopna ali pa le slabo. Fosfat je anion in ga glina ne
adsorbira. Ko se pH v tleh spremeni in ni več nevtralen, se fosfati vežejo z glinenimi delci in
so tako nedostopni rastlinam. Izmenjava med živo in mrtvo organsko snovjo, tlemi in vodo je
sicer mnogo hitrejša od počasnih geoloških procesov, vendar se, dolgoročno gledano, količine
fosforja zmanjšujejo, saj ga odnaša tekoča voda v oceane, kjer se useda kot sediment na dno –
okvirno 13 × 106 ton letno. Del fosforja se sicer lahko vrne na kopno (ptice, ki lovijo ribe),
večji del pa se kopiči v morskih sedimentih in se v geoloških obdobjih, dolgih več milijonov
let, lahko dvigne v gorotvornih procesih na površino, kjer ga atmosferski procesi zopet
raztapljajo. V preteklosti je bil fosforjev ciklus uravnotežen. Toliko fosforja, kot se ga je
raztapljalo iz kamenin in ga je bilo na voljo organizmom, toliko se ga je tudi vračalo. Hitrejši
organski tok tega cikla je nadomeščala večja količina anorganskih rezerv. Šele človek je s
svojim ravnanjem porušil to ravnovesje. Primer fosforjevega cikla v izbranem gozdnem
ekosistemu prinaša preglednica 2.2.2–5, splošno shemo tega cikla pa grafikon 2.2.2–5.
Preglednica 2.1.2–5: Letni fosforjev cikel v gozdnem ekosistemu v kg/ha
(Likens in Bormann 1995, s. 109)
Padavine
Atmosfera
Izpiranje iz korenin
Tekoča voda
Vgrajeno v fitomaso
Opad listov
Opad korenin
Odtok po drevesu
Izločki korenin
Neto mineralizacija
Vnosi v
ekosistem
0,036 kg/ha
min.
min.
Iznosi iz
ekosistema
Vezava v
fitocenozi
Izločeno iz
fitocenoze
0,019
8,9
4,0
1,7
0,7
0,2
min.
Prirastek zelenih rastlin: nadzemno 0,9, podzemno 1,4, skupaj 2,3 kg / ha.
19
Grafikon 2.1.2–5: Fosforjev cikel (po Odumu 1989, s. 117)
Organizmi
(organski fosfor)
Vezava fosforja v
rastlinah, bakterijah
Izločki, odpadki,
bakterije
Raztopljeni
fosfati
Razgradnja: fizikalni
in biološki procesi
Erozija in preprevanje
Sedimentacija
Fosfatne kamenine
Geološki procesi
Sedimenti
Fosforjev cikel je v naravi brez vpliva človeka v ravnovesju. Odnašanje v tekoče vode in
morja se nadomešča z izpiranjem iz kamenin. V poskusni raziskavi v Hubbard Brooku so bili
izhodi fosforja nekaj manjši (0,023 kg/ha) od vnosov (0,131 kg/ha).
Žveplov – atmosferski in litosferski – cikel
Danes so viri žvepla v atmosferi naravni in umetni. Z izrabo fosilnih goriv je človek
najmočneje spremenil prav žveplov cikel, saj po Likensu in Bormannu (cit. Krebs 1994)
danes ljudje sproščamo 160-krat več žvepla kot pred industrijsko revolucijo. Danes so
količine umetno vnesenega žvepla v atmosferi že podobne količinam, ki tja pridejo po naravni
poti, težava pa je, da je žvepla mnogo več nad industrijskimi središči.
Preglednica 2.1.2–6: Razmerja med naravnimi in umetnimi viri v 1012 g S letno
(po Krebsu 1994, s. 675)
Viri žvepla v atmosferi
Naravni
Umetni
Vulkani
20
Prah
20
Biotski procesi v močvirjih
65
Oceani
144
Človekova dejavnost
242
Žveplo, ki pride v atmosfero, tam oksidira v sulfat SO4 in se potem useda na tla. Po naravni
poti pride žveplo v atmosfero z vulkanskimi izbruhi, prahom in z biološko razgradnjo. Velik
20
vir aerosolov, ki vsebujejo SO4, so oceani. Človek pa je z industrijskimi procesi bistveno
povečal količine S v atmosferi.
Preperevanje kamenin prispeva približno polovico žvepla, ki zaide v reke in jezera, druga
polovica pride iz atmosfere. Na poti k oceanu je žveplo kot sulfat na razpolago zelenim
rastlinam in prek njih zaide v prehranjevalne splete na višjih stopnjah ter prek razkrojevalcev
spet postane dostopno rastlinam. Na koncu končuje žveplo svojo pot v oceanih, kjer se nalaga
v sedimentih.
Grafikon 2.1.2–6: Žveplov cikel v 109 kg S letno (po Krebsu 1994, s. 675)
Atmosfera
Mokri, suhi
transport
↓ (84)↓
→
↑ (10)
↑ (187)
Vulkani
Biogeni
plini
Vsedanje
↓ (258)
(20)
Transport
na kopno
Biogeni
(81) plini
Transport
v morje
←
Morje
Vulkani
(20)
Prah
↑ (93)
Industrija
Kopno
↓ Pirit (39) ↓ Hidrotermalni sulfidi
(96)
↑ (22) ↑ (10) ↑
↑ (149) Človeško delovanje
← (285) Izpiranje, erozija, reke
Likens in Bormann (1995) ugotavljata naslednje značilnosti kroženja žvepla v gozdnem
ekosistemu Hubbard Brooka. Žveplo je prevladujoči anion v padavinski in tekoči vodi. V
obravnavanem ekosistemu je bilo 99 odstotkov žvepla je v tleh, en odstotek pa v živih
organizmih. Vegetacija dobi kar 65 odstotkov žvepla s padavinami, štiri odstotke s
preperevanjem, 31 odstotkov pa z neposrednimi vnosi iz atmosfere. V biomasi se akumulira
deset odstotkov vsega prispelega žvepla, 90 odstotkov ga odnesejo vode.
V raziskavi v Hubbard Brooku so bila ugotovljene naslednje značilnosti žveplovega kroženja:
Preglednica 2.1.2–7: Razmerja med vnosi in iznosi žvepla v Hubbard Brooku (v kg/ha letno,
Likens in Bormann 1995, s. 109)
21
Vir
Padavine
Plini in aerosoli
Preperevanje
Vodni odtok
Biomasa
Gozdna tla
Vnosi (kg/ha/leto)
12,7
6,1
0,8
Iznosi (kg/ha/leto)
Vezava (kg/ha/leto)
17,6
1,2
0,8
Iznos žvepla v ekosistemu Hubbard Brooka močno presega delež žvepla, ki se vrača v
ekosistem prek opada. Razmeroma visok odstotek žvepla, ki vstopa v sistem iz atmosfere,
opozarja, kako daleč lahko segajo vplivi onesnaženja, saj je Hubbard Brook gozdni ekosistem,
več kot 100 km oddaljen od virov onesnaženja z žveplom. Ekosistem deluje kot filter za
onesnaževanje z žveplom, ki ga človek spušča v atmosfero. To seveda ne predstavlja trajne
rešitve, pač pa dolgoročno vodi v degradacijo ekosistema.
Dušikov – atmosferski – cikel
Zanj sta značilna tako atmosferski kot mineralni del cikla. Dušik (N) je pomemben sestavni
del organskih molekul, sestavlja proteine in je pomembna sestavina struktur DNA in RNA v
genih. V atmosferi je prevladujoč plin, saj sestavlja kar 79 odstotkov vseh plinov v ozračju.
Vendar v tej obliki (N2) ni na voljo rastlinam in živalim, pač pa je dostopen le kot NH3 ali
nitrat (NO3–). Ti obliki nastaneta z različnimi oblikami vezave dušika:
1. Biološka vezava dušika je najbolj pomembna. Različne bakterije (najbolj znane so
Azotobakter, Frankia – ta živi v koreninah jelše, Rhizobium) in modrozelene alge ter drugi
mikroskopski organizmi tako vežejo letno 54 × 106 ton dušika iz ozračja (Owen in Chiras
1990). V teh procesih se dušik veže z vodikom in nastaja NH3, ki ga druge bakterije
spremenijo v nitrate. V tej obliki pa je dušik na voljo organizmom. Bakterije, ki zmorejo tako
vezati dušik, živijo v koreninah določenih vrst rastlin, npr. stročnic (grah, detelja, fižol, soja,
lucerna ...). Ta primer predstavlja eno najbolj pomembnih simbioz na Zemlji, brez katere bi
bila primarna proizvodnja rastlin mnogo manjša, saj je pomanjkanje dušika lahko (poleg
pomanjkanja fosforja) najbolj pomemben zaviralni dejavnik za rast in uspevanje rastlin. Ker
vežejo te bakterije več dušika, kot ga potrebujejo rastline, ostane ta presežek v zemlji kot
hranilna snov v tleh. Dušik, ki ga rastline s pomočjo bakterij vgradijo v svojo snov, kroži po
prehranjevalnem spletu k rastlinojedom, mesojedom in na koncu prek razkrojevalcev spet v
tla oziroma v ozračje. Organski material vsebuje veliko dušika. Dušikov cikel je zaradi velikih
količin tega plina v ozračju zelo stabilen oziroma je bil stabilen, dokler ni vanj posegel
človek, ki danes umetno dodaja dušikovemu ciklu velike količine.
2. Atmosferska vezava dušika. Je malo pomembna, saj predstavlja po ocenah (Nebel
in Wright 1993) le okrog deset odstotkov biološke vezave, po drugih (Begon et al. 1990) pa le
tri do štiri odstotke. Tu se dušik in kisik vežeta z energijo strel, ki se sprosti ob nevihtah. Ob
tem nastajajo nitrati, ki prispejo s padavinami na zemeljsko površino.
3. Industrijska vezava dušika. Tu človek dovaja energijo za vezavo dušika z vodikom.
V naslednji fazi izdeluje dušikove nitratne soli, ki jih uporablja za umetna gnojila. Do leta
2000 naj bi industrijska proizvodnja umetnih gnojil letno znašala okrog 100 × 106 ton. Že
danes vežejo ljudje z industrijskimi procesi več dušika, kot ga je pred industrijsko dobo
narava z biološko vezavo (Owen in Chiras 1990). Ti postopki, s katerimi vežejo dušik iz
atmosfere, so dragi in zahtevajo veliko električne energije. Ker so povečani pridelki presegli
vrednost vložene električne energije, je razumljivo, da so se umetna gnojila uveljavila v
kmetijstvu v velikih količinah. Presežek dušika iz kmetijskih površin izpirajo padavine v reke,
22
jezera in podtalnico, kjer prihaja zaradi tega do evtrofikacije (povečevanja hranilnih snovi v
vodi). Del dušika se useda kot sediment na dno oceanov, kjer ni več dostopen (razen če se
vrne na kopno ob vulkanskih izbruhih). Te izgube dušika so neizbežne, saj so nitrati topni v
vodi, hkrati pa so to anioni, ki jih koloidi v prsti ne morejo zadržati. Del nitratov v vodi je na
voljo tudi morskim avtotrofnim organizmom. Del dušika se vrača na kopno tudi s pticami, ki
lovijo morske ribe, kljub temu pa predstavljajo presežki nitratov enega večjih okoljskih
problemov v svetu. Avtotrofni organizmi uporabljajo dušik v obliki aniona nitrata NO3– in v
kationski obliki kot NH4+. Pomemben vir dušika, ki se vrača v atmosfero, pridobijo
denitrifikacijski organizmi – zlasti bakterije – v tleh in oceanih. Mikroorganizmi z
nitrifikacijo in denitrifikacijo vplivajo na stabilnost dušikovega cikla.
Grafikon 2.1.2–7: Dušikov cikel (Odum 1989, s. 116)
Atmosfera
N2
Atmosferska
vezava
NOX
Denitrifikacija Biološka
vezava
Emisija
Gorenja
NO3
Vračanje
(ptice
ribe)
Izpiranje in
odtok
Biotska združba
Asimilacija
Nitrifikacija
Reke in
oceani
Razgradnja
NH3
N
Industrijska
vezava
Globokomorski
sedimenti
Vulkani
Zemlja
Neživa narava in človek
(Mikro)organizmi
Grafikon 2.1.2–8: Dušikov cikel (Colinvaux 1986, s. 475)
Atmosferski
dušik
23
Moderna industrijska vezava
Atmosferska vezava
Biološka vezava
Vulkani
Atmosferska vezava
Vulkani
Kopno
D
e
n
i
t
r
i
f
i
k
a
c
i
j
a
Ocean
Rastline
Živali Živali
Rastline
Biološka
vezava
Raztopljeni
dušik
Mrtva organska snov
Mrtva organska snov
Anorganski
dušik
Anorganski
dušik
D
e
n
i
t
r
i
f
i
k
a
c
i
j
a
Rečni odtok
Sedimenti
Skorja
Raziskave v Hubbard Brooku prinašajo razmerja med vnosi in iznosi dušika. Razmeroma
nizki iznosi opozarjajo, kako čvrsto gozdni ekosistem veže dušik v svoje kroženje.
Preglednica 2.1.2–8: Razmerja med vnosi in iznosi dušika v Hubbard Brooku (v kg/ha letno,
Likens in Bormann 1995, s. 79)
Padavine
Fiksacija iz atmosfere
Tekoča voda
Ogljikov – biosferski – cikel
Vnosi v ekosistem
6,5
14,2
Iznosi iz ekosistema
4,0
Ogljikov cikel je ključnega pomena za življenje na Zemlji, saj igra ogljik pomembno vlogo v
ključnih življenjskih procesih. Kroženje ogljika je povezano z energijskim tokom, ki teče
skozi ekosisteme, saj je ogljik ena izmed osnovnih snovi, ki gradijo žive organizme. Ker
24
sestavlja rastline in živali pretežno ogljik, lahko trdimo, da je ogljikov cikel v bistvu odsev
dogajanja v primarni in sekundarni proizvodnji. S tem ko so rastline v geološki preteklosti s
fotosintezo vezale ogljik iz ozračja, so prispevale kisik v atmosfero. Ogljikov cikel poteka
skozi štiri stopnje oziroma rezervoarje, ki so različno veliki. Količinsko najpomembnejša
izmenjava C poteka med atmosfero in oceani ter atmosfero in rastlinskim svetom, molekula C
ostane tako v atmosferi v povprečju le tri leta (Krebs 1994).
1. Atmosferski rezervoar
V atmosferi je le 0,5 odstotka od vsega ogljika v biosferi. Kljub temu je izmenjava med
ogljikom v atmosferi in biosferi tako hitra in intenzivna, da v naravi skoraj nikoli proizvodnja
ni omejena zaradi pomanjkanja CO2. Čeprav je v spodnjih plasteh atmosfere – v troposferi –
le 0,35 odstotka ogljika, ta delež popolnoma zadošča za primarno proizvodnjo rastlin.
Ogljikov cikel je praktično cikel CO2. Letno nihanje CO2 v atmosferi je posledica fotosinteze,
ki v prevladujočem delu sveta poteka v vegetacijski dobi, prav tako pa se sezonsko spreminja
izmenjava CO2 med atmosfero in oceani. Tudi poraba fosilnih goriv niha različno v
posameznih letnih časih. Na severni polobli so tako vrednosti CO2 v atmosferi nižje poleti in
višje pozimi. Novejše ocene prinašajo razmerja v spremembah v ogljikovem ciklu zaradi
dodatnih virov sproščenega ogljika, ki jih prikazujemo v spodnji preglednici:
Preglednica 2.1.2–9: Spremembe v ogljikovem ciklu (v 109 ton C letno) in viri motenj
(po Begonu et al. 1990, s. 708 in Krebsu 1994, s. 679)
Emisije zaradi izgorevanja fosilnih
goriv
Uničevanje kopenskega rastlinstva
∑
Porast deleža CO2 v atmosferi
Porast deleža CO2 v oceanih
Neznani ponor
∑
Krebs (1994)
5,3
Begon et at. (1990)
4,8–5,8
1,0
6,3
0,3–1,7
5,1–7,5
2,9
2,2
(1,2)
6,3
2,9
2,5–1,8
(– 0,3)–(2,8)
5,1–7,5
Ta razmerja kažejo, kako se letno razporejajo presežki ogljika, ne pomenijo pa absolutnega
deleža, saj je oceanski rezervoar C absolutno gledano daleč najpomembnejši. Prav tako je
zanimiva primerjava med 6,3 × 109 ton ogljika (Begon et al. 1990: 5,1–7,5 × 109 ton), ki se ga
letno sprosti zaradi človekove aktivnosti in okrog 100 × 109 ton ogljika, ki ga z respiracijo
sprostijo živi organizmi (Begon et al. 1990). Čeprav so absolutni deleži umetno sproščenega
ogljika majhni v primerjavi z naravnimi, vseeno že vplivajo na klimatske spremembe. Odprto
tudi ostaja vprašanje 20-odstotnega ponora C, ki ga zdaj še težko razporedimo. Po Krebsu
(1994) naj bi nekatere študije kazale, da se zaradi povečevanja deleža atmosferskega CO2
povečuje tudi rastlinska biomasa, to pa bi že lahko pomenilo, da lahko del omenjenega ponora
pripišemo prav omenjenemu pojavu.
2. Geološki rezervoar
Ogljik, vezan v geoloških formacijah, je prek razgradnje na voljo za procese v biosferi.
Vendar so ti procesi v primerjavi z drugimi viri ogljika počasni. V geoloških procesih, kot sta
litogeneza in preperevanje kamenin, vstopa C v povezavo z drugimi rezervoarji v biosferi.
Ogljik v atmosferi je direktno in intenzivno povezan z oceanskim in biološkim rezervoarjem
25
C, povezava z geološkim rezervoarjem C pa je mnogo manj direktna in predvsem mnogo
počasnejša, čeprav je človek s svojim delovanjem v zadnjih dveh stoletjih spremenil tudi ta
razmerja, posledično pa tudi razmerja med drugimi rezervoarji ogljika.
Velik del ogljika pa je vezan v organskem materialu, ki se je v geoloških procesih spremenil v
fosilna goriva. Ocenjujejo, da predstavlja ogljik, vezan v premogu, nafti in zemeljskem plinu,
več kot 20 odstotkov vsega ogljika (torej ogljika v biosferi in zgornji plasti litosfere).
3. Vodni rezervoar
Tudi vodne rastline imajo na voljo dovolj ogljika, saj se ogljikov dioksid v vodi topi. Oceani
vsebujejo mnogo več ogljika kot atmosfera, po ocenah od 40.000- do 60.000-krat več
(Colinvaux 1986, Owen in Chiras 1990). Prav tako je pomembna kemično/biološka izmenjava
med oceani in atmosfero, saj predstavlja okrog 60 odstotkov vseh izmenjav med celotno
biosfero in atmosfero. Z naraščajočo temperaturo morja se topljivost ogljikovega dioksida le
še zmanjšuje, kar predstavlja določeno težavo, saj posledično prispeva k učinku tople grede.
Oceani tako vsebujejo velik delež vsega ogljika v biosferi, večina ga je v obliki karbonatov.
Del tega ogljika se veže nazaj v ogljikov dioksid, del ga vračajo v atmosfero z respiracijo
različni vodni organizmi, nekaj ogljikovega dioksida v vodi porabljajo zelene rastline in
plankton pri fotosintezi. Največji del ogljika v morjih pa se nalaga na dno in počasi spreminja
v sedimente (npr. kreda, apnenec), seveda merjeno v dolgih, geoloških obdobjih. Iz tega
nastaja material, ki se ob geoloških procesih lahko dviga na površje, kjer ob vremenskih
vplivih razpada, ob tem pa se spet sprošča ogljik in vrača v atmosfero. Seveda gre tu za
proces, ki je v primerjavi z biološkimi procesi tako počasen, da ga pri izračunih lahko
zanemarimo. Človek pa je z industrijsko revolucijo in še posebej v novejši dobi močno
pospešil te procese.
4. Organski rezervoar
Zadnji rezervoar ogljika je v ciklu je C, vezan v obstoječi organski snovi. Ta vključuje tako
rastlinsko kot živalsko snov, čeprav prevladuje rastlinska. Deleži biomase na enoto površine
se na Zemlji močno razlikujejo po posameznih biomih (Whittaker 1975), kljub temu pa
pomanjkanje CO2 le redko omejuje primarno proizvodnjo, mnogo bolj pogosto so omejujoči
dejavniki temperatura, vlaga in tla. Za nemoteno primarno proizvodnjo je najpomembnejša
izmenjava med rezervoarjem ogljika v atmosferi in avtotrofnimi organizmi s fotosintezo in
respiracijo. Za nemoteno ravnovesje v tej izmenjavi so pomembni vsi organizmi, še posebej
pa moramo omeniti razkrojevalce, kot npr. bakterije, gljive, mravlje in termite, ki zmorejo
razkrajati celulozo (les!) in drugo organsko snov. Brez njih bi mnogo ogljika ostalo vezanega
in nedostopnega v lesu. Tako pa se pomemben delež CO2 vrača v atmosfero oziroma v vodni
rezervoar. Tu pa je CO2 dostopen za izmenjavo med fotosintezo in respiracijo.
V preteklosti sta bila dva nasprotna pojava – fotosinteza in respiracija – glavni gibali
ogljikovega cikla med atmosfero, hidrosfero in biosfero. Njihovo izmenjavo prikazujemo z
naslednjima formulama:
atmosferski CO2 ↔ v vodi raztopljeni CO2
CO2 + H2O ↔ H2CO3
Litosfersko sproščanje ogljika lahko ponazorimo s preperevanjem apnenca, ob katerem se
sprošča ogljik v vodo:
CO2 + H2O + CaCO3 ↔ CaH2(CO3)2
26
Grafikon 2.1.2–9: Ogljikov cikel (Dickinson in Murphy 1998, s. 76)
ZRAK
TLA
←
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
→
← ← ← ← ← ←
CO2 v
↑
atmosferi
↑
↑
↑
↑
Asimilacija
↑
rastlin
↑
↑
↑
→ → → → →
↓
↓
↓ Opad
Transpiracija ↓
korenin
↓
→ →
← ← ← ← ←
↑
↑
↑
↑
↑
Respiracija
↑
rastlin
↑
↑
↑
→ → → →
↓ Mrtvi
↓
↓ organizmi ↓
→ → → →
← ← ← ←
↑
↑
↑
↑
↑
Respiracija
↑
živali
↑
↑
↑
↑ Respiracija
↑ talnih
↑ organizmov
→ → → → ↑
Razkroj
↑
↑
→ → → → → → → → →
Količinska razmerja v ogljikovem ciklu prikazujemo v preglednici 2.2.2–10. V preglednici
lahko sledimo obema naravnima kroženjema – izmenjava med atmosfero in morjem ter
atmosfero in kopnim. V virih sproščanja ogljika pa vidimo tudi dodatne deleže sproščenega
ogljika, ki ga predstavlja človekova dejavnost.
Preglednica 2.1.2–10: Letni ogljikov cikel v106 ton (Schneider 1989, s. 41)
Količina
(v106 ton)
Atmosfera
Ocean
740 + 3 letno
38.500
Zemlja
– tla
– fosilna goriva
– biosfera
1.720
5.000–10.000
Prisotnost C
glede na
atmosfero
1
50–60 ×
40.000 ×
Vezava
Sproščanje
Biološki in
kemični procesi:
93
Fotosinteza:
110
Biološki in
kemični procesi:
90
respiracija: 55
razgradnja: 55
izsekavanje: 2
raba fosilnih
goriv:
5
207
Skupaj
203
Hranila in biogeokemični cikli v gozdnem ekosistemu
Preglednica 2.1.2–11: Količine v biomasi in letni tok glavnih elementov v 55-letnem
gozdnem ekosistemu v Hubbard Brooku (Likens in Bormann 1995, s. 109)
Ca
Mg
27
Na
K
N
S
P
Cl
Nadzemna biomasa
Podzemna biomasa
Snov na gozdnih tleh
383
101
372
36
13
38
Padavinski snovni vnosi
Vnosi iz atmosfere in aerosolov
Sproščena snov iz preperevanja
Iznos snovi z vodnim tokom (∑)
– raztopljena snov
– delci
Snov, ki jo veže vegetacija
Opad listja in vejic
Opad korenin
Pritok skozi krošnje in po deblu
Izločki korenin
Neto mineralizacija
Prirast nadzemne biomase
Prirast podzemne biomase
Prirast snovi na gozdnih tleh
2,2
*
21,1
13,9
13,7
0,2
62,2
40,7
3,2
6,7
3,5
42,4
5,4
2,7
1,4
0,6
*
3,5
3,3
3,1
0,2
9,3
5,9
0,5
2,0
0,2
6,1
0,4
0,3
0,2
* minimalno,
a
Količine v zalogi (kg/ha)
1,6
155
351 42
3,8
63
181 17
3,6
66 1256 124
Letni tok (kg/ha/leto)
1,6
0,9
6,5 12,7
*
*
14,2
6,1
5,8
7,1
0,0
0,8
7,4
2,4
4,0 17,6
7,2
1,9
3,9 17,6
0,2
0,5
0,1
<1
34,8 64,3 79,6a 24,5a
0,1 18,3 54,2
5,8
0,01
2,1
6,2
0,6
0,3 30,1
9,3 21,0
34,2
8,0
0,9
1,9
0,1 20,1 69,6
5,7
0,03
4,3
4,8
0,8
0,12
1,5
4,2
0,4
0,02
0,3
7,7
0,8
34
53
78
*
*
*
0,04
*
?
0,02
0,01
0,01
8,9
4,0
1,7
0,7
0,2
?
0,9
1,4
0,5
6,2
?
*
4,6
4,6
*
*
*
*
4,4
1,8
?
*
*
*
koreninski zajem
Preglednica 2.1.2–12: Razmerja (v odstotkoh) med različnimi elementi za vodozbirno
območje gozdnatega ekosistema v Hubbard Brooku (Likens in Bormann
1995, s. 109)
Ca
VIR
Padavinski snovni vnosi
9
Vnosi iz atmosfere in aerosolov
–
Sproščena snov iz preperevanja kamenin in prsti 91
USKLADIŠČENJE IN IZGUBE
Snov, vezana v biomasi
– vegetacija
35
– gozdna tla
6
Vodni tok
– raztopljene snovi
59
– delci
<1
K
Mg
Na
N
S
11
–
89
15
–
85
22
–
78
31
69
–
65
31
4
68
4
17
5
2
<1
43
37
6
4
22
6
74
5
95
3
19
<1
90
<1
Padavinski vnosi so pomembno dopolnilo hranilnih snovi v gozdni ekosistem, še posebej če je
malo snovi, nastale s preperevanjem. Še posebej za elemente N, S in Cl je pomemben vir tudi
vezava iz atmosfere.
Bilanca vnosov in iznosov kaže, da se je povečal delež N, S, P in Cl, zmanjšal pa delež Ca,
Na, Mg in K. To zmanjšanje se nadomesti s preperevanjem snovi, ki je tako glavni vir Ca,
Mg, Na in K v gozdnem ekosistemu. Velik delež (prek 40 odstotkov) kalija, dušika in kalcija,
28
pridobljenih iz meteoroloških virov in preperevanja, se veže letno v živi in mrtvi biomasi.
Velik delež vezanega dušika je vezan na gozdnih tleh, nasprotno pa le nekaj odstotkov natrija
in le malo več žvepla, vezanega v biomasi, večina ga iz ekosistema odnese vodni tok. Izločki
iz korenin pomembno vplivajo na kroženje natrija, izpiranje iz krošenj in odtok po deblu je
pomemben v kroženju žvepla in kalija, opad pa igra pomembno vlogo pri kroženju fosforja,
dušika, magnezija in kalcija.
Preglednica 2.1.2–13: Razmerja med vnosi in iznosi hranil za vodozbirno območje
gozdnatega ekosistema v Hubbard Brooku (Likens in Bormann 1995,
s. 74–75)
Element
Kalcij
Magnezij
Kalij
Natrij
Aluminj
NH4
Sulfat
Nitrat
Klorid
Fosfat
Bikarbonat
SiO2
Vnos
2,2
0,6
0,9
1,6
v sledeh
2,9
38,0
19,0
6,2
0,11
v sledeh
v sledeh
Iznos
13,7
3,1
1,9
7,2
2,0
0,34
52,8
16,1
4,6
0,02
7,7
37,7
+
–
11,5
2,5
1,0
5,6
2,0
2,6
14,8
2,9
1,6
0,9
7,7
37,7
Meteorološki vnos je pomemben vir elementov, ki vstopajo v ekosistem, zlasti za S, pri
katerem predstavljajo meteorološki vnosi kar 66 odstotkov od vsega S, ki ga letno vgradijo
zelene rastline. Pomemben je tudi pri dušiku, kjer predstavlja meteorološki vektor 26
odstotkov vsega vgrajenega N.
29
2.1.3 Prostor
Podobno kot materija in energija je tudi prostor ekološka spremenljivka, ki ima svoje
značilnosti, zakonitosti in svoj vpliv na ekologijo sistemov.
Prostor lahko obravnavamo kot omejen in neizčrpljiv, tj. v fizičnem smislu neuničljiv naravni
vir, katerega se količinsko ne da ne povečati ne zmanjšati. Ko govorimo o prostoru, se
moramo zavedati, da organizmi na določenem prostoru v bistvu tekmujejo za hranila, svetlobo
..., ki so na (v) določenem prostoru na voljo. Prostor v bistvu označuje mesto, kjer organizmi
tekmujejo za različne vire (v gozdu je npr. teoretično še vedno dovolj prostora za še eno drevo
in še eno, rast pa dejansko omejuje količina svetlobe in hranil in ne pomanjkanje fizičnega
prostora). Seveda pa so pomembne tudi fizične lastnosti prostora.
Vpliv prostora na ekologijo organizmov ali ekosistemov je mogoče deliti po treh vidikih:
1. po količini prostora, ki je na razpolago posameznemu organizmu, sistemu ali rabi,
2. po strukturi razpoložljivega prostora,
3. po prostorski porazdelitvi različnih vrst organizmov, sistemov, rabe.
ad 1.
Količina razpoložljivega prostora:
Porazdelitev posameznih organizmov (etc.) v prostoru delno določa učinkovitost, s
katero posamezni organizmi ali njihove populacije izkoriščajo energijo (to v enaki meri
velja za rastline kot za človeška naselja!).
Velika razpršenost posameznih osebkov vrste "A" in vrste "B", s katero se vrsta "A"
hrani, pomeni, da morajo osebki vrste "A" potrošiti mnogo energije pri iskanju partnerja za
razplod ali osebka iz vrste "B", s katerim se bodo nahranili, itd. Če so te razlike prevelike, bo
vrsta izumrla – ker se ne more razmnoževati ali zaradi lakote, ker je energijska bilanca
negativna. Podobna krivulja velja tudi za razdalje do krajev, v katere ljudje potujejo npr. na
sobotne ali nedeljske izlete.
Isto načelo razlaga tudi potrebnost naselitvenih koncentracij za razvoj človeške družbe
(primer razpršenosti Eskimov ali centralizma inkovske družbe, ki se ni omejeval le na
prenašanje novic po dobrem cesten sistemu, ampak tudi hrane!).
Vendar take koncentracije predstavljajo energijski prihranek le do določene velikosti
aglomeracij. Enako lahko razložimo nekdanjo potrebo po koncentričnem, ne pa stihijsko
razpršenem načinu gradnje oziroma rasti naselij, kakršnega je prineslo obdobje
avtomobilov. Tak način namreč zahteva mnogo večja energijska vlaganja ne le v
gradnjo infrastrukture, ampak tudi za njeno delovanje in vzdrževanje.
Negativno energijsko bilanco lahko povzroči tudi pomanjkanje prostora. Iz njega se
namreč lahko razvije boj za življenjski prostor, v katerem organizmi ali sistemi potrošijo
več energije, kot je racionalno – in prav tako propadejo.
Povedano velja tudi za posamezne tipe rabe tal, ki jih pomanjkanje primernega prostora
ali prostora sploh izriva na marginalne lokacije, kjer je treba marginalnost lokacije
nadomestiti z velikimi energijskimi vlaganji. V stabilnih družbeno-gospodarskih
razmerah take situacije sicer ne pomenijo propada družbe, kmetije ali posameznika, pač
pa jih ob nesorazmerno visokih vlaganjih (dela, denarja), žrtvah in nizkem življenjskem
standardu ovirajo v napredku, dokler se ob resnejših motnjah oziroma spremembah v
družbeno-gospodarskem redu take situacije prve ne porušijo (primer celka).
30
ad 2.
Struktura razpoložljivega prostora:
Določenim vrstam ali rabi določen prostor ne ustreza, če nima vsaj del njega določene
strukture. Da prežive, npr. mladiči mnogih vodnih živali, potrebujejo vodne plitvine – ne
le zaradi ugodnejših svetlobnih in toplotnih razmer, ampak tudi zato, ker so tu varni pred
večjimi plenilci (npr. ribami).
Drugi prostorski faktor, ki ima mnogo implikacij za dinamiko vseh rastlinskih in
živalskih populacij, je stopnja mozaičnosti (v nasprotju s homogenostjo) habitata.
S stališča vrste A je bolje, da živi v homogenem okolju z isto klimo, topografijo, tlemi
(bistvo poljedelstva, da ustvarja take pogoje) etc. V heterogenem okolju obstaja
nevarnost, da se znajde osebek na zanj neprimernem mestu in zato propade. Vendar
pestrost postavlja ovire tudi za nasprotnike organizma A. Tako se "škodljivci", vezani na
eno drevesno vrsto, nikakor ne razmnože v katastrofalnem obsegu, če je vrsta v prostoru
razpršena oziroma pomešana z drugimi. Situacija je povsem drugačna v velikih naravnih
ali umetnih monokulturah.
V tropskem deževnem gozdu je npr. mnogo drevesnih vrst in mnogo "škodljivcev", v
borealnem pa malo drevesnih vrst z malo vrstami "škodljivcev", a veliko nevarnostjo
njihove gradacije.
Enako kot zaradi mozaičnosti prostora pestra distribucija različnih primarnih
producentov pogojuje pestrost populacij herbivorov, tako slednja pogojuje pestrost
distribucije predatorjev. Poleg tega pa pestrost habitata omogoča plenu skrivališče pred
plenilci in tako onemogoča usodno preizkoriščanje plena – in tako omogoča njihov
obstoj – skupaj z obstojem plenilca.
Do določene stopnje to situacijo ilustrira primerjava med načinom rabe tal oziroma
gospodarstva nasploh med že razmeroma zgodaj "specializirano" nižinsko kmetijo in
celkom. Mozaičnost naravnih pogojev v hribovitem svetu je (med drugim) pogojevala
mozaičnost rabe, ta pa razmeroma veliko avtarkijo (samozadostnost) in odpornost proti
zunanjim vplivom (tako ekološkim kot tudi gospodarskim).
Tako je imela gorska kmetija manjšo ekoamplitudo in nižje povprečje blaginje. Zaradi
enostranosti gospodarjenja (npr. vinogradništvo) je lahko npr. pojav trtne uši proti koncu
prejšnjega stoletja povzročil tako težke ekološke, gospodarske in socialne posledice na
Štajerskem (Gorice, Haloze) – od zaraščanja vinogradov do izseljevanje v ZDA.
Podobno tudi danes slaba letina na eno kulturo (riž, pšenica, koruza, banane, kava)
orientiranega poljedelstva pretrese celotna nacionalna gospodarstva.
ad 3.
Prostorska porazdelitev različnih organizmov, vrst, rabe etc.
Grafikon 2.2.3–1 prikazuje tri glavne stopnje prostorske porazdelitve za rastlinske vrste,
ki pa jih je kaj lahko prilagoditi tudi drugim organizmom, rabi ali ekosistemom:
a) slučajnostna porazdelitev vrst,
b) pravilna (popolna) porazdelitev vrst (npr. zaradi alelopatskega delovanja na lasten
podmladek),
c) gručasta razporeditev (vrste prostorsko deljene zaradi ekoloških gradientov).
Prostorska porazdelitev krajinskih elementov (od rastlin do rabe ali naravnega
31
ekosistema) je tudi pomemben krajinskoekološki moment. Za ekologijo oziroma razvoj
prostorsko izoliranih ekosistemov (npr. gozda v agrarni krajini) je pomemben tudi
"otoški učinek" prostora, ki vpliva na migracijo vrst.
Grafikon 2.1.3–1: Različne stopnje prostorske porazdelitve rastlinskih vrst
(po Begonu et al. 1990, s. 159)
a
b
c
x
x
x
x
x
x
x
x
x
xx
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
xx
xxx
x
x
x
x
x
x
xx
xxx
xx
xx
xxx
xx
xxx
xx
x
x
x
slučajnostna
xx
xxx
x
popolna
gručasta
2.2.4 Čas
Velik del življenja je posvečen tekmi s časom – za energijo, dokler ta ne postane nedostopna
zaradi noči, konca letnega časa, vegetacijske dobe ali preprosto zaradi izčrpanja. Kar velja za
vse žive organizme v naravnem okolju, velja tudi za človeka – enako za posameznika kot za
vrsto. Nesluten razvoj človeštva je mogoče pripisati njegovi sposobnosti, da kopiči
informacije in manipulira s presežno energijo. Pri tem se je opiralo najprej na energijo drugih
(živali, sužnjev), na vodno energijo, kasneje pa predvsem na fosilno energijo, ki pa je
omejena in izčrpljiva. Če torej človeštvu ne bo uspelo najti novih virov energije pravočasno,
se bo v bistvu znašlo v podobnem položaju kot onemogla zver, ki si ne more več ujeti plena:
resda ne bo nujno propadlo, bo pa v prihodnosti prisiljeno prilagoditi se normalnim (=
tekočim) energijskim potencialom; ne le številčno, ampak tudi prostorsko. Presežna energija
je namreč omogočila tudi prostorsko ekspanzijo človeštva.
Prihodnost človeške vrste je torej v mnogočem odvisna tudi od izida tekme s časom za nove
energetske vire oziroma za nove načine izkoriščanja starih virov. O zadostni količini časa,
potrebnega za vzdrževanje življenja katerekoli rastlinske ali živalske vrste, odločata dve
skupini dejavnikov, ki so povezani s časom:
– dejavniki, ki označujejo prostor,
– dejavniki, ki označujejo vrsto, ki naj bi ta prostor naselila.
Vsako mesto na Zemlji je mogoče opredeliti z dolžino časa v dnevu, letu ali vrsti let
32
(semenska leta so npr. redkejša na severu), ki je primeren za potek določenega biološkega
procesa. Dolžina vegetacijske dobe, v kateri so pogoji v coni tolerance, vpliva na količino
biomase, ki nastaja. Če vrsta ne more akumulirati dovolj energije, ki bi ji omogočila obstoj do
naslednjega obdobja, ko bo energija spet razpoložljiva, propade.
V gozdarstvu precej operiramo s pojmom vegetacijske dobe, čeprav ga bolj uporabljamo za
točkovno označevanje karakteristike določenega rastišča kot pa ploskovno (v smislu
klimatopa), kar je bolj razvito v agronomiji (sadjarstvu, vinogradništvu etc.).
Splošno sprejete opredelitve vegetacijske dobe nimamo. Kerner (cit. Rubner 1960, s. 146) jo
enači z obdobjem brez snežne odeje. Za dolino srednjega Inna npr., navaja naslednje razlike:
Nadmorska
višina (m)
800
1000
1200
1400
Trajanje vegetacijske
dobe (dni)
196
182
168
150
Praktično imamo v gozdarstvu vegetacijsko dobo za čas od olistanja do opada listja. Dejansko
je ta doba daljša: Rubner (1960, s. 134) predlaga, naj bi znotraj vegetacijske dobe, ki v srednji
Evropi traja nekako do oktobra, ločili še glavno vegetacijsko dobo – od začetka listanja do
obarvanja, tj. od maja do vključno septembra.
Schnelle (1955) navaja za vegetacijsko dobo v našem pasu vse dneve s povprečno dnevno
temperaturo 10o C in več.
Podobno kot vegetacijska doba na rastlinstvo vpliva na živalske vrste čas, ko so razmere za
razvoj njihovega zaroda ugodne. Pomanjkanje časa ni le bolezen sodobnega človeka, ampak
je ena od kritičnih omejitev za vsa živa bitja. Zlasti vpliva na premične živali: čas je potreben
za iskanje ali zasledovanje plena, da si žival poišče partnerja za razmnoževanje, da si poišče
skrivališče pred sovražnikom. Potreben je tudi za rast in razmnoževanje (za dosego spolne
zrelosti). Če žival ni sposobna v daljšem časovnem povprečju nadomestiti energije, ki jo troši,
bo propadla. Čas je zlasti kritičen za plenilce in parazite. Ker so v prehranjevalnem spletu
više, je tudi njihova prehrana redkejša (kot tista za rastlinojedce). Zato se plenilci zanašajo na
hitrost, ostre čute itd., paraziti pa na velikanske količine jajčec. Za plenilca je skrajšanje časa,
ki ga ima na razpolago, da pride do plena, kombinirano z upadom gostote populacije plena,
lahko usodno. Zato trajna raba pesticidov bolj prizadene insekte – sovražnike insektov, ki jih
želimo uničiti, kot pa slednje. Vendar je čas lahko kritičen tudi za rastlinojedce, ki se morajo
pasti večji del dneva, da dobe zadostne količine energije. Če se morajo npr. skrivati ali bežati,
se čas, ki je na razpolago za pašo, lahko kritično skrajša. Različne vrste so prilagojene
kratkemu času, ki ga imajo na razpolago, na različne načine: pri insektih izpadejo faze iz
razvojnih ciklov ali pa pomanjkanje časa, potrebnega za iskanje samca, obidejo s
partenogenezo. Druga možna adaptacija so redki, a veliki obroki (kače, klopi itd.).
Pri obravnavanju časa kot prostorskega dejavnika moramo upoštevati zlasti naslednje
postavke:
– z razkosavanjem ekosistemov (habitatov) vplivamo tudi na obstoj ali propad živalskih vrst
ravno zato, ker jih poleg drugega oviramo tudi v tekmi s časom;
– čas je odločilen pri izbiri lokacije stanovanja, službe ali rekreacijskih površin (izohrone);
33
– čas je tudi odločilen vzrok za koncentracijo naselij ob starih jedrih (protipolicentrični
moment);
– čas je mnogokrat mogoče enačiti z energijo. Manipulacije s presežno energijo so tudi
omogočile pojav prostega časa.
34
2.2.5 Pestrost
Pestrost (vrst, sistemov, rabe) v določenem okolju je odvisna od:
– velikosti teritorija,
– geografske izolacije,
– bogastva in pestrosti okolja.
Pestrost katerekoli skupine stvari se izraža s številom načinov, na katere je mogoče te stvari
(vrste, rabo, ekosisteme) kombinirati. Pri tako pojmovani pestrosti torej ne gre le za številnost
(vrst), ampak predvsem za funkcionalni vidik njihovih možnih povezav (grafikon 2.2.5–1).
Kot taka je pestrost pomemben dejavnik, ki povečuje verjetnost speciacije (nastanka dveh ali
več vrst iz ene). Tudi izolacija je npr. dejavnik speciacije (celki, otoki).
Dokazano je (Watt 1973), da so za študij pestrosti posebej pomembni otoki in da je pestrost
odvisna od velikosti otoka. Bogastvo okolja praviloma narašča od polov proti ekvatorju.
Osnovni pogoj za veliko pestrost vrst je njihova specializacija – to je zasedba ozko določene
niše. Specializacija je torej dejavnik, ki omogoča trajno sožitje najrazličnejših vrst (in tudi
rabe) če naj ne bi vplivale druga na drugo. Povečana pestrost torej pomeni večjo
produktivnost, ta pa povečano stabilnost ekosistemov.
S stališča krajinske ekologije je posebej zanimiva naravna pestrost prostora, vzroki za njen
nastanek in pogoji za njen obstanek oziroma funkcioniranje (vrstna pestrost, ekosistemska =
biotopska pestrost).
S stališča prostorskega planiranja je posebej zanimiva funkcionalna pestrost kulturne krajine,
tj. število ekosistemov – nosilcev funkcij in povezav med njimi, ki omogočajo trajnost
funkcioniranja.
V bistvu gre za konflikt med dvema sočasnima zahtevama v razvoju prostora:
– zahtevo po čim večjem številu nosilcev različnih funkcij, kar prispeva k stabilnosti in
povečani kvaliteti življenja v takem prostoru, a hkrati povzroča več medsebojnih akcij in
reakcij (upoštevajoč, da vsi sistemi niso naravni!), ki rušijo ekološko stabilnost kulturne
krajine;
– zahtevo po specializaciji oziroma homogenizaciji kulturnega prostora, ki vodi v
enonamenskost prostora (vse zazidano, vse polje, vse gozd itd.), to pa vodi v nove ekološke
konflikte zaradi neupoštevanja ekoloških nians, s stališča ekološkega in gospodarskega
razvoja pa v labilne specializacije.
Pri analizi (kulturnega) prostora z ozirom na njegovo pestrost so najpomembnejše postavke:
– število ekosistemov,
– število nosilcev funkcij (ni nujno, da se ti števili ujemata, ker posamezni ekosistemi lahko
opravijo več funkcij ali se med seboj zamenjujejo),
– možni načini medsebojnih vplivov med ekosistemi (nosilci funkcij),
– dejanski medsebojni vplivi ekosistemov, njihove smeri in velikosti.
Pomemben dokument za zagotavljanje biotske pestrosti je Konvencija o biotski raznovrstnosti
(poglavje 5.2.1). Bogastvo življenjskih oblik na vseh stopnjah je dober kazalec naravne
pestrosti in ohranjenosti okolja oziroma človekovih vplivov nanj.
35
Grafikon 2.2.5–1: Primeri različne funkcionalne pestrosti ob slični vrstni pestrosti
(po Wattu 1973, s. 85)
• • •
•
•
\|/
|
/|\
•
A
•
B
• • •
C
•••••••••
•
•••••
\|/\|/\|/
/|\
\|/
Rastlinojedci
Rastline
Mesojedci
Rastlinojedci
Rastline
•
•
•
•
•
•
\|/
/|\/|\/|\
•
D
•••••••••
E
•
/|\
•••••
F
Negativni vplivi na pestrost – primer izginjanja vrst
NARAVNO IZGINJANJE VRST:
– do sedaj je živelo na Zemlji okrog 500 milijonov vrst rastlin, živali in mikroorganizmov,
– med evolucijo je izginilo okrog 490 milijonov vrst,
– danes živi na Zemlji okrog pet do deset milijonov vrst, večina v tropih.
VZROKI ZA IZGINJANJE VRST (ANTROPOGENI):
– spremembe habitatov,
– komercialni lov in nabiranje,
– vnos tujih vrst,
– kemično zatiranje in onesnaževanje okolja.
EKOLOŠKA OBČUTLJIVOST ORGANIZMOV ZA IZGINJANJE:
– kritična masa vrste,
– specialisti pri hrani,
– velikost osebka,
– zahtevana velikost teritorija,
– kako prenaša bližino človeka.
PREPREČEVANJE IZGINJANJA VRST:
– vzgoja v zooloških vrtovih,
– zaščita vrst »in situ«, »ex situ«,
– zaščita habitatov,
– obnova habitatov,
– ohranjanje funkcionalne pestrosti krajin oziroma prostora.
36
2.2.6 Človek kot ekološka spremenljivka
Človek nastopa kot ekološka spremenljivka v okolju:
– s svojimi vplivi,
– s svojimi stanji.
Človekovi vplivi so:
– neposredni (npr. posegi v ekosisteme s povsem določenim namenom, da bi spremenili
naravne razmere in jih prilagodili npr. za kmetijstvo, naselitev, promet itd.),
– posredni (npr. vse vrste onesnaženja okolja – zraka, vode, tal itd.).
Človekovi posredni vplivi zavzemajo že globalne razsežnosti. Tudi neposredni posegi
zavzemajo že večino kopnega, ki jim je posebej izpostavljeno (40 odstotkov kulturnega in 60
odstotkov praprostora na zemeljski površini (Vink 1975).
Človekovi neposredni posegi so lahko:
– radikalni (naenkrat spremene vse ekološke odnose – npr. krčenje gozda in pozidava),
– delni (vplivajo na posamezno ekološko spremenljivko in prek nje na celoten ekosistem –
npr. spremembe vodnega režima),
– kumulativni (v svojih delnih učinkih skoraj ali sploh nezaznavni, zato pa tem nevarnejši v
kumulativnem delovanju, ko se ne seštevajo, ampak množe).
V nasprotju z neposrednimi človekovimi vplivi na okolje, ki so praviloma namerni, hoteni –
največkrat povezani z določenim posegom, ki ima spet določen cilj, so posredni vplivi
največkrat povezani s cilji človekovega gospodarjenja s prostorom – oziroma jim
nasprotujejo. Nastajajo kot stranski produkt povsem drugih procesov (industrije, poselitve,
razvoja infrastrukture itd.) in jim je mnogokrat težko slediti do izvora. V nasprotju z
neposrednimi (= akutnimi) so posredni največkrat kronični – prav tako njihove posledice, ki
se pokažejo šele s časom ali ob posebej neugodnih situacijah.
V bistvu se večji del znanosti o okolju ukvarja z učinki človekovih posegov v ekologijo
prostora. Antropogene dejavnike smo izločili kot posebno kategorijo ekoloških spremenljivk,
ker imajo tudi oni svoje splošno veljavne zakonitosti, ki pa niso le biološke (vpliv narave na
človeške skupnosti), ampak tudi družbene narave.
Gre za procese, povezane z razvojem družbe ali njenih delov, ki so v svojih učinkih na okolje
praktično univerzalni. Enako kot količina organske snovi, nakopičene v ekosistemu, je
namreč pomemben tudi podatek o razvojnih smernicah človeške skupnosti, ki so s temi
ekosistemi gospodarile ali še gospodarijo.
Splošna oznaka demografskega stanja ali procesov, ki jim dajemo oznake, kot. npr.
prenaseljenost, urbanizacija, deagrarizacija, ostarelost prebivalstva itd., namreč z univerzalno
veljavnostjo napoveduje smer in intenzivnost človekovega vpliva na dano okolje. Poznavanje
antropogenih dejavnikov je enako nepogrešljivo za potrebe načrtovanja gospodarjenja s
prostorom kot upoštevanje katerekoli druge ekološke spremenljivke.
Pri obravnavanju človeških dejavnikov v ekologiji okolja skušamo torej oceniti in prikazati:
– neposredne učinke,
– posredne učinke,
37
–
–
–
–
kumulativne učinke,
gostoto in dinamiko poselitve,
stanje populacije, kot npr. staranje, upad natalitete, nepravilnosti v strukturi,
družbeno specifiko, kot npr. socialno, izobrazbeno, poklicno strukturo prebivalstva,
lastniške donose,
– procese, kot so urbanizacija, deagrarizacija etc.
Nekateri vplivi človekovih motenj na okolje
Ljudje vplivamo danes na vse ekosisteme. Človek spreminja tokove snovi in energije,
posredno in neposredno vpliva na življenjske razmere številnih vrst ter vpliva na zgradbo,
delovanje in spremembe ekosistemov.
Ti vplivi so se začeli z uporabo ognja, z začetki poljedelstva in živinoreje, z nastankom mest.
Industrijska revolucija je le pospešila omenjene procese in z novo tehnologijo le povečala
njihov vpliv. Z začetki poljedelstva in živinoreje ter z gradnjo mest je človek začel oblikovati
kulturno krajino. Če je želel pridobiti dovolj zemlje za pridelavo hrane in naselitev, je moral
spreminjati obstoječe ekosisteme. Tako so se začele prve krčitve gozdov. Gozd se zaradi
svojega dolgega življenjskega cikla mnogo teže upira pogostemu delovanju ognja in paši kot
travinje.
Paša je, zgodovinsko gledano, eden najstarejših pritiskov na nekdanji gozdni prostor.
Antropologi postavljajo začetke živinoreje v čas nekje 10.000 pr. Kr. v rodovitna porečja
Azije. Prostor med Nilom, Evfratom in Tigrisom se ni zaman imenoval “rodovitni polmesec”.
Z rejo domačih živali pa so se začeli pritiski na okolje, saj je krčenje rastlinja, zlasti gozdov,
pripeljalo do nezadržne erozije. Številne predele nekdanje blaginje v sredozemskem bazenu
pokriva danes puščava ali vsaj slabo rodovitna tla. Pretirana paša prizadene sicer najprej
rastlinje, posredno pa tudi organizme na višjih prehranskih stopnjah in tudi talne
mikroorganizme.
Poleg paše je ravno izsekavanje gozdov v veliki meri povzročalo spremembe v okolju, ki so
lahko lokalno že zgodaj imele negativen vpliv, globalno pa se srečujemo s tem problemom v
naših časih. V drugi polovici 20. stoletja smo bili priče tudi povečanemu obsegu sečnje
povsod po svetu razen v Evropi (Stanners in Bourdeau 1995) zaradi naraščajočih potreb po
lesni masi in v nerazvitem delu sveta tudi zaradi potrebe po kurjavi in novih obdelovalnih
površinah ter dohodku od prodaje lesa.
Zaradi močnih izsekavanj gozdov upada biotska pestrost. Po ocenah (Dickinson in Murphy
1998) naj bi po letu 1600 izumrlo štiri tisoč vrst sesalcev in 250.000 vrst rastlin. Intenzivne
sečnje močno zaznamujejo tudi delovanje gozda. Navadno se močno poveča erozija prsti,
humusa in opada, poslabša se zgradba prsti, poveča se hitrost odtoka vode in s tem tudi
odnašanje hranilnih snovi in sedimentov, poveča pa se hitrost vetra in s tem tudi eolska
erozija. Zaradi ogolelih tal se lahko poveča tudi vpijanje temperature. Če odstranimo gozd na
določeni površini, se zmanjša transpiracija, s tem pa tudi delež vlage v zraku; zaradi tega
postaja klima v določeni regiji vedno bolj suha.
Zaradi vse močnejšega delovanja človeka lahko govorimo o globalnih okoljskih spremembah.
V naravi so spremembe nekaj najbolj navadnega. Evolucija planeta je sestavljena iz nenehnih
sprememb v življenjskem okolju in prilagoditev organizmov tem spremembam. Z evolucijo se
38
spreminjajo tako biotske kot abiotske danosti, pri čemer velja, da je klima ključni dejavnik, ki
regulira te spremembe. Z vidika geološke evolucije Zemlje je obdobje, ko na njej deluje
človek, časovno nepomemben drobec. Res pa je, da so ljudje postopno razvijali sposobnost,
kako upravljati presežno energijo, in so tako v zadnjem stoletju močno pospešili številne
procese, ki vplivajo danes na globalne klimatske in druge spremembe. Velikost in razvoj teh
sprememb je težko ocenjevati, saj so spremembe rezultat številnih dejavnikov, katerih učinki
se pogosto množijo, včasih pa tudi blažijo. Hkrati pa je ocenjevanje zgradbe, delovanja in še
posebej reakcij ekosistemov na spremembe v okolju zelo težavno. Zgradbene spremembe
(npr. deležev različno spremenjenih/vplivanih, zaprtih, odprtih ekosistemov) šele povzroče
funkcionalne spremembe v celotnem okolju.
Prvi pomemben dejavnik, ki navadno odločilno zaznamuje spremembe, so spremembe v toku
energije. Po eni strani lahko zaradi povečanega onesnaženja ozračja zemeljska površina
prejme manj energije sončnega obsevanja, po drugi strani pa lahko zaradi toplogrednih plinov
temperatura tudi naraste. Posledice temperaturnih sprememb se navadno kažejo tudi v
spremembi vlažnosti.
Drugi pomemben dejavnik so spremembe v snovnih tokovih. Človeške dejavnosti značilno
zaznamujejo snovne vnose in snovne iznose iz ekosistemov (npr. vnosi umetnih gnojil in
škropiv v intenzivnem kmetijstvu), s tem pa pomembno zaznamujejo delovanje živih
organizmov, od proizvajalcev do razkrojevalcev.
Spremembe v biogeokemičnih ciklih
Vodni cikel
Porast temperature na Zemlji bi zaradi povečanega topljenja ledu (ledeniki, polarni kapi)
izrazito vplivalo na klimatske spremembe in s tem tudi na spremembe v padavinah in
posledično spremembe v evaporaciji na Zemlji.
Fosforjev cikel
Človek je posegel v ta ciklus z izdelavo umetnih gnojil in praškov, ki jih izdeluje z
izkoriščanjem anorganskih kamenin, bogatih s fosforjem. Velike količine tako sproščenega
fosforja, ki ga uporablja intenzivno kmetijstvo, se tako vračajo v kmetijske ekosisteme, z
izpiranjem pa vstopajo v tekoče vode, jezera in morja. Povprečni iznos fosforja s kmetijskih
površin zaradi erozije ocenjujejo na 34 ton/km2 letno (Owen in Chiras 1990). Podobno
nevarnost predstavlja sečnja tropskega gozda. Zanj je v razmerah brez motenj značilno tako
rekoč stotodstotno kroženje hranilnih snovi; na izsekanih površinah pa padavine intenzivno
izpirajo hranilne snovi v tekoče vode. Ta presežek fosforja vodi do t. i. evtrofikacije tekočih
voda (povečana rast alg).
Žveplov cikel
Z izgorevanjem fosilnih goriv se je pojavila sprememba v žveplovem ciklu. SO2 v atmosferi
oksidira in tvori žveplasto kislino, ki se kot kisle padavine (pH je nižji kot 5,6) vrača na
Zemljo. Kisli dež učinkuje tako na vodne kot kopenske ekosisteme. Jezera se tako lahko
zakisajo, kar vpliva na življenjske razmere v njih. To še posebej velja za predele na granitni
podlagi, ki so odporni na preperevanje in se kisli dež ne more nevtralizirati v njih.
Med kopenskimi ekosistemi so še posebej občutljivi gozdovi. Glavni učinek SO2 se ne kaže
neposredno na listih, pač pa na gozdnih tleh. Tla se postopno zakisajo. Za smreko je
ugotovljeno, da žveplene koncentracije in prav tako koncentracije nitratov zmanjšajo delež
39
kalcija, kalija in magnezija, ki jih lahko absorbirajo korenine dreves (Krebs 1994). Posledica
so orumenele iglice, ki kmalu tudi začno odpadati. Zaradi zmanjšane vitalnosti so drevesa tudi
bolj občutljiva za napade škodljivcev in bolezni.
Dušikov cikel
Človek je s svojimi aktivnostmi močno vplival na dušikov cikel. Velike količine industrijsko
proizvedenega dušika so danes tudi vzrok za porušeno ravnovesje v dušikovem ciklu. Zaradi
obsežnih sečenj gozdov se je močno povečal delež nitratov v bližnjih vodotokih. Z uvajanjem
motorjev z notranjim izgorevanjem se je povečal tudi delež dušikovih oksidov (NOx), ki so
aktivni in vplivajo tako na nastanek kislih padavin kot tudi na uničevanje ozonskega plašča.
Ogljikov cikel
Tu gre za ogljik, ki bi se po naravni poti sproščal zelo počasi, z industrijsko revolucijo pa je
človek to sproščanje močno pospešil. Prav te dodatne količine sproščenega ogljika so
odločilno vplivale na spremembe v ogljikovem ciklu in v atmosferi. Tako je delež ogljikovega
dioksida v atmosferi v zadnjih 200 letih narasel za 15 odstotkov, s tem pa je močno vpival na
t. i. pojav tople grede, na katerega pa vplivajo poleg C tudi dušikovi oksidi, metan in različne
spojine fluora in ogljika. Strokovnjaki ugotavljajo, da je ob koncu 20. stoletja povprečna
temperatura površja Zemlje od 0,3 do 0,7o C toplejša kot pred industrijsko revolucijo.
Podvojitev koncentrcije C02 v atmosferi glede na doseženo stopnjo bi dvignilo temperaturo za
3,5 do 4,1o C (Begon et al. 1990), to pa bi močno spremenilo klimatske razmere in posledično
možnosti za življenje na Zemlji.
Zaradi intenzivne porabe fosilnih goriv se tudi absolutno povečuje delež CO2 v atmosferi. Če
bi se ves tako sproščeni CO2 nabiral v atmosferi, bi se tu moral delež CO2 povečevati za 0,7
odstotka letno (Krebs 1994). Strokovne ocene pa kažejo, da raste delež nekoliko bolj počasi,
in sicer za 0,4 odstotka letno. Nekateri avtorji menijo (cit. Krebs 1994), da preostali CO2
vstopa v oceane, čeprav poteka ta izmenjava le na morskem površju. Velik del ogljika je v
oceanskih globinah, izmenjalni čas za celoten oceanski ogljik ocenjujejo na 350 let.
Drugi dodatni vir, ki vpliva na rast CO2 v atmosferi, je uničevanje kopenske vegetacije, še
posebej globalno zmanjševanje deleža gozdov. Strokovne ocene za leto 1980 so, da se je
zaradi sečnje tropskih gozdov in trajne spremembe teh površin v pašnike povečala količina C
za 0,4 do 1,6 × 1015 g (Krebs 1994). Sečnja in požiganje takoj vplivata na sproščanje CO2,
zaradi razkroja ostankov vegetacije pa se postopno sprošča še nekaj CO2, nekaj pa se ga
sprosti še s povečano erozijo ali mehaničnim odstranjevanjem prsti.
Spremembe v zgradbi atmosfere in njihove posledice
Povečanje količine plinov, ki vplivajo na t. i. učinek tople grede
Spremembe v atmosferi lahko pripisujemo dvema dejavnikoma. Po eni strani gre za dolge
ciklične spremembe, ki se vršijo celotno evolucijsko obdobje. Na drugi strani močno vpliva
na spremembe človek. Klimatske spremembe se dogajajo znotraj letnega cikla, prav tako pa
tudi v posameznih letih. Zato meteorologi pod pojmom klima razumejo značilnosti vremena
nad določeno regijo v obdobju, ki traja vsaj 30 let. Veliko težavo predstavljajo znanstvenikom
ravno ta velika dnevna in sezonska pa tudi letna nihanja, ki otežujejo točne napovedi gibanja.
Tovrstne spremembe so lahko posledica sprememb v gibanju sonca in njegovem sevanju,
seveda pa tudi delovanja človeka, zaradi katerega je prepustnost atmosfere lahko različna.
Dandanes je mreža opazovanj klimatskih sprememb v svetu dovolj razvita in tudi traja že kar
dovolj dolgo, da lahko na podlagi rezultatov tovrstnih opazovanj izdelamo določene zaključke
in nakažemo možne smeri gibanja. Vsebnost različnih plinov so znanstveniki analizirali že v
40
vzorcih iz zračnih mehurčkov, ujetih v ledu z Grenlandije in obeh polov. Na podlagi tovrstnih
opazovanj lahko zanesljivo ugotovimo, da se je zgradba plinov v atmosferi v zadnjih 200 letih
značilno spremenila, s tem pa so povezane tudi temperaturne spremembe.
Grafikon 2.2.6–1: Naraščanje toplogrednega plina metana (v ppm), ujetega v zračnih
mehurčkih kristalov ledu z Grönlandije (po Graedelu in Crutzenu 1989, s. 33)
ppm
1750
•
•
•
• •
•
•
•
• •
•
•
750
•
•
•
•
•
•
•
• •
• •
• •
• • • •
• • • •
•
•
• •
• •
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
500
leto
1800
2000
Grafikon 2.2.6–2: Naraščanje deleža CO2 (v ppm) na Havajih v zadnji četrtini 20. stoletja
(Colinvaux 1993, s. 593)
ppm
360
310
leto 1960
1980
2000
CO2 morajo rastline porabljati s fotosintezo enako hitro, kot se proizvaja z respiracijo in
oksidacijo (sežiganjem), sicer bi se pričel nabirati v atmosferi in povzročil pregretje planeta.
Prav to pa je eden najresnejših človekovih vplivov na zemeljsko okolje.
Grafikon 2.2.6–1 opozarja, da po letu 1800 zaradi delovanja človeka v atmosferi narašča
delež metana. Ogljikov dioksid nastaja pri izgorevanju fosilnih goriv, veže pa se pri
fotosintezi. Z industrijsko revolucijo narašča poraba fosilnih goriv, obsežne krčitve gozdov po
41
svetu pa zmanjšujejo delež zelenih rastlin, ki lahko vršijo fotosintezo. Metan prav tako nastaja
pri izgorevanju, pri razkrajanju organskih snovi, predvsem pa so glavni vir metana črede
živine – prežvekovalcev in bakterije, saj ustvarijo bakterije okrog 58 odstotkov vsega metana
na Zemlji (Groombridge 1992). Rezultati raziskav (Dickinson in Murphy 1998) sicer kažejo,
da so vrednosti obeh plinov v preteklosti občasno že nihale, kar pomeni, da lahko do takšnega
povečanja pride tudi po naravni poti. Skrb pa zbuja dejstvo, da je hitrost teh sprememb v
zadnjih dveh stoletjih bistveno večja, kot bi bila, če bi se spremembe vršile po naravni poti,
poleg tega pa so njune koncentracije sedaj višje kot v preteklih 160.000 letih (Meadows et al.
1992). Ogljikov dioksid in metan sta ključna plina, ki vplivata na t. i. učinek tople grede.
Značilno zanju je, da bolje prepuščata energijo krajših valovnih dolžin, zadržujeta pa energijo
daljših valovnih dolžin. Tako bolje prepuščata sončno energijo, ki prodira skozi atmosfero in
ogreva zemeljsko površino, kot pa energijo, ki jo vrača Zemlja, saj sestavlja zemeljsko
sevanje večji delež energija iz dolgovalovnega dela spektra. Tako ostaja ta del spektra
(infardeče sevanje ali toplota) ujet v troposferi pod plastjo omenjenih plinov. Posledica tega
pojava je prekomerno ogrevanje ozračja. Globalno vzeto, je bilo naslednjih osem let
najtoplejših (prikazano v naraščajočem zaporedju) v našem stoletju (Meadows et al. 1992):
1980, 1989, 1981, 1983, 1987, 1988, 1991, 1990). Kljub temu je težko znanstveno zanesljivo
napovedati posledice teh sprememb na sedanjo in prihodnjo klimo, vsekakor pa pomenijo
trenutna gibanja resno grožnjo za delovanje biosfere in življenje v številnih ekosistemih v
sedanji obliki.
Delež ogljikovega dioksida v zraku je razmeroma majhen, zato spremembe v deležu tega
plina absolutno gledano niso velike, saj predstavljajo komaj 0,1 odstotka v skupni količini
vseh plinov; relativno pa je delež tega plina že za okrog 35 odstotkov višji kot pred
industrijsko revolucijo. K učinku tople grede prispeva ogljikov dioksid danes okrog 60
odstotkov. Še hitreje narašča delež metana, ki ga je v atmosferi že za 145 odstotkov več,
dušikovih oksidov je za okrog 15 odstotkov več, klorfluorogljikov – CFC – pa je za okrog pet
odstotkov letno. Tovrstno povečanje vseh omenjenih plinov močno vpliva na sedanje in
prihodnje klimatske spremembe. Zaradi povezanosti številnih dejavnikov in nepredvidljivosti
vremenskih sprememb govorimo lahko le o okvirnih pričakovanih spremembah. Tako naj bi
se po mnenju številnih meteorologov temperatura, globalno vzeto, dvignila od 1o C pa do 5o C,
v povprečju za 2o C do leta 2050, največje spremembe naj bi doživele dežele pri obeh polih,
najmanjše pa pokrajine okrog ekvatorja. Gibanja, ki so jih potrdili meteorologi na severni
polobli, kažejo, da se sicer stratosfera ohlaja, da pa se rahlo do zmerno ogrevajo zgornje plasti
troposfere, prizemne plasti zraka, tla in zgornje plasti oceanov. Dnevni temperaturni razpon je
nekaj manjši. Zaradi povečanja temperatur se bodo spremenili padavinski režimi, pričakujemo
pa lahko tudi vedno več ujm v določenih predelih sveta (El Niño ...).
Po scenariju Svetovne meteorološke organizacije za južno Evropo, kamor sodi Slovenija, naj
bi se temperatura do sredine 21. stoletja v povprečju dvignila za 2 do 3o C. Višje temperature
bodo vplivale na dvig gladine oceanov, hkrati pa naj bi se predvidoma zmanjšale možnosti za
preživetje številnih vrst. Za majhno Slovenijo je pomemben tudi pričakovani pomik
vegetacijskih pasov, in sicer v smeri jug–sever od 200 do 400 km na sever in 150 do 200m po
nadmorski višini navzgor za vsako oC. Zaradi hitre spremembe temperatur, ki se jim bo zlasti
rastlinski svet težko prilagajal, bodo rastline ogrožale številne bolezni in škodljivci, še
posebej povsod tam, kjer so zaradi nenaravne zgradbe tovrstne težave že sedaj prisotne.
Po drugi strani se je pojavilo tudi razmišljanje, v kolikšni meri lahko gozdovi delujejo kot
medij, ki veže dodatni ogljikov dioksid. Del “presežka” ogljikovega dioksida vežejo oceani,
večina pa ga še vedno konča v atmosferi. Gozdovi naj bi tako vezali atmosferski ogljikov
42
dioksid in ga prek fotosinteze spreminjali v lesno biomaso. Povečan delež ogljikovega
dioksida in dušikovih spojin, ki imajo gnojilni učinek, naj bi po mnenju strokovnjakov
(Stanners in Bourdeau 1995) vplival tudi na hitrejše priraščanje določenih dreves. Evropski
gozdovi vsebujejo okrog 2,8 Gt C v drevesih in opadu, to je približno količina ogljika, ki ga z
izgorevanjem fosilnih goriv v štirih letih oddajo v zrak dežele Evropske skupnosti. Tej
količini ogljika v gozdovih moramo prišteti še tri do štiri Gt C v gozdnih tleh (Stanners in
Bourdeau 1995). Kljub temu predstavlja omenjena količina ogljika le delček v primerjavi z
200 do 250 Gt C, vezanega v vseh gozdovih zmernega podnebnega pasu. Ogljik naj bi
najbolje vezale drevesne vrste, ki hitro rastejo, iz katerih pa izdelujejo izdelke s kar najdaljšo
dobo trajanja. Kljub temu razmišljanje v to smer ne more voditi k trajni rešitvi, saj je tok
ogljika skozi gozdove mnogo premajhen v primerjavi s količinami, ki nastajajo ob
izgorevanju fosilnih goriv. Gozdovi naj bi tako po nekaterih ocenah (Stanners in Bourdeau
1995) uskladiščili med 85 in 120 Mt C letno. To pa znaša le okrog pet odstotkov C, ki ga
pošljejo v zrak različni emitenti. Svojevrstno težavo predstavljajo tudi prekomerne sečnje
gozdov v različnih delih sveta, saj se ob ekstenzivni rabi (npr. kurjava) začne sproščati C,
vezan v lesu. Tovrstna raba gozdov tako celo pospešuje delež sproščenega C.
Okrog 40 odstotkov vezave ogljika pri fotosintezi izvedejo alge in bakterije, še posebej so
pomembne vrste v oceanih. Bakterije prav tako vežejo atmosferski ogljikov dioksid
anaerobno. Pomemben delež prispevajo tudi gljive, ki razkrajo les, saj sproščajo okrog 85
bilijonov ton ogljika (kot ogljikov dioksid) v atmosfero vsako leto (Groombridge 1992).
Upadanje debeline ozonskega plašča
Ozonska plast, ki leži med 15 in 45 km visoko na zgornji plasti atmosfere, absorbira praktično
vse ultravijolično sevanje sonca. To sevanje bi bilo sicer lahko škodljivo za zdravje
organizmov, če bi prispelo na Zemljo v prevelikih količinah. Ozon (O3) nastane s
fotokemičnim razpadom molekule kisika (O2) v atom kisika, ki se potem veže z drugo
molekulo kisika v ozon (O3). Ozon veže ultravijolični spekter sevanja, hkrati pa je tudi
kemično močno nestabilen in aktiven, saj oksidira skoraj vse, s čimer pride v stik. Zato je
ozon v spodnjih plasteh atmosfere lahko celo škodljiv, a k sreči kratkoživ onesnaževalec. V
stratosferi ozon ves čas nastaja iz molekul kisika s pomočjo energije sonca, tu se ozonska
plast obnavlja. V ozonski plasti je tako dovolj ozona, da zadržuje ultravijolično energijo
sončnega sevanja, še posebej t. i. UV-B valovno dolžino, med 0,27 in 0,32 µm (UV-A =
0,32µm – 0,4µm, UV-C = 0,2µm – 0,27µm). Valovna dolžina svetlobe UVB najmočneje
razkraja molekule, ki so pomembne za delovanje in reprodukcijo organizmov. UV-B žarki
lahko povzročijo nastanek kožnega raka. Po mnenju znanstvenikov (Meadows et al. 1992) naj
bi vsak odstotek zmanjšanja ozonske plasti povečal za dva odstotka delež žarkov UV-B, ki
dosežejo zemeljsko površje, to pa naj bi za tri do šest odstotkov povečalo delež kožnega raka
pri ljudeh. Izpostavljenost UV-B valovni dolžini zmanjšuje listno površino rastlin, njihov
višino in fotosintetsko aktivnost in s tem donos. V letih 1950–1975 je v svetu začela
skokovito naraščati proizvodnja klorfluorogljikov (CFC) zaradi lastnosti, ki so jim omogočale
široko uporabnost v industriji. (Ti plini ne gorijo, ne korodirajo materialov, slabo prevajajo
toploto, njihova proizvodnja je poceni.) Po letu 1980 je svetovna proizvodnja CFC znašala že
milijon ton letno. Nekaj podrobnosti prinaša preglednica 2.2.6–1.
Preglednica 2.2.6–1: Najpomembnejše kemične spojine, ki vpivajo na ozonsko plast
(Meadows et al. 1992, s. 143)
43
Ime
Formula
CFC–011
CFCl3
CFC–012
CF2Cl2
0,9–1,0
CFC–113
CCl3CF3
0,8–0,9
CFC–114
CClF2CClF2
0,7–1,0
hlajenje,
kozmetika
hlajenje,
kozmetika
topilo,
kozmetika
hlajenje
CFC–115
CClF2CF3
0,4–0,6
hlajenje
10,0–13,2
gašenje
2.600
110
Halon 1211 CClBrF2
2,2–3,0
gašenje
2.600
15
HCFC–22
CHClF2
0,05
81.200
Metilkloroform
Ogljikov
tetraklorid
CH3CCl3
0,15
hlajenje,
gašenje
topilo
CCl4
1,2
topilo
Halon 1301 CBrF3
Uničevalni
potencial za ozon
1,0
Uporaba
Proizvodnja
1985 (ton)
298.000
Obstoj v
atmosferi (leta)
65–75
438.000
100–140
138.500
100–134
300
500
499.500
71.200
16–20
5,5–10
50–69
Že leta 1974 so bila objavljena prva opozorila o možnih poškodbah ozonskega plašča, ki so
jih povezali z uporabo CFC. Nastajanje t. i. ozonske luknje so opazili kmalu po letu 1980,
sprva nad Antarktiko in nad severnim polom. Leta 1984 so tako zabeležili kar 40-odstotno
stanjšanje ozonskega plašča nad Antarktiko.
Antarktiko obdajajo oceani, vetrovi lahko nemoteno krožijo nad tem kontinentom. Ko je tam
zima, se pojavijo vrtinčasti vetrovi, ki preprečujejo, da bi se zrak nad Antarktiko mešal z
drugim zrakom. Ker so zime nad južnim polom Zemlje zelo mrzle, se vodni hlapi v zraku
kristalizirajo tudi v velikih višinah. Njihova površina tako še pospešuje kemične reakcije, ki
sproščajo klor. Klorovi atomi, ki nastajajo pozimi, se sprva vežejo v ClO, ki se med sabo
vežejo v stabilne molekule ClOOCl. Spomladi se s prihodom sonca sproži kemična reakcija,
sprostijo se naenkrat velike količine Cl, ta začne uničevati ozonsko plast. S sončnimi žarki
tudi prenehajo pihati vrtinčasti vetrovi, zrak nad Antarktiko se začne mešati z drugim zrakom
in razmere nad Antarktiko se med letom precej izboljšajo – do naslednje zime. Podobno velja
tudi za severni pol. Zaradi visokih koncentracij CFC v stratosferi se ta pojav vsako leto
povečuje. Ker trajajo vse omenjene reakcije tako dolgo, lahko pričakujemo, da bo razkrajanje
ozonskega plašča trajalo še vsaj stoletje.
Prvi koraki za zmanjšanje uničevanja ozonskega plašča segajo v leto 1985, leta 1987 pa so
številne države podpisale protokol, po katerem naj bi ustavili proizvodnjo CFC na višini iz
leta 1986, do leta 1993 naj bi jo zmanjšali za 20 odstotkov, do leta 1998 pa še za dodatnih 30
odstotkov. Korak dalje predstavlja t. i. Londonski dogovor iz leta 1990, po katerem naj bi do
leta 2000 opustili proizvodnjo CFC in tudi drugih kemičnih substanc (haloni ...), ki dokazano
uničujejo ozonsko plast.
44
Znanstveniki so kmalu ugotovili, da pospešuje razkrajanje ozonskega plašča skupina plinov z
imenom klorfluorogljiki (CFC). Te pline so množično uporabljali kot hladilne elemente v
hladilnikih, prav tako pa tudi kot potisne pline v različnih razpršilcih, znani so s popularnim
imenom freoni.. Čeprav so zaradi nevarnosti, ki jih za ozonski plašča predstavljajo omenjeni
plini, v industriji začeli nadomeščati omenjene pline, bo pojav ozonske luknje še dolgo časa
predstavljal resno grožnjo življenju na Zemlji. Plini CFC so namreč močno reaktivni in
mnogo hitreje razkrajajo molekule ozona, kot pa se te obnavljajo. CFC se ne raztaplja v vodi,
zato ga dež ne izpira iz ozračja. Kemijska zgradba CFC je močna in ga energija sončnih
žarkov, ki prodre do spodnje plasti atmosfere, ne razkraja. Razkraja pa jih kratkovalovna UV
energija na zgornji plasti atmosfere. Prosti Cl radikali, ki se tako sprostijo, reagirajo z
ozonom, nastane kisik in klorov oksid. Atom klora lahko razkroji sto tisoč molekul ozona,
preden zapusti stratosfero. Navadno pa klorov atom reagira z metanom, nastane HCl, ki lahko
spet razpade v oba sestavna dela – pri čemer Cl spet reagira z ozonom, lahko pa preide HCl v
nižje plasti atmosfere, kjer pada kot kisli dež na zemljo. Drugo težavo predstavlja tudi dejstvo,
da lahko CFC prihajajo v ozračje iz izdelkov še leta potem, ko je njihova proizvodnja že
ustavljena. Tako naj bi molekula CFC potrebovala okrog 15 let, da prispe do vrha stratosfere,
kjer začne razkrajati ozon.
CFC posredno vplivajo tudi na pojav tople grede, saj zaradi te luknje tudi več sevanja v
drugih valovnih dolžinah prodre na zemeljsko površino
Prah in aerosoli
Prah in aerosoli so trdni delci v atmosferi, ki so v določenih koncentracijah v zraku normalno
prisotni. Z delovanjem človeka so se lokalno pojavili problemi zaradi kurjenja. Z industrijsko
revolucijo se je nad številnimi mesti pojavil umazan zrak. Ta deluje škodljivo na vse
organizme. Pri rastlinah mašijo prašni delci listne reže, kemični elementi, zlasti žveplo, pa v
različnih oblikah spojin uničuje ali poškoduje osebke.
Skupine onesnaževalcev zraka
DELCI
PLINI
Primarni
anorganski
CaO, SiO2, Fe, Pb, Zn, NO, NO2, SO2, NH3,
Mn, saje, pepel, pelod CO, CO2, H2S, F, Cl
PLINI
Primarni
organski
PLINI
Sekundarni
ogljik. hidrati
aldehidi
O3
PAN
Ocene vpliva človekovih posegov v okolje
Breme "racionalizacije" v preteklosti je nosilo okolje. Zakonodaja kot odsev odnosa dane
družbe do okolja je prej urejala lastniške odnose (oz. ščitila lastnika) kot pa ščitila okolje.
Okolje nima pravic, v novejšem času pa prodira spoznanje, da človek ima pravico do
prijaznega okolja. Spoznanje, da zaradi porušenega okolja trpi in ima škodo tudi človek, je v
zadnjih dveh desetletjih dalo tudi sektorsko zakonodajo, ki zadeva okolje (na primer: zakoni o
zaščiti vode, zraka, varstvu okolja, ohranjanju narave), kar je logičen razvoj. Značilnost ocene
vplivov človekovih posegov na okolje je v tem, da ekstrapolira iz trenutnega znanstvenega
vedenja, da bi "prerokovala" učinke teh vplivov. Čeprav uporablja znanstvene tehnike, se od
običajne znanstvene raziskave razlikuje v tem, da obravnava pojave in dogodke:
45
– ki se še niso zgodili,
– ki se morda niti ne bodo zgodili,
– katerih verjetnost, da se bodo zgodili, se manjša prav zaradi ocene.
Čeprav še nima popolnoma zgrajene teoretične osnove, ocena potemtakem vendarle ni zgolj
analiza verjetnosti, da se bo nekaj v resnici zgodilo:
– zaradi preventivnega momenta, ki ga vsebuje (o posledicah naj bi premišljeval tudi tisti, ki
določeno intervencijo načrtuje),
– zaradi kompleksnosti obravnave kompleksnih problemov,
– ker nosi zametke neke etike okolja, ki se bo prej ali slej prek ustrezne zakonodaje prenesla
v prakso in od tod v ravnanje in zavest vsakega posameznika.
Cela vrsta okoljsko nepremišljenih projektov in reakcije javnosti nanje so v ZDA ustvarile
ugodne razmere za sprejem NEPA (National Environmental Policy Act 1969) januarja 1970.
Zahteva, da morajo projektanti oziroma vlagatelji javnosti razgrniti vse podatke o projektu in
njegovih predvidenih učinkih na okolje, po eni strani resda neracionalno zavlačuje izvedbo
nekaterih povsem neškodljivih projektov, po drugi pa mnogo prispeva k ozaveščanju javnosti
in prisili projektante, da o projektih temeljiteje razmislijo in jih bolje pripravijo. Razne oblike
OCEN so uzakonjene v večini zahodnoevropskih držav. Čeprav se v bistvu ukvarjajo z isto
problematiko, se jih je domala vsaka država lotila po svoje – v skladu s tradicijo in obstojem
že obstoječih institucij, ki so za tako delo usposobljene. Po ameriškem vzorcu naj bi OCENA
obravnavala naslednjih pet postavk:
1. učinek (dober, slab, npr. melioracije) predlaganega ukrepa (projekta) na okolje,
2. vse posledice, škodljive za okolje, ki bi nastale, če bi bil projekt izveden,
3. alternative predlaganemu projektu (ukrepi),
4. razmerja med lokalnimi kratkoročnimi uporabami naravnih virov in dolgoročnimi
perspektivami njihovega ohranjanja in razvoja,
5. vse nepovratne spremembe na virih, ki bi nastopile, če bi bil projekt izveden.
Pri nas prinaša novosti na tem področju Zakon o varstvu okolja (1993), ki v 55. členu
predpisuje obvezno izdelavo presoj vplivov na okolje (dalje PVO) tako pri posegih s področja
izkoriščanja naravnih dobrin kot tudi pri gradnjah. Vsebina PVO zajema:
– opis poročila,
– opis ničelnega stanja okolja,
– vplivi na okolje,
– omilitveni ukrepi,
– spremljanje stanja okolja,
– opozorila glede celovitosti posega,
– povzetek s sklepno oceno.
46
3
EKOSISTEM KOT GRADNIK KRAJINE
Poznavanje ekoloških spremenljivk omogoča, da razumemo ekološke sisteme. Slednje je
teoretska osnova znanosti o okolju. Preden se lotimo obravnave posameznih ekoloških
sistemov, si oglejmo osnovne opredelitve pojmov, s katerimi se bomo v nadaljevanju
srečevali.
EKOSISTEM – nekaj opredelitev
Tansley 1935: Organizmi in njihovo okolje sestavljajo fizičen sistem (= ekosistem) v katerem
medsebojno delovanje organizmov in okolja opredeljuje njihovo zgradbo in delovanje
Odum 1971: Vsaka enota površine, v kateri organizmi oziroma populacije vzajemno delujejo s
fizičnim okoljem tako, da tokovi energije vzpostavljajo jasne prehranske splete, biotsko pestrost
in kroženje snovi (torej izmenjavo med živimi organizmi in neživim okoljem), je ekosistem
Ellenberg 1973: je splet vzajemnega učinkovanja med živimi organizmi in njihovim neživim
okoljem, ki je sicer odprt, vendar pa se do določene mere lahko tudi sam uravnava. Označuje ga
specifičen tok snovi in energije
Tarman 1992: naravna enota, kjer obstaja ravnovesje med neživimi dejavniki (biotopom) in
živimi organizmi, ki tvorijo biocenozo, npr. jezero, pragozd itd.
Forman 1995: je relativno homogena površina z organizmi, ki vzajemno delujejo z okoljem.
Ekosistem je tudi površina (ali prostor), kjer organizmi vzajemno delujejo s fizičnim okoljem.
Dickinson in Murphy 1998: je kompleks združbe organizmov in okolja, ki ga ti organizmi
obvladujejo s pomočjo energijskih tokov.
EKOSISTEM (Tarman 1992): naravna enota, kjer obstaja ravnovesje med neživimi
dejavniki (biotopom) in živimi organizmi, ki tvorijo biocenozo, npr. jezero, pragozd itd.
EKOSISTEM (Ellenberg 1973): je splet vzajemnega učinkovanja med živimi organizmi in
njihovim neživim okoljem, ki je sicer odprt, vendar pa se do določene mere lahko tudi sam
uravnava. Označuje ga specifičen tok snovi in energije.
EKOSISTEM (Dickinson in Murphy 1998): je kompleks združbe organizmov in okolja, ki ga
ti organizmi obvladujejo s pomočjo energijskih tokov.
Nekateri osnovni ekološki pojmi vezani na zgradbo in delovanje ekositemov
EKOTON (Tarman 1992): prehodni pas med dvema različnima ekosistemoma.
– Razumevanje ekosistema otežuje dejstvo, da pojem "ekosistem" pogosto uporabljamo kot
univerzalno shemo povezanosti in kot konkreten pojav hkrati. Za praktično obravnavanje
ekosistemov je pomembna njihova razmejitev. Pri tem se najpogosteje sprašujemo, "kako
velik je ekosistem". Koristno drugo perspektivo pri razmejevanju ponuja vprašanje, "kako
majhen je lahko" določen ekološki sistem, da ga še lahko obravnavamo kot ekosistem. Pri
razmejevanju ekostemov se opiramo na bolj ali manj jasne razlike v njihovi zgradbi in iz tega
izhajajoče spremembe v njihovem delovanju. Med ekosistemi v naravni krajini meje niso
ostre; med njimi so bolj ali manj široke prehodne cone ali ekotoni. Ekotoni so torej prehodi
med združbami, kjer se skupaj pojavljajo elementi sosednjih združb in njim lastni elementi,
značilni le za ekotone. Ekoton je prehod iz jezera v gozd na obali (primer gornje gozdne –
drevesne meje, Pokljuška barja), je gozdna savana med travnato savano in deževnim
pragozdom. Že iz tega primera vidimo, da je ekoton ozek ali zelo širok pas med različnimi
združbami (Tarman 1992, s. 272). V kulturni krajini so ekotoni (npr. gozdni rob, gornja
gozdna meja) prve žrtve sistematičnega urejanja prostora.
NIŠA (Begon et al. 1990, Tarman 1992, Krebs 1994, Dickinson in Murphy 1998): vsota in
omejitve vseh neživih in živih sestavin ali dejavnikov okolja, od katerih je odvisno preživetje
določene vrste in tudi njena vloga in delovanje, “poklic” v okolju.
– Pri ekološki niši gre za del ekosistema, mesto, ki ga zavzema določena vrsta. Podobno kot
organizmi imajo tudi celotni ekosistemi v svojem okolju (krajini) svojo ekološko nišo (naslov
in poklic = funkcijo, zbir strategij, s katerimi svoj prostor branijo – pred drugimi ekosistemi),
lahko govorimo o nišah vrst in nišah ekosistemov. V naravni krajini se niše posameznih
ekosistemov oblikujejo skladno z naravnimi danostmi. V kulturni krajini je oblikovanje niš
ekosistemov – nosilcev funkcij – odvisno tudi od antropogenih momentov oziroma
dejavnikov (npr. agrarna prenaseljenost, ki agrarno rabo potiska na marginalna rastišča,
postaranost kmečkega prebivalstva, ki sproža zaraščanje kmetijskih zemljišč, uvedba novih
tehnologij itd.).
SUKCESIJA (Begon et al. 1990, Tarman 1992, Krebs 1994, Dickinson in Murphy 1998):
proces, ki označuje nesezonsko zamenjavo določene vrste (razvojne stopnje) združbe na
določeni površini z drugo. Gre za zaporedje, pri katerem razvoj poteka od začetnih t. i.
pionirskih do stabilnih t. i. klimaksnih oblik.
– Zapolnjevanje prostora z biomaso očitno vpliva na razvoj živega – na biološko bodočnost
določenega prostora. Gre za tri sočasne procese:
a) za razvoj življenjske družbe (ekosistema),
b) za povečanje energijske učinkovitosti (P/B tj. razmerja med prispelo energijo in
vzdrževano biomaso), ki je povezana z razvojem ekosistema,
c) za povečan vpliv ekosistema na njegovo biološko bodočnost.
V bistvu je to proces sukcesije, kjer organizmi v določenem okolju vplivajo nanj in ga
spreminjajo, tako da postaja primerno za naslednji val organizmov, ki jih bodo nadomestili.
Nazoren primer takega procesa je zapolnjevanje jezera z biomaso vodnih rastlin, ki jezero
polagoma spremeni v močvirje, ali osvajanje umirjajočega se melišča s pionirskimi združbami
(pionirskih) rastlin itd. V obeh primerih se veča v ekosistemu prisotna količina biomase ob
praktično konstantnem dotoku energije.
V zvezi s tem procesom je treba omeniti nekaj pomembnih načel:
– čas je zlasti v zvezi s tlotvornimi procesi (preperevanje substrata etc.) omejujoči faktor
razvoja,
– vsak val rastlin (in živali) pripravi okolje za nov val organizmov, ki ga potem v
konkurenčnem boju nadomestijo,
– z vsakim valom prihajajo večje rastline: z vsakim valom se tudi zračni prostor ekosistema
vse bolj zapolnjuje (povečana zastornost, stratifikacija, učinkovitejše izkoriščanje sončne
svetlobe): lišaji – blazinaste rastline – pritlikavi grmiči – rušje – redko drevje itd.,
2
– klimaksna združba ne pripravlja več terena za naslednje valove, ampak nadomesti sama
sebe. Zaradi tega ima klimaks največji vpliv na biološko bodočnost,
– rastlinske vrste v klimaksnem valu so praviloma največje (drevje – gozd) in živijo najdalj
časa. Že s svojo velikostjo močno vplivajo na okolje – krajino, na mikroklimo, tvorbo in
zaščito tal itd.
V bistvu vse gornje ugotovitve povzema princip Ramona Margalefa (1965), ki pravi, da gre
naravno gibanje v sukcesiji proti vse večji organiziranosti ekosistemov. To pomeni, da je
relativna količina energije, potrebne za funkcioniranje ekosistema, povezana s stopnjo
(razvoja) strukture ali organizacije takega ekosistema.
Čim bolj kompleksen je torej ekosistem, tem manj energije (relativno) potrebuje. Nobenega
razloga ni, da ne bi naravni zakoni veljali tudi za človeško družbo: ob tako izjemno visoki (in
rastoči) stopnji izkoriščanja (fosilne) energije postaja načelo Margalefa pomembno tudi za
pogled na prihodnost človeštva, ki meri razvitost določene družbe po absolutni potrošnji
energije. To načelo opozarja na nenaravnost energetske situacije (sodobne) industrijske
družbe – in na neizogibne posledice. Opozarja tudi na škodljivost odstranjevanja gozda (=
zmanjševanje biomase) v svetovnem merilu, ki ne pomeni le zmanjšane energijske
učinkovitosti prostora, ampak tudi negotovo biološko prihodnost.
3.1. MODELNE PREDSTAVE EKOSISTEMOV
Modeli so besedne, grafične ali matematične formulacije realnih pojavov. Uporabljamo jih
predvsem za predstavitev kompleksnih sistemov. Pri tem naj bi modeli ne predstavljali
njihove zveste slike, ampak shematično poenostavitev, ki povzema vse obstoječe znanje o
prikazanem sistemu, opozarja na področje pomanjkljivega znanja, ločuje bistveno od
nebistvenega, zahteva z realnostjo povezan pristop k proučevanju.
– Modeli so torej dobro raziskovalno orodje (še posebej za obravnavanje dinamičnih
procesov),
– izdelava modela nas prisili, da (v mejah poznavanja) domislimo razsežnosti in dinamiko
procesa (problema),
– modeli so dobro sredstvo za oblikovanje napovedi.
Grafikon 3.1–1: Model obratovanja gorske kmetije (Anko 1986a, s. 350)
3
Naravni vhodi
↓
Umetni izhodi
← les
← govedo
← razna prodaja
← rastlin. hrana
← dajatve, prispevki
← strojno delo
← ročno delo
Kmetija
← amort. strojev
← vdrž. kmetije
← amort. cest, hiš
← vzdrž. gospod.
Umetni vhodi
← strojno delo
← krediti, subv.
← živinska čreda
← kemična sredstva
← najeto delo
↓
Naravni izhodi
Različne vidike ekosistema pogosto prikazujemo s t. i. trofičnimi piramidami, ki predstavljajo
prehranjevalne stopnje v ekosistemu (producenti, konsumenti, karnivori I. in II. reda) – gl.
grafikone 3.1–2, 3, 4.
Grafikon 3.1–2: Poenostavljena trofična piramida (Owen in Chiras 1990, s. 30)
Mesojedci II
Mesojedci I
Rastlinojedci
Proizvajalci
Grafikon 3.1–3: Tok energije v ekosistemu (po Whittakerju 1975, s. 221)
4
Fotosinteza
Respiracija porabnikov
P
H
1000
C2
C1
100
10
1
90
9
900
Respiracija proizvajalcev
R
Respiracija in razgradnja razkrojevalcev
P (proizvajalci), H (rastlinojedci), C1, C2 (mesojedci 1, 2), R (razkrojevalci)
Uporabna je tudi Bormannova priredba Eltonove piramide, ki hkrati prikazuje tokove snovi in
energije
Grafikon 3.1–4: Poenostavljena shema toka energije in kroženje materije po ekosistemu
(Krebs 1994, s. 605)
R
A
Z
G
R
A
J
E
V
A
L
N
A
⇓
⇓
Sončna energija
⇓
⇓
⇓
Primarni proizvajalci
V
E
R
I
G
A
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↑
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
⇓
⇓
⇓
⇓
⇓
⇓
⇓
↓ ⇓
Rastlinojedi
↓ ⇓
↓ ⇓
Mesojedi I
↓ ⇓
↓ ⇓
↓ ⇓
↓ ⇓
Mesojedi II
↓ ⇓
↓ ⇓
↓ ⇓
↓ ⇓
↓ ⇓
Razkrojevalci
Prehranjevalna veriga: ⇓ – tok energije, ↓ – tok snovi
Razgrajevalna veriga: Ï – tok snovi
3.2 ZGRADBA IN DELOVANJE EKOSISTEMOV
5
T
O
P
L
O
T
A
P
R
E
H
R
A
N
J
E
V
A
L
N
A
V
E
R
I
G
A
Odum (1971, str. 3) definira ekologijo kot študij zgradbe in delovanja narave. Po njem (op.
cit.) so najpomembnejši vidiki zgradbe in delovanja ekosistema naslednji parametri
(preglednica 3.2–1):
Preglednica 3.2–1: Najvažnejša področja proučevanja ekosistemov
(po Odumu 1962, s. 211–212)
EKOSISTEM
A) ZGRADBA
1. Sestava življenjske skupnosti všteva:
– vrste populacij,
– število populacij,
– biomaso populacij,
– življenjski cikel populacij,
– prostorski razpored populacij.
B) DELOVANJE
1.
Obseg biološkega pretoka energije skozi
ekosistem, tj. stopnjo proizvodnje in
respiracije populacij in skupnosti.
2. Hitrost kroženja snovi ali hranil, tj.
biogeokemičnih ciklov.
2. Količina in razporeditev neživih snovi:
– vode,
– hranil ...
3. Biološko ali ekološko uravnavanje
organizmov z okoljem in okolja z
organizmi.
3. Obseg ali gradient pogojev za obstoj:
– toplote,
– svetlobe.
3.3
PRODUKTIVNOST EKOSISTEMOV
Če so naravne razmere za uspevanje ugodne (temperatura, vlaga, dostopnost do hranilnih
snovi), potem podpira ekosistem tiste organizme, ki dosegajo v danih razmerah najvišjo
proizvodnjo.
Energijsko vrednotenje različnih ekosistemov
Po Odumu (1989) lahko ločujemo t. i. naravne, udomačene in umetne ekosisteme glede na
količino letnega energijskega toka in glede na notranja razmerja med prispelimi naravnimi in
vnesenimi umetnimi energijskimi tokovi:
Preglednica 3.3–1: Ekosistemi glede na vir in količino energije (po Odumu 1989, s. 98)
6
Ekosistem
naravni ekosistemi
udomačeni ekosistemi
umetni ekosistemi
Energijski vir
sončna energija
sončna in fosilna energija
fosilna energija
Letni energijski tok (kJ/m2)
4.200 –
42.000
42.000 – 170.000
420.000 –12.600.000
1. Naravni ekosistemi: poganja jih sončna energija (fotosinteza) in njene posredne oblike, kot
so vetrovi, vodni tokovi, deževja in sila gravitacije. Delujejo torej povsem brez človekovih
umetnih energijskih vlaganj.
Primer: pragozdovi in nedotaknjena divjina.
2. Udomačeni ekosistemi: še vedno jih poganja prispela sončna energija, del energije pa vnaša
v ekosisteme človek prek ročnega, živalskega in strojnega dela ter vnesenih snovi, kot so
škropiva, semena in gnojila.
Primer: kmetijske površine in gospodarski gozdovi. Tako eni kot drugi predstavljajo nekakšen
most med naravnimi ekosistemi na eni in spremenjenimi ekosistemi na drugi strani. Ob nujno
potrebni naravni sončni energiji je človek z umetnimi energijskimi vnosi značilno vplival na
vrsto proizvodnje in njeno količino. Primer umetnih energijskih vnosov (ročno in strojno delo,
amortizacija, rezervni deli, naravna in umetna gnojila, semena, škropiva, premazi in druga
zaščitna sredstva) za posamezne ekosisteme na Kočevskem prikazujemo v preglednici 3.3–2.
Preglednica 3.3–2: Umetni energijski vnosi (delo in snovni vnosi v kWh/ha) v različne
ekosisteme na Kočevskem (po Pirnatu 1998, s. 216)
Ekosistem
Njiva
Travnik
Pašnik
Gozd
Skupaj
5.000
8.000
13.000
2.000
5.000
7.000
1.000
4.000
5.000
2.400
100
2.500
Umetni energijski vnosi
– strojno in ročno delo
– snovni vložki
Če predstavlja sončna energija vez z naravnimi ekosistemi, pa spominjajo mnoge značilnosti
tudi na industrijski model umetnih okolij. Tako je zlasti za intenzivno kmetijstvo značilna
mnogo manjša vrstna pestrost, na izbor vrst vpliva umetna in ne naravna selekcija, kontrola je
zunanja in ne temelji na povratnih zvezah, ki so pomembni sestavni del uravnoteženih
naravnih ekosistemov.
Ta dva tipa ekosistemov označuje Odum kot ekosisteme, ki podpirajo življenje, saj v enih
pridobivamo hrano, prav tako pa v njih s fotosintezo rastline s pomočjo sončne energije
ustvarjajo fitomaso, osnovo za prehranjevanje in življenje na višjih prehranjevalnih stopnjah.
3. Umetni ekosistemi: to so urbana in industrijska središča s povezovalno infrastrukturo, ki
potrebujejo za svoje delovanje fosilno, vodno in jedrsko energijo.
Poleg Oduma (1989) tudi Naveh (1998a, 1998b) predlaga podobno delitev ekosistemov (po
njem ekotopov) na podlagi njihovih energijskih in snovnih tokov, organizmov in informacij,
ki jih opredeljujejo. Avtor predlaga delitev na štiri skupine osnovnih krajinskih sistemov, ki
jih v poenostavljeni obliki prikazujemo v grafikonu 2.3.3–1.
Grafikon 3.3–1: Funkcionalni razpored ekosistemov v krajini glede na energijo, snov,
7
organizme in informacijske vložke (po Navehu 1998a, s. 137)
Sončna
energija
Organska
snov
Naravni
organizmi
Biofizične
informacije
Fosilna
energija
Kemična
snov
Udomačeni
organizmi
Kulturne
informacije
Naravni in sonaravni ekosistemi
Polnaravni in tradicionalni
Ekositemi
Intenzivni agroindustrijski
Ekosistemi
Urbano-industrijski ekosistemi
Avtor opozarja, kako s spremenjenostjo krajinskih ekosistemov upada delež naravne energije,
delež naravnih organizmov in biofizičnih informacij ter kontrole, narašča pa delež umetno
vnesene kemične energije in snovi, udomačenih organizmov in človekovih artefaktov ter
kulturnih informacij in kontrole. Umetne urbano-industrijske ekotope lahko vzdržuje le
človek.
3.3.1 Primarna proizvodnja
Za bruto primarno proizvodnjo je potrebna energija, ki jo vežejo zelene rastline s fotosintezo
v določenem času. Za neto primarno proizvodnjo (NPP) je potrebna energija, ki jo vežejo
zelene rastline s fotosintezo, od katere odštejemo energijo, ki jo rastline oddajajo z dihanjem
(respiracijo). Neto primarno proizvodnjo predstavlja torej tisti del biosubstance, ki se je
dejansko vezal v zelenih rastlinah. V študiji hrastovo-bukovega gozda so ocenili, da znaša
neto primarna proizvodnja 45 odstotkov in respiracija 55 odstotkov bruto primarne
proizvodnje (Spurr in Barnes 1980).
Neto primarno proizvodnjo v biomasi lahko pretvorimo v energijo prek njene kalorične
vrednosti. Pri tem je treba upoštevati vrsto rastline in letni čas. Tudi med različnimi
rastlinskimi deli so razlike, ki jih prikazuje preglednica 3.3.1–1.
Preglednica 3.3.1–1: Povprečne energijske vrednosti različnih rastlinskih delov 57 različnih
rastlin v J/g suhe teže (Krebs 1994, s. 607)
Listi (J/g)
17.694
Korenine (J/g)
19.748
Semena (J/g)
21.192
Preglednica 3.3.1–2: Ocena letne bruto primarne proizvodnje na Zemlji (po Chirasu 1988,
s. 71 in Odumu 1971)
8
Ekosistem
Površina Bruto primarna letna
(106 km2) proizvodnja (kJ/m2)
Morje
Puščave in tundre
Savane, stepe, pašniki
Gozdiči in grmišča
Borealni iglasti gozdovi
Ekstenzivne obdelovalne površine
Gozdovi zmernih širin
Intenzivne obdelovalne površine
Tropski gozdovi
∑ Kopno
∑ Biosfera (brez polov)
362,4
40,0
42,0
9,4
10,0
10,0
4,9
4,0
14,7
135,0
497,4
5.000
800
10.000
10.000
13.000
13.000
30.000
50.000
80.000
8.000
Svetovna bruto
primarna letna
proizvodnja (%)
43
1
10
2
3
3
4
5
29
57
100
Kako majhen del prispele sončne energije producenti (rastline) fiksirajo v obliki neto
primarne proizvodnje, prikazuje preglednica 3.3.1–3.
Preglednica 3.3.1–3: Odstotna razmerja med prispelo sončno energijo in primarno
proizvodnjo (Odum 1971, s. 44)
Optimalne
razmere
Srednje
razmere
Povprečje za
biosfero
Vsa sončna Absorb.
energija
avtotrofi
100
50
Bruto prim.
proizvodnja
5,0
Neto prim.
proizvodnja
4,0
100
50
1,0
0,5
100
50
0,2
0,1
Odstotek energijske učinkovitosti je torej razmeroma nizek (1 do 5 odstotkov). Če
upoštevamo le energijo v vidnem delu spektra, ki sodeluje pri fotosintetskih procesih (te je
približno 50 odstotkov od vse dospele energije), potem lahko rečemo, da je energijska
učinkovitost na prvi trofični stopnji (primarni producenti) približno 0,2- do petodstotna.
Kljub nizkemu odstotku prispele sončne energije, ki jo rastline fiksirajo s fotosintezo,
primarna proizvodnja za vso biosfero še vedno znaša okrog 170 milijard ton suhe snovi na
leto. Tako vezana energija omogoča vse drugo življenje na Zemlji (preglednici 3.3.1–4 in
3.3.1–5).
Preglednica 3.3.1–4: Neto primarna produkcija in rastlinska biomasa na Zemlji
(Tarman 1992, s. 301)
9
Površina
Neto primarna
proizvodnja (g/m2/leto)
Ekosistem / Biom
(106km2) normalni obseg
Tropski deževni gozd
Tropski sezonski gozd
Zimzeleni gozd zmernih š.
Listopadni gozd zmernih š.
Borealni gozd
Gozdne dobrave, grmičje
Savana
Stepa, prerija
Tundra, alpska tundra
Puščava, polpuščava
Ekstr. pušč. skale, pesek, led
Obdelovalno
Močvirja
Reke in jezera
∑ Celine
Odprti ocean
Območje upwellinga
Celinski prag
Koralni grebeni in alge
Izlivi rek – estuariji
∑ Oceani
∑ Oceani in kopno
srednja
vred.
17,0 1000–3500
7,5 1000–2500
5,0 600–2500
7,0 600–2500
12,0 400–2000
8,5 250–1200
15,0 200–2000
9,0 200–1500
8,0
10–400
18,0
10–250
24,0
0–10
14,0 100–3500
2,0 800–3500
2,0 100–1500
149,0
332,0
2–400
0,4 400–1000
26,6 200–600
0,6 500–4000
1,4 200–3500
361,0
510,0
2200
1600
1300
1200
800
700
900
600
140
90
3
650
2000
250
773
125
500
360
2500
1500
152
333
Svetovna
neto
proizv.
Biomasa (kg/m2)
(109 ton) normalni obseg
srednja
vred.
37,4
6–80
12,0
6–80
6,5
6–200
8,4
6–60
9,6
6–40
6,0
2–20
13,5
0,2–15
5,4
0,2–5
1,1
0,1–3
1,6
0,1–4
0,07
0,0–0,2
9,1
0,4–12
4,0
3–50
0,5
0,0–0,1
115,0
41,5 0–0,005
0,2 0,005–0,1
9,6 0,001–0,04
1,6
0,04–4
2,1 0,001–6
55,0
170,0
Svetovna
biomasa
(109 ton)
45,0
765
35,0
260
35,0
175
30,0
210
20,0
240
6,0
50
4,0
60
1,6
14
0,6
5
0,7
13
0,02
0,5
1,0
14
15,0
30
0,02
0,05
12,3 1837
0,003
1
0,02 0,008
0,01
0,27
2,0
1,2
1,0
1,4
0,01
3,9
3,6 1841
Preglednica 3.3.1.–5:Ocena površin, biomase in proizvodnje za večje sestavne dele biosfere
(Likens in Bormann 1995, s. 113)
10 km
57
Suha
rast.
biom.
9
10 t
1700
149
1837
117,5
1015
827
361
4
55,0
998
3057
510
1841
172,5
2013
3884
Površina
6
Gozdnata
površina
Vse
kopno
Vse
morje
Vsa
biosfera
2
Letna neto
rast. proizv.
suhe snovi
9
10 t
79,9
Suha
žival.
biom.
6
10 t
680
Letna neto
živ. proizv.
suhe snovi
6
10 t
442
Gozd torej vsebuje 92 odstotkov vse biomase v biosferi (energijska rezerva!). Njegova neto
rastlinska proizvodnja predstavlja 46 odstotkov vse neto proizvodnje biosfere – pri komaj 11
10
odstotkih površine. Agrikulturni ekosistemi predstavljajo pet odstotkov prozvodnje biosfere.
Medij, s pomočjo katerega rastline energijo shranjujejo in premeščajo, je ogljik. Če težo suhe
organske snovi pomnožimo z 0,45, dobimo količino ogljika (grobo pravilo, sicer je potrebna
kvantitativna analiza). Ta podatek poudarja v novejšem času vse bolj vlogo gozda kot
akumulatorja ogljika!
Razmerje med ustvarjeno suho snovjo in energijo vidnega spektra sončne svetlobe za kopno
je 1,0 mg/2,946 kJ. Energijska vrednost rastlinske snovi znaša povprečno 17,78 kJ/gram suhe
snovi, pri živalih pa povprečno 20,92 kJ/gram suhe snovi (Whittaker 1975). Povprečno
razmerje NPP za posamezne dele dreves prinaša preglednica 3.3.1–6.
Preglednica 3.3.1–6: Ocena količine in odstotnih deležev NPP za dele dreves in talno rastje v
hrastovo-borovem gozdu v g/m2/leto (po Whittakerju 1975, s. 195)
Drevo
NPP
%
Deblo, veje
422
36
Listi, cvetovi
373
31
Korenine
265
22
Talne zeli
134
11
Skupaj
1194
100
Učinkovitost primarne proizvodnje lahko merimo z razmerjem med energijo, vezano v bruto
primarni proizvodnji, in energijo prispelega sončnega obsevanja. Dejavniki, ki lahko vplivajo
na primarno proizvodnjo, so: evapotranspiracija (ki je vezana na sončno obsevanje,
temperaturo, padavine), dolžina vegetacijske dobe, pri gozdovih vpliva tudi indeks listne
površine (Leaf Area Index, LAI). Tako različni avtorji ugotavljajo (Krebs 1994), da je NPP
iglavcev višja od listavcev, saj imajo iglavci večjo površino listov, zimzeleni pa tudi lahko
imajo daljšo vegetacijsko dobo. Poleg omenjenih dejavnikov vplivajo na NPP tudi hranila v
tleh.
Pri obravnavanju energije v ekosistemih so najpomembnejše naslednje postavke:
– količine razpoložljive sončne energije kot edinega vira za primarno produkcijo,
– energijska učinkovitost ekosistema (P/B razmerje),
– omejujoči dejavniki dotoka energije (relief, ekspozicija, oblačnost, temperaturne inverzije,
prašni delci v ozračju etc.) – npr. uporaba sončne energije nerentabilna v inverzijskih
legah),
– način porabe energije (npr. odboj na tlakovanih površinah ali pretok skozi različno število
trofičnih stopenj),
– druge (nesončne) oblike energijskega pretoka skozi ekosisteme, ki imajo ob svoji
cikličnosti ali sporadičnosti rušilni, omejujoči ali dobrodejni učinek (poplave, plazovi,
potresi, koluvij etc.),
– količina energije, potrebna za vzdrževanje antropogenih ekosistemov (npr. obramba pred
invazijo gozda na poljedelske površine, obramba pred poplavami etc.),
– energijski viri (npr. vodni pogoni, veter), ki so v preteklosti močno vplivali na obliko in
način poselitve prostora.
3.3.2 Sekundarna proizvodnja
Biomasa rastlin lahko konča kot hrana rastlinojedov in jo kasneje razgradijo razkrojevalci,
11
lahko pa razkrojevalci že takoj razgradijo velik del biomase rastlin. Shemo pretoka energije
na višji prehranski stopnji prikazuje spodnji grafikon.
Grafikon 3.3.2–1: Shema energijskega pretoka na višji prehranski stopnji
(Krebs 1994, s. 633)
Energija, odvzeta na nižji prehranski stopnji
Neuporabljena energija
Bruto vnesena energija
Izločena energija
Asimilirana energija
Urinske izgube
Življenjska energija
Počitek
Delovanje
= vzdrževanja/respiracija (R)
Rast
Razmnoževanje
= proizvodnja (P)
Whittaker (1975) navaja naslednja razmerja med proizvodnjo in respiracijo v izbranem
hrastovo-borovem gozdu, ki jih prikazuje grafikon 3.3.2–2.
Grafikon 3.3.2–2: Razmerja med proizvodnjo in respiracijo za hrastovo borov gozd
v g suhe snovi/m2/leto (Whittaker 1975, s. 196)
Bruto rastlinska proizvodnja:
2650 (100 %)
↓
Neto primarna proizvodnja:
1200 (45 %)
↓
Biomasa živali (20 %)
Respiracija →
živali (3 %), razkrojevalci (22 %)
Respiracija rastlin:
1450 (55 %) →
Okrog 45 odstotkov bruto rastlinske proizvodnje je na voljo rastlinojedom in razkrojevalcem.
Po ocenah naj bi okrog osem odstotkov (oziroma do pet odstotkov) teže listja pojedli insekti.
Ker predstavljajo listi okrog tretjine NPP, pomeni omenjenih osem odstotkov le okrog tri
odstotke celotne NPP. Drugi rastlinojedi naj bi po ocenah pojedli še okrog sedem odstotkov
NPP, skupaj naj bi rastlinojedi použili okrog 10 odstotkov NPP, preostalih 90 odstotkov
ostane kot biomasa v gozdu oziroma konča pri razkrojevalcih (Whittaker 1975).
Grafikon 3.3.2-3: Shematski pregled energijskega toka skozi ekosistem in različne vrste
proizvodnje (Sala in dr. 2000)
12
Od
×
FAR
¨
¨
¨
To
×
Dp
×
BPP
¨
Absorb. energ
- producenti
¨
Dh
×
NPP
¨
¨
ª
SP
¨
herbivori
¨
ª
Dh
×
¨
SP
¨
karn.
¨
©
¨
©
NPE
¨
©
ª
ª
©
©
©
ª
©
Dr
×
Na
©
Razgrajevalci
¨
¨
©
©
©
©
©
©
¨
¨
ª
Pz
¨
ª
Na
¨
ª
Nu
¨
ª
ª
¨
¨
Na
¨
¨
¨
Nu
¨
©
ª
¨
¨
¨
FAR- fotosintetsko aktivna radiacija; BPP – bruto primarna proizvodnja;
Od - odbita energija; To – toplota; NPP – neto primarna proizvodnja;
Dp – dihanje producentov; Dh – dihanje herbivorov; Dr – dihanje razkrojevalcev;
Pz – neto proizvodnja združbe; Na – ni asimilirano; Nu – ni uporabljeno;
SP – sekundarna proizvodnja; NPE – neto produktivnost ekosistema
Preglednica 3.3.2–1: Proizvodnja, biomasa in poraba v gozdovih dveh biomov
(po Whittakerju 1975, s. 224–226)
Biomasa
NPP
SNNP
(v kg suhe (v 109 ton (kg/m2)
13
Živalska
poraba
Živalska
Živalska
proizvodnja biomasa
Gozd
zmernih
širin
Borealni
gozd
snovi/m2
letno
1,2–1,3
suhe snovi
letno)
6,5–8,4
30–35
(106 t/leto)
(106 t/leto)
(kg/m2)
680
68
0,013
0,8
9,6
380
38
0,005
20
NPP = neto primarna proizvodnja (v g suhe snovi/m2 letno)
SNNP= svetovna NPP (v 109 ton suhe snovi letno)
Živalska proizvodnja znaša manj kot en odstotek rastlinske proizvodnje. Skupna
“proizvodnja” razkrojevalcev znaša tako po oceni 21 × 109 t/leto ali 24–krat več kot živalska
proizvodnja. Večino živalske biomase predstavljajo majhne živali (členonožci) v zemlji. Ptiči
npr. predstavljajo le okrog en odstotek živalske biomase.
Proizvodna učinkovitost podaja razmerje med neto proizvodnjo osebkov in celotno
asimilacijo osebkov. Učinkovitost sekundarne proizvodnje je zelo različna v povprečju le enodo triodstotna, preostalo gre za respiracijo. Podrobnosti so v preglednici 3.3.2–2.
Preglednica 3.3.2–2: Povprečna učinkovitost sekundarne proizvodnje (Krebs 1994, s. 642)
Skupina
Ptiči
Mali sesalci
Drugi sesalci
Ribe
Drugi nevretenčarji (brez insektov)
Rastlinojedci
Mesojedci
Razkrojevalci
Insekti
Učinkovitost
1%
1–2%
3%
10%
25%
21%
28%
36%
39–56%
Na sekundarnih trofičnih ravneh znaša energijska in rastna učinkovitost v povprečju 10 do 20
odstotkov, neredko med 10 in 50 odstotki; nekateri organizmi, ki se hranijo z zelo visoko
hranilno hrano, imajo lahko izjemoma tudi stoodstotno asimilacijsko učinkovitost (Odum
1971, s. 76).
Naslednji primer proizvodne učinkovitosti prinaša Whittaker (1975). Oceno produktivnosti na
eksperimetalnem področju z nizko stopnjo hranil so ocenili na podlagi količine vezanega
fosforja. Bolj kot absolutne številke – ki so značilne le za dani primer – nas zanimajo
medsebojna razmerja med prehranskimi stopnjami. Rezultati preglednice nazorno kažejo
stopnjo učinkovitosti in pojasnjujejo, zakaj je prehranskih stopenj malo.
Preglednica 3.3.2–3: Primer piramide produktivnosti, biomase in številčnosti
(Whittaker 1975, s. 215)
Produktivnost
(mg suhe snovi/m2/dan)
Biomasa
g suhe snovi/m2
14
Število
osebkov/m2
Producenti
Herbivori
Karnivori I
Karnivori II
280,00
26,80
1,20
0,10
7,2 × 1010
1,5 × 104
100
15
17,70
1,25
0,66
0,10
Dejavniki, ki vplivajo na sekundarno proizvodnjo v kopenskih ekosistemih, so vezani že na
osnovne zakonitosti, ki veljajo pri preobrazbi energije (2. zakon termodinamike). Poleg tega
pa na sekundarno proizvodnjo lahko vplivajo tudi (ne)ugodne prehranske in naselitvene
naravne danosti – torej lastnosti prostora, ki določajo njegovo nosilno kapaciteto in tudi
ekološko nišo posameznih rastlinskih in živalskih vrst ali rabe tal v kulturni krajini.
3.4
NEKATERE EKOLOŠKE ZNAČILNOSTI GLAVNIH
EKOSISTEMOV
Gospodarski
gozd
Pašnik
Travnik
Njiva
Urbani
ekosistemi
Živa organska snov
- nadzemni deli
- podzemni deli
Odmrla organska snov
-opad
-humus
Skupaj
Pragozd
Preglednica 3.4.-1: Pregled hipotetičnega razporeda rastlinske organske snovi v glavnih
krajinskih ekosistemih v tonah suhe snovi / ha (Anko 1982, po različnih virih)
240
-190
- 50
200
- 20
-180
440
230
- 190
- 40
156
- 6
-150
386
11
-6
-5
5.5
- 0.5
-5
16.5
12
-8
-4
4.1
- 0.1
-4
16.1
13
-10
- 3
3.1
- 0.1
-3
16.1
0.11
- 0.10
- 0.01
1.01
- 0.01
- 1.0
1.12
Zanimivo raziskavoo nihanju količne organske snovi po posameznih rastiščih in razvojnih
fazah prinaša Debeljak (2002). Ker je raziskava potekala na razmeroma majhnem vzorcu
avtor upravičeno svari pred nekritičnim posploševanjem razultatov. Kljub temu pa lahko
ocenjujemo velikostne razrede, ki nam kažejo zanimivo primerjavo med vzorci iz pragozda in
gospodarskega gozda.
Preglednica 3.4.-2. Nihanje organske snovi v različnih razvojnih fazah pragozda in
gospodarskega gozda (Debeljak, 2002)
Razvojne
Pragozd
Gospodarski gozd
15
mladovje
50-68
51-67
46-68
35-78
42-94
debeljak
debeljak
1
raznomerni
razmomerni
410482
33-75
5-6
obnova
obnova
303419
31-93
10-11
73-116
321431
86-156
mladovje
Živo
nadzemno
Odmrlo
nadzemno
Živo
podzemno
Odmrlo
podzemno
8-15
245289
13-14
230337
9-18
237315
13-16
65-76
1-2
39-47
38-55
38-50
47-76
61-67
50-92
53-98
47-71
Zanimive so tudi razlike v nihanjih organske snovi med ekosisitemi v zmernem podnembnem
pasu. Medtem ko agrarni ekosistemi /njiv, travnik in pašnik) nihajo v sezonskem ciklu,
merimo nihanja v gozdu v desetletjih oziroma stoletjih. Gozd biomaso kopiči in s tem krepi
svojo odpornost proti motnjam.
3.5
MANJŠINSKI EKOSISTEMI
Raznovrstnost (življenjskih oblik = biodiversity) je kakovost okolja, ki ji ustrezen pomen šele
pričenjamo priznavati. V okolju, ki vse bolj nosi pečat človekove prisotnosti in vplivov, je
ohranjanje raznovrstnosti odvisno od ohranjenosti osnovnih in manjšinskih ekosistemov. V
naravnem (pra)okolju so minoritetni (manjšinski) ekosistemi specializirano prilagojeni
posebnim (izjemnim) naravnim razmeram. V kulturni krajini so minoritetni ekosistemi lahko
tudi ostanki avtohtonih ekosistemov.
Skupna usoda manjšinskih ekosistemov je, da kljub izjemnemu pomenu, ki ga imajo za
ohranjanje bogastva življenja, praviloma nimajo neposredne vrednosti za človeka in da so
zato prve žrtve najrazličnejših kultivacijskih (= "melioracijskih") ukrepov. Zato so se v
preteklosti ohranjali bolj ali manj po naključju – aktivno varstvo narave (raznovrstnost) naj bi
to prakso spremenilo. Primeri nekaterih manjšinskih ekositemov:
– mlake (ogroženost dvoživk),
– živice (drevnina – v agrarnem prostoru nasploh, pomen za ptiče, male sesalce, plazilce),
– mokrišča ("kultiviranje", osuševanje) so v isti kategoriji kot "pleveli" ali "škodljivci",
– prodišča (regulacija rek, rekreacijski prostor),
– trstišča ob rečnih ustjih,
– "odpadni" ekosistemi (npr. opuščeni glinokopi, kamnolomi, ob cestnih deteljicah),
– obrečni koridorji (usoda drevnine),
– izviri (topli vrelec v Pirničah),
– stari visokodebelni sadovnjaki (genski fond),
– kmetijske terase (reliefna pričevanja o človekovi prisotnosti) ...
16
4 POJEM KRAJINE
Kar nekaj pojmov s področij, ki jih obravnava krajinska ekologija, je prostorsko gledano
ekosistemu nadrejenih, največkrat so to krajina, regija in biom. Ker se v krajinski ekologiji
ukvarjamo predvsem s krajinami, bomo pojma regija in biom le omenili, v nadaljevanju pa se
bomo podrobno lotili obravnave pojma krajina.
Krajina je poleg ekosistema tista prostorska enota, s katero se tudi v gozdarstvu najbolj
pogosto srečujemo, zato si jo oglejmo nekoliko podrobneje. Pojem “krajina” je vpeljal v
znanstvene discipline na začetku 19. stoletja A. von Humboldt, čeprav najdemo besedo sicer
že v starozavezni knjigi psalmov (Naveh in Lieberman 1984, 1994), edenski vrt (Gen 2,15) pa
velja za najstarejši opis kulturne krajine. Humboldt razume besedo krajina kot skupne, s čutili
zaznavne lastnosti kakega dela zemeljske površine. Takšna opredelitev temelji na zaznavnem
značaju krajine, kjer imajo vidno vlogo zunanje lastnosti obravnavane krajine. Šele v
sedemdesetih in osemdesetih letih dvajsetega stoletja so različni avtorji začeli ločevati pojma
naravna in kulturna krajina, v osemdesetih letih dvajsetega stoletja pa se uveljavi poleg
proučevanja zgradbe tudi študij delovanja krajine in sprememb v njej
KRAJINA – nekaj opredelitev:
Troll 1939: Krajina je celotno prostorsko in vizualno bistvo človeškega prostora, ki
povezuje geosfero z biosfero in noosfero - izdelki človeških rok in uma. Krajina je
v celoti povezano holistično bistvo, kjer celota pomeni več kot le vsoto posameznih
delov.
Neef 1967: Krajina je značilen del zemeljske površine z enovito zgradbo in
funkcionalnim razporedom.
Hard 1970: (Idealna) krajina je predvsem estetski fenomen, bližji očem kot mislim,
bolj je povezana s srcem, dušo in razpoloženjem kot z intelektom.
Anko (1982) označuje krajino kot prostorski izraz funkcionalnega sklopa
ekosistemov in njihovega anorganskega okolja, ki je sicer odprt, vendar sposoben,
da se do neke mere samoregulira
Naveh in Lieberman (1984): Krajina je prostorsko in vidno zaokroženo realnost
znotraj širšega okolja, ki zajema geosfero, biosfero in noosfero.
Haase in sod. (1991): Krajina je del regije, prvotno so jo oblikovale naravne
danosti, preoblikovale in nanjo vplivale pa jo je obdelovanje in raba tal. Krajina
sestavlja prostorsko in časovno enoto s povezavami med naravo in družbo, ki živi v
njej.
Forman (1995): Krajina je mozaik, v katerem se skupina ekosistemov ponavlja v
podobni obliki na področju, ki se razprostira v kilometrih.
Farina (1998): Krajina je obsežen del teritorija, je homogena v določenih
značilnostih, ki jih je mogoče razlikovati v medsebojnih odnosih povezanih z
zgradbo in delovanjem.
Že Troll (1939) opozarja, da moramo krajino obravnavati v vsej njeni celovitosti. Krajino
tako opredeljuje kot študij celotnega kompleksa procesov med življenjskimi skupnostmi in
njihovim okoljem v izbranem krajinskem prostoru. Bistvo te opredelitve je zajeto v
spoznanju, da je potrebno v določenem krajinskem izseku proučevati prevladujoče povezave
določenih življenjskih sil in razmer okolja.
S krajino so se precej podrobno ukvarjali v drugi polovici 20. stoletja zlasti v Nemčiji številni
raziskovalci.
Buchwald (1963) je opredelil krajino kot celoten življenjski prostor, kot večplastni sistem
medsebojno povezane geosfere in biosfere.
Schmithüsen (1963) je prvi opozoril na razlike med naravno in kulturno krajino, z delom pa
je nadaljeval Langer (1973); ta je poudaril, da so kulturne krajine povezane tako z
naravoslovnimi kot tudi s socio-kulturnimi znanostmi.
Thomasius (1973) opozarja, da sestavljajo kulturno krajino manjše enote, to je kulturni
ekosistemi.
Leser (1976) opredeljuje krajino kot konkreten krajinski ekosistem kakega poljubno
omejenega prostorskega izreza geosfere. V večini primerov gre za višje integriran sistem, v
katerem je življenje s posebno modrostjo vgrajeno v okolje in mu je prilagojeno ter s
samoregulirajočim učinkovanjem sestavlja kompleksne značilnosti prostora, ki jih
prepoznamo kot krajinski ekosistem. Krajina je v tem smislu vedno odprt snovni in /ali/
energijski sistem in je v dinamičnem ravnotežju znotraj določene amplitude. Krajina je izrez
geosfere z enovito zgradbo in z urejenimi enotami nižjega reda, s skladnimi homogenimi
sistemskimi značilnostmi.
Buchwald in Engelhardt (1978a) razumeta pod pojmom krajina celotne značilnosti, ki
svojevrstno izoblikujejo bistvo določenega dela zemeljske površine. Tu so mišljene vse
značilnosti določenega dela zemeljske površine, ki se značilno razlikujejo od okolice. Ista
avtorja v drugem delu (1978b) opozarjata na razlike med naravno in kulturno krajino, pri
čemer obsega naravna le naravne dejavnike, kulturna krajina pa vključuje človeško družbo.
Človek izrablja in preoblikuje zgradbo krajine in preureja procese v okolju.
Barner (1983) sicer ne opredeljuje podrobneje kulturne krajine, čeprav se da iz njegovega
dela razbrati, da pojmuje kulturno krajino kot prostor, ki ga človek obdeluje in preoblikuje.
2
Leser (1997) označuje krajinski ekosistem (!) kot prostorski vzorec abiotskih, biotskih in
antropogenih sestavin, ki sestavlja funkcionalno celoto in nudi človeku okolje.
Bastian in Steinhardtova (2002) slikovito opisujeta krajino kot palimpsest z vzorci,
naloženimi drug nad drugim, ki prikazujejo lastnosti različnih predelov v času.
Poleg Nemčije se razvoj raziskav odvijal tudi v številnih drugih evropskih deželah kot tudi v
Avstraliji in Severni Ameriki. Ker je pretežni del tovrstnih raziskav zagledal luč svet a
angleščini, jih v nadaljevanju predstavljamo skupaj.
Whyte (1976) že ločuje dva pojma, s katerima je mogoče opredeliti krajino Izraz (“land”)
uporablja za oznako (navadno velikega) področja, še posebej v administrativnem oziroma
političnem smislu. Bralcu, ki izhaja iz slovenskega govornega področja in iz slovenske
kulture, je morda teže razumeti določene težave, na katere so naleteli številni nemški in
angleško govoreči krajinski ekologi. V renesansi se je namreč pojem “landscape” pod
vplivom umetnosti in postopno tudi znanosti razvil v bolj vsestransko širok koncept, ki bi bil
po Whytu lahko skoraj identičen s pojmom “okolje”. Pojem “land” se zdi avtorju bolj
primeren za različne strokovne ekspertize, še posebej za različne strokovne zemljiške
klasifikacije, in sicer v kar najbolj vsestranski obliki - kot sinonim za krajino in okolje. Pojem
“landscape” pa se po Whytu lahko uporablja tudi v zvezah, za katere pojem “land” ni ustrezen
- kot npr. krajina posebne vrste tal, posebne geologije oziroma geomorfologije. Tu nam pojem
krajina nakazuje določen razpored tal, vrsto matične podlage in reliefnih oblik v okolju.
Naveh in Lieberman (1984) opozarjata na dvojnost, ki jo zaznavajo germanski jeziki. Od
renesanse dalje, še posebej v 18. in 19. stoletju, je povezava z razvijajočo se znanostjo
zahtevala bolj izčrpen in širši pomen, kot ga je zajemal jezik likovne umetnosti. V bistvu pa
se je z razvojem znanosti pojem krajina zožil na značilnosti fiziografskih, geoloških in
geomorfoloških značilnosti zemeljske površine. Avtorja zato opredeljujeta krajino kot
prostorsko in vidno zaokroženo realnost znotraj širšega okolja, ki zajema geosfero, biosfero in
noosfero. Avtorja ločujeta naravne in kulturna krajine.
Forman in Godron (1986) opredeljujeta krajino kot heterogeno področje, kot je sestavljena
skupina vzajemno delujočih ekosistemov, ki se ponavljajo v podobni obliki po vsej površini.
Krajine se po njunem razlikujejo v velikosti do kilometrskih razdalj v premeru.
E. Odum (1989) označuje krajino kot sestav skupine ekosistemov in stvaritve človeka v
prostoru. Posamezne krajine so del širših regionalnih enot - biomov. Avtor sicer pri členitvi
prostora rajši kot krajina uporablja izraze umetno, udomačeno in naravno okolje. Ob tem je
zanimivo njegovo razlikovanje med pojmoma krajina in regija. Zanj je krajina ekološki
pojem, ki mu na geografsko-politični ravni ustreza izraz regija.
Zonneveld (1989) razume pojma “land” in “landscape” kot sinonima. S pojmom krajina
opredeljuje značilnosti oziroma lastnosti dela zemeljske površine ali določenih elementov, ki
vsebujejo vse biotične in abiotične vidike, kot jih lahko zaznamo na površini Zemlje. Krajina
je del prostora na površini Zemlje, sestavljena iz kompleksa sistemov, ki so jih ustvarili
dejavniki tal, vode, zraka, rastlin, živali in človeka. Po svoji fiziognomiji sestavlja
razpoznavno bistvo. Krajina je celota, ki je rezultat vzajemnega delovanja žive in nežive
narave na prepoznavnem delu zemeljske površine. Pojem krajina torej obsega fizično okolje,
3
ki ga opredeljujejo klima, relief, tla, hidrologija, vegetacija do stopnje, ko vplivajo na
potencialne rabe tal.
Vos (1990) trdi, da sestavlja krajino v določenem področju značilen prostorski razpored
različnih ekosistemov oziroma krajinskih elementov.
Vos in Stortelder (1992) opozarjata, da so pojem krajina v angleško govorečih deželah sprva
največkrat uporabljali kot sinonim za pejsaž oziroma prizorišče, sliko pokrajine. V
naravoslovno znanost so pojem uvedli geografi in tako se je pojem krajina utrdil tudi na
področju okoljskih znanosti. Preden je pojem uporabila geografija, je že od srednjega veka
dalje pomenil določeno področje, površino, administrativno enoto ter v umetnosti vrsto slike.
Danes uporabljamo ta pojem tudi takrat, kadar mislimo subjektivno zaznaven prostor ali tudi
kulturno okolje človeka.
Naveh in Lieberman (1994) se opirata na pojem “celotni človeški ekosistem”, ki ga je v
krajinsko znanost sicer prispeval Egler (1964). Človek in vse njegovo okolje sestavljata
nedeljivo celoto, ki naj bi jo proučevali v njeni totalnosti. To je odprt sistem, ki se
samouresničuje in sam sebe presega.” Pomen pojma “celotni človekov ekosistem” je v tem,
da avtorja upravičeno opozarjata na izjemno zmožnost človeka, da usodno vpliva na smer in
jakost umetnih energijskih tokov ter tako umetno določa spremembe v krajini in njihove meje.
Naveh (1994) opozarja, da so krajine ne le ponavljajoči se vzorci ekosistemov v kilometrskih
dimenzijah, pač pa so konkretni v prostoru in času opredeljeni samostojni ekološki sistemi. Če
jih želimo proučevati, moramo združiti področja naravoslovne znanosti s področji
humanističnih ved, ki se nanašajo na rabo tal. Krajine sestavljajo danosti določene prostorske
matice in živi habitati za vse organizme, vključno človeka. Kot taki so več kot le prostorsko
heterogena področja in ponavljajoči se vzorci ekosistemov v kilometrskih razsežnostih. Pač
pa so ekološko-geološki sistemi celotnega človeškega ekosistema izraženi v različnih merilih.
Avtor ločuje celotni človeški ekositem glede na njegovo delovanje in vplive na okolje na tri
razrede:
1. Ekosistemi, ki jih poganja prispela sončna energija
2. Ekosistemi, ki jih poganjata prispela sončna energija in vnesena energija
3. Ekosistemi, ki jih poganja pretežno umetno vnesena energija.
Zonneveld (1995) skuša opredeliti razliko med pojmoma “Landscape” in “Land”. Prva
znanstvena uporaba izraza za izbran del zemeljske površine je prišla iz Nemčije. Po
Zonneveldu je krajina (Landscape) kompleks povezanih, sorodnih sistemov oziroma
kompleksno soodvisen sistem višjega reda z več podsistemi, ki skupaj sestavljajo tudi zaradi
lastnosti fiziognomije, prepoznaven del zemeljske površine. Sestavlja in vzdržuje ga
vzajemno delovanje abiotskih, biotskih sil kot tudi človeka. Krajina je torej kombinacija
delovanja narave in človeka. Avtor krajino opazuje s treh zornih kotov:
1. Krajina kot zaznava, podoba, scena
2. Krajina kot prostorski mozaik
3. Krajina kot (eko)sistem
Drugi izraz (Land) nastopa kot sinonim za “landscape”. Land je za avtorja področje zemeljske
površine, katere značilnosti zajemajo vse (zmerno) stabilne ali predvidljivo ciklične
značilnosti geosfere v določenem prostoru, to pa vključuje atmosfero, tla, mati~no podlago,
vodne značilnosti, rastlinske in živalske populacije ter posledice oziroma učinke preteklih in
4
sedanjih človeških dejavnosti do tiste stopnje, ko ti znaki odkrivajo značilne vplive na sedanjo
in prihodnjo človekovo rabo tega prostora. Oba pojma sta si torej sorodna in ju v bistvu lahko
po Zonneveldu (1995) opredelimo kot “bitje”, ki je nastalo z vzajemnim delovanjem žive in
nežive narave in kulture na prepoznavne dele zemeljske površine. Po Zonneveldu (1995) naj
bi bil “land” bolj konkreten, “landscape” pa naj bi uporabljali v bolj abstraktne, konceptualne
namene.
Forman (1995) zaznava krajino kot mozaik, v katerem se skupina ekosistemov ponavlja v
podobni obliki na področju, ki se razprostira v kilometrih. Znotraj krajine se prepletajo
številni znaki, ki so si podobni in se ponavljajo po celotnem področju (geologija, tla, flora,
favna, raba tal, oblike naselij). Opredelitev pojma krajina je različna na področju umetnosti in
znanosti. Avtorjev koncept temelji na naslednjih postavkah:
1. Prostorski vzorec oziroma razpored
2. Površina, ki jo objamem s pogledom z visokega mesta ali z letalskim posnetkom iz zraka
3. Enotnost, ki se kaže v ponavljajočem se vzorcu razporeda.
Ingegnoli (2002): Krajina je določena stopnja v hierarhiji organiziranega življenja, med
stopnjo ekocenotopa in stopnjo ekoregije, v značilni zunanji podobi.
V Sloveniji se pomembnejše opredelitve krajine pojavijo v sedemdesetih letih 20. stoletja,
čeprav o (po)krajinah piše že pred drugo svetovno vojno Melik (1935). Poleg geografov so v
zakladnico krajinske misli prispevali tudi arhitekti, gozdarji in krajinski arhitekti. Nekaj
najbolj zanimivih pogledov na krajino prinašamo v nadaljevanju.
Gams (1975): Pri pokrajini gre za specifično medsebojno povezanost osnovnih delov preko
snovne izmenjave med živo in neživo naravo v smislu t.i. ekosistemskega kroženja snovi.
Ciglar (1976): Naravna krajina je, kjer ni človekovega vpliva na podobo krajine ali pa je ta
nepomemben, kulturno krajino pa označuje človekov prevladujoč in odločujoč vpliv.
Anko (1982) označuje krajino kot prostorski izraz funkcionalnega sklopa ekosistemov in
njihovega anorganskega okolja, ki je sicer odprt, vendar sposoben, da se do neke mere
samoregulira (to je predvsem odvisno od človekovih vplivov nanj). Avtor ločuje naravno in
kulturno krajino, slednjo podrobneje razčlenjuje na posamezne skupine, ki jih označuje
različna stopnja človekovih vplivov v prostoru. Pri tej opredelitvi gre za analogijo Odumovi
opredelitvi ekosistema, ki jo avtor prenaša na krajinski nivo.
Lah (1982, 1995) ločuje naravno in kulturno krajino, pri čemer pomeni kulturna krajina
prostor, ki ga je človek preobrazil, obdelal, naselil in uredil. Označujejo jo še prometnice,
energetski objekti, omrežja, naselja. Avtor v delu iz leta 1995 ločuje pojma kulturna krajina in
pokrajina. Pokrajina mu pomeni manjše ali večje ozemlje glede na oblikovanost in obraslost,
lego in podnebje ali tudi področje. S tem pojmom pa označuje tudi upravne enote. Pojem
krajina se v delu iz leta 1995 ne pojavlja samostojno, pač pa v povezavi s kulturno krajino; to
razume kot višjo enoto, ki jo sestavljajo posamezne pokrajine.
Gabrijelčič (1985) opredeljuje naravno krajino kot tiste dele zemeljskega površja, ki se
kažejo v krajinski sliki kot še nedotaknjen naravni svet, v katerem teče razvoj le po zakonih
narave, brez človekovih posegov. Kulturna krajina pa je tisti del naravnega okolja, katerega
5
razvoj, strukturo in kompleks povezav določajo naravni krajinski faktorji in elementi, kot tudi
človek in njegova dela.
Ogrin (1989) ločuje naravno in kulturno krajino. Za naravno je značilna ohranjenost
ekosistema, za kulturno pa je značilna spremenjenost. Odstopanje od naravne krajine je
odvisno od namena, zaradi katerega je bila krajina spremenjena.
Marušič (1993) označuje krajino kot pojmovno opredelitev, za katero niso opredelilne
prostorske meje. Podobno kot podoben pojem ekosistem krajina nima prostorskih meja. To je
ime za splet različnih prostorskih sestavin, ki jih v kakšnem prostoru prepoznamo kot njegovo
podobo. Krajinska enota, pokrajina, pa ima prostorske meje. Toda ta zaradi regionalizacije
postane prostorska enota - subjekt z lastnim imenom.
Večina opredelitev opisuje značilnosti, po katerih je mogoče krajine med seboj razlikovati.
Največkrat je to mogoče po skupnih značilnostih zemeljske površine, torej zgradbe oziroma
po rezultatih človekovega vpliva. Nekateri avtorji se dotikajo tudi delovanja krajine; to
opredeljujejo z izrazi, kot so samoregulacija oziroma vzajemno delovanje, dinamično
ravnotežje, samouresničenje, samostojni ekološki sistem. Praktično vse opredelitve ločujejo
kulturno od naravne krajine oziroma opisujejo človekove posege in vplive kot ključne
dejavnike pri oblikovanju kulturnih krajin. Nassauerjeva (1995) opozarja, da kulturni
dejavniki odločilno vplivajo na zgradbo oziroma spreminjanje krajin, prav tako pa je njihov
vpliv poosebljen v teh krajinah. Misel ni nova, saj je na človekove vplive v kulturni krajini
prvi opozarjal že Troll (1939), pri nas pa Ciglar (1973, 1976) in Anko (1982). Zanimiva je
Navehova (1994) misel, s katero želi težo človekovega vpliva na okolje opredeliti z novim
izrazom “celotni človeški ekosistem”. Nassauerjeva se torej pridružuje Navehovemu pogledu,
ko opozarja, da bi moralo biti proučevanje kulturnih vplivov na krajine pomembno področje
zanimanja krajinske ekologije, saj lahko zgradbo kake kulturne krajine opredelimo po eni
strani kot rezultat vpliva določene kulture, hkrati pa kulturna krajina postane samostojno
človekovo delo, izdelek, ki s svojim obstojem povratno zaznamuje kulturo kakega prostora.
Tako pojmovana kultura se lepo ujema z opredelitvijo, kot jo prinaša SSKJ II (1993), ki jo
poimenuje kot skupek dosežkov, vrednot človeške družbe kot rezultat človekovega delovanja,
ustvarjanja. Takšno razumevanje kulturne krajine predpostavlja prepletanje naravoslovnih in
socioloških dejavnikov, ki se kažejo npr. v pestrih sistemih poljske delitve, kjer lahko vidimo
razlike, ki jih v življenjski ritem prostora prinašajo sklenjene proge, grude in celki.
Najbrž ne bomo nikoli imeli poenotene opredelitve pojma kulturna (po)krajina. Kljub temu
lahko po tem kratkem pregledu dosedanjih opredelitev izluščimo temeljne značilnosti, po
katerih bomo obravnavali krajino v pričujočem delu.
Skupno vsem opredelitvam je, da s pojmom krajina razumejo določen izsek zemeljskega
površja z določenimi značilnostmi, po drugi strani pa se avtorji izogibajo mejam krajin in s
tem vsaj posredno tudi merilu, s katerim prostor obravnavajo. Kljub temu ne moremo brez
pomislekov sprejeti opredelitve, da gre pri krajini za poljubno omejen prostorski izrez
geosfere. Naravne meje med krajinami je večkrat res težko opredeliti v podrobnostih, kakor to
kažejo tudi različni poskusi tipizacij slovenskih krajin pri nas, zato pa si lahko pomagamo tudi
z umetnimi, administrativnimi mejami, ki jih je v prostor postavil človek, od meje lastništva,
do meja različnih upravnih enot, katastrske občine, občine, krajevne skupnosti, pa ne nazadnje
do meja, ki jih pri gospodarjenju s prostorom uporabljajo upravljavci s prostorom, gozdarji,
kmetijci. Gotovo so naravne danosti, kot npr. geomorfologija, nagibi, vodne razmere in tla
6
odločilno vplivale na začetne človekove vplive v prostoru, vsaj na poselitev in izbiro
kmetijskih zemljišč. Vendar pa je prav s trajno poselitvijo človek že odločilno zaznamoval
meje vpliva posamezne skupnosti in s tem sprememb v okolju, ki so bolj ali manj postopno
zaznamovale meje med različnimi kulturnimi krajinami.
Prav tako je težko sprejeti tezo, naj bi šlo pri krajini za zaporedje ponavljajočih se
ekosistemov po vsej površini, še posebej, če ne navedemo hkrati tudi merila, v katerem
želimo prostor obravnavati. S to opredelitvijo polemizira tudi Naveh (1987, 1994), ko
opozarja, da je bolj kot ponavljajoči se vzorec pomembno, da gre za ekološke sisteme, ki so
sposobni, da se samoregulirajo. S tem pa Naveh lepo poudarja bistveno lastnost vsake krajine,
ki jo označujemo s sposobnostjo samoregulacije - lastnost, na katero sta opozorila na
ekosistemski ravni že Ellenberg (1973) in na krajinski ravni Anko (1982).
Krajine so skoraj vedno rezultat naravnih in antropogenih procesov v različnih časovnih
obdobjih. Krajine se spreminjajo, včasih postopno, včasih nenadno, celo izjemno hitro
(katastrofe), krajin, ki bi bile skozi daljše obdobje nespremenjene, praktično ne poznamo
(Bastian in Steinhardt 2002).
Kljub temu so za krajine značilne tudi sile ravnovesja, ki po končani motnji skušajo
vzpostaviti prejšnje stanje ali vsaj novo ravnovesje na drugi ravni, tako na področju nežive
kot žive narave.
Za našo uporabo predlagamo naslednjo opredelitev krajine:
KRAJINA (Anko 1982): v prostoru in času izražen funkcionalni sklop ekosistemov in
njihovega okolja (živega, neživega – v primeru kulturne krajine tudi družbenega), ki je sicer
odprt, vendar sposoben, da se do določene mere samoregulira.
Poleg krajine nas zanimajo tudi višje prostorske enote, kot sta regija in biom.
REGIJA (Forman 1995): območje, ki ga sestavlja več krajin, označuje jo skupna
makroklima, v celoto pa jo povezuje človekova dejavnost.
– Za regijo je značilno, da je v njej vsaj eno večje mesto, v celoto jo povezuje transport
oziroma infrastruktura. Koncept regije združuje v ravnotežju fizične dejavnike okolja (poleg
mikroklime lahko tudi talne značilnosti ...) in družbene dejavnike (politično-upravni,
gospodarski, socialni in kulturni vidiki). Meje regije je včasih težko določiti, lahko tudi
presegajo državne meje, pogosto pa so prav zaradi zaokroženih družbenih dejavnikov znotraj
regije ekološko pestre razmere.
BIOM (Tarman 1992): geografsko območje Zemlje z značilnimi klimatskimi in talnimi
razmerami ter biocenozami, npr. listopadni gozd, tropski deževni gozd, savana, tundra itd.
4.1
Zgradba in delovanje krajine
Analogno proučevanju ekosistema je tudi proučevanje krajine mogoče razdeliti na
proučevanje zgradbe in delovanja. Drugače od ekosistema, v katerem so sukcesijski procesi
7
praviloma počasni, pa je pri proučevanju (kulturne) krajine pomembna tudi časovna dimenzija
in premembe krajine v času. Regresije in progresije, ki predstavljajo sukcesijske procese
ekosistemov (zlasti antropogenih), lahko sledimo tudi v razvoju krajine.
Kazalci sprememb kulturne krajine so spreminjajoči se deleži različnih vrst ekosistemov z
različno količino in strukturo biomase z različno biotsko pestrostjo, snovno in energijsko
odprtostjo. V kulturni krajini nas pri študiju sprememb poleg količinskih in kakovostnih
posebej zanimajo časovni vidiki. Časovni ritem kulturne krajine je očitno hitrejši od onega v
prakrajini. Podrobnosti prinaša preglednica 4.1–1.
Preglednica 4.1–1: Najvažnejša področja proučevanja krajine (Anko 1986, s. 19–30)
KRAJINA
A) ZGRADBA
B) DELOVANJE
1. Relief ,
2. količina, vrste, porazdelitev,
oz.razpoložljivost neživih snovi,
potrebnih za primarno proizvodnjo,
1. Obseg in kakovost pretoka energije:
– energijski vhodi, izhodi oz. bilanca
– energijska učinkovitost,
– energijski tokovi med ekosistemi,
– energetika abiotskih procesov;
3. energijske razmere,
2. značilnosti kroženja snovi:
– nihanje biomase,
– biogeokemični cikli,
– odprtost,
– akumulacije snovi;
4. vpliv antroposfere na kulturno
krajino,
5. sestava:
– vrste ekosistemov,
– številnost ekosistemov,
3. medsebojno uravnavanje krajine in
– nastanek in razvoj ekosistemov,
ekosistemov z okoljem:
– organska snov ekosistemov:
– samoregulacija in vzdrževanje,
. količina,
– prilagajanje okolju,
. struktura,
– oblikovanje okolja.
– prostorski razpored ekosistemov.
___________________________________________________________________________
8
4.1.1 Zgradba krajine – matica, zaplata, koridor, rudiment
Krajinski elementi v prostoru: matica – zaplata – koridor – rudiment
Značilnosti rabe tal v prostoru lahko obravnavamo tudi v konceptu matice, zaplate in
koridorja, ki ga je leta 1981 predstavil Johnson s sodelavci, podrobno pa sta ga prostorsko
dodelala Forman in Godron (1986):
Matica je krajinska sestavina – ekosistem, ki A) je najobsežnejši; B) je najbolje povezan;
C) ima (potencialno) največji vpliv na razvoj (dinamiko) prostora.
Je tudi krajinski element, ki obdaja zaplato.
Grafikon : Primeri matice
A) površina
B) povezljivost
9
C) vpliv na razvoj
↑
↓
↓
←
↓
→
→
↓
←
↑
↑
↑
↑
Poroznost matice
D
D: poroznost je 0
E
F
E: poroznost je 1
F: poroznost je 3
Zaplata je nelinearna površina, ki se po videzu loči od okolice. Po nastanku ločimo naslednje
vrste zaplat:
1. zaplata, nastala zaradi motnje
2. ostalinska zaplata (naravna ali antropogena motnja v okolici),
3. obnovljena zaplata (je podobna motenjski, le da je drugačnega nastanka –
kronične motnje ni več – začne se obnova, sukcesija),
4. rastiščna zaplata kot posledica značilno drugačnih naravnih razmer (močvirje ...),
5. vnesena zaplata (od obnovljene se razlikuje v tem, da ne gre za naravno sukcesijo,
pač pa za vpliv človeka).
Ad 1.
10
__________________
Ad 2.
__________________
Ad 3.
__________________
Ad 4.
________________________
Ad 5.
________
_______
Ekološki pomen velikih in malih zaplat (Forman 1995)
11
Velike zaplate
Male zaplate
KORIDOR je ozek pas zemljišča, ki se na obeh straneh loči od matice. Po nastanku ločimo
naslednje vrste koridorjev:
1. motenjski koridor,
2. ostalinski koridor (motnja v okolici),
3. rastiščni koridor kot posledica značilno drugačnih naravnih razmer
(npr. obvodna drevnina),
4. obnovljeni koridor.
Ločimo naslednje funkcije koridorjev (Forman 1995):
a. habitat
b. tok,
c. filter
č. vir
d. ponor
a.
ááá
b.
c.
č.
ÄÄ
d
Å
Å
Å
Å
Å
Rudiment je nepovezan ostanek (“otok”) nekdanje rabe v spremenjeni matici. Rudimenti
praviloma nimajo več t. i. notranjega okolja; ker so premajhni, tudi nimajo vseh lastnosti
ekosistema. Za gozdarstvo so zanimivi rudimenti male skupine drevja in/ali grmovja oziroma
prosto rastoča drevesa v agrarni in urbani krajini.
Rudimente, zaplate in koridorje lahko označujemo tudi s skupnim izrazom krajinski gradniki
(Pirnat 2000), s tem da rudimenti nimajo več zgradbernih značilnosti ekosistemov, zaplate in
koridorji pa te značilnosti imajo.
12
5
OKOLJE V SLOVENIJI
5.1
UVOD
Zgodnja človekova prisotnost (okrog 250.000 let) na naših tleh je dokazana z najdbami iz
tople mindel-riške medledene dobe v Jami v Lozi pri Orehku (ZS 1979).
Dinamiko poselitve in s tem vsaj delno tudi vpliva na prostor lepo ilustrirajo podatki, da
imamo doslej v Sloveniji ugotovljenih:
– 30 ledenodobnih postojank (iz stare kamene dobe, ki je trajala približno 240.000 let)
– 150 neolitskih postojank (iz mlajše kamene dobe, ki je trajala pribl. 6000 let)
– 900 halštatskih postojank (obdobje železne dobe, ki traja pribl. 400 let)
– 1300 rimskih postojank (rimsko obdobje pri nas je trajalo okrog 500 let)
Pri tem je treba seveda upoštevati trajnost materialov (in trajanje dob).
Na poselitev so poleg običajno upoštevanih dejavnikov vplivale tudi pestre naravne razmere,
zlasti lega, relief in velik del kraškega sveta (preglednica 5.1–1).
Preglednica 5.1–1: Pregled nagibov, nebesnih leg in višinskih pasov za Slovenijo
(Kladnik et al. 1995, s. 11, Orožen-Adamič et al. 1995, s. 9–11)
Nakloni v o
Delež površin
Nebesne lege
Delež površin
0–1
2–5
6–11
12–19
20–29
30–44
45 in več
Slovenija
14,9
15,5
21,8
22,4
15,9
8,3
1,2
100,0
Ravno
N
NE
NW
E
W
SE
SW
S
Slovenija
3,4
11,5
12,7
9,2
12,2
10,7
13,7
11,9
14,7
100,0
Višinski
pasovi
0– 99
100–199
200–299
300–399
400–499
500–599
600–699
700–799
800–899
900–999
1000–1099
1100–1199
1200 in več
Slovenija
Delež površin
1,2
7,5
18,1
15,0
11,8
11,6
8,7
6,6
4,9
3,4
2,6
2,1
6,5
100,0
5.2 KRATEK ZGODOVINSKI ORIS NOVEJŠIH ČLOVEKOVIH
VPLIVOV NA NAŠE OKOLJE
Če velja, da je bil zlasti v prazgodovinskem obdobju človek še posebej odvisen od naravnih
danosti prostora in širših podnebnih značilnosti prostora in časa, pa je postopno tudi sam
vedno bolj značilno zaznamoval svoje okolje. Do konca 11. stoletja se je v temeljnih potezah
oblikovala osnovna posestna struktura zlasti slovenskega agrarnega prostora. Največje število
vasi je tako nastalo v intenzivni kolonizaciji od 10. stoletja dalje, tako je število vasi v
ugodnih legah od 12. do 14. stoletja že praktično enako današnjemu številu (Štih in Simoniti
1996). Sledi obdobje, ki ga zaznamuje značilna kolonizacijska zasičenost agrarne zemlje. V
tem času nastajajo tudi že trgi in mesta, novi kolonizacijski valovi pa se usmerjajo v hribovite,
gozdnate predele. V alpskem svetu se od XIV. stoletja dalje uveljavlja fužinarstvo. S tem pa
naraste potreba po oglju, v gospodarjenje z gozdovi vse močneje posegajo fužine s svojimi
rudniškimi redi. Pomen gozda kot vira narašča tudi zaradi nastajanja mest in trgov.
Preglednica 5.2–1: Okvirni pregled časovnih obdobij v zgodovini človeka na naših tleh
(po ZS 1979 in Štihu in Simonitiju 1996)
PRAZGODOVINSKO OBDOBJE
Paleolitik
Mezolitik
Neolitik
Eneolitik in bakrena doba
Bronasta doba
Mlajša bronasta doba – kultura žarnih grobišč
Starejša železna doba (halštatsko obdobje)
Mlajša železna doba (latensko obdobje)
ZGODOVINSKO OBDOBJE
250.000–10.000 pr. Kr.
10.000–4.000 pr. Kr.
4.000–2.000 pr. Kr.
2.000–1.700 pr. Kr.
1.700–1.000 pr. Kr.
1.300–800 pr. Kr.
800–400 pr. Kr.
400–0
Rimska zgodnjeantična doba
Rimska poznoantična doba
Uveljavljanje Slovanov
Uveljavljanje frankovskega fevdalnega reda
Srednjeveška fevdalna kolonizacija
0–300
300–600
druga polovica 6. stoletja
8. in 9. stoletje
8.–10. stoletje
10.–12. stoletje
12.–15. stoletje
16.–19. stoletje
1853 →
Novejši razvoj od zemljiške odveze dalje
V tem času je gozdnatost v Sloveniji najnižja v njeni zgodovini. Po Žumru (1976) je znašala
gozdnatost leta 1875 približno 38 odstotkov. Spremembe podobe Slovenije v zadnjih 150 letih
lahko prikažemo v strnjeni obliki.
Glavni vzroki:
– zemljiška odveza (krize osamosvojenega kmeta),
– gradnja železnic (novi trgi),
– stik z inozemsko industrializacijo (propad glažut, fužin) in porajanje novih industrij
(papirna),
– pojav lesnega trga,
– nastanek kapitalistične nefevdalne (gozdne) veleposesti,
– ustanovitev Jugoslavije (nekonkurenčnost kmetijstva, odrezanega od tradicionalnega trga),
– agrarne reforme,
– industrializacija, urbanizacija, razvoj prometa in energetske infrastrukture itd.,
– relativni upad pomena kmetijstva.
Glavne posledice:
– deagrarizacija,
– socialna praha, ozelenjevanje,
– večanje deleža gozdnih površin,
– naraščajoča obremenjenost okolja (zraka, vode, tal ...),
– upadanje biotske raznovrstnosti,
– neugoden prostorski razpored gozda (krčitev v predelih, kjer je najbolj pomemben z vidika
ekoloških in socialnih funkcije ter vlog),
– prizadetost vsestranske stabilnosti gozdov.
Večina našega kulturnega prostora je bila iztrgana gozdu. Spremembe v površinah zemljiških
kultur v tradicionalni krajini na svoj način odsevajo spremembe v (načinu) obremenjenosti
okolja; podrobnosti prinaša preglednica 5.2–2.
Preglednica 5.2–2: Sprememba površin po zemljiških kategorijah v ha v obdobju
1965–1990 (Statistični letopis 1991, s. 214)
Leto
1965/1990
Skupna
površina
2.025.268
Njive in Sadov–
vrtovi
njaki
+ 2.603
– 42.959
Vino–
gradi
+ 966
Travniki
Pašniki
Ribniki
in trstje
– 82.564
– 341
+ 43.932
Gozdovi
+ 75.800
Nerodo–
vitno
+ 3.128
5.2.1 Demografski kazalci obremenjenosti okolja
V paleolitiku naj bi znašala gostota poseljenosti okrog 1 človek/10 ha. V rimskem času naj bi
na naših tleh živelo okrog 200.000 ljudi. Podrobnejše podatke imamo šele od XVIII. stol.
dalje (preglednica 4.2.1–1).
Preglednica 5.2.1–1: Gibanje števila vsega in kmečkega prebivalstva v Sloveniji
(1771–1991)
Leto
popisa
1771
1857
1869
1880
1890
1900
1910
1931
1948
1953
1961
1966
1971
1981
1991
Skupno
prebivalstvo
700.000
1.072.240
1.128.768
1.182.223
1.234.056
1.268.055
1.321.098
1.385.822
1.439.800
1.504.427
1.591.523
1.669.606
1.727.137
1.884.047
1.974.839
Kmečko
prebivalstvo
620.000
917.844
919.946
958.758
935.194
929.027
881.743
820.189
692.873
618.074
495.246
436.044
353.031
173.364
145.422
Delež (v odstotkih)
kmečkega preb.
88,6
83,3
81,5
81,1
75,8
73,8
66,7
58,8
48,1
41,1
31,1
26,2
20,4
9,2
7,4
Preglednica 5.2.1–2: Pregled poselitve po višinskih razredih po popisu prebivalstva v letu
1991 (Kladnik et al. 1995, s. 11)
Višinski
pasovi v
m n. v.
Slovenija
0–99
100–199
200–299
300–399
400–499
500–599
600–699
700–799
800–899
900–999
1000–1099
1100–1199
1200–1299
1300–1399
1400–1499
1500–1599
1600–1699
1700–1799
1800 in več
Delež
Delež
površin (%) naselij (%)
100
1,2
7,5
18,1
15,0
11,8
11,6
8,7
6,6
4,9
3,4
2,6
2,1
1,8
1,3
0,9
0,6
0,5
0,4
1,0
100
1,2
10,0
24,4
24,5
14,0
11,4
6,8
4,5
2,1
0,8
0,2
0,1
Število
prebivalcev
leta 1991
1.965.986
101.648
216.910
714.552
530.049
181.297
140.356
40.166
23.747
11.885
4.403
875
98
Delež
prebivalcev
(%)
100
5,2
11,0
36,3
27,0
9,2
7,1
2,0
1,2
0,6
0,2
0,0
0,0
5.3 SISTEMI POLJSKE DELITVE V SLOVENIJI
Gostota
prebivalcev
na km2
97
426
142
195
175
76
60
23
18
12
6
2
0
Indeks rasti
števila preb.
1961–91
124
168
123
124
137
116
107
83
75
76
68
55
46