UniverzavLjubljani Biotehniškafakulteta Oddelekzabiologijo IgorZelnik TEMELJIEKOLOGIJE UčbenikpripredmetuTemeljiekologije zaštudente1.letnikaKrajinskearhitekture,Biotehniškafakulteta Ljubljana,2015 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Naslov:Temeljiekologije. UčbenikpripredmetuTemeljiekologije Študij:UniverzavLjubljani,Biotehniškafakulteta,Krajinskaarhitektura,prvostopenjski univerzitetništudij(1.letnik). Datumsklepaodobritve:24.9.2015 Avtor:IgorZelnik UniverzavLjubljani,Biotehniškafakulteta,Oddelekzabiologijo Recenzenta:prof.dr.FrancBatičinprof.dr.MihaelJ.Toman Oblikovanje:GregorKosem Izdajatelj:UniverzavLjubljani,Biotehniškafakulteta,Oddelekzabiologijo, vskladussklepomdekanaBiotehniškefakultete,prof.dr.DavorinaGazvode. Krajinletoizida:Ljubljana,2015 Publikacijajebrezplačna. Načindostopa(URL):http://web.bf.uni-lj.si/bi/ekologija/vode/index.htm. ©IgorZelnik2015. Vsepravicepridržane. CIP-Kataložnizapisopublikaciji Narodnainuniverzitetnaknjižnica,Ljubljana 574(075.8)(0.034.2) ZELNIK,Igor Temeljiekologije[Elektronskivir]:učbenikpripredmetuTemeljiekologijezaštudente1. letnikaKrajinskearhitekture,Biotehniškafakulteta/IgorZelnik.-El.knjiga.-Ljubljana: Biotehniškafakulteta,Oddelekzabiologijo,2015 ISBN978-961-6822-28-2(pdf) 281166080 2 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Predgovor Danesseizrazekologijainiznjeizpeljanipridevniki»ekološki«,»eko«pogostouporabljajov povsemnapačnemsmislu,večinomanezavedno,zaradineznanja,včasihpacelonamerno. Nemalojetudiprimerov,koseomenjenapridevnikauporabljatavkomercialnenamene,sčimer skušaproizvajalecalitrgovecprepričatikupca,dajenjegovizdelek,zlastnostmi,kijih opredeljujetaizraza»ekološki«ali»eko«,boljšialiboljzdravodvsehostalih,kitekmujejona trgu. Ekosistema,kijecelovitsistemživegainneživega(tudikamnine,voda,tla)neprepoznamo, obenempagarazlagamoinuporabljamo.Potemsmopresenečeni,čeekosistem,kiga izkoriščamoinodkateregasmoodvisni,nedelujetakokotnekoč,oziromasestanjevnjem poslabšatako,datoopazitudiširšajavnost.Čekupimonekodragonapravo,sepredenzačnemo znjogospodariti,oziromajouporabljati,zelodobropozanimamokakonapravadelujeinkako najznjoravnamo,danebičesapokvarili,kervemo,dabibilipotemvtežavah.Priekosistemih pasmonatopozabili,posledicepavseenoobčutimo. Vmedijihpogostonaletimonaizrazgospodarjenje,oziromatrajnostnogospodarjenje. Gospodarjenjeječlovekovodnosdodobrin,oziromavirov.Ljudjeseukvarjamopredvsemstem kakoizrabljativire,dajihnebozmanjkalozanasvbodoče,nepastemalismemodoločenvir splohizrabljati,oziromaaligalahkoizrabljamošenaprej.Vstoletjihrazvojacivilizacijesmo enostavnovzelizasamoumevno,datoljudjepačpočnemo. Enrazlogjemordavtem,daskupinaposameznikovnaravo,oziromaekosistemedojemakot svojolastnino,četudisodeljavnegadobrega.Storitve,kinamjihekosisteminudijo,so namenjenenamvsemkotdružbiinkotposameznikom,nakoncupasmovsiprikrajšanizaradi pohlepaozkegakrogaljudi.Razlogjelahkotudimišljenje,dasinaravavednoopomoreindaje namenjenačlovekovemuizkoriščanju. Večinaljudiekosistemovvokoljunitineprepozna,kajšele,dabirazmišljalaotemkakodelujejo inotemalismejovanjeposegatiinjihuporabljati.Nenavadnajetudinašadvojnostpriodnosu doekosistemov.Vprimeruvodotokovvododojemamokotdobrinoinlastnino,kijojetreba izkoristiti,podrugistranipavodotokdojemamokotnevarnostvprostoruinstalnogrožnjoza našematerialnedobrine. E.O.Wilson1992(Thediversityoflife): »Boljekotekosistempoznamo,manjverjetnoje,dagabomouničili.« »Ohranilibomolekarbomoimeliradi,radibomoimelilekarbomorazumeli.« 3 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 UčbenikjevprvivrstinamenjenštudentomprvegaletnikadodiplomskegaštudijaKrajinske arhitekturenaBiotehniškifakulteti,kiposlušajopredmetTemeljiekologije.Kersoštudentje tegaštudijskegaprogramabodočimagistrikrajinskearhitekture,sebodoštevilnimednjimi ukvarjalitudizgospodarjenjemaliceloustvarjanjemsicerantropogenihekosistemov,oziroma krajin.Zauspešnoizvedbotovrstnihnaloginprojektovvpraksi,oziromadolgoročenobstojtakih ekosistemov,jeključnegapomenadobropoznavanjezgradbeindelovanjaekosistemovter povezanostiinsoodvisnostiposameznihelementov. Številnimednjimisebodoukvarjalitudiznačrtovanjemrazličnihposegovvprostor,kisozaradi potrebvdružbineizbežni,privsemtempajeizrednopomembnokakoteposegeizvestivokolju nanačin,dabiznačrtovanimposegompovzročiličimmanjnegativnihučinkovnaobstoječih ekosistemihinkrajinah,oziromadanebistemporušiliravnotežjavekosistemih,nakaterebo določenposegvplival. Tanaloganilahkainzahtevamnogoznanjazrazličnihpodročij,dalahkosplohpredvidimo naborvsehpotencialnihvplivovnadoločenekosistem.Vvsakemprimerujeključnegapomena pritemznanjeodelovanjuekosistemainodvisnostidelovanjaodzgradbeekosistema,karje tudirdečanitpritempredmetu.Glavninamenpredmetajebodočimnačrtovalcem ekosistemov,oziromaposegovvokolje,približatidejstvo,daimajokljubrazmeroma abstraktnimnačrtomnaekranihalipapirju,vkončnifaziopravkaskompleksnimiživimisistemi, življenjskimizdružbamiinorganizmi,kidelujejovskladuzdoločenimiznanimizakonitostmiinle takrat,kosozatozagotovljeneustreznerazmere. Zaradinavedenihrazlogovjevučbenikupoudarjenholistični,oziromacelostnialiekosistemski pristopdoteproblematike,kigaježepreddesetletjivpeljalzaslužniprofesorEugeneP.Odum. ZatojetudikonceptpodobenkotganajdemovučbenikuOduminBarret2005,pokateremje tudipovzetihnekajprimerov. Pripisanjutekstainizborudoločenihprimerovsomibilivvelikopomočnaslednjiučbeniki: OduminBarret2005.FundamentalsofEcology;Tarman1992.Osnoveekologijeinekologija živali.;Schulze,Beck,Müller-Hohenstein2005.PlantEcology;Krebs2001.Ecology;Smithin Smith2001.EcologyandFieldBiology;SchlesingerinBernhardt2013.Biogeochemistry. UčbenikbokotpomočpriučenjudoločenihpoglavijpripredmetuEkologijaprišelpravtudi študentomprvostopenjskegaštudijaBiologije(BiotehniškaFakulteta). 4 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 KAZALOVSEBINE 1KAJJEEKOLOGIJA.........................................................................................................................9 1.1ORGANIZACIJSKERAVNIVNARAVI.........................................................................................10 2EKOSISTEM.................................................................................................................................12 2.1MEJAEKOSISTEMA..................................................................................................................13 2.2EKOTON...................................................................................................................................14 2.3POMENINTERAKCIJMEDSESTAVINAMIEKOSISTEMA...........................................................14 2.4EKOSISTEMUHIERARHIČNONADREJENEENOTE....................................................................15 2.4.1Krajina..............................................................................................................................15 2.4.2Regija................................................................................................................................17 2.4.3Biom.................................................................................................................................17 2.4.4Ekosfera............................................................................................................................17 2.5ZGRADBAINDELOVANJEEKOSISTEMA...................................................................................18 2.5.1Nežividejavniki.................................................................................................................20 2.5.2Žividejavniki.....................................................................................................................22 2.5.3Prehranjevalneverigeinprehranjevalnispleti.................................................................25 3PRETOKENERGIJE......................................................................................................................28 3.1ENERGIJSKABILANCAZEMLJE.................................................................................................28 3.2ENERGIJAVEKOSISTEMUINZAKONITERMODINAMIKE........................................................30 3.2.1Prvizakontermodinamike...............................................................................................30 3.2.2Drugizakontermodinamike.............................................................................................31 3.3PRETOKENERGIJEVEKOSISTEMIHINPRODUKCIJA...............................................................31 3.3.1Primarnaprodukcija.........................................................................................................32 3.3.2Sekundarnaprodukcija.....................................................................................................34 3.3.3Primarnainsekundarnaprodukcijavvodah....................................................................35 3.4UČINKOVITOSTPRETVORBEENERGIJEVEKOSISTEMU..........................................................37 3.5DOLOČANJEPRIMARNEPRODUKCIJE.....................................................................................39 4KROŽENJESNOVI........................................................................................................................41 4.1GEOLOŠKOKROŽENJESNOVI..................................................................................................42 5 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 4.2TEKTONSKOKROŽENJE...........................................................................................................42 4.3KROŽENJEVODE......................................................................................................................43 4.3.1Geografskeznačilnostikroženjavode..............................................................................44 4.3.2Vplivčlovekanakroženjevode........................................................................................45 4.3.3Hidrološkirežimvgozdu..................................................................................................48 4.4KROŽENJEKAMNIN.................................................................................................................49 4.5BIOGEOKEMIČNICIKLI.............................................................................................................50 4.5.1Splošneznačilnostikroženja.............................................................................................51 4.5.2Kroženjeogljika................................................................................................................52 4.5.3Kroženjedušika................................................................................................................56 4.5.4Kroženjefosforja..............................................................................................................60 5ORGANIZEMINOKOLJSKIDEJAVNIKI.........................................................................................63 5.1ZAKONMINIMUMA................................................................................................................63 5.2EKOLOŠKANIŠAINHABITAT...................................................................................................64 5.2.1Potencialnainrealiziranaekološkaniša...........................................................................66 5.3EKOLOŠKAVALENCA...............................................................................................................66 5.4ZAKONTOLERANCEINTOLERANČNOOBMOČJE....................................................................67 5.4.1Dejavnik............................................................................................................................69 5.4.2Vrstaorganizma...............................................................................................................69 5.4.3Stanjeorganizma..............................................................................................................70 5.5BIOINDIKATORJI......................................................................................................................70 5.5.1Specialistialiodzivniki......................................................................................................71 5.5.2Generalistialiakumulatorji..............................................................................................71 6POPULACIJA...............................................................................................................................73 6.1POPULACIJSKIPARAMETRI......................................................................................................73 6.1.1Primarnipopulacijskiparametri.......................................................................................74 6.1.2Sekundarnipopulacijskiparametri...................................................................................75 6.2KRIVULJEPREŽIVETJA..............................................................................................................78 6.3RASTPOPULACIJE....................................................................................................................79 6 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 6.3.1Biotičnipotencial..............................................................................................................79 6.3.2Upornostokolja................................................................................................................79 6.3.3Nosilnostokolja................................................................................................................81 6.3.4Krivuljepopulacijskerasti.................................................................................................81 7ODNOSIMEDORGANIZMI.........................................................................................................83 7.1ODNOSIMEDORGANIZMIISTEVRSTE....................................................................................83 7.2MEDVRSTNIODNOSI...............................................................................................................84 7.2.1Kompeticija.......................................................................................................................84 7.2.2Plenilstvo..........................................................................................................................88 7.2.3Mutualizem......................................................................................................................92 7.2.4Protokooperacija..............................................................................................................94 7.2.5Komenzalizem..................................................................................................................94 7.2.6Parazitizem.......................................................................................................................94 7.2.7Amenzalizem....................................................................................................................96 7.3VNOSTUJERODNIHVRST........................................................................................................96 8ZDRUŽBA....................................................................................................................................98 8.1KLIMAKSNAZDRUŽBA...........................................................................................................100 8.2OPISŽIVLJENJSKIHZDRUŽB...................................................................................................100 8.3STABILNOSTZDRUŽBE...........................................................................................................101 8.3.1Stabilnostinraznovrstnostzdružbe...............................................................................101 8.3.2Obnavljanjezdružbpomotnjah.....................................................................................102 8.3.3Odzivizdružbenamotnjevokolju................................................................................103 9BIODIVERZITETA.......................................................................................................................106 9.1VZORCISPREMINJANJAVRSTNEPESTROSTIVPROSTORU...................................................106 9.1.1Vplivproduktivnostiindostopnostivirov......................................................................107 9.1.2Vplivokoljskihrazmer....................................................................................................108 9.1.3Vplivmotenj...................................................................................................................108 9.1.4Kompeticijskoizključevanje............................................................................................109 9.1.5Vplivplenilcev................................................................................................................109 7 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 9.1.6Vplivprostorskeheterogenosti......................................................................................109 9.1.7Človekovvpliv.................................................................................................................110 9.1.8Tujerodneinvazivnevrste..............................................................................................111 9.2MERJENJEBIODIVERZITETE...................................................................................................111 9.2.1Alfa,betaingamadiverziteta........................................................................................113 10EKOLOŠKASUKCESIJA............................................................................................................114 10.1POTEKSUKCESIJE................................................................................................................115 10.2TIPISUKCESIJ.......................................................................................................................116 10.2.1Primarnasukcesija........................................................................................................116 10.2.2Sekundarnasukcesija...................................................................................................118 VIRI..............................................................................................................................................120 8 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 1KAJJEEKOLOGIJA Prvadefinicijaekologijejestaražeskoraj150let.NemškinaravoslovecErnstHaeckel,ježeleta 1869ekologijoopredelilkotsamostojnovedo,boljpodrobnopajojedefiniralleta1906vdeluz naslovom»Principlesofgeneralmorphologyoforganisms«,kjerekologijodefinirakotvedo,ki preučujeodnosemedorganizmominnjegovimokoljem,kivnajširšemsmisluvključujevse razmere,kisopomembnezanjegovobstoj(vSchulzeinsod.2005,1).Tosorazličniživialineživi dejavniki.Besedaekologijapostanedomačavširšijavnostišelespojavomokoljskihgibanjv60. letihprejšnjegastoletja(SmithinSmith2001,3).Navedenidefinicijijevnadaljnjihletihsledilo ševečboljalimanjpodobnih,kotsonaprimer: Andrewartha(1961):»Ekologijajeznanstvenopreučevanjerazporeditve(distribucije)in številčnosti(abundance)živali,oziromatudiostalihorganizmov.« Odum(1971):»Ekologijajepreučevanjezgradbeindelovanjanarave.Zgradba(struktura)in delovanje(funkcija)stavezaninadoločenekosistem«. McNaughtoninWolf(1979):»Ekologijajeznanstvenopreučevanjeodnosovmedorganizmiin njihovimokoljem«. Krebs(2001)jeekologijoopredelilkotznanstvenopreučevanjeodnosov,kidoločajo razporeditev(distribucijo)inštevilčnostorganizmov. Definicija,kijoleta1961predlagaAndrewarthajepomanjkljiva,sajnjenavtorgovorio preučevanjurazporeditveinštevilčnostiorganizmov,kotdasotizgoljrazporejenivnekem prostoru,neomenjapaodnosovmednjimiinokoljem.Tudidefinicija,kijoleta1971postavi Odum,niravnoposrečena,sajgovoriopreučevanjuzgradbeindelovanjanarave,karnidovolj natančnodefinirano. Danesekologijopojmujemokotbiološkodisciplino,kipreučujeodnosemedorganizmiin njihovimokoljem,takoživimkotneživim,terrazlagakakotiodnosivplivajonarazporeditevin številčnostorganizmov.Pritemsenamzastavljavprašanje»Zakajpravtakšnarazporeditevin številčnostorganizmovvdoločenemekosistemu?Kjesovzroki?«Tostatemeljnivprašanjiv ekologiji. Nalogaekologijekotsamostojneznanstvenevedeje,dadogodke,oziromarazmerevokolju zaznaindokumentiraterdajihznarazložitiinpoiskativzroke,zaradikaterihsoterazmere nastale,oziromasonastalidoločenipojavivokolju,kisoprivedlidotehrazmer.Vkončnifazije smiselnoalipavsajzelokoristno,daomogočarazvojsistemanapovedovanjatovrstnih dogodkov,oziromarazvojatakšnihrazmer,karomogočamnogoboljeargumentiranpreventivni načinvarstvaokolja. 9 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Izrazekologijaježeleta1865skovalbiologHaansReiter(McNaughtoninWolf1979),insiceriz grškihbesedoikos(Οικοσ),kipomenidom,prebivališčealihiša,inizpogostebesedelogos (λογοσ),kipomenivedo. Slika1.1.Ekologijajezelopestropodročjeznanosti.Tesnojepovezanasštevilnimisorodnimi biološkimipanogami(prirejenopoKrebs2001). Vširšijavnostiseizrazekologijapogostouporabljanapačnokotvarstvookolja.Zelopogosto ekologijozamenjujejotudizrazličnimiokoljskimivedami,kizekologijokotznanstvenodisciplino nimajoničskupnega.Ekologijajetemeljnabiološkaveda,medtemkogreprivarstvuokoljaza uporaboekološkihznanj,kottudidrugihnaravoslovno-tehničnih(kemijskih,fizikalnih, matematičnih,geoloških),indružboslovnihznanj(geografskih,socioloških,filozofskih,pravnih) prireševanjuproblemovvokolju. Pritemgrepogostozapovsemantropocentričenpristop,sajstaizrazaekologijakottudivarstvo okoljapogostomantrapolitikov,podrugistranipatudigibalonajrazličnejšihokoljskihgibanjin zagovornikovtrajnostnegarazvoja.Takoselahkovprašamoaligreprivsemtemreszabojza naravoalizgoljzačloveštvo,oziromainteresedoločeneskupnosti. 1.1ORGANIZACIJSKERAVNIVNARAVI Predmetpreučevanjvekologijisoosebek,oziromavrsta,populacija,združba(tudiživljenjska združbaalibiocenoza),ekosisteminkrajina.Zvečanjemobsegapreučevanegasistemase natančnostmetodologijeinzmožnostrazumevanjasistemamanjšata. 10 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika1.2.Različneravnipreučevanja.Predmetpreučevanjavekologijisopredvsemekosistem, združba,populacijainkrajina. 11 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 2EKOSISTEM Izrazekosistemježeleta1935prvičuporabilangleškibotanikinekologTansley(1935),dabi poudarilstrukturnoinfunkcionalnoorganiziranostživegasveta(Tarman1992,263).Tansleyje tudiopozorilnadotlejvečinomaspregledanodejstvo,daživljenjskihzdružbrazličnih organizmovnesmemoobravnavatiločenoodfizičnegaokolja. Ekosistemjeenota,kivključujevseorganizmedoločenegaobmočja,kisovinterakcijahs fizičnimalineživimokoljemnatemdoločenemobmočju(življenjskiprostor).Pritemtok energijeomogočadelovanjebiotskestrukture,oziromaživljenjskezdružbeinkroženjesnovi medživimiinneživimisestavinamiekosistema.Ekosistemjenaravnaenota,vkateriobstaja ravnotežjemedneživimidejavnikiinživimiorganizmi,oziromakotjenavedelžeTansley(1935), sovsideliekosistema,organskiinanorganski,oziromaživiinneživi,njegoviintegralnidejavniki insovzrelemekosistemuvravnotežju.Zaradiinterakcijmednjimisesistemtudiohranja. Ekosistemjetakotudistrukturnainfunkcionalnaenotazmejami,kisolahkonaravneali antropogene. Ekosistem=biotop(fizičniprostor,oziromaneživiabiotskidejavnikivdoločenemprostoru)+ biocenoza(populacijevsehvrstvtemprostoru)+interakcijemedorganizmiinnjihovim okoljem. Ekosistempanizgoljseštevekbiotopainbiocenoze,pravtakotudinizgoljmozaikdoločenih količin,oziromasestavin,ampakgrezanovokvalitetnoceloto(Tarman1992,264),kiimadruge lastnosti,kotjihimajonjegovesestavine,sajjetosistemvdinamičnemravnotežju.Ekosistem ježivljenjskazdružbavinterakcijizneživimokoljem,oziromakotjezapisalTansley(1935),gre priekosistemuzainterakcijerastlininživalisfizikalno-kemijskimokoljem.Interakcijemed organizmiininterakcijemedorganizmiinneživimokoljemomogočajonastajanjepovratnihzvez indrugihmehanizmov,oziromarazmeromadobrosamoregulacijo. Slika2.1.Močvirjekotposebentipmokriščaspadamedvodneekosisteme.(Foto:I.Zelnik) 12 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Ekosistemesonekateriraziskovalcivpreteklostiobravnavalikotsuperorganizme,predvsem zaradirazmeromadobrihsamoregulacijskihsposobnostiekosistemov,kisoznačilnenaprimer zajezera(Tarman1992,12).Regulacijskesposobnostiohranjajostabilnostsistema,vendarso drugačneodtistih,kiurejajoravnotežjevorganizmu,zatosotakšneprimerjavepretirane. Resničnoenotnostdosežetaživiinneživisvetšelenaravniekosfere(Tarman1992,264). Slika2.2.Jezerasonekateriraziskovalcivpreteklostiobravnavalikotsuperorganizme.(Foto:I. Zelnik) 2.1MEJAEKOSISTEMA Mejaekosistemajetam,kjersevrstnasestavazdružbnakratkirazdaljibistvenospremeni (Tome2006,276).Prenossnoviinenergiječezmejoekosistemajemanjšialivsajdrugačenkot znotrajekosistemov.Tiprehodisolahkoostri,oziromanezvezni,karjevnaravnikrajiniredkost, sajvnaravimedekosisteminamestojasnihmejanajdemoboljalimanjširoke,zvezneprehode aliekotone(PirnatinAnko2001,67). Slika2.3.Mejeekosistemasoostreinnezveznevkrajini,kijojesooblikovalčlovek.Zaradi različneganačinagospodarjenjasodobrovidnemejemedintenzivnogojenimtravnikom, mokrotnimtravnikom,močvirjeminmočvirnimgozdom.(Foto:I.Zelnik) 13 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 2.2EKOTON Ekotonjeprehodnipasmeddvemarazličnimaekosistemoma,kijelahkoozekalizeloširok (Tarman1992).Ekotonisoprehodimedekosistemi,oziromazdružbami,kjernajdemoelemente sosednjihzdružbinelementeznačilnelezaekotone.Vnjihprihajadointerakcijindoprehajanja vplivovdoločenihneživihdejavnikovizsosednjihekosistemov,karustvarjarazmere,kijihne najdemovsosednjihekosistemih(NaimaninDecamps1997).Številovrstvekotonujenavadno večjekotvsosednjihobmočjih,oziromaživljenjskihzdružbah(OduminBarrett2005,24).(glej poglavjeVzorcispreminjanjavrstnepestrostivprostoru) Primerekotonajegozdnirob,oziromatravnik,kisezaraščazlesnatimirastlinamialipaobrežni pasobvodotoku,kjerrastlinessvojimikoreninskimisistemisegajovvodo. 2.3POMENINTERAKCIJMEDSESTAVINAMIEKOSISTEMA Vzrelemekosistemusovsisestavnideliekosistema,takoživikotneživi,vdinamičnem ravnotežju.Zaradiinterakcijmednjimisesistemlahkoregulirainstemtudidolgoročno ohranja(Tansley1935).Inravnozaradiprepletenostiinterakcijmedsestavinamiekosistema,je razumevanjeekosistemamogočelescelovitim,oziromaholističnimpristopom. Stegastališčakonzervatorskabiologija(angl.:conservationbiology),oziromakonzervatorski pristopvnaravovarstvu,kadarjeciljohranjanjenekegatočnodoločenegastanjavekosistemu, neslediekološkemukonceptudinamičnegaravnotežjainnenehnegaspreminjanjarazmerin interakcijvekosistemu. Živabitjazaobstojpotrebujejovire-neživedejavnike-inpritemtudivplivajonanje,sajjih izrabljajoinpreoblikujejo.Nežividejavnikipaodločilnovplivajonaobstojinrazporeditevživih bitij.Organizmiseprilagajajofizičnemuokolju,oziromaneživimdejavnikom,vendarnjihovo skupnodelovanjevekosistemuhkratitudispreminja,oziromananeknačinprilagajanežividel okoljasvojimpotrebam(OduminBarrett2005,43). Otehvzajemnihvplivih,prepletenostiinsoodvisnostijerazpravljalžeLovelock(1979)vdelu Gaiahipoteza(Gaia:starogrškaboginjaZemlje),pokaterinajbiseorganizmi(zlastimikrobi)v zemeljskizgodovinirazvijaliskupajzneživimokoljemnanačin,kijeomogočilnastanek kompleksnega,samoregulativnegakontrolnegasistema,kinaZemljivzdržujeugodnerazmere zaživljenje(Lovelock1979,vOduminBarrett2005,43).Dotehugotovitevsoprišlinapodlagi dejstev,kotsokemijskasestavaatmosferepredmilijardamiletindanes,zelostabilnoneživo okoljenaZemljiinprisotnostraznolikihaerobnihorganizmov,zaradičesarjeZemljabistveno drugačnaodsosednjihplanetov(OduminBarrett2005,43).Biosferajevmilijonihletmočno spremenilaZemljinoatmosfero,karjenajboljočitnozaradimočnegazmanjšanjakoličineCO2v atmosferi(LovelockinMargulis1974)inpovečanjakoličinekisika,sajsoavtotrofniorganizmi atmosferskiCO2vgradilivbiomasoinizvodesprostilikisik. 14 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 2.4EKOSISTEMUHIERARHIČNONADREJENEENOTE Zvečanjemenotepreučevanjasepovečujemerilo,oziromaobmočje,obenempatudištevilo dejavnikov,kiimajovpliv,kottudiverjetnost,danaprimerprianalizahupoštevamovse pomembnedejavnike.Obenempapadanatančnostmetod,točnostrezultatovinzmožnost razumevanjasistema. Slika2.4.Sistemhierarhičnourejenihenot. Sistemhierarhičnourejenihenotnamjelahkovpomočpripreučevanjukompleksnihproblemov aliobsežnihgradientov.Vendarjevečkotleto,sajgrepritemzaholističen,oziromacelovit pristopkrazumevanjuinreševanjuzapletenihokoljskihproblemovinjealternativa redukcionističnemupristopuiskanjaodgovorovspomočjoredukcijeproblemovnaposamezne sestavineinanaliziranjupoenostavljenihterstemvnaravineobstoječihsistemov(AhlinAllen 1996).Pritemjetrebapoudariti,daekologijaiščesintezoinnedelitve(OduminBarrett2005, 9).Kponovniaktualnostiholističnih,oziromadisciplinscelovitimpristopomjeprispevalatudi nezmožnostspecializiranihpanog,oziromaspecialistov,zareševanjeobsežnihproblemovv okolju(OduminBarrett2005,9). 2.4.1Krajina Krajinajesklopmedsebojpovezanihekosistemov(FormaninGodron1986),kijeodprt,vendar sedodoločenemeresamauravnava(Anko1982).Polegekosistemajekrajinaprostorskaenota, skaterosepripreučevanjuokolja,upravljanjuzokoljem,presojahvplivovnaokoljein naravovarstvunajpogostejesrečujemo.Pojemkrajinajepred200letivznanostvpeljalževon Humboldt,vendarsešelev80.letihprejšnjegastoletjauveljavipreučevanjedelovanjakrajinein spremembvkrajini(PirnatinAnko2001,80).Sproučevanjemzgradbeindelovanjemkrajinese ukvarjakrajinskaekologija. 15 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Krajinegledenastopnjonaravnosti,oziromaspremenjenostisstraničloveka,delimonanaravne inkulturnekrajine.Prinaravnihkrajinahvplivačlovekanialipajetamajhen.Takiprimeriso: • gozdnakrajina,vkateriprevladujegozd(naprimergozdnakrajinaTrnovskegagozda, Kočevskegaroga); • gozdnatakrajina,vkaterijematicaševednogozd,velikdeležkrajinepasokmetijske površineinnaselja(gozdnatakrajinaŠkofjeloškegahribovja); • visokogorskakrajinanadgozdnomejo(visokogorjevJulijskihAlpah). Slika2.5.in2.6.GozdnatakrajinaŠkofjeloškegahribovja(levo);visokogorskakrajinavJulijskih Alpah(desno).(Foto:I.Zelnik) Zakulturnekrajinepajeznačilenvplivčloveka,kikrajinopomembnosooblikujeinjovtakem stanjuvzdržujevceloti,alivsajposameznedele,oziromaekosisteme.Kulturnekrajinelahko ločimona: • kmetijskealiagrarnekrajine,vkaterihprevladujejokmetijskepovršine.Gozdsepojavljalev koridorjihinzaplatah,kijihnajdemonazemljiščih,kisoneprimernazakmetijstvo(Anko 1998,146).PrimerkmetijskekrajinejekrajinaGoriškihbrd,Slovenskihgoric,Krasa, neposeljenidelikotlininnižinvSloveniji. • mestnealiurbanekrajine,vkaterihprevladujejoposeljenaobmočja,infrastruktura, industrijskeinposlovneconeterdrugielementigrajenegaokolja. Slika2.7.KmetijskakrajinaobSotli.(Foto:I.Zelnik) 16 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 2.4.2Regija Regija,kijonekateristrokovnjakivspecifičnihprimerihimenujejotudiekoregija,jevečje območje,kigasestavljavečkrajin,označujejoenotnamakroklima,povezujepajočlovekova dejavnost(Forman1995).Območjeregijeimarazmeromaenotneabiotskedejavnike(klima, geološkapodlaga,relief,tla),polegtehpasonatejravnipomembnitudidružbenidejavniki (pretekloinsedanjegospodarjenjesprostorom,predvsemzgozdoviinkmetijskimipovršinami, kulturnividiki).Primerregijsotako:alpskaregija,panonska,dinarska,jadranskaregija,kiso mnogomanjšeodbioma,vendarzdružujejoštevilnetipekrajin. 2.4.3Biom Biomjeekološkaenotavišjegareda(Tarman1992,345)injezeloobsežnoobmočjeZemljez značilnimi,razmeromapodobnimimakroklimatskimiintalnimirazmerami.Skladnostrazmerse odražatudivskladnostiekosistemov,oziromakrajin,kisestavljajoposamezenbiomterv vegetaciji,kidajebiomomzunanjividez.Porastlinskihzdružbahsobiomitudidobiliimena,npr. listopadnigozd,tropskideževnigozd,savana,sredozemskivednozelenigozd,itd.(Tarman1992, 345).Poznamodvatipaprostorskerazporeditvebiomov,insicerzonobiometerorobiome. Zonobiomi,soposledicaklimatskihrazmernaposameznihgeografskihširinahinsivpasovih boljalimanjpravilnosledijoodekvatorjaprotipoloma.Orobiomipasoposledicarazličnih klimatskihrazmernaposameznihnadmorskihvišinah,kjersipasovisledijovzdolžgradienta nadmorskevišine. 2.4.4Ekosfera Ekosferajenajvečjiinodvsehnajboljsamozadostensistem(OduminBarret2005),kivključuje vseživljenjskeoblikenaZemlji,kisestavljajobiosfero,polegtegapašetistedeleatmosfere, hidrosfereinlitosfere(kamnineintla)vkaterih,oziromanakaterihtaživabitjaživijoinsoz njimivinterakcijah(OduminBarret2005,6).Največživihbitijnajdemotam,kjerseprepletajo, oziromastikajotla(litosfera),zrak(atmosfera)invoda(hidrosfera),kisoosnovnessestavine ekosfere.Čepravnekateriizrazbiosferauporabljajokotsinonimzaekosfero,pajeboljsmiselna rabaizrazabiosferalezavsaživabitjanaZemlji,oziromazavsebiocenoze. 17 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika2.8.Ekosfera(označenaskrožnico)vključujebiosferozdeliatmosfere,hidrosferein litosferev,oziromanakaterihtaživabitjaživijo. 2.5ZGRADBAINDELOVANJEEKOSISTEMA Zgradbaindelovanjeekosistemastaboljalimanjkompleksni,karjeodvisnoodvrste ekosistema,pritempavsesestavineekosistemadelujejopovezano.Vsaksestavnidelima namrečsvojovlogovekosistemu.Nerazumevanjezgradbeindelovanjaposameznega ekosistema,oziromapovezanostisestavnihdelov,pričlovekovihposegihvokoljepogosto pripeljedoneskladjadelovanja.Enaodznačilnostivsakegaekosistemasointerakcijemed avtotrofniminheterotrofnimdelomživljenjskezdružbe(OduminBarrett2005,22),karpa načrtovalciposegovpogostospregledajo.Raznovrstnostinterakcijinrazličnostvnjihovih jakostihdajetaekosistemusamoregulacijske(samouravnalne)lastnosti. Zgradbaalistrukturaekosistemajeodvisnaodznačilnostineživegaalifizičnegaokoljainod taksonomskesestavepripadajočeživljenjskezdružbe(npr.vsevrstevišjihrastlin,živali, mikroorganizmov,itd.).Naprimer,zgradbovodnegaekosistemadoločajotudihidromorfološki dejavnikivvodotoku,kotsoglobinavode,hitrosttoka,substrat,itd. Delovanjealifunkcijaekosistemapasointerakcijeorganizmovzokoljeminodzivi(reakcije) organizmov,npr.proizvodnjaorganskihsnoviinO2,pretokenergijeterkroženjesnovi, prehranjevalnisplet.Vsakekosistemzasvojedelovanjepotrebujevirenergije.(glejpoglavja: Primarnaprodukcija;Pretokenergije;Kroženjesnovi). Ekosistemsestavljajoštiriosnovneskupinesestavin,insicernežividejavniki,primarni producenti,sekundarniproducentiinrazkrojevalci(KupchellainHyland1993,6). 18 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 1)Nežividejavnikizznačilnoprostorsko,kakovostnoinkoličinskorazličnostjovosnovidoločajo zgradboekosistema.Podrobnejšeinformacijeozgradbidobimo,čeneživedejavnikerazdelimo naposameznefizikalneinkemijskedejavnike,kotsovoda,hranilnesnovi,svetlobaitd.Zgradbi neživegadelaekosistemasledijožividejavnikissvojotaksonomsko,fiziološkoinekološko raznolikostjo. 2)Primarniproducenti(npr.višjerastline,alge),kiustvarjajoorganskesnovinanovo predstavljajoosnovozaprehranjevalnesplete.Zgradbaproizvajalcevjetaksonomskasestavain razmerjemedtaksoni.Tavplivanazgradbosekundarnihproducentov,polegtegapaproizvajalci boljalimanjvplivajotudinafizikalneinkemijskedejavnike,kotsosvetloba,toplota,hranila, odmrleorganskesnoviitd. 3)Sekundarniproducenti(herbivori,karnivori),izrabljajovekosistemusintetiziraneorganske snoviinsotakoodvisniodzgradbeprimarnihproizvajalcev.Istočasnopasselektivnim plenjenjemsekundarniproducentivplivajonazajnarazmerjamedprimarnimiproizvajalci. Podobnotudiznotrajsekundarnihproizvajalcevzgradbaherbivorovvplivanarazmerjamed karnivori,tipasselektivnimplenjenjemzopetvplivajonarazmerjamedherbivori. 4)Razkrojevalci(detritivori–mikrobi,gliveinživali),soodvisniodstruktureprimarnihin sekundarnihproizvajalcev,izkaterihvkončnifazinastanejoodmrleorganskesnovi.Od taksonomskesestaverazkrojevalcevjeodvisnarazgradnjaintudihitrostrazgradnjeorganskih snovivanorganske,sčemervplivajopredvsemnakemijskedejavnike.Odsotnostvsehalile določeneskupinerazkrojevalcevlahkopreprečikroženjesnoviinkopičenjeodmrlihorganskih snoviinstemtudineživedejavnike. Slika2.9.Shemakroženjasnoviinpretokaenergijemedosnovnimiskupinamisestavinv ekosistemu(poTarman1992,264). 19 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 2.5.1Nežividejavniki Neživialiabiotskidejavniki,kipredstavljajofizičnookolje,kotsonaprimerklima,tla,itd.so kompleksni,oziromasestavljenidejavniki.Dajihlahkoanaliziramo,oziromapreučujemonjihove odnosezživimidejavniki,oziromavplivetehdejavnikovnaorganizmeinzdružbe,jihrazstavimo naposameznefizikalneinkemijskedejavnikekotso:svetloba,toplota,voda,plini,hranilain drugekemijskesnovi,gostotamedija,itd.Vrstainkoličinaposameznegadejavnikauravnava aktivnostživihbitijvekosistemu.Polegtegatidejavnikidoločajokateriorganizmilahkoživijov določenemekosistemuinkaterine.Vekosistemujenamrečlahkoprevečenegaalipremalo drugegavira,oziromasokoličinskevrednostinekegadejavnikaprevečekstremne(npr.prenizke aliprevisoketemperature)zaobstojdoločenihorganizmov. 2.5.1.1.Fizikalnidejavniki Svetloba NajpomembnejšivirsvetlobezaorganizmeinekosistemejeSonce.Biosferajeodvisnaod energijesončevegasevanja.Pritemjenajpomembnejšitistidelspektra,kiomogočafotosintezo (PAR)(Tarman1992,76),kipovalovnihdolžinahpribližnoustrezavidnisvetlobi(380-710nm). Delsevanja,kiimakrajševalovnedolžinejeUVsevanjeinvprevelikihkoličinahnegativnovpliva naorganizme.Sevanjezvečjovalovnodolžino,kotjevidnidelspektra,jeinfrardečesevanje,ki jepomembnopritoplotnemrežimu,sajogrevatelesa. Zabiosferojenajpomembnejšiučineksvetlobepretvorbaenergijesončevegasevanjav potencialnokemičnoenergijosfotosintezovfotoavtotrofih.Fotosintezajemejnikvevoluciji, sajvtemprocesupridedopretvarjanjasvetlobneenergijevkemičnoenergijoorganskihspojin. Sfotosintezosesicerleokrog1%energije,kidosežepovršinoZemljepretvorivenergijo organskihspojininomogočaživljenjetudivsemheterotrofnimorganizmom. Toplota Energijasončevegasevanja,kidosežeZemljozadostuje,dajepovprečnatemperaturaZemlje okoli15°C(Tarman1992,24),karjepomembnozaustvarjanjerazmerugodnihzaštevilne organizme.Količinaenergije,kidosežetla,sevčasuinprostoruzelorazlikujeinjeodvisnaod številnihdejavnikov(glejpoglavjeEnergijskabilancaZemlje).Tadelsevanjajekratkovalovno infrardečesevanjesonca.Delsevanjaseabsorbiraževatmosferiinsespremenivtoplotoin kemičnoenergijo. Okrog7%energijeSončevegasevanja,kidosežeZemljinoatmosfero,sespremenivtoploto,ki ogrevaspodnjidelatmosfere.Dostivečenergije(24%)seporabizaevaporacijovode (SchlesingerinBernhardt2013).Segrevanjepotekavtoplejšemdeluleta,oziromačezdan, ohlajanjepapotekavhladnejšemdeluleta,oziromačeznoč,zatotoimenujemolatentna toplota.ZaraditegasonihanjatemperaturemeddnevominnočjotermedletnimičasinaZemlji bistvenomanjšakotnaMarsualiVeneri.Toplotnerazmeresozatobistvenoboljugodneza organizme,karješeboljizrazitovobmočjihobmorjihinjezerih. 20 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 DeldolgovalovnegasevanjaZemljeseodbijenamolekulahplinov,vodeindelcihinseznova usmeriprotiZemljinipovršiniinstemprispevaktoplotnimrazmeram. Medij Medijaliosredjejesnov,kiobdajaorganizem,oziromasnov,vkateriorganizemživiinsegiblje. Medijdajeekosistemuosnovnostrukturo.Vodajemedijvodnihorganizmov,zrakjemedij kopenskihorganizmov,medijtalnihorganizmovpasotla,kisozmeszraka,vodeindelcevtrdnih snovi,kisoanorganskegaaliorganskegaizvora.Fizikalnelastnostimedijavplivajonazgradbo organizmovinnanačinepremikanjaorganizmov(Tome2006,83).Gostotavodejeokoli770kratvečjaodgostotezraka,zaradičesarnavodneorganizmedelujevzgon,kipovzroči morfološkespremembepriorganizmih. Poleggostotejeključnegapomenatudigibanjemedija.Znaraščanjemhitrostigibanjaseveča tudinujnostprilagajanjanarazmere,kijihgibanjemedijapovzroča.Gibanjevodejeedenizmed najvažnejšihdejavnikovvtekočihvodnihekosistemih.Zaradistalnegagibanjavodeveljarek:»V rekinemorešdvakratstopitivistovodo«(Heraklit).Nenehnečasovneinprostorske spremembevvodotokihzaorganizme,kiživijovtehekosistemih,ustvarjajoširokspekter okoljskihrazmer. 2.5.1.2Kemijskidejavniki Vsebnostštevilnihelementovinspojin,oziromakemizemokoljajebistvenzametabolizem ekosistema.(podrobnejeopisanovpoglavjuKroženjesnovi). Plini Kisikjeizrednegapomenazadelovanjeorganizmovincelotnegaekosistema,sajomogoča sproščanjevečjekoličineenergijeprirazgradnjiorganskihsnovi.Okoljeskisikomjezatooksično inomogočaaerobenmetabolizemalipaanoksično,vkaterempotekaanaerobenmetabolizem. Vkopenskihekosistemihjezaorganizmevečinomanarazpolagodovoljkisika,izjemasona primerzvodonamočenatlapomočnihpadavinah.Povsemdrugačnepasorazmerevvodnih ekosistemih,kjerzaradibistvenomanjšekoncentracijeinpočasnejšedifuzije(Birdinsod.1960) kisikpogostopostaneomejujočidejavnik. Hranila Hranilnesnovialinutrienti(C,H,O,N,P,S,Si,Ca,K,Mg,Na,Fe,Cu,Clitd.)sozarastlinein mikrobepotrebnivvečjihalimanjšihkoličinah.Dajihdoločenaskupinaorganizmovlahko absorbira,oziromaizkoristi,morajobitihranilavdostopniobliki. Elementivsledeh Elementivsledehalimikroelementi,sosnovi,kijihorganizminujnopotrebujejovzelomajhnih količinah,večjakoncentracijapajepogostotoksična.OduminBarret(2005,214)navajatadeset mikronutrientov,kisoključnegapomenazarastline:Fe,Mn,Cu,Zn,B,Si,Mo,Cl,V,Co.Nabor mikroelementov,kisobistvenegapomenazaživalijenekolikodrugačen:Fe,Mn,Cu,Zn,Si,Mo, Cl,V,Co,Se,Cr,Ni,F,J,Sn. 21 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 2.5.2Žividejavniki Žividejavnikidoločenegaekosistema,kisopopulacijerazličnihvrstorganizmov,sopovezaniv življenjskozdružbo.Populacijelahkodelimo,oziromauvrščamovrazličnekategorije,gledena stopnjorazvoja,taksonomskoskupino,trofičnaravenvprehranjevalnemspletu,itd.Gledena virenergijeinhrane,kijouporabljajo,lahkoorganizmerazdelimovtriskupine,insicerna primarneproducente,sekundarneproducenteinrazkrojevalce. 2.5.2.1Primarniproducenti Primarniproducentialiproizvajalcisoprvaravenvprehranjevalnihspletihinsoavtotrofni organizmi(gr.autotrophos=sesamhrani).Soneodvisniodzunanjihvirovhrane,oziroma organskihsnoviinprivzemajoanorganskooblikoogljika,insicerCO2izzraka,izvodepapoleg raztopljenegaCO2tudiHCO3-,kijezaštevilnevodneproizvajalceedinidostopnivir anorganskegaogljika.Spomočjoenergijeizokoljatakoizanorganskihsnoviustvarjajo energijskobogatoorganskosnov.VirenergijezasintezoorganskihsnovijelahkoSončevo sevanje,kigauporabljajofotoavtotrofi,medtemkokemoavtotrofizatovrstneproceseenergijo dobijozoksidacijoanorganskihaliorganskihspojin. Fotoavtotrofi(npr.zelenerastline)asimilirajosnoviizvode,talinzrakainjihvprocesu fotosintezepretvarjajovenergetskobogatejšeorganskespojine,kitudigradijorastline. Kemoavtotrofi(nekaterimikrobi),kipogostoživijovekstremnihekosistemih,kotsoglobine oceanovalikamnine,pazasintezoorganskihsnoviuporabljajokemičnoenergijo.Npr.:bakterije pridobivajoenergijozoksidacijoH2S,kiizhajaizrazpoknadnuoceanovalinastajazrazgradnjo organskesnovivhipoksičnihrazmerah. 2.5.2.2Sekundarniproducenti Sekundarniproducentialipotrošnikisovsiheterotrofniorganizmi,kizaživljenjepotrebujejo energijoizenergijskobogatihorganskihsnovi.Semprištevamovseživali,vključnoz razkrojevalci,heterotrofnebakterije,gliveincelonekatereparazitskeinsaprofitskecvetnice,ki sodrugotnobrezklorofilakotjenaprimernavadnilusnec(LathraeasquamariaL.). Skupinosekundarnihproducentov,kiseprehranjujezrastlinami,oziromaprimarnimi producentiimenujemorastlinojedialiherbivori.Tiorganizmipredstavljajodrugo prehranjevalnoalitrofičnoraven.Skupinasekundarnihproducentov,kiseprehranjujez organskimisnovminakopičenimivherbivorih,somesojedialikarnivori.Tosoorganizmistretje prehranjevalne,oziromatrofičneravni.Skupinamesojedihvrst,kisehranijozmesojediso karnivoridrugegareda.Zasedajočetrtoprehranjevalnoraven.Vrste,kisovprehranjevalnem spletunapetialivišjitrofičniravnisomaloštevilneinjihvmnogihekosistemihsplohne najdemo.Vštevilnihprimerihjenjihovovlogovekosistemihprevzelčlovek.Vsejedialiomnivori pahkratizasedajovečtrofičnihravni,kerseprehranjujejozorganizmizrazličnihtrofičnihravni (naprimermedved). 22 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 2.5.2.3Razkrojevalci Razkrojevalcialidetritivorisoorganizmi,kipridobivajoenergijospresnavljanjemopadaali detrita,oziromaodmrlihorganizmov(nekromasa).Vseorganskesnovi(vvodnihekosistemih), kijihpredstavljajoodmrliorganizmializgoljodmrlideliorganizmov,oziromanjihoviizločki, imenujemotudidetrit.Razkrojevalciimajozelopomembnovlogo,sajomogočajokroženje snovi,kizaradinjihovegadelovanjaneostanejovezanevnefunkcionalninekromasi,temvečse postopomaspreminjajovanorganskooblikoinsodostopneprimarnimproducentom.Nata načinrazkrojevalcidokončajo,oziromasklenejociklekroženjasnovi.Medrazkrojevalce prištevamoarheje,bakterije,gliveinnekaterenevretenčarje. Razkrojevalcidobivajosnoviinenergijozvsehravniavtotrofneprehranjevalneverigeintudiz razgradnjobiomaserazkrojevalcevsamih.Razkrojevalcialidetritivorisotudiprvičlendetritne prehranjevalneverige.Virenergijevdetritniverigijetakodetrit,oziromaorganskesnovi,kiga sestavljajo,medtemkovavtotrofniverigiprimarniproducentiorganskesnoviustvarjajona novo.Organizmi,kiseprehranjujejozrazkrojevalci,pasotakokotpriavtotrofniverigiplenilci, oziromasekundarniproducenti. Medsebojnapovezanostneživegainživegadelaekosistemajenaprimerzeloočitnavribniku. Organizmi,kigradijoživljenjskozdružbovribnikunisozgoljprebivalciživljenjskegaprostora, ampaktudipreoblikujejofizičnookolje(npr.spreminjajokemizemvode)(OduminBarrett2005, 27). Zgradbaekosistemanaprimeruribnika(poOduminBarrett2005,27) Nežividejavniki Nežividejavnikivključujejosvetlobo,pH,toploto,anorganskeinorganskesnovi,kotsovoda, kisik,ogljikovdioksid,hranila,aminokisline,huminskekisline,itd.Zelomajhendeležhraniljev raztopljeniintakojdostopnialireaktivnioblikiindostopenproizvajalcem.Velikovečjideležje shranjenvzalogah,voblikidelcevalisamihorganizmih.Hitrostsproščanjahranilvraztopljeno, oziromaaktivnoobliko,količinasvetlobeintemperaturadoločajotudidelovanjeekosistema, oziromahitrostiprocesov(OduminBarrett2005,27).Stemdejavnikidoločajokateriorganizmi bodovekosistemuprevladali,sajsovprednostitistiorganizmi,kilahkorazpoložljivevire najhitrejeporabijo,oziromanajboljeizkoristijo.TudipHpogostodoločakateriorganizmibodov ekosistemuprisotni. Primarniproducenti Vvodnihekosistemihnajdemodvaosnovnatipaprimarnihproducentov.Tosomakrofiti,kiso lahkoprostoplavajoči,večinomapasoukoreninjeni,drugaskupinapasomikroskopskealgein cianobakterije,kijihnajdemovvodipovsod,kjerješedovoljsvetlobe.Vprostivodizdružboteh organizmovimenujemofitoplankton,čepapreraščasubstratpaperifiton,oziroma mikrofitobentos.Kljubtemu,dasotomikroskopskiorganizmi,pavvečjihribnikihinjezerih običajnonjihovaprimarnaprodukcijamočnopresegaprodukcijomakrofitov,oziromavečjih vodnihrastlin. 23 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika2.10.Ribnik–vodniekosistem(virslikeKupchellainHyland1993). Sekundarniproducenti Herbivore,kisehranijozrazličnimizdružbamiprimarnihproducentov,odkaterihso neposrednoodvisni,delimovdveskupini.Mikroskopskeživali,kilahkoživijovprostivodiinse hranijosplanktonskimiorganizmiimenujemozooplankton.Bentoškeživali,kijihuvrščamomed herbivorevvelikimeristrgajoperifitonzrazličnihtipovsubstrata.Semspadajoštevilniveliki vodninevretenčarji(makroinvertebrati).Leredkimednjimisehranijozvišjimirastlinami, oziromamakrofiti(npr.beliamur,kisehranizvišjimirastlinami). Karnivori,kiplenijoherbivoresozeloraznovrstnaskupina.Semuvrščamonpr.planktivoreribe inštevilnetaksonenevretenčarskihplenilcev,kijihlahkonajdemovzdružbahvprostivodi (pelagialu)innadnu(bentalu),kjerživijonaalivusedlinah.Karnivoridrugegaredasopredvsem večjevrsterib,mednjimipanajdemotudinekatereplenilskenevretenčarje,kotsokačjipastirji alihroščiizdružineDytiscidae. Razkrojevalci Detritivorisehranijozodmrlimiorganizmialinjihovimideli,kivribnikunenehnotonejoproti dnu.Zatojenjihovagostotanajvečjanaalivsubstratunadnuribnika.Semuvrščamodetritivore 24 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 nevretenčarje(npr.maloščetinci),kipožirajodrobnedelceorganskegaizvora,glavninoenergije pazanjevbistvupredstavljajomikroorganizmi,kisopritrjeninatedelce.Heterotrofne bakterije,praživaliinglivenajdemovvsehmikrohabitatihribnika,dalečnajvečjogostotopa imajoravnonapovršinimedsubstratominvodnimstolpcem.Številnimikroorganizmisotudiv mutualističnemodnosuzmakrofitialimakroinvertebrati.Razkrojevalcikotsobakterijeinglive velikohitrejerazkrajajodetritprivišjihtemperaturah,takodajesproščanjeanorganskihsnoviiz organskihpogojenotudistemperaturo. 2.5.3Prehranjevalneverigeinprehranjevalnispleti Organizmivokoljunenehnoprihajajovstikzosebkiistevrstealidrugihvrst.Interakcijeso pogostopovezaneshrano,kijezaorganizmevirenergijeinsnovi.Parivrst,kinastopajovteh interakcijah,sepovezujejomedsabovprehranjevalnazaporedja,sajjevvečiniprimerovtako, dajeteoretičnovsakorganizemlahkovenemparuplenilec,vdrugempahrana,oziromaplen. Zaprehranjevalnozaporedjerastlina–herbivor–karnivor,ježeElton(1927)vpeljalizraz prehranjevalnaveriga. Slika2.11.Prehranjevalnaveriga,vkaterijepetprehranjevalnihravni:primarniproducent, herbivor,karnivor1.reda,karnivor2.redainkarnivor3.reda. Vrste,kipritempredstavljajočleneverige,pripadajodoločeniprehranjevalnialitrofičniravni. Kerpasovnaraviodnosimedorganizmizrazličnihtrofičnihravnimnogoboljkompleksni,je izrazprehranjevalnispletustreznejšikotprehranjevalnaveriga.Prehranjevalneverigevpravem pomenubesedenajdemolevvrstnozelorevnihekosistemih. Vprehranjevalnemspletunavsakitrofičniravniobičajnonajdemoširokspektervrst(Slika 2.12.).Številoinnaravavrst,kizasedajoteravnisoznačilnostposameznegaekosistema.V določenemekosistemunaposamezniravnilahkoprevladujeenaalipavečvrst.Omnivoripa hkratizasedajovečprehranjevalnihravni. Boljkotsoodnosivprehranjevalnemspletukompleksni,stabilnejšijeekosistem.Pri uravnoteženihekosistemihobičajnoštevilnerazličnevrstezasedajopodobneekološkeniše. Takšniekosistemiselahkoboljeprilagajajomotnjam,nipapravilo,daekosistemvkateremje večvrsttudiboljeprenašamotnje. 25 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika2.12.Prehranjevalnispletvbibavičnempasu(mediolitoral)naskalnatimorskiobali:1- detrit;2-plankton;3-perifiton;4-morskiželodek(Chthamalussp.);5-klapavica(Mytilus edulis);6-rakvitičnjak(Pollicipes);7-hiton;8-latvica(Patella);9-polžroduTegula (Turbinidae);10-polžizroduLittorina;11-mesojedipolžizroduThais;12-morskazvezdaiz roduPisaster;13-morskazvezdaizroduLeptasterias(poBegoninsod.2006). 2.5.3.1Avtotrofnaindetritnaprehranjevalnaveriga Gledenaizvororganskihsnovitakoločimodvaosnovnatipaekosistemov,insiceravtotrofnein heterotrofne.Vavtotrofnihekosistemihorganskesnovinastajajopredvsemvekosistemu(npr. vgozdu).PrimarniproducentienergijoSončevegasevanjapretvarjajovorganskesnovi,oziroma Slika2.13.Avtotrofnaindetritnaprehranjevalnaveriga. 26 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 vlastnobiomaso.Večjidelenergijskegapretokavavtotrofnemsistemugreskoziavtotrofno prehranjevalnoverigo.Vheterotrofnihekosistemihorganskesnovinastajajopredvsemv drugihekosistemih,izkaterihpridejonarazličnenačine(npr.potok,vkateregapadalistje). Delovanjetovrstnihekosistemovomogočaenergija,kijevezanavodmrlihorganskihsnoveh, oziromadetritu.Večjidelenergijskegapretokavheterotrofnemekosistemugreprekodetritne prehranjevalneverige. 27 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 3PRETOKENERGIJE Brezenergije,oziromaenergijskihtokov,niživljenja.Ekologija,šeposebejekologijarastlin,se ukvarjazodnosimedsvetlobnoenergijo,oziromaenergijoSončevegasevanjainekosistemiterz načinipretvorbeenergijevekosistemih.Edenizmedosnovnihnačinovpovezaveorganizmovz njihovimokoljem,jepotrebaorganizmovpoenergiji. Vnasprotjussnovjo,kikroži,energijatečeskoziekosisteme.Pretokenergijejepovezans prehajanjemorganskihsnovipotrofičnihravneh.Pritemsedelenergijeizgubljakottoplota, delenergijepaopravljadelo(npr.respiracija).Kertoplotezdružbanemoreizkoristitiza produkcijo,jetaenergijazanjoizgubljena(Tarman1992,299).Energijasevekosistemih pretvarjaizeneoblikevdrugo,pritempasepovečujeentropijasistema. 3.1ENERGIJSKABILANCAZEMLJE Energija,kiomogočaekološkeprocesevekosferi,prihajasSonca.Izjemajeletistidel,kijo lahkoizkoristijokemoavtotrofnimikroorganizmi.Solarnakonstantajepovprečnakoličina energije,kijoZemljaneprestanoprejemaodSoncainznaša8,4kJ/m2naminuto(veljaza zgornjoplastatmosferenavišini83km),karustreza1376W/m2(SmithinSmith2001,21). Čepravjedefiniranakotkonstanta,patavrednostniha,sajsejakostSončevegasevanja,zlastiv UVdeluspektraspreminja.KerjenaenkratosvetljenalepolovicaZemljeinkerjepovršina Zemljeukrivljena,jepovprečnakoličinasevanjaprecejmanjšaodsolarnekonstante,sajznašale 340W/m2(SchlesingerinBernhardt2013). Odpovprečnekoličinekratkovalovnegasevanja(340W/m2),kipridedoatmosfere,približno polovicatudidosežezemeljskopovršje(Slika3.1.).Okrog25%segaodbijenazajžeod atmosfere.Približno17%odbojapovzročijooblaki,ostalih8%papredstavljasipanjesvetlobev atmosferi.Nadaljnjih23%sevanjaseabsorbiravatmosferi(voda,prašnidelci,CO2)insepri temspremenivkemičnoalitoplotnoenergijo(IRsevanje).Približno52%sončevegasevanja skoziatmosferopridedozemeljskepovršine.Odtalseodbijevpovprečju6%sevanja-vrednost selokalnozelospreminja,sajjeodvisnaodalbeda(odbojnegakoličnika).Preostalih46% kratkovalovnegasevanjaabsorbiraZemljinapovršina,odtegapasevelikdel(24%)porabiza evaporacijovode(latentnatoplota)insegrevanjeZemlje,oziromaspodnjihplastiatmosfere,kar občutimokottoploto(7%),ostalidel(15%)papredstavljadolgovalovnosevanjeZemljine površine(SmithinSmith2001,21). Deltoplote,kijoZemljaoddaja(13%odcelotnekoličine),ostanezaradiizolacijskegaučinkav spodnjihplastehatmosfere(najboljobčutimopozimioboblačnemvremenu),nekajsejeodbije nazajprotipovršini.Skupnakoličinadolgovalovnegasevanja(oblaki,vodnaparainplini, površinaZemlje)znaša69%sevanja,odbitegakratkovalovnegasevanjapa31%. 28 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika3.1.BilancaSončevegasevanjanaZemljiinpretvarjanjeenergijevekosferi.Navedene vrednostisopovprečnideležisevanjazacelotenplanet,kjerpovprečnakoličinaprihajajoče energijeznaša340W/m2(virslikeSchlesingerinBernhardt2013). Slika3.2.Odkoličineenergije,kidosežepovršje,jeodvisnatudirabatal.Vcelinskemdelu Slovenijetakovinogradenajdemovečinomalenaprisojnihpobočjih,kiprejmejodovoljenergije zazorenjegrozdja.Obenemsopobočjatudidvignjenanaddnokotlininrečnihdolin,kjerse pogostejezadržujehladnejšizrak.Pritemjepomembnatudirelativnanadmorskavišina,od katerejeodvisnaprisotnosthladnegazrakainprekritostzmeglo(virslike:www.geopedia.si). 29 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Dejanskakoličinaprejeteenergije,kijodoločenoobmočjeprejme,jeodvisnaod:(1)geografske širine;(2)položajaZemljegledenaSonce,oziromaletnegačasa;(3)lokalnihtopografskih razmer,oziromaodnaklonaterena(inklinacija),nebesnelege(ekspozicija)innadmorskevišine. Nadejanskoosončenostpavplivatudipovprečnoštevilosončnihurvletu,kijeodvisnood razmervatmosferi(oblačnost,pogostostmegle,onesnaženostzrakaitd). Zelomajhendelenergije,kidosežeZemljo,seporabizafotosintezo.Neprimernovečenergije, seporabizaogrevanjeatmosfere,oceanovintalterevaporacijovode.Neenakomerno segrevanjeoceanovinatmosfere,oziromarazlikevtemperaturahvodeinzraka,povzročijo gibanjevodnihinzračnihmas,oziromamorsketokoveinstalnevetrove,karjeključnega pomenazakroženjesnovinaglobalniravni. 3.2ENERGIJAVEKOSISTEMUINZAKONITERMODINAMIKE Energijasemorapretvarjatiizeneoblikevdrugo,dajelahkoizkoriščenazaopravljanjedela, zatomoraobstajatidoločengradientalirazlika,bodisivrelativnivišini,gostoti,alielektričnem potencialu. Naprimer,vodapoganjaturbinovhidroelektrarnilekonadjezomsegavodnamasavišjeod turbine.Kogladinavodenadturbinopadenaravenpodnjogradientanivečinstemtudine potencialneenergijevodnemase,kisenajprejpretvorivkinetičnoenergijotekočevodnemase, kipoganjaturbino.Vrtečaturbinaproizvajanapetostinvkončnifazielektričnitok,kiopravidelo vrazličnihnapravah. Medtem,kojeenergijadefiniranakotsposobnostopravljanjadela,jeentropijamnožina energijevsistemu,kiniuporabnazadelovtemsistemu(OduminBarrett2005,78).Entropija zaprtegasistemasepovečujezaradipretvorbenergijeizeneoblikevdrugo.Pretvorbaenergije potekavskladuzzakonitermodinamike,kisoosnovapretokaenergijeskoziekosistem. 3.2.1Prvizakontermodinamike Prvizakontermodinamikejezakonoohranjanjuinpretvorbienergije.Energijenemoremoniti ustvariti,nitiizničiti,temvečselahkolespremeniizeneoblikevdrugo.Vekosistemu,kijev ravnotežju,seenergijaneustvarjananovoaliizničuje,temvečsespreminjajodeležioblik energije.Energijasevekosistemupretvarjaizeneoblikevdrugo,pritemopravidoločenodelo, delpasejepretvorivtoploto. Prifotosintezisenaprimersvetlobnaenergijapretvorivkemijskoenergijoorganskihsnoviinse shranivbiomasi,delsejepretvorivtoplotolista,delpasejespomočjorespiracijepretvoriv delo. 30 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 3.2.2Drugizakontermodinamike Procesiprikaterihpotekapretvorbaenergijeizeneoblikevdrugopotekajospontanole,čese pritemnekajenergijepretvoriventropijo–tojeizuporabneoblike,vzadeloneuporabno obliko(OduminBarrett2005,78).Spontaniprocesisotakoletistiprikaterihentropijanarašča. Zatotazakonimenujemotudientropijskizakon.Pripretvorbienergijeizeneoblikevdrugo nastajatoplota,zatoseenergijanikolivcelotineporabizadeloinnobenapretvorbaenergijeni 100%učinkovita.Takojeentropijamerilozanedostopnoenergijo,kinaraščazaradipretvorb energije. Organizmi,ekosistemi,kottudiekosfera,delujejovskladuzzakonitermodinamike.Tisistemi lahkoustvarjajoinvzdržujejovelikonotranjoorganizacijoinmajhendeležentropije,oziroma nizkostopnjonereda.Majhendeležentropijedosegajosstalnoinučinkovitopretvorbozadelo uporabneenergije(svetloba,hrana)vneuporabnoenergijo(toploto).Vekosistemusered vzdržujespomočjodihanja(respiracije)celotneživljenjskezdružbe,kissproščanjemenergijeiz organskihsnovilahkonenehnoohranjared.Predpogojzatojezadostnakoličinaorganskih snovi,kijihsintetizirajoprimarniproducentispomočjoenergijeSončevegasevanja.Entropija zaprtegasistemavesčasnarašča,kerpaekosisteminisopovsemzaprti,seentropijazmanjšaob vsakemvnosuenergije(npr.svetlobeinorganskihsnovi).Ekosistemiinorganizmisotakoodprti sistemivsmislutermodinamike,kinenehnoizmenjujejoenergijoinsnovizokoljeminnata načinzmanjšujejonotranjoentropijonaračunpovečevanjazunanjeentropije(OduminBarret 2005,78). 3.3PRETOKENERGIJEVEKOSISTEMIHINPRODUKCIJA OrganizminaZemljinempovršjualiblizunjega,soizpostavljenidirektnemusončnemusevanju indolgovalovnemusevanjuokolice(OduminBarret2005,82).Obatipasevanjaprispevatak mikroklimatskimrazmeramnadoločenemobmočjukotsotemperatura,vlažnost,gibanjevode inzrakaitd. Rastline,oziromaprimarniproducenti,absorbirajozelomajhendeleženergijeSončevega sevanja,kivprocesufotosintezevstopavživljenjskeprocese.Tadelimenujemofotosintezno aktivnidelsevanja,kigaskraticooznačujemokotPAR(angl.PhotosyntheticallyActive Radiation).Obsegaenakevalovnedolžinekotvidnidelspektra,oziromavidnasvetloba.Glavni fotosinteznipigmentklorofilaabsorbiralesvetlobodoločenevalovnedolžine.Absorpcijska vrhovastapri435in670-680nm,medtemkostapripomožnempigmentuklorofilub480in660 nm(Lichtenthaler1987).Koncentracijeklorofilovvlistihdoločajofotosinteznipotencialinstem primarnoprodukcijo(Blackburn2006).Vpovprečjujeizkoristekvezaveenergijemanjšiod1%. Izkoristekfotosinteznoaktivnegadelasevanjazaprimarneproducentejevnaravnih ekosistemih,kotsogozdoviod2do3.5%(Tarman1992,303),medtemkojebrutoprimarna produkcijarastlinskihzdružb,kijihgradijozelnatevrsteod1do2%(Kira1975,vKrebs2001, 31 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 517).Vpovprečjunaravniekosisteminakopnemvvegetacijskisezoniokrog1%sončevega sevanjapretvorijovrastlinskobiomaso(Krebs2001,517). 3.3.1Primarnaprodukcija Primarnaprodukcijajeprocesnastajanjabiomaseizanorganskihsnoviinsprejeteenergije,ki potekavavtotrofnihorganizmih.Primarnaprodukcijajedosežekprimarnihproducentovinjo lahkoopredelimoshitrostjoprodukcije,oziromaspodatkomotem,kolikoorganskesnovi primarniproducentiproizvedejo.Česepritemosredotočimonafotoavtotrofe(cianobakterije, alge,mahoviinvišjerastline),jetaprodukcijavezananafotosintezo.Fotosintezajeedinstven procesprikateremprimarniproducentipretvorijosvetlobnoenergijovkemijsko.Pretvorba energijepredstavljaprimarnoprodukcijo.Produktivnost,oziromaučinkovitosttegaprocesa, opišemoskoličinobiomase,kinastanenadoločenipovršinivdoločenemčasu(naprimer prirastrastlinnatravnikuvenemletu). Brutoprimarnaprodukcija(BPP)jehitrostvezavevseenergijevprocesufotosinteze,kijo sprejmejoprimarniproducenti.Ponazorimojolahkosfotosinteznoenačbo: 6CO2+6H2O→svetlobnaenergija→C6H12O6+6O2 Vsehorganskihsnovi,kinastanejovprocesufotosintezeprimarniproducentinepretvorijov rastlinskobiomaso.Nekajglukoze(15-75%)seoksidiravprocesurespiracije(dihanja)primarnih producentov(R),kjersesprostienergija,kijorastlineporabijozasvojedelovanje.Obporabise sproščatoplota,kijezanadaljnjoprodukcijoneuporabna.Tolahkopoenostavljenozapišemov oblikienačbe:BPP=NPP+R Deležfotosintezneaktivnosti,kivodivnastanekrastlinskebiomase,jeodvisenodvrsterastline inokoljskihrazmerterznašaod25do85%(KupchellainHyland1993,29).Tadelvezane energijesekopičivoblikirazličnihorganskihsnoviinpredstavljanetoprimarnoprodukcijo (NPP).Snovi,kisonakopičenevoblikibiomaseprimarnihproducentov,sonavoljoherbivorom inposrednotudivišjimprehranjevalnimiravnemvprehranjevalniverigi.Netoprimarna produkcijajeprirastekprimarnihproducentov,oziromaprodukcijarastlinskebiomasev določenemčasu.Tegapanesmemozamenjevatiscelotnobiomasorastlin. 3.3.1.1Primarnaprodukcijaekosistema Brutoprimarnaprodukcijaekosistemajehitrostproizvodnjekemičneenergijeizsvetlobne energijesončevegasevanjavpreučevanemekosistemu.Netoprimarnaprodukcijaekosistema pajehitrostproizvodnjekemičneenergije,kijedostopnasekundarnimproducentominkasneje tudidetritivorom.Kemičnaenergija,lahkoostanedolgočasavezanainnedostopna sekundarnimproducentom(npr.lesnaterastline). 32 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Primer: Gozdnazdružbainfitoplanktonskazdružbaalgvjezeruimatalahkoenakalivsajprimerljiv prirastekbiomase,oziromanetoprimarnoprodukcijo,vendarjebiomasarastlinvgozdumnogo večja,kerimajoalgevečjohitrostobračanjasnovi(angl.turnover).Hitrostobračanjasnovinam povevkolikšnemčasusecelotnabiomasazdružbeobnovi.Algesevelikohitrejerazmnožujejoin tudihitrejeodmirajokotdrevesa,prikaterihjeglavninabiomaseles. Razmerjemedcelotnobiomasoinprirastkom(netoprimarnoprodukcijo),jeodvisnood razmerjamedfotosinteznoaktivniminneaktivnimdelomrastlin.Vprimeruplanktonskihzelenih algjefotosinteznoaktivnavsakacelica,medtemkopriodraslihdrevesihvgozdufotosintezno aktivnotkivolahkopredstavlja1%biomase. 3.3.1.2Produkcijavrazličnihekosistemih Skupnanetoprimarnaprodukcijavcelinskihsistemih,nacelotnemplanetu,jeocenjenana56.4 x109tonogljikanaleto(56.400MtC),karje54%netoprimarneprodukcijenaZemlji,v oceanihpana48.5x109tonogljikanaleto(48.500MtC),karje46%(Fieldinsod.1998). Oceaniinmorjapokrivajo70%Zemljinegapovršja,produkcijavnjihpapredstavlja40-50%, oziromakotnavajajoFieldinsodelavci(1998)46%celotnenetoprimarneprodukcijenaZemlji. Nakopnemjedebelinapasuprimarnihproducentovodvisnaodvišinevegetacije,kivzdolž gradientovzelovariira.Čepravsovoceanihfotoavtotrofirazporejenipo200mvodnemstolpcu, pajenjihovaproduktivnostbistvenomanjšakotvmnogihkopenskihekosistemih.Voceanihje omejujočidejavnikmajhnakoncentracijahranil,zglobinopatudijakostsvetlobe. Nacelinahjenajvečjanetoprimarnaprodukcijavtropskihdeževnihgozdovihinvmočvirjih.V morjihpanajvečjoprimarnoprodukcijonajdemovsestojihvelikihrjavihalgvplitvihmorjih,na koralnihgrebenihterobizlivihrek,oziromavestuarjih(Whittaker1975;Tarman1992,301). Tabela3.1.Netoprimarnaprodukcijavrazličnihekosistemihvzmernempasu(poWhittaker 1975). TipEkosistema: vgorganskesnovinam2/leto Listopadnigozd 1250 Borealnigozd 800 Traviščevzmernempasu 600 Močvirjainmočvirnigozd 2000 Jezerainreke 250 Odprtomorje 125 Priobalnomorje 360 Estuarji(insestojialg) 1800 33 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Tabela3.2.Netoprimarnaprodukcijavrazličnihekosistemihvzmernempasu(poDickinsonin Murpy2007). Tipekosistema,oziromafitocenoza: vgorganskesnovinam2/leto Potopljenimakrofiti 650 Trstičje 2100 Iglastigozd 900 Traviščnazdružba 560 Slika3.3.Vzmernempasujevpovprečjunajvečjanetoprimarnaprodukcijavmočvirjih, oziromavtrstičjihobizlivihrekvjezeraalimorje.Prevladujočavrstavtovrstnihekosistemihje navadnitrst(Phragmitesaustralis(Cav.)Trin.exSteud.).(Foto:I.Zelnik) 3.3.2Sekundarnaprodukcija Sekundarnaprodukcijajeprodukcijaheterotrofov,kipajeodvisnaodprodukcijeavtotrofov.Ko organizemdobiorganskosnov,lahkoporabivnjejvezanokemijskoenergijotudizaopravljanje aktivnosti.Izrabateenergijetakokotvavtotrofih,tudivheterotrofihpotekazrespiracijo(R). Zaopravljanjeaktivnostipasekundarniproducentlahkoizkoristiledelenergije,kijevezanav zaužitihrani.Kakšenjetadel,gledenacelotnokoličinoenergijevhrani,jeodvisnoodvrste organizmainhrane.Delitevvhranivezaneenergijenajboljeponazorimosshemo,kijopredlaga Krebs(2001);pritemje: C–količinavpožrtihranivezaneenergije; F–količinaenergije,kiostanevezanaviztrebkihinjesekundarniproducentneizkoristi (črevesnastenajeneabsorbira); D–količinaenergije,kijosekundarniproducentdobiizhrane; U–količinaenergije,kijevezanavizločkihaliseču; A–asimiliranaenergija; P–energija,kijoporabiheterotrofzasintezolastnebiomase,oziromazarast(Pg)inza 34 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 reprodukcijo(npr.sintezaspolnihcelic)(Pr) R–vsaenergija,kisesproščazrespiracijoinjoorganizempotrebujezadelovanje,oziromavse svojeaktivnostiinzabazalnimetabolizem(BM). Slika3.4.Dihotomnadelitevenergijevsekundarniprodukciji(poKrebs2001,537). 3.3.3Primarnainsekundarnaprodukcijavvodah Primarnaprodukcijavvodnihekosistemihjevezanapredvsemnafotosintezo,kipotekav mikroskopskihalgahincianobakterijahtervmakrofitih.StalendotokenergijesSoncavzdržuje zgradboindelovanjetehekosistemov.Vvodnihekosistemihjesvetlobapogostoomejujoči dejavnikprimarneprodukcije,sajzmotnostjoinglobinovodenjenajakostlahkozelohitro upada.Globino,nakaterisefotosintezaizenačizrespiracijo,imenujemokompenzacijska globina.Natejglobiniinpodnjonivečnetoprimarneprodukcije,stempatudiniprodukcije hranezanaslednjeprehranjevalneravni.Alternativniprocesfotosintezijevvodnihekosistemih lahkokemosinteza,kijepomembnatam,kjernisvetlobe. Sekundarniproducentizatvorbolastnebiomasenačelomaizkoristijoorganskesnovivbiomasi primarnihproducentov.Podobnokotvkopenskih,tudivvodnihekosistemihvečjidelneto primarneprodukcije,oziromanastalebiomasesčasomapostanedetrit,določendelpaspašo neposrednopridevpotrošnike,oziromasekundarneproducente.Pogostojevečjidelorganskih snovi,kijihsintetizirajoprimarniproducentinavoljorazkrojevalcemvoblikidetrita,kotpa neposrednosekundarnimproducentom.Sekundarnaprodukcijatudivvodnihekosistemih temeljinaizkoriščanjuenergijeshranjenevbiomasiprimarnihproducentovinrazkrojevalcihter vodmrlibiomasi,oziromadetritu.Deležipasoodvisniodtipavodnegaekosistema. 35 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika3.5.Detritnapotjevkroženjusnovivvodnihekosistemihbistvena(prirejenopoToman 2015). Algeincianobakterijesovodilniprimarniproducentivvodah Številnealgeincianobakterijesokozmopolitskeinsovmorjuincelinskihvodnihekosistemih najpomembnejšiprimarniproducenti.Zelovelikpomenimajotudipricelotniprimarni produkcijiekosfere,saj20-25%celotneprimarneprodukcijenaZemljiustvarijozgolj kremenastealge. Zaalgeincianobakterijesoznačilneštevilneposebnosti,kisopogostotudiprednostipred ostalimiorganizmi:(1)poseljujejotudiekstremnaokolja,kotsotermalnevode,jame,snegin led(kriofilnealge),odplake;(2)številnevrstesopionirskeingradijopionirskezdružbe,karje pomembnopriobnoviekosistemapovečjihmotnjah,kotsonalivialionesnaženje;(3)imajo velikpomenvsamočistilnihprocesihvvodnihekosistemih;(4)imajokratekgeneracijskičas,kar jimomogočahitroobnovopomotnjah. Polegtegasovmilijonihletalgeincianobakterijerazvileštevilneprilagoditve.Zapreživetje neugodnihrazmer,kotsonizketemperature,nezadostnasvetloba,pomanjkanjehranil,številne vrstetvorijospore.Pogostisotudirazličnimutualističniodnosispraprotnicamiinsemenkami terglivami(glejpoglavjeoMutualizmu). Zaradirazmeromavelikeproduktivnostiinnezahtevnostiglederastiščnihrazmer,soalge obetavenvirhraneinenergijevprihodnosti.Njihovanetoprimarnaprodukcijadosegaletnood 55do110tonsuhemasenaha.Zaprimerjavojebilprikoruzivzrnjuvletu2014pridelek9.1 tonzrnjanaha(StatističniuradRS,2015). Žedanessovnekaterihpredelihalgeizrednegapomenapripridelavihrane.Takajenaprimer vezavadušikavcianobakterijiAnabaenaazollaevriževihpoljih,kibistvenopovečahektarski donosrižainnatanačinpreprečujelakotovnekaterihazijskihdržavah.Številnenitastealge 36 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 gojijoalinabirajozahrano.TakiprimerisoužitnecianobakterijeizroduNostoc,kigavMongoliji inponekodnaKitajskemimenujejočrnozlato,zelenealgeizrodovSpirogyrainOedogoniumsta pomembnavirahranevVietnamuitd. 3.4UČINKOVITOSTPRETVORBEENERGIJEVEKOSISTEMU Vpovprečjuseznižjeprehranjevalneravninavišjoprenesele10%energije(Pianka2000; OduminBarrett2005,493),karimenujemozakon10%učinkovitosti.Vskladuzdrugim zakonomtermodinamikesekoličinaenergijeznaraščajočotrofičnoravnjozmanjšujeinse oblikujevekološkopiramido(Begoninsod.2006).Grafičnojihpredstavimotako,daprvi trofičninivo,oziromaprimarniproducentipredstavljajospodnjoplast(temelje)ekološke piramide,vsakanadaljnjaplastpredstavljaorganizmedruge,tretjealivišjihtrofičnihravni (OduminBarret2005,102).Znaraščanjemtrofičnihravniupadakoličinadostopneenergije,ki jeposledicaslabeučinkovitostipretvorbeenergijeinprenosapotrofičnihravneh.Naprimer,od 5do30%(vpovprečju10%)energijevezanevprimarneproducentevoblikirastlinskebiomase, seprenesedoherbivorov.Večinaenergijeseizgubikottoplotaizorganizmovpriopravljanju različnihaktivnosti.Nekajenergijeporabijopripadnikivsaketrofičneravniinrazkrojevalci. Vnaravnihekosistemihzatonajdemovečinomale3-5trofičnihravni.ŽeElton(1927)jeopazil, dasoprehranjevalneverigesestavljeneiz3-5členov. Fotosinteza Respiracija primarnih producentov 1000 Primarniproducenti 100 Respiracijasekundarnihproducentov Herbivori 90 900 10 1 C2 C1 9 Razkrojevalci Respiracijarazkrojevalcev Slika3.6.Shemapretokaenergijeskoziekosistem(poWhittaker1975,221). 37 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Vsmisluvsebnostienergijevednodobimooblikopiramide,nepatudivsmisluštevilčnostiali biomaseosebkovposameznetrofičneravni.Pripiramidahbiomasepoznamopridoločenih ekosistemihdrugačnarazmerja(glejsliko3.7).Kjersoosebkiizvrstprimarnihproducentov mnogomanjšiodpovprečnegapotrošnika,kotjetovstoječihvodah,kjersonajpomembnejši primarniproducentimikroskopskomajhnifitoplanktonti(OduminBarret2005,102),jebiomasa proizvajalcevmnogomanjšaodbiomaseherbivorov.Fitoplanktontovjevdoločenemtrenutku, npr.včasuvzorčenja,bistvenomanjkotherbivorov,vendarjenjihovahitrostobratasnovi(angl. turnoverrate)mnogovečja,takodajenaletniravniprirastnjihovebiomasekljubtemumnogo večjakotpriherbivorihnavišjitrofičniravni.Specifičenprimerjelahkotudipiramida številčnostiosebkovvprimerugozdnegaekosistema.Vgozdu,kjerjedobrorazvitaledrevesna plast,lahkotakona100m2velikiploskviuspevalenekajvelikihdreves,medtemkonanjihživi natisočerastlinojedihinsektov. biomasa travnik plitvomorje energija številčnost izvir travnik Gozd Slika3.7.Ekološkepiramidenaosnovibiomas,energijeinštevilčnostiosebkovnaposamezni trofičniravni,vrazličnihekosistemih.Zeleno–primarniproducenti,oranžno–herbivori,črno– karnivori1.reda,modro–karnivori2.reda(prirejenopoOduminBarret2005,102). 38 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Primer: Povezavazakona10%učinkovitostiprenosaenergijepotrofičnihravnehinrabetal. Sprvetrofičneravni,karsovtemprimerupoljščine,kisolahkotakorastlinskahranakottudi krma,senavišjotrofičnoravenprenesevpovprečjule10%energije.Tovprimerupridelave hranevpraksipomeni,dazapridelavomesa(herbivori)namestorastlinskehranerabimo približno10-kratvečobdelovalnihpovršin.ZgovorenprimerjePadskanižinavseverniItaliji, kjerkarna70%vsehkmetijskihpovršinpridelujejokoruzo,kipajeneporabijozahranoljudi, temvečzakrmoživine(ustnivir,AgronomskafakultetavPadovi,september2013).Takovelike potrebepoobdelovalnihpovršinahsevedazahtevajotudivelikointenzivnostpridelavepoljščin, karpomeniuporabomineralnihgnojil,pesticidov,namakanje,velikoporabogorivazakmetijske stroje,vseskupajpapredstavljavelikovečjebremezaokolje.Vsvetovnemmerilukar60%vseh žitporabijokotkrmo.PovprečniEvropejcibizzmanjšanjemdeležamesanajedilnikulahko bistvenopripomoglikzmanjšanjuobremenjevanjaokolja,kigaimadanesintenzivnokmetijstvo. Slika3.8.Zapridelavomesarabimovpovprečju10-kratvečobdelovalnihpovršin(večji pravokotnik)kotzapridelavorastlinskehrane(manjšipravokotnik).(vir:www.Geopedia.si2015) 3.5DOLOČANJEPRIMARNEPRODUKCIJE Primarnaprodukcijajeznačilnostekosistema,kikaženanjegovoaktivnostinvitalnost (KupchellainHyland1993,32).Podatekoprimarniprodukcijipove,npr.kolikoherbivorov ekosistemlahkopreživlja.Modificiranaenačbazafotosintezojeosnovazamerjenjeprimarne produkcije: 6CO2+12H2O→svetlobnaenergija→C6H12O6+6H2O+6O2 Privsehmeritvahmoramoupoštevativseprocese,kivplivajonapotekmerjenegaprocesa (potekfotosinteze,respiracije),vkaterisenekajfotosinteznegaproduktaporabi.Zanastanek enegamolaglukozejepoleg6molovCO2in12molovH2Otrebaše6molovRuBP(ribuloza bifosfat).Vzrokzamanjšiizplenglukozejevpotekuogljikovihreakcijfotosinteze-delprodukta seporabizaregeneracijosubstrata.Pritemnastanetudi6molovO2. 39 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Vdoločenemsistemu,nadoločenipovršiniinvdoločenemčasovnemobdobjulahkomerimo količino:(1)porabljenegaCO2(mikromolCO2/m2s),(2)nastalegaO2(mgO2/Ls),(3)nanovo nastalebiomasealiprirastka(kgsuhesnovi/m2leto). Pokazateljiprimarneprodukcijesolahkozelorazlični:suhasnov,oziromabiomasa; koncentracijaATP,vezanCO2,sproščenO2,količinaklorofilaa;deležodbite,oziromaoddane svetlobevfotosinteznemcentruII. Primer: Metodažetve: Pritemdoločamosuhosnov(sušenjepri105oC)alivseorganskesnovi(požarenjuna550oC)v vzorcu.Uporabljamojolahkozavzorcemakrofitov,perifitona,planktona. ΔB=B2–B1 B1=biomasavčasu1 B2=biomasavčasu2 Primernostmetodejevčasihvprašljiva,kersovvzorecvključenetudiodmrleorganske suspendiranesnovi,npr.vplanktonskihvzorcih,podrugistranipaprihajatudidoizgubbiomase zaradipaše 40 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 4KROŽENJESNOVI Energijasepretakaskoziekosistemterpritempoganjarazličneprocese.Nasprotnopaspojine inelementikrožijopoznačilnihpotehizneživegaokoljavorganizmeinnazaj(OduminBarrett 2005,141)tersetakonenehnoreciklirajo.Kroženjelahkopotekanaravniekosferealipaznotraj ekosistema.Energijoinsnovavtotrofniorganizmizdružijovenergijskobogatoorganskosnov. Obvsakemprenosuznižjenavišjotrofičnoravendelenergijskobogatesnovirazpade.Energija, kisesprostipritem,sevgradivorganizemvišjetrofičneravni,delpaseporabizadelovanje organizmovinekosistemov.Zmineralizacijoorganskihsnovisevprocesihrazgradnjeločiše preostalidelsnoviinenergije,kisojihnazačetkuzdružiliavtotrofi.Anorganskesnovi,kiso končniproduktirazgradnje,setakozmineralizacijovrnejovatmosfero,hidrosferoalilitosfero, odkodersojihnazačetkuciklaabsorbiraliprimarniproducentiinsostemzanjezopetdostopni. Dostopnostdoločenesnovinadoločenemkrajuindoločenemčasujeodvisnaod:(1)oblikev katerisetasnovnahaja(npr.inertnimolekularniN2,kisikvezanvmineralih);(2)odlokacijein količinetesnovi(npr.fosforvezanvglobokomorskihsedimentih)in(3)odpotekainhitrosti kroženjavbiogeokemičnihciklih,odkaterejeodvisnahitrostprehajanjaizeneoblikevdrugoin izenelokacijenadrugo. DostopnosthranilzaprimarneproducentejeodvisnaodpHvode,čegrezavodneekosisteme, alipapHtalnevodevkopenskihekosistemih,injespecifičnazaposamezneelemente. Slika4.1.Dostopnosthranilzarastline,jeodvisnaodpHtalnevode(poLarcher2003,213). Količineelementovsozelorazličneinpogostonevplivajonanjihovodostopnostzaprimarne producente.Naprimerneizmerneinpovsodprisotnezalogedušikavatmosferisozavišje 41 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 rastlineinalgebrezpomena,sajjeN2inertenplin,kiganemorejovgraditiprisinteziorganskih snovi.Izjemasonaprimercianobakterije,kizvezavo(fiksacijo)lahkopretvorijodušikvobliko,ki jopotemvgradijotudivorganskesnovi.Zacianobakterijetakodušiknibilnikoliomejujoč dejavnik,karjetudipripomoglokpestrostirazvojacianobakterijpredvečkotdvema milijardamalet.Nasprotnopaprisotnostvečjihkoličinnitratovvekosistemihpovzroči eksponentnorastpopulacijdoločenihskupinprimarnihproducentov.Vprimerukisikajestvar povsemdrugačna,sajjemolekularnikisikO2,kiganajdemovatmosferiedinauporabnaoblika kisikazaaerobneorganizme,medtemkojevspojinah,kigradijoštevilnemineraleinkamnine neuporaben.Vvodnihekosistemihjedostopnostkisikalahkoomejena,zlastivstoječihvodah, kerjehitrostgibanjakisikovihmolekulvvodiod5200do10.000-kratmanjšakotvzraku(Birdin sod.1960). 4.1GEOLOŠKOKROŽENJESNOVI NaZemljiže4.6milijardeletspojinenastajajoizelementovinsespreminjajospomočjo fizikalnih,kemijskihinbiološkihprocesov.Procese,vkaterihnastajajoinsespreminjajosnovi, imenujemogeološkicikel,kijesestavljeniztektonskega,hidrološkegainkamninskegakroženja terizštevilnihbiogeokemičnihciklov(BotkininKeller2010).ZaživljenjenaZemljista najpomembnejšikroženjeogljikainkroženjevode.Človekovvplivnatidvekroženji,kipovzroča spremembevhitrostiinpotekuposameznihfazkroženja,jevsevečji(OduminBarret2005, 143).Posledicetehspremembsoopaznenaprimervoblikipogostejšihekstremnihvremenskih dogodkov,kotsopoplaveinsuše. 4.2TEKTONSKOKROŽENJE Tektonskokroženjevključujenastajanje,premikanjeinrazgradnjoposameznihdelovzemeljske skorje(litosfere),oziromatektonikoplošč.Tektonskeploščeseshitrostjood2do15cmnaleto (BotkininKeller2010)premikajopozunanjiplastizemeljskegaplašča.Tokroženjepoganjajosile krožečihmasmagmevZemljinemplašču.Tektonikaploščimapomembnefizikalneinkemijske učinke. Kotfizikalneučinketupojmujemospremembelokacijeinvelikostikontinentov,karjevplivalo nacirkulacijoatmosfereinmorskihtokov.Zatojevgeološkipreteklostipogostoprišlodo spremembeklimenaposameznihkontinentih.Pomembenučinekjeimelotudilomljenje kontinentovinodcepljanjedelovkopnineodvečjegapovezanegadela,sajjepripeljalodo izolaciježivljenjskihoblik,čemurjesčasomsledilaevolucijanovihvrst.Stemjetektonikaplošč močnovplivalanaživljenjenaZemlji. Kemijskiučinkisopovezanistrkiplošč,kjersonaobmočjihpodrivanjaploščaligubanja sestavinepodvrženevisokimpritiskomintemperaturam,karpovzročaspremembekemijske strukturesnovi.Takosonastalemetamorfnekamnine.Snovispovršjasonaštevilnihmestihin 42 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 narazličnenačineprešletudivnotranjostzemeljskeskorje.Takosotam,kjersobiletoorganske snovinastalafosilnagoriva. 4.3KROŽENJEVODE KroženjevodepoganjaenergijaSonca.Predvsemizoceanov,patudiizekosistemovnakopnem, prihajadoevaporacijevodevatmosfero.Zaevaporacijojepotrebnaogromnakoličinaenergije, kiustrezaizparilnitoplotivode(2260kJ/kgvode).Velikaizparilnatoplotakottudivelika specifičnatoplotavode,močnovplivatanaklimonaZemlji.Temperaturnespremembesoveliko manjše,klimapajetakopostalamilejšainugodnejšazavečinoorganizmov. Prikroženjuvodegretakozagibanjevodnihmasizoceanovzevaporacijo,skopnegapaz evapotranspiracijovatmosferoinizatmosfereskondenzacijoinpadavinamivoceaneinna kopno.Ravnotežjesevzdržujespadavinaminaenistraniinevapotranspiracijonadrugi,ki predstavljatapovratnozvezomedatmosferoinoceaniterkopnim(Slika4.2).Kar86%vodev atmosferoizhlapiizoceanov,medtemkoskopnegavatmosferoizhlapi6-kratmanjšakoličina, oziroma14%vode(DickinsoninMurphy2007).Zaradigibanjazračnihmas,kijihomogočajo vetrovi,pale77%vsehpadavinpadenadoceani,23%panadkopnim(SchlesingerinBernhardt 2013).Razlikaskopneganazajvmorjeodtečevoblikivodotokovinpodzemnihtokov. Vodavtleh,podtalnicainpovršinskecelinskevodesobistvenezaživljenje(DickinsoninMurphy 2007,67).Površinskecelinskevodemaloprispevajokskupnikoličinivodevhidrološkemciklu. Vendarjevseenozelopomembnaprikroženjusnovi,prioblikovanjupovršjainkrajine, preperevanjukamnin,transportusedimentovinzagotavljanjuvodnihzalogzačloveka.Kerje takoimenovane»sladke«vode,kijeuporabnazačlovekaizrednomalo,jepomembnohitroin učinkovitokroženje,kiomogočastalnoobnavljanjezačlovekauporabnihvodnihzalog.Zaradi dolgoletnihnegativnihvplivovčlovekanaokoljeinvelikeporabevode(npr.namakanje),je prišlotudidospremembvkroženjuvodeindolokalnegapomanjkanjavodnihzalog. Vodascelinskihekosistemovspirahranilainjihprinašavmorske.Deležsnovi,kijihvodaspira inprenašajemajhnovprimerjaviskoličinamivezanimivbiomasi,kikrožijoznotrajekosistema, vendarjemočnoodvisnoodstanjavegetacijskegapokrovainrabetal.Zobmočij,kjerje ohranjenanaravnagozdnavegetacijajespiranjehranilmnogomanjše,kotjezobmočijs spremenjenoaliodstranjenonaravnovegetacijo(AllaninCastillo2007).Tudivkoličinivode,ki odtekazgozdnatihaligolih,oziromakmetijskihpovršinjevelikarazlika.Vvodotokih,kjersov prispevnihobmočjihodstraniligozdnovegetacijosoizmerilibistvenovečjepretoke.Z odstranjevanjemgozdnevegetacijesevkrajinizmanjšakoličinavodevtleh,obenempase zaradimanjšezadrževalnesposobnostiinvečjihpretokovvvodotokihpovečapogostostpoplav. Zaživljenjekopenskihorganizmov,oziromazaživljenjskezdružbenakopnem,je najpomembnejšavodavtleh,sajjepogostonajpomembnejšiokoljskidejavnik,kivplivanarast rastlin(DickinsoninMurphy2007,20).Podtalnica,oziromapodtalnavodavečinomaza koreninskesistemenamrečnidostopna. 43 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika4.2.Kroženjevode.Tokovivodnihmasvkm3/letoinzalogevode(krepkitisk)vposameznih rezervoarjihv1000km3(poSchlesingerinBernhardt2013;virslikeSchulzeinsod.2005). Slika4.3.Vzorecpotekastalnihvetrovinkoličinepadavin(poKupchellainHyland1993,47). Stalnivetrovinosijossebojvlažnealisuhezračnemaseinstembistvenovplivajona razporeditevpadavin. 4.3.1Geografskeznačilnostikroženjavode. Soncesegrevaatmosferonarazličnihgeografskihširinahzrazličnojakostjo,zatososezaradi razlikvtemperaturiinstemgostotizrakavzpostavilistalnivetrovi,kinosijossebojbodisi vlažne,alisuhezračnemase,instempomembnovplivajonarazporeditevpadavin.Polegsmeri stalnihvetrovjeprikoličinivode,kijotezračnemaselahkonosijosseboj,pomembnatudi oddaljenostposameznihdelovkopnineodmorjainpovprečnatemperaturavrhnjeplastimorja. VetrovivodoprenašajonadrazličnepredeleZemljinegapovršja.Pritemjebistventransport vodenadkontinente,kitakodobijovečvode,kotbijovodsotnostistalnihvetrov.Sevedapase količinapadavin,kipadenadposameznimidelikopnegazelorazlikuje,sajsopolegstalnih 44 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 vetrovpritempomembnitudimorskitokovi,sezonskivetrovi,razporeditevkontinentov, oblikovanostpovršja,oziromareliefnakopneminlegaobmočjanakontinentu(Slika4.3.). 4.3.2Vplivčlovekanakroženjevode Človeknarazličnenačinevplivanakroženjevode(poKupchellainHyland1993,48),sajsposegi vokoljevplivanahitrostodtekanjavodeizkrajine,obenempalahkospreminjatudismeri odtekanja.Človekznekaterimiposegineposrednoposeževkroženjevode:npr.zzajezitvami, oziromaregulacijamivodotokov,stlakovanjempovršin,onesnaževanjemkakovostnihvodnih virovinsspremembamirabetal,oziromagoloseki. Zajezitvevodotokov: (1)upočasnijoodtekanjevodeizkrajine,(2)nastanekstoječegavodnegatelesa,kiabsorbiraveč toplotekotvodotok(3)dvigpodtalnice.Navedenespremembelokalnopovečujejoevaporacijo instemvplivajonalokalnoklimo,karseodražatudivboljvlažnemzrakuinmanjših temperaturnihnihanjih. Regulacijevodotokov: (1)pospešijoodtekanjevodeizkrajine,(2)nižanjenivojapodtalnice.Zaradivečanjahitrosti odtokasepovečujeverjetnostnastankapoplavnegavalainnjegovaintenzivnost(krivuljaBna Sliki4.5),oziromamožnostpoplavvspodnjemdelualidolvodnoodreguliranihodsekov.Zaradi večanjahitrostiodtokainpoglobljenostistrugzaradiregulacij,seznižanivopodtalnicevvečjem delualuvialneravnice,karpovečapogostostsuše. Slika4.4.in4.5.Zaradivečanjahitrostiodtokavreguliranihvodotokihsepovečujeverjetnost nastankapoplavnegavalainnjegovaintenzivnost(krivuljaBnaSliki4.5).(Foto:DraganAbram) Goloseki: zmanjšujejokapacitetoekosistema,oziromakrajinezazadrževanjevode,(1)kernikrošenj,kibi prestreglerazmeromavelikdelpadavin,(2)vegetacijapovečatudiintenzivnostpronicanjavode vtlainzadrževalničasvtleh.Poodstranitvilesnatevegetacijesezatomočnopovečapovršinski odtokvode.Stemsepovečujemožnostpoplavpomočnihnalivih,sajvoda,kipadenatla potemzaradipovršinskegaodtokavbistvenokrajšemčasunapolnistrugevodotokov(Slika). 45 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Tlakovanjepovršin: Zmanjšuje,oziromaonemogočapronicanjevodevtla.Kerjepronicanjemeteornevodev podtalniconemogoče,topomeniznatnopovečanjepovršinskegaodtoka.Stemseseveda povečujemožnostpoplavponalivih,takozaradimeteornevode,kottudizaradipoplavljanja vodotokov. Slika4.6.Stlakovanjempovršinčlovekpreprečipronicanjevodevtla.(Foto:I.Zelnik) Onesnaževanjevodnihvirov: Ogrožakakovostvodeinekološkostanjepovršinskihinpodzemnihvodnihekosistemov,kiso pogostopomembnevodnezalogeinstrateškegapomena.Obremenjevanjeshranililahko močnopospešievtrofikacijskeprocesevstoječihvodah,oziromazajezitvah.Boljranljivastoječa vodnatelesaselahkorazmeromahitrospremenijovmočvirja. Izpustitoplogrednihplinov: Zaradiučinkatoplegredejeprišlotudidotaljenjadelaarktičnegaledu.Kerodprtavodna površinaabsorbirabistvenovečenergijekotzasneženledenipokrov,kivečinoenergijeodbije, sejeizhlapevanjevodevarktičnemmorjurazmeromamočnopovečalo.Nekdajmrzelinzelo suhzrakjepostalboljvlažen,karvplivatudinarazporeditevpadavininpovečanokoličinov posameznihpredelih. Polegneposrednihvplivovpačlovekvkroženjevodeposegatudiposrednozgospodarjenjemz vegetacijskimpokrovominstlemi.Rastlinenakopnemvplivajonakroženjevode(poKupchella inHyland1993,48). 1)Vegetacijskipokrovzmanjšujeerozijo Tlasoizpostavljenaerozijskimprocesom.Kjersotlagolapotekapluvialnaerozija,sajpadajoče kaplje,kizaradisvojegibalnekoličinemajhnedelcepreperineločijo,oziromaodnesejostrdne podlage.Vodanagolihtlehslabšepronicavtla,zatovečvodetečepopovršinital,kiimanagoli podlagimanjzadrževalnihstruktur.Četiprocesipotekajonanagnjenemterenu,součinkišebolj izraziti(Slika4.8).Oblikujejosepovršinskitokovi,kivmehkopodlagoizdolbejoerozijskejarke (slika4.8,4.9). Rastlinezelopomembnovplivajonahitrostnastajanja,ohranjanjeinrodovitnosttal.Venem letunastane0.05-0.37mmdebelaplasttal(Nortoninsod.2014).Hitrostnastajanjatalje 46 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 odvisnaodmatičnekamnine,naklona,podnebja,rabetal,načinaobdelovanjainodtekanja vode.Odnašanjetaljedaneshitrejšeodnastajanja,pritempajebistvenegapomenapokritostz vegetacijo.DescroixinMathys(2003)staizmerilakar1000-kratvečjohitrostodnašanjazemlje nagolihlapornihtleh(7mm/leto),kotnatravniku(0.004mm/leto),pričemersobiliostali dejavnikienaki.NapodlagiraziskavvdržavahEUsoCerdaninsod.(2010)ugotovili,dajev povprečjuerozijatalnanjivah0.44mm,napovsemgolihtlehpa1.5mm/leto.Zaprimerjavoje erozijavgozdovihle0.014mm(vsaj100-kratmanj),natravnikihpa0.03mm/leto.Stanjšanjem talsemanjšanjihovarodovitnostinsposobnostzadrževanjavodevkrajini. Slike4.7.,4.8.,4.9.Pluvialnaerozijapotekanagolihtleh.Njeniučinkisovelikoboljizrazitina pobočju,kjervodazdelcitalodtečepopovršini.Zaradiodtekanjahitronastanejoerozijskijarki. (Foto:I.Zelnik) Odnašanjetalpovzročitudispremembevhidrodinamikivodotokovinkoličinisedimentovv spodnjemtoku.Večjakoličinasedimentov,kiseodlagajovravninskemdeluvodotokov,poveča pogostostpoplavnaaluvialnihravnicah(DescroixinMathys2003). 2)Organskasnovpovečujezadrževalničasvodevtleh Zvečanjemdeležaorganskihsnovivtlehnaraščakapacitetatalzavodo,kijoimenujemotudi poljskakapaciteta.Odvsebnostiorganskesnovijezatoneposrednoodvisnatudirodovitnosttal. Prignojenjutalzmineralnimignojilitakonepridedovnosanovihorganskihsnovi,kiz mineralizacijonenehnorazpadajovanorganskesnovi,zatopomnogihletihtakatla,kljubstalni oskrbishranilipostanejonerodovitna. 3)Rastlinečrpajovodoiztalinjooddajajostranspiracijo Polegprestrezanjapadavininpovečevanjainfiltracijevtla,rastlinevodotudičrpajoiztal,karje šetretjinačinpovečevanjasposobnostital,oziromaekosistemazazadrževanjevode.Rastlinese prioddajanjuvodeohlajajo,sajjetudizataprocespotrebnavelikakoličinaenergijezaradi velikeizparilnetoplotevode.Istočasnozohlajanjemlistovseznižujetuditemperaturazrakav neposredniokolicirastline,kitakodelujekotklimatskanapravainstemblažiklimo.Taučinekje šeposebnodragocenvmestnikrajini,kjerdrevesa,oziromanasadilesnatihvrstvpoletnih mesecihpolegsenčenjatakošedodatnoizboljšujejokakovostživljenjavmestih. 47 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika4.10.Drevesa,oziromadrevoredivpoletnihmesecihizboljšujejokakovostživljenjav mestih. 4.3.3Hidrološkirežimvgozdu Slika4.11.Vplivzgradbegozdanakoličinovode,kiponiknevpodtalnico,oziromaprimerjava hidrološkegarežimalistnategainiglastegagozda(poSchulzeinsod.2005,461). Hidrološkirežimvlistnatemgozduserazlikujeodrežimaviglastemgozdu.Viglastihgozdovih sotlaboljsuha,oziromavtlainnaprejvpodtalnicoponiknemanjvode,kerjeevaporacijaiz krošenjpodežjubistvenovečja.Smrekoveigliceimajonamrečdvakratvečjopovršinokotlisti, velikogostejšajetudirazporeditevvejicpriiglavcih.Gozdnisestojiiglavcevtakoprestrežejo večjekoličinepadavin(27-66%)kotlistavci(15-25%)(Slika4.11),tavodapapotemizparinazaj vatmosferointalsplohnedoseže(Schulzeinsod.2005,461).Transpiracijajenaletniravni približnoenaka.Medvegetacijskosezonojesicer5-10%večjaprilistavcih,vendariglavci 48 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 pričnejoasimiliratiboljzgodajspomladiintakotranspiracijapotekadaljšičas,polegtegapoteka transpiracijatudipozimizaradivednozelenihiglic. Listnatigozdovizadržijovkrošnjah,inposledičnotudivceloti,manjvodekotiglasti(Schulzein sod.2005,461),karpomeni,dapodiglastimigozdovivpodtalnicopridemanjvode.Tapodatek jepomemben,naprimer,prioskrbispitnovodo.Vodozbirnaobmočjajeboljepogozdovatiz listavci,sčimerjepotencialnokoličinarazpoložljivevodevzajetjuvečja. 4.4KROŽENJEKAMNIN Vprocesihkamninskegakroženjanastajajoinsepreoblikujejorazličnekamnineintla. Kroženjejeodvisnoodtektonskegakroženjainkroženjavode. Izmagmenapovršinialipodnjonastajajomagmatskekamnine.Tekamninepodvplivom klimatskihdejavnikovpreperevajoinrazpadajo.Delceprenašaveter,vodainledeniki.Nata načinnastajajosedimenti,vključnosprodom,peskom,meljeminglino.Preperelimaterial, oziromadelcirazličnihkamnin,senalagajovodlagalnihbazenih,kjerselahkoučvrstijossnovmi, kisenalagajonanjih.Takonarazličnenačinenastajajosedimentnekamnine. Vprocesusubdukcije,oziromapodrivanjalitosferskihplošč,sesedimentnealimagmatske kamninezaradivročine,pritiskaalikemijskoaktivnihsnovispremenijo.Natanačinnastanejo metamorfnekamnine.Telahkoponovnovstopijovkamninskicikel,čeprispejonapovršjeinso zopetpodvrženeprocesompreperevanja. Slika4.12.Marmorjemetamorfnakamnina,kijenastalaizapnenca.Zaraditrdnostiinbarveje žetisočletjamednajboljcenjenimikamninami.(Foto:I.Zelnik) Življenjskiprocesisovtemciklupomembniprivgrajevanjuogljikavkamnine.Vprocesih biosedimentacijenastajajokamninekotjeapnenec(CaCO3),kijenastalzusedanjemneštetih skeletovmorskihorganizmov,medkaterimiprevladujejolupinemehkužcevinplanktonskih luknjičark(Foraminifera).Takosokarbonatnekamnine,kigradijomatičnokamninonavečjem deluozemljaSlovenijenastalevmorju,predvsemvobdobjumezozoika.Zbiosedimentacijo 49 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 karbonatovjevmilijonihlettudiprišlodovezaveogromnihkoličinogljikainstemdoobčutnega zmanjšanjadeležaCO2vatmosferi. Vprocesihsedimentacijeodmrlihorganskihsnovi,oziromaorganizmovvrazličnihvodnih ekosistemih,kisojihkasnejeprekrilipredvsemanorganskidelci,pasosčasomnastalarazlična fosilnagoriva.Vnekaterihprimerihsofosilnagorivanastalatudizzasipavanjemvečjihsestojev rastlin,naprimergozdovorjaškihpresličevkvobdobjukarbona,izkaterihsonastaliskladi premoga.Intenzivnaizrabafosilnihgorivjeprimersproščanjavpreteklostivezanegaogljika nazajvatmosfero,sčimerječlovekobčutnoposegelvkroženjeogljika. Procesipreperevanja,erozijeintransportasedimentaterorogenezapovzročajoraznolikost topografijezemeljskegapovršja.Procesipasemočnorazlikujejovhitrostiintudivvplivu človekananje. 4.5BIOGEOKEMIČNICIKLI Biogeokemičnicikeljepremeščanjekemijskihelementovmedorganizmi,kisodelbiosferein neživimideli(Begoninsod.2006),kotsohidrosfera(oceaniindrugivodniekosistemi), atmosfera(ozračje)inlitosfera(tlainmatičnakamnina,oziromazemeljskaskorja).Vsakcikel imasvojeznačilnosti,insicer:(1)zadrževalničasinzalogeelementavposameznemrezervoarju (vatmosferi,voceanihinnakopnem);(2)velikostpretokamedposameznimirezervoarji;(3) obsegkroženjaznotrajrezervoarja,oziromainternokroženjevekosistemu(Schulzeinsod. 2005,633).Prikroženjusnoviločimolokalnoinglobalnokroženje(Slika4.13).Globalno kroženjesenanašapredvsemnatisteelemente,kisosestavinaatmosferealihidrosfere,inti Slika4.13.Shemaglobalnega(levo)inlokalnega(desno)kroženjaelementov(prirejenopo Tarman1992). 50 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 so:C,N,O,H.Globalniciklipovezujejoekosferovceloto.Biogeokemičneciklelahkorazdelimov dveskupini:(1)vplinskitipkroženja,kjersoglavnezaloge(rezervoar)elementavatmosferiali hidrosferiin(2)litosferskitip,kjerjeglavnazalogaelementazemeljskaskorja.Zavsakokroženje snovijepotrebnadoločenakoličinaenergije,kikroženjepoganja. 4.5.1Splošneznačilnostikroženja Elementi,kisezadržujejovatmosferiinhidrosferikrožijobistvenohitreje(O,N,C).Kroženje ogljikaindušikajeplinskokroženje.Tudiorganizmi,oziromabiosfera,vplivajonahitrostin obsegtokovvkroženju.VplivorganizmovnakroženjejenajboljizrazitprikroženjuO,CinN. Človekovedejavnosti,kotsotransport,industrijainkmetijstvo,zaradivelikegaobsegain intenzivnostivzadnjihdesetletjih,spreminjajopotekinhitrostkroženjaO,S,N,PinCs hitrostjo,kijeprimerljiva,vnekaterihprimerihcelovečja,kotjehitrostnaravnihprocesov.To sevedapogostopomenimočnoposlabšanjerazmervdoločenihekosistemih.Onesnaženje ekosistemovjepogostoposledicanesmotrnegaposeganjavpotekinhitrostkroženjasnovi. Poznamovečkot100kemijskihelementov,vendarjihle20do30tudigradiživabitja(odvisno odvrste).Nekaterielementisopotrebnivvelikihkoličinah,nekaterizgoljvsledeh.Gledena vsebnostvorganizmih,oziromagledenakoličine,kijihvečinomapotrebujejoorganizmih,jih lahkorazdelimovtriskupine(poKormondy1996): Tabela4.1.Najpomembnejšielementivrastlinah(Schulzeinsod.2005). 51 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 • Glavnimakronutrienti(>1%suheteže)sotudiosnovnigradnikiorganskihsnovivvsehživih bitjih:C,H,N,O,P,S. Ostalimakronutrienti,oziromanutrienti,kijihledoločeneskupineorganizmovpotrebujejo vrazmeromavelikihkoličinah(0,2-1%suheteže):K,Ca,Fe,Mg,Na. Mikronutrienti(<0,2%suheteže)sosnovi,kijihdoločeniorganizmipotrebujejovmanjših količinah:B,Cl,Cu,Co,Mo,Mn,Se,Si,J,Znitd. • • 4.5.2Kroženjeogljika Kroženjeogljikajeplinskicikel.Atmosferskiogljik,kisenahajavCO2jeglavnivirogljikazaživa bitja,oziromavprvifazizaavtotrofneorganizme,kljubtemu,dazrakvsebujeleokoli0.04% CO2(Scripps,2015).Ogljikjegradnikživljenja,sajgradivseorganskesnovi.KroženjeCje povezanozenergijskimtokom,kitečeskoziekosisteme(PirnatinAnko2001,44). Biosfera: Fotosintezajeključniproces,vkateremprimarniproducentiogljikoveatomevgradijov organskespojine,kistemprehajaizatmosfere,oziromahidrosferevbiosfero.Vatmosferoin hidrosferosevračazdihanjem(respiracijo).Zanemotenoprimarnoprodukcijoje najpomembnejšaizmenjavaogljikamedatmosferoinfotoavtotrofivfotosinteziindihanju. NajvečjipretokogljikajeizmenjavaCO2medatmosferoinrastlinskimsvetomtermed atmosferoinoceani(SchlesingerinBernhardt2013). Slika4.14.Vfotosinteziprimarniproducentiogljikoveatomevgradijovorganskespojine,kis temprehajaizatmosfereinhidrosferevbiosfero. Velikekoličineogljikasovezanevorganskisnovi,predvsemvrastlinskibiomasilesnatihvrst.Z razgradnjo(dekompozicijo)odmrlebiomase,seorganskesnovipostopomarazgradijov anorganskespojine,kotjeCO2inpreidejonazajvatmosfero.Zelopomembnipritemso razkrojevalci,kilahkorazkrajajoles,npr.glive,bakterijeinčlenonožci,sajganakopnemv biomih,kjersorazmereustreznezarastdreves,najdemovvelikihkoličinah,polegtegapaga sestavljajotežkorazgradljivespojine.Organskesnovisekopičijovšotivvisokihbarjih,močvirjih 52 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 indrugihmokriščih,vjezerihtervekosistemih,kisopomembnigradnikikrajinevpolarnih regijah,sajtamrazmereneomogočajorazgradnjeorganskihsnovi.Vgeološkizgodoviniso skladeorganskihsnoviprekrilianorganskisedimenti,karjeedenizmednačinovnastanka fosilnihgoriv. Atmosfera: OgljiksevozračjualiatmosferinahajapredvsemkotCO2inCH4.KotCO2vstopavatmosferoz difuzijoinmasnimpretokomobprocesih,kotstarespiracijaingorenje.Vatmosferijele0,5% biosferskegaogljika,vendarjeizmenjavatakohitra,daprimarnaprodukcijavnormalnih razmerah,izjemajesuša,niomejenasCO2.Biosferaimavelikvplivnaatmosfero(àhipoteza Gaia),karsejepokazalovZemeljskizgodovini(LovelockinMargulis1974),sajsejekoličinaCO2 spojavomavtotrofnihorganizmovzačelazmanjševati. LetnonihanjekoncentracijeCO2jeposledicanihanjatemperaturinmenjavanjaletnihčasov. Fotosintezapogostopotekazvečjojakostjolevvegetacijskidobi,tudiizmenjavaCO2med atmosferoinoceanijesezonskopogojena,sajjeodvisnaodtemperature.Ktemuprispevatudi človek,kivobdobjunizkihtemperaturporabivečfosilnihgoriv.Nasevernipoloblisozato koncentracijeCO2večjepozimikotpoleti(PirnatinAnko2001,44). Oceani: Vsebujejonajvečjekoličineogljika,insicer38.000Gt(Gt=milijardaton),karje93%vseh dostopnihzalogintakoneprimernovečkotznašajozalogeogljikavatmosferi(750Gt),kopenski vegetaciji(560Gt)alivtleh(1.500Gt)(SchlesingerinBernhardt2013).Skorajvesoceanskiogljik jeraztopljeniCO2,kizdifuzijoizatmosfereprehajavvodoinseiznjelahkotudiizloča.Zaradi ogljikovegaravnotežjasevvodiraztopljeniogljikpojavljavrazličnihoblikah,polegprostegaCO2 tudikotogljikovakislina(H2CO3)izkaterezdisociacijonastanehidrogenkarbonatniion(HCO3-) inzatemšekarbonatniion(CO32-): ProstiCO2+H20àH2CO3àH++HCO3-àH++CO32-. Obaanionaskovinamitvoritasoli.Nekateresolisoslabotopneinsezatoobarjajoizvodne raztopine(npr.CaCO3).Zdolgotrajnimusedanjemomenjenihsolisovgeološkihdobahnastale sedimentnekarbonatnekamnine. Oceanipapoleganorganskegaogljika,kinastajazraztapljanjemCO2vvodi,vsebujejotudivelik deležbiosferskegaogljika,kisenahajavorganskihspojinahorganizmovinnjihovihproduktov (zunanjiinnotranjiskeleti).Zunanjiskeletiplanktonskihluknjičark,mehkužcevindrugihmorskih živalipredstavljajovelikdelogljikavoceanih.Zusedanjemtovrstnegaogljika(biosedimentacija) nadnomorjainspreminjanjemvtrdnesedimente,sovmilijonihletnastalivečkmdebeliskladi apnenca. 53 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika4.15.Zusedanjemskeletovmorskihorganizmovnadnoinspreminjanjemvtrdne sedimente,sovmilijonihletnastalivečkmdebeliskladiapnenca.(Foto:I.Zelnik) Spreminjanjevsebnostiogljikavatmosferi Vzemeljskizgodovinisoprimarniproducentivfotosintezivezaliogljikizatmosfereinvanjo prispevaliO2(LovelockinMargulis1974),zaradičesarjevdanašnjiatmosferivelikomanjCO2 kotvpreteklosti.VatmosferiMarsainVenerejeCO2ševednoprevladujočasestavina. Danesčlovekletnosprostivatmosfero9.1GtCzaradiuporabefosilnihgorivin1GtCzaradi izsekavanjagozdov(SchlesingerinBernhardt2013),približno120GtCpazrespiracijosprostijo vsiorganizminakopnem.Kerjetozelovelikakoličina,kijeekosferanemorevceloti Slika4.16.KoncentracijaCO2vatmosferi,izmerjeninaHavajih(MaunaLoa).Dolgoročnemeritve kažejonaraščajočtrendkoncentracijeCO2,obenempatudinihanjekoncentracijetekomleta,ki upadevčasuvegetacijskesezoneinnarastevobdobjuzimenasevernipolobli(poScripps, InstitutionofOceanography,Avgust2015). 54 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 kompenzirati,jevzadnjihdesetletjihprišlodoklimatskihsprememb,kisekažejopredvsemv povečanjudinamikeprocesovvatmosferiinvspremembivzorcarazporeditvepadavin (geografskainčasovna).KoncentracijaCO2vatmosferisevsakoletopovečaza0.4% (SchlesingerinBernhardt2013,421).NaraščanjekoncentracijeCO2vatmosferije problematično,kerjeCO2toplogredniplininzmanjšujeoddajanjetoplotevvesolje.Kučinku toplegredetakoCO2prispevakar50-60%(Rodhe1990). Slika4.17.Kroženjeogljika.TokoviinzalogesovGtC(Gt=milijardaton).BPP–brutoprimarna produkcija,Rp–respiracijaproducentov,Rd–respiracijaproducentov,DOC–raztopljeni organskiogljik,DIC–raztopljenianorganskiogljik(poSchlesingerinBernhardt2013). Vprašanjeponoraatmosferskegaogljikaševednoostajabrezzanesljivegaodgovora,oziroma dokaza,dabinatanačinlahkoustavilinaraščanjekoncentracijeCO2.Povečanakoncentracija CO2vzrakunajbipovzročilapovečanjeprimarneprodukcijeinnastajanjerastlinskebiomase, karbilahkobilpotencialniponorogljika.TretjinoizpustovCO2zaradifosilnihgorivsedaj kompenzirajooceani,vkaterihseraztapljaCO2(SchlesingerinBernhardt2013).Višja temperaturainvečjaprimarnaprodukcijapapomenitatudivečjedihanjeinhitrejšo 55 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 mineralizacijoorganskihsnovi,sčimerbiselahkosprostilovečCO2kotprej.Istočasnopaprihaja tudidozviševanjatemperature,takooceanov,karpomenislabšotopnostCO2vvodiin prehajanjeCO2izoceanovvatmosfero,kottudivpolarnihmokriščih,kjersoshranjenevelike količineodmrlihorganskihsnovi,kiprivišjitemperaturihitrejerazpadajo. 4.5.3Kroženjedušika Dušikjepomembengradnikorganskihmolekul(aminokisline,oziromaproteini;DNKitd.). Čepravsovatmosferiogromnezalogedušika,sajgajevečkot79%,pavtakioblikikotN2ni dostopenrastlinam. Kroženjedušikasebistvenorazlikujeodkroženjaogljika.RastlinelahkoabsorbirajoCO2izzraka, kijevednonavoljo,prioskrbizdušikompasoodvisneodnekaterihvrstbakterijin cianobakterij,kilahkopretvarjajoatmosferskidušik(N2)vuporabnoobliko.Čepravjevzraku 5000-kratvečdušikakotogljika(SchlesingerinBernhardt2013),gajezarastlinenarazpolago velikomanj.Zatojedušikpogostoomejujočidejavnikrasti. Večinarastlinlahkoabsorbiradušiklevoblikiamonija(NH4+)alinitrata(NO3-)iztal,oziromaiz vode,ingavgrajujevrazličneorganskespojine,oziromabiomaso.Natanačinvečinadušika vstopavprehranjevalnisplet.ČesevtalniraztopinipojavipresežekNH4+seveženaglinene minerale,nasprotnopaseNO3-zaradinegativneganabojanevežeinsepripresežkihizpirav podtalnico.Izpodtalnicedelnitratovpridevpovršinskevodneekosisteme. Delnitratovvvodijenavoljovodnimprimarnimproducentom.Vmorjupotekatudiintenzivno internokroženjedušika,kiznašakar8000MtNnaleto(Mt=milijonton).Deldušikaseuseda kotsedimentnadnooceanov,kjernivečdostopen.Zalogeanorganskegainorganskegadušikav oceanihsovelikovečjekotvtleh,asozanemarljivevprimerjavizzalogamidušikavatmosferi (Slika4.19). Biološkavezavadušika: Procesipretvorbeatmosferskegadušikavoblikedostopnerastlinam,oziromafiksacija,potekajo levnekaterihvrstahbakterijinvcianobakterijahtertakozagotavljajoglavnopovezavomed največjozalogoanorganskegadušikainživimibitji.Kroženjedušikajedoberprimeromejenosti, krhkostiinkompleksnostiodnosovvbiosferi. RazličnebakterijeizrodovkotsoAzotobacter,Rhizobium,Frankiaincianobakterije(npr. Anabaena)lahkovežejoletno120Mtzračnegadušikavcelinskihekosistemihin150Mtv morskih(SchlesingerinBernhardt2013).Vtehprocesihsedušikvežezvodikompričemer nastajaamonijak(NH3)teramonij(NH4+),kitakopostanerastlinamdostopnaoblikadušika. Amonijsepotemvštevilnihprocesihvgrajujevorganskesnovi. BakterijeizroduRhizobiumživijovkoreninahrastlinizdružinemetuljnic(Fabaceae),skaterimi sovmutualističnemodnosu.Semspadajotudištevilnekulturnerastline(soja,leča,fižol,arašidi 56 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 itd.),kisopomembnasestavinaprehranepovsehdelihsvetainmarsikjepoglavitnivir beljakovin.Bakterijeinmetuljnicelahkoživijoločeno,vendarjetakratnjihovaučinkovitost manjša,sajimajovtemprimerumetuljnicenarazpolagomanjdostopnegadušika.Vzačetnifazi seprivezaviN2,oziromaredukcijivNH3,kipotekavbakterijah,porabljajoelektroniizorganskih snovi.Vtemprocesuseenergijaporablja,organskosnovpaprispevarastlina. Rastlinezapridobitevamonija(NH4+)natanačinporabijovečenergije,kotbijozaredukcijo nitratavamonij,takodametuljnicevrazmerah,kojevtlehdovoljdostopnegadušika(N)niso konkurenčnedrugimvrstam,sajsetasimbiozaspremenivzajedavstvo.Zaradinenehneporabe dušikapaprinezadostnemdotokualimineralizacijizačnenitrataprimanjkovatiintakrat metuljniceprevladajo.Kopasekoličinadostopnegadušikavtlehznjihovopomočjozopet poveča,jihizpodrinejodrugevrste.Kervežejobakterijevečdušikakotgasimbiontskerastline lahkoporabijo,ostanepresežekvkoreninskihgomoljčkihkotpotencialnivirhranil.Z odmiranjeminrazgradnjokoreninskihgomoljčkov,seamonijsproščavtlaintakopostane dostopentudidrugimrastlinam.Vekološki(biološki,organski)pridelavihranedodajanje mineralnegadušikanidovoljenoinjepreskrbagojenihrastlinodvisnaodrazgradnjeorganskih snovi(hlevskignoj)inbiološkevezavedušika.Pritemvsistemuniviškanitratovinjetakšen načinpridelaveboljokoljskovzdržen,sajnepovzročaevtrofikacijevoda. Slika4.18.Vkoreninskihgomoljčkihprimetuljnicahživijosimbiontskebakterijeizrodu Rhizobium(virslikeSchulzeinsod.2005). ModrozelenacepljivkaAnabaenaazollaeStrassburger1884,živivsimbiozizvodnopraprotjoiz roduAzolla,kiuspevanariževihpoljih.Kolistipraprotiodmrejoseamonijsprostivvodoinna tanačinpospeširastriževihsadik.TojeenanajpomembnejšihsimbioznaZemlji,brezkaterebi bilaprodukcijarižavelikomanjša,sajjedušikpolegfosforjavečinomaomejujočidejavnikrasti. Atmosferskavezava: Nastanekdušikovihoksidovpotekatudivatmosferi,insicerscepitvijomolekuldušikainkisika obrazelektritvah,oziromastrelah.ObreakcijioksidovzvodonastaneHNO3,kispadavinami padenatla.Atmosferskavezavaimamajhenpomen,sajsenatanačinveželeokrog3milijone 57 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 tondušikanaleto(Ridleyetal.1996,vSmithinSmith2001,529),oziroma2-6(Schlesingerin Bernhardt2013)karjepribližno90-kratmanjodbiološkevezave. Industrijskavezava: Človeksintetiziramineralna(umetna)gnojila,insicerpredvsemnitratnesoli.Leta1998najbi proizvodnjamineralnihgnojilznašala80milijonovton.Postopkipretvorbedušikasodragi, vendarsopovečanipridelkipreseglivrednostvloženeelektričneenergije,zatosejeuveljavila uporabatehgnojilvvelikihkoličinah. Slika4.19.Kroženjedušika.PrikazanisoglavnitokovidušikavMtN/leto(Mt=milijonton). Količinedušikavtleh,vegetaciji,oceanihinatmosferisonapisanevkrepkemtisku.Zalogev atmosferisodalečnajvečje(4x109milijonovtonN)(poSchlesingerinBernhardt2013;virslike Schulzeinsod.2005,637). Človekovvplivnakroženjedušika Danesčloveknarazličnenačineposegavkroženjedušika(poSmithinSmith2001,530): (1)Zaradikrčenjagozdovinspremembevobdelovalnepovršineprihajadostalnega zmanjševanjavsebnostidušikavtleh.Mešanjetalinrušenjestrukturemočnopospešuje razgradnjoorganskihsnoviinposledičnoizpiranjenitratoviztal.(2)Človeknapoljadodaja velikekoličinemineralnihinorganskihgnojil,kijihpoljščineneporabijovceloti.(3)Vnosnitrata 58 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 vcelinskeekosistemespadavinamijevEvropi20-kratvečjikotpredindustrijskorevolucijo. Večinadušikovihoksidov,kisovirnitrata,nastanevmotorjihznotranjimizgorevanjeminv termoelektrarnah. Natenačinečlovekdodavokoljevelikokoličinodostopnegadušika,kijeprimerljivazbiološko vezavoinstemmočnovplivanakroženjedušika(OduminBarrett2005;Schlesingerin Bernhardt2013)kottudinazgradboindelovanjemnogihekosistemov. Kersonitratitopnivvodi,inkersoanioni,jihnegativnonabitikoloidinemorejozadržativtleh, zatosoizgubedušikaiztalneizbežne.Presežkinitratovpredstavljajoenegavečjihokoljskih problemovvsvetu.Presežekdušikaskmetijskihpovršinspirajopadavinevvodotokeinjezera (58MtNnaleto)tervpodtalnico(18Mt)(SchlesingerinBernhardt2013),kjerprihajado evtrofikacije.Semsovštetetudiodpadnevode,zlastikomunalneodplake,sajtudičesodelno prečiščene(razgradljiveorganskesnovi),ševednovsebujejovisokekoncentracijenitratovin negativnovplivajonazgradboindelovanjevodnihekosistemov.GledenapodatkevSchlesinger (1997),sosetekoličinemedletoma1997in2013povečalezavečkot60%! Kroženjedušikavekosistemih Zakroženjedušikavnaravnihekosistemihjeznačilnospreminjanjeoksidacijskegašteviladušika. Tokroženjeobsegaštevilneprocese,oziromabiokemijskereakcije.Vkroženjusodelujejo številneskupinemikrobov.Mikrobiznitrifikacijoindenitrifikacijovplivajonastabilnostcikla. AmonifikacijajeprocesvkateremrazkrojevalcisproščajoNH3inNH4+izorganskihsnovi. Vprocesunitrifikacijenekatereavtotrofnebakterijevtleh(rodNitrosomonas)pretvarjajo amonijvnitrite(NH4+àNO2-),drugebakterije(npr.rodNitrobacter)papretvarjajonitritev nitrate(NO2-àNO3-).Pritehprocesihsesproščaenergija. Denitrifikacijskebakterije,kijihnajdemovtleh,vcelinskihvodahinoceanih,vanaerobnih razmerahpretvarjajoNO3-vN2vprocesudenitrifikacije,pričemersesprostivelikoenergije.Na tanačinsedušikkotN2aliN2Ovračavatmosfero.Na1molN2nastanetudi0.001molaN2O,ki jetoplogredniplin. Rastlineamonijinnitratabsorbirajoinvgrajujejovbiomaso.Predvezavovorganskesnovi morajotadvaionapretvoritivdrugačnoobliko,sajjevorganskihsnovehdušiknajpogostejev oblikiaminoskupine(-NH2).Zaamonijporabijomaloenergije,zanitratpaveliko.Trajnicein listopadnelesnaterastlinedelvsakoletnihpotrebpodušikupokrijejostransportomamonijain drugihenostavnihdušikovihspojinizlistov,predentiodpadejo.Nekajdušikagrevseenovopad. Vopadupotekaamonifikacija,nekajdušikapaglivevgradijovhitin,kijetežkorazgradljivin podobnokotogljikvhumusu,začasnonedostopen. Bormanninsod.(1977)navajajo,dajevlistopadnemgozdukar90%vsegadušikavekosistemu vorganskihsnovehvtleh,9,5%gajevezanegavbiomasi,le0,5%pagajevtopniindostopni oblikivtalnivodi. 59 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Bukoviinsmrekovigozdovi,kisoprinasnajpogostejši,serazlikujejovabsorpcijinitratoviztal (Bauerinsod.2000,vSchulzeinsod.2005,461).Zaiglavcejeznačilnamajhnaaktivnostnitratne reduktazeinzatoiztalabsorbirajoamonij,medtemkonitratostaja,oziromaseizpirav podtalnico.Listavci,odkaterihjenajboljpogostabukev,inpodnjimiboljerazvitazeliščnaplast absorbirajotudinitrat,zaradičesarjevlistnatihgozdovihspiranjenitratavpodtalnicozelo majhno(Schulzeinsod.2005,461). 4.5.4Kroženjefosforja Pomenfosforjazadelovanjeorganizmovinekosistemovjezelovelik.Fosforjemakroelement, čepravsokoličinevorganizmihinpotrebeponjemrelativnomajhne.Fosforjepomembna sestavinanukleinskihkislininfosfolipidov,najdemogakotsestavinokosti.Imaključnovlogov pretvorbienergijevcelicah,sajgradimolekuleATP. Kroženjefosforjajeprimerlitosferskegacikla,sajsoglavnezalogefosforjavlitosferi,kjerje razmeromanedostopen.Zalitosferskeciklejeznačilno,dasnovidlječasaostanejovnedostopni oblikiinnanedostopnemmestu.Kroženjefosforjatemeljinakroženjumedtlemi,vodoin biosfero.Vatmosferijefosforjaizrednomalo,pojavljaselevoblikiprašnihdelcevinvaerosolih nadmorjem.Večinafosforja,kijedostopenzaorganizme,izviraizkamninizkaterihsesproščas kemijskimpreperevanjem(SchlesingerinBernhardt2013). Vnaravinajdemofosforvrazličnihmineralih(npr.apatit)inkamninah.Skemijskim preperevanjemseizkamninsproščavvodo,kitudiomogočanjegovtransport.Natanačin fosforpridedoorganizmov,kottudivrazličneekosisteme.Kotortofosfatpostanedostopen rastlinam,kigaabsorbirajoinvgradijovrastlinskobiomaso,kjerjepotemnavoljopotrošnikom. Takofosforizlitosfereprekhidrosferepreidevbiosfero.Anorganskifosforjezarastline relativnonedostopen,mnogoboljdostopenjezamikoriznegliveinnekateredrugeorganizme. Vbiomasijefosforvorganskiobliki,spomočjorazkrojevalcev(bakterije)pasekotPO43-spet vračavokolje. VečinaP,kikroživekosistemunajdemovmikrobih,vrazkrajajočemrastlinskemopaduinv organskisnovivtleh,kjerjevorganskiobliki,kljubtemu,dajevečinaPvkopenskihekosistemih voblikimineralov.VečinadostopnegaPvtlehneprihajaneposrednoizmineralov,vbistvukroži vorganskioblikimedrazličnimiorganizmi,medkaterimipotekapomembnonotranjekroženje. Biološkidelkroženjajemnogohitrejšikotlitosferskiinhidrosferskidel. DostopnostPzaprimarneproducentejeodvisnaodpHvtleh,oziromavvodi.Vnevtralnem medijujemnogoboljdostopenkotvkislemalibazičnem,kojevnetopnialislabotopniobliki. KosepHspremeniiznevtralnega,seortofosfatlahkovežesFe,CaaliAlvnetopnesoliin postaneprimarnimproducentomnedostopen. 60 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Fosforjeelement,kigaprimanjkujevmnogih,zlastivodnihekosistemihintakozaviraštevilne življenjskeprocese.Zatojedostopnifosforpogostoključniomejujočielementvekosistemih. Hitrostkroženja,oziromaprehajanjefosforjavdostopnooblikodoločaproduktivnost ekosistemov. Dabipovečalproduktivnostekosistemov,jevmnogihobmočjihčlovekzačeldodajatidostopni fosfor,najpogostejevoblikimineralnihgnojil.Skupnakoličinauporabljenihmineralnihgnojil znaša25MtPnaleto.Kerjetopogostodostopna,oziromareaktivnaoblikafosforja,tosicer vodivpovečanjeproduktivnosti,hkratipatudivporušenjenaravnegaravnotežjavgnojenih ekosistemih(OduminBarrett2005,150)invtistih,kisoznjimipovezani. Fosfatjeanion,zatogapretežnonegativnonabitikoloidnidelcivtlehneadsorbirajoinse razmeromahitrospiravpodtalnico,posebno,česevtlehpojavipresežekfosfata.Zaradi ostankovneabsorbiranihkoličinfosforjavtalniraztopini,pridedospiranjafosforjavvodotoke indouničenjaprimarnihvodnihzdružb.Podobenučinekimajofosfatiizpralnihpraškov. Slika4.20.Kroženjefosforja.PrikazanisonajpomembnejšitokoviinzalogefosforjavMtP/leto (Mt=milijonton).MorskisedimentisonajvečjezalogeP,čepravsonedostopne.Kamnineintla nakopnemsonajvečjedostopnezalogeP.Notranjekroženjevoceanihjenajvečjiglobalnitok. KroženjemedkopenskimirastlinamiintlemipajenajvečjitokPnakopnem(poSchlesingerin Bernhardt2013). Izmenjavamedorganskimisnovmi(biomasa,detrit),tlemiinvodojesicermnogohitrejšaod počasnihgeološkihprocesov,vendarsekoličinedostopnegafosforjazmanjšujejo,sajga 61 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 vodotokiodnašajovoceane,kjersegakar90%usedanadnokotsediment(cca21x106tonP letno).Le10%fosforja,kiprispevoceanezrekami,absorbirajoprimarniproducenti.Majhen delPseizoceanovlahkovrnenakopno(guano,ribe,alge),večjidelpasekopičivmorskih sedimentih,kjerjenedostopeninsebošelezorogenezamivmilijoniletlahkoponovnodvignil napovršino.Človekzintenzivnimizkoriščanjemfosforjevihmineralov,kisonazemeljskem površjurazmeromaredkiinzvnosomfosfatovvokoljepospešujetokfosforjavsmerimorskih sedimentov.Zatogavprihodnostizakmetijstvo,oziromapridelavohrane,utegneprimanjkovati (OduminBarrett2005,150).Obsedanjihitrostiporabefosforjevihgnojil,najbidostopnezaloge zadoščalešeza370let(Cooperinsod.2011),kar77%tehzalogpasenahajavMaroku. 62 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 5ORGANIZEMINOKOLJSKIDEJAVNIKI 5.1ZAKONMINIMUMA JustusvonLiebig(1840):»Rastpoljščinvednoupadealinarastevsorazmerjuzzmanjšanjemali povečanjemkoličinedodanihhranilzgnojenjem.« Liebigjeugotovil,dajerastrastlinodvisnapredvsemodhranila,kijiganajboljprimanjkuje.Če jeleenoodhranilnarazpolagovminimalnihkoličinah,botudirastrastlineminimalna(Smithin Smith2001,81),sajrastomejujehranilo,kijenarazpolagovpremajhnikoličini,oziromajiga najboljprimanjkuje.Teizjavedanespoznamokotzakonminimuma.Vtistemčasusobila spoznanja,kijihjeLiebigobjavilleta1840,revolucionarna.Ssvojimiraziskavamiinugotovitvami opozitivnihvplivihdodajanjahranilrastlinam,jepostaledenprvihzagovornikovmineralnih gnojil. Dobrina,oziromavir,kijojezapotrebeorganizmapremalo,oziromasetejmejinajboljpribliža, bozaorganizemomejujočidejavnik(OduminBarrett2005,178)inbovbistvudoločalanjegovo številčnost,oziromavelikostpopulacije.Vdoločenemekosistemujetakoprisotnostin številčnostorganizmaodvisnaodkoličinevira,kijegledenanjegovepotrebeprisotenv najmanjšihkoličinah. Vekosistemujesituacijapogostoboljkompleksna,kerobstajavelikopotencialnihomejujočih dejavnikov,kivplivajotudidrugnadrugega.Pritemprihajadosinergističnihučinkov(SO2,NOx insuša),vnekaterihprimerihpadoantagonističnihučinkov(npr.kalcijpreprečujeabsorpcijo železaprivresovkah).Topraviloveljatakozahranilakottudizadrugeokoljskedejavnike.Zakon jeuniverzalen,sajveljazavsevireinvseorganizme. Slika5.1.in5.2.Kalcijpreprečujeabsorpcijoželezaprijesenskivresi(Callunavulgaris(L.)Hull)in mnogihdrugihvresovkah(Ericaceae),kotsookrasnirododendroni.(Foto:I.Zelnik) 63 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Zakonpakljubtemuneveljavvsakemprimeru.Zakonveljalezaekosistemevravnotežju(v stabilnihrazmerah),kjerviripresegajopotrebeorganizma,enbistvenidejavnikpanaorganizem delujeomejujoče.Vnestabilnihrazmerahseučinkištevilnihdejavnikovhitrospreminjajo,zatov takihprimerihLiebigovzakonniuporabenvceloti. Čekoličinaomejujočegadejavnikanarašča,tapovzročipovečanjeprodukcije,oziromarastipri tejvrsti.Čekoličinatesnovišenarašča,lahkopostaneomejujočkakdrugvir,sajsespovečano rastjopovečajopotrebepodrugihelementih. Naprimer,fosforjeomejujočdejavnikrastizarastline,kergajegledenapotreberastline relativnonajmanjnarazpolagovdostopniobliki.Čegadodamovvelikihkoličinah,serastsicer močnopoveča,stempaomejujočipostanejoelementivsledeh,kotjemolibden,kijihv spremenjenihrazmerah(večjepotrebe)začneprimanjkovati. 5.2EKOLOŠKANIŠAINHABITAT Izrazaekološkanišainhabitatstavezananaposameznevrste,nenazdružbe.Habitatjeokoljev kateremvrstaživi.Tolahkoprimerjamoz»naslovom«vrste.HabitatTarman(1992)definirakot bivališče,oziromaprostor,kjervrstaživiinvkateremnajdeustreznerazmere,dalahkopreživiin setudirazmnožuje.Habitatjeprostorskaopredelitev,kivključujetudiabiotskedejavnike tamkajšnjegaokolja(npr.gozdnatla,vrhovidrevesnihkrošenj,močvirje)(PirnatinAnko2001, 20).Ekološkanišasenanašanafunkcionalnovlogo,kijoimavrstavekosistemu,npr.način pridobivanjaenergije,hranil,odnosidodrugihvrst. Tabela5.1.Lastnostiekološkeniše Pridejanskemopisuekološkenišedoločenevrstesotakopomembnetristvari(Tabela5.1.): • habitatvrste(»kjeprebiva«);dvevrsti,kistadelistezdružbešenimataenakihekološkihniš. Vgozdujenaprimervečplastihabitatov,kotsokrošnje,debla,tla;stratifikacijonajdemo tudivvodnihekosistemih. • Preferencevrstevkaterihjenajboljaktivna(»kakodela«);vkakšnemobmočjutemperatur, pH,vlažnosti,nasvetlobi. • Ekološkavlogavrstevekosistemu,oziromaprehranjevalnaniša(»kajdela«);pritemso pomembnimedvrstniodnosi,insicerkajtavrstapleni,komujehrana,skomtekmujeitd.To ježeElton(1927)primerjals»poklicem«vrste. 64 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Prehranjevalnenišeseločijopovrstihranealipapočasuplenjenja(ponoči,podnevi,obmraku). Dvevrstinemoretadlječasazasedatiisteprehranjevalnenišenaistemmestu,sajmednjima pridedotekmovalnostiinpogostotudidokompeticijskegaizključevanja(àKompeticija).Vrsti naistemprostorulahkokoeksistirata,česerazlikujetavsajvenidimenzijiekološkeniše,kini povezanasprostorom.Dvevrstilahkoživitavistemhabitatu,nemoretapaimetiisteekološke niše(npr.prvavrstajeplenilec,drugaplen). Zarazlikoodprostorskeinfunkcionalnedefinicijeniše,paHutchinson(1957,1978)definicijo nadgradi,sajobjavinovkoncept,vkateremopredeliekološkonišokotvsotovsehokoljskih dejavnikov,kivplivajonanekovrsto,oziromaorganizem.Potejdefinicijijeekološkaniša multidimenzionalniprostorvkoordinatnemsistemuz»n«osmi.Vsakaospredstavljanek okoljskidejavnik.Vsakodtehdejavnikovpajeomejenstolerančnimiobmočjidoločenevrsteza različnedejavnike(Cody1991),znotrajkaterihorganizemlahkoobstaja,raste,serazvijain razmnožuje.Tadefinicijaekološkeniševključujeustrezneabiotskeinbiotskedejavnike(Schulze insod.2005,616).Grafičnolahkoupodobimoletridimenzijeekološkeniše(npr.temperatura, pH,svetloba),ostaledimenzije,nakaterihbilahkoupodobilipreferencevrstegledenašeostale dejavnike,pasilahkosamopredstavljamo. Slika5.3.Nakazanamultidimenzionalnostekološkeniše. Ekološkanišatakoninitinekdejanskiprostor(ekotop),nitinisozgoljrastiščnerazmerenatem mestu,temvečjetosistemvkateremimadoločenorganizemstalnomesto,oziromavlogo (Schulzeinsod.2005,616).Vsakorganizem,oziromavrstaimatakovekosistemudoločeno vlogo,oziromaopravljavekosistemudoločenofunkcijo. Kerjeekološkanišadoločenevrsteizskupkadejavnikov,kjervsakdejavnikpomenisvojo dimenzijo,lahkonišodefiniramokotmultidimenzionalnihipervolumen.Zavedatisemoramo, daekološkenišenemoremopreučevatikotceloto,oziromaspoznativsehdimenzij.Preučujemo lahkoleposameznedimenzije. 65 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 5.2.1Potencialnainrealiziranaekološkaniša Izrazapotencialnaaliosnovnaekološkanišainrealiziranaekološkanišajeuporabilže Hutchinson(1978).Potencialnaaliosnovnaekološkanišadoločenegaorganizmajeopredeljena zrazmerami,nakaterejevrstaprilagojena,oziromavkaterihlahkopreživi.Pritemgreza razmerebrezomejitev,oziromaomejujočihdejavnikovalinišovodsotnostikonkurentov.Taki primerisovnaraviredkostintrajajolekratekčas. Realiziranaalidejanskaekološkanišapajezaradibiotskihpritiskovzmanjšanaosnovnaniša (OduminBarrett2005,313).Jetistidelosnovneniše,kjervrstadejanskoživiingadejansko zasedavprisotnostidrugihvrst(Tome2006,28).Vnaraviimajovrstelerealiziranoekološko nišo. Slika5.4.Shematskaponazoritevpotencialneinrealiziraneekološkenišedoločenevrste,glede natrivire,oziromadejavnike(virslikeSchulzeinsod.2005,616). Pridelnemprekrivanjuekološkihnišdvehpodobnihvrst,lahkopridedoločevanjaekološkihniš. Pritempogostopridedozmanjševanjaosnovneekološkeniše,sajenaaliobevrstinišonekoliko premakneta.Vbistvugrezapremikalizmanjšanjeintervalovoptimalnegaobmočjapri določenihokoljskihdejavnikih.Vkončnifazitakoizosnovnedobimorealiziranoekološkonišo. 5.3EKOLOŠKAVALENCA Ekološkavalencajeintervalvrednostinagradientuposameznedimenzijeekološkeniše,znotraj kateregavrstapreživi.Organizmipreživijotam,kjersorazmerezanjihdovoljugodne.Ugodne razmeresodoločenezrazponomvrednosti,kipasospecifičnezavsakdejavnikposebejinza določenoskupinoorganizmov. Vrstaimaširokoekološkovalenco,čejepridoločenemdejavnikunjenoobmočjepreživetjana zelovelikemrazponuvrednosti,karpomeni,dasokritičnemejerazmeromadalečnarazen.Na primertemperaturaprižuželkahod5do40°C. 66 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Zavrstezozkoekološkovalencopavelja,davsajprinekaterihekološkihdejavnikihpreživijole naozkemintervalugradienta,oziromaznotrajmajhnegarazponavrednostitegadejavnika.Na primertemperaturaprijamskihživalihod5do10°C. Gledenaširinoekološkevalence,optimalnevrednostiinvrstodejavnika,lahkoposameznevrste organizmovuvrstimovskupinevrst,kijihvskladuznavedenimilastnostmitudipoimenujemo: Oligo-steno-termnevrstesovrste,kiimajopreferenčnoobmočjevozkemintervalunizkih temperatur(naprimerjamskeživali).Evri-termnesovrste,kipreživijoznotrajširokegarazpona temperaturitd.Besedastenosvgrščinipomeniozek,eurosširok,oikospabivališčealihabitat. Tabela5.2.Poimenovanjeskupinvrstgledenanjihoveoptimalnevrednostidoločenega dejavnika,širinoekološkevalenceinvrstodejavnika. optimalnekoličine dejavnika: oligo- majhne mezo- srednje poli- velike ekološkavalenca: evri- Široka steno- Ozka imedejavnika(izpeljanoizgrščine): -termni -higri -foti -halini -bari -fagi temperatura Vlaga svetloba Slanost tlakmedija vrstehrane 5.4ZAKONTOLERANCEINTOLERANČNOOBMOČJE Blackman(1905)jezakonminimumanadgradil,sajjeugotovil,dajelahkoomejujočtudi dejavnik,kijevnekemekosistemuvpreobilju.Takoodziv,oziromaaktivnostorganizmalahko omejujejodejavniki,kijihorganizmomprimanjkuje,kottuditisti,kijihjeveč,kotjihlahko organizmitolerirajo(SmithinSmith2001,82).Pravilotolerancetakodopolnjujezakon minimuma,sajnavaja,daomejujočdejavniknizgoljtisti,kigazaorganizmeprimanjkuje, temvečtuditisti,kijezauspevanje,oziromarastinrazvojorganizmovprisotenvprevelikih količinah.Organizmitakoživijoinuspevajovobmočjumedpomanjkanjeminpreobiljem določenegaokoljskegadejavnika,oziromaznotrajmejatolerancezaposamezendejavnik(Smith inSmith2001,82). Shelford(1913)jekonceptokoljskihomejitevzasposobnostorganizmov,daselahko razmnožujejo,rastejoinpreživijovgradilvzakontolerance,karjetudizapisalinobjavil.Takose danestopraviloimenujeShelfordovzakontolerance. Vpraksitopomeni,damorajobitidejavnikiinviriznotrajmejatoleranceorganizma,kar pomeni,dajihnesmebitinitipremalo,nitipreveč.Naprimerprevečalipremalotoplote omejujerastorganizma.Nagradientuokoljskegadejavnikavrstapreživiznotrajintervala,nele pridoločenivrednosti.Taintervaldefiniramokottolerančnoalistrpnostnoobmočje.Različni 67 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 organizmiimajorazličnoširokatolerančnaobmočja.Polegtegapasotolerančnaobmočjaza različnedejavnikepriistemorganizmurazličnoširoka. Tolerančnoobmočjejevnaravivednokombinacijavečjegašteviladejavnikov,saj(1)na organizmevplivajohkratirazličnidejavniki,medkaterimilahkopridetudidosinergističnihali antagonističnihučinkov,(2)dejavnik,kipresežemejetoleranceomejujerastinrazvoj organizma,tudičesodrugidejavnikiznotrajtolerance. Organizempanepreživienakokvalitetnokjerkoliznotrajintervala.Priposameznihdejavnikih (npr.temperatura,svetloba,vlaga)lahkodoločimokoličino,kijezaposameznevrste najugodnejša.Pritejvrednostiimavrsta,oziromaorganizemoptimalnoaktivnost,zatojo imenujemooptimum.Vsakodmikodoptimumapadelovanjevrsteomeji,oziromazmanjša njenoaktivnost. Zavsakdejavnikinvsakovrsto,lahkonarišemotolerančnoalistrpnostnokrivuljo,nakateri vzdolžgradientadoločenegadejavnikaponazorimoaktivnost,oziromaodzivnostorganizmov določenevrste.Takolahkopodrobnoobravnavamoposameznedimenzijeniše.Pokaženamtudi razponrazmer,vkaterihvrstapreživi.Zakontolerancelahkografičnoponazorimospomočjo zvonastihtolerančnihkrivulj(SmithinSmith2001,82). Iztolerančnekrivulje,lahkorazberemo(1)širinoekološkevalencenaenioddimenzijekološke niše,(2)tolerančnoobmočjeorganizmazaposamezendejavnik,(3)razlikovučinkovitosti organizmavodvisnostiodvrednostidoločenegadejavnika. Slika5.5.Tolerančnakrivuljaeneoddimenzijekološkeniše. 68 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Značilnevrednostivtolerančnikrivuljiso(glejsliko5.5.): • Optimumjezgoljvrednost,prikaterinajbibilerazmerezaorganizemnajboljugodne. • Mejeoptimalnegaobmočja,znotrajkaterihsorazmeredovoljugodne,daseorganizem lahkouspešnorazmnožujeintakovzdržujealicelopovečujevelikostpopulacije. • Minimuminmaksimumstakritičnimejiobmočjanormalneaktivnosti,kiomogočarastin razvojorganizma,oziromastamejipreferenčnegaobmočja.Kovrednostdejavnikapreseže meji,organizempogostopreidevneaktivnostanjealianabiozo. • Letalnamejaopredeljujeintervaltistihkoličindejavnika,znotrajkaterihjemožnopreživetje organizma.Česevrednostidejavnikapremaknejoonkrajtehmeja,nastopismrt. Oblikatolerančnekrivuljejeodvisnaod(1)dejavnika;(2)vrsteorganizma;(3)stanjaorganizma (Begoninsod.2006). 5.4.1Dejavnik Prištevilnihdejavnikihpriodmikuodoptimalnevrednostilahkopriorganizmihopazimoenak odziv,negledenatoalisevrednostkoličinedejavnikapovečujealizmanjšuje.Krivuljajetako simetrična.Potakemvzorcu,naprimerpadaaktivnostorganizmapriodmikanjuodoptimalne temperature.Vzrokzatojeaktivnostencimov,kijeprioptimalnitemperaturinajvečja,obvsaki spremembivenoalidrugosmerpasezmanjšuje. Prielementihvsledeh(npr.Zn,Se,Cu,Alitd.),oziromadrugihdejavnikih,kijihorganizminujno potrebujejovzelomajhnihkoličinah,vvelikihpapostanejostrupeni,lahkoopazimoasimetrični odzivorganizmov.Prisotnostvzelomajhnihkoncentracijahizboljšarazmere,nadaljnje povečevanjepajihposlabšuje.Šeboljasimetričnokrivuljo,oziromaodziv,bodoimeliorganizmi vprimerustrupenesnovi(toksini),sajsorazmerezaorganizmeoptimalnelekadarsnoviv okoljuni,kopasepojavi,aktivnostzačneupadati. 5.4.2Vrstaorganizma Taksoni,oziromavrste,kitolerirajovelikospremenljivostokoljskegadejavnikainpreživijov širokemintervalugradientaimajoširokozvonastotolerančnokrivuljo.Tevrsteimajozadoločen dejavnikširokoekološkovalenco.Čeimavrstaširokoekološkovalencodosklopaokoljskih dejavnikov,jouvrščamomedgeneraliste(Tarman1992,16)alievriekevrste. Vrste,kitolerirajozgoljmajhnespremembeokoljskihdejavnikovpaimajoozkoekološko valencoinozkozvonastotolerančnokrivuljo(Tarman1992,16).Tevrsteuvrščamomed specialistealistenekevrste. Učinkovitostspecialistovjevstabilnihrazmerahvečjakotprigeneralistih,zatosotiv ekosistemihzomejenospremenljivostjodejavnikovuspešnejši(Tarman1992,16).Generalistiso sicerboljprilagodljiviinboljtolerantnidospremembinskrajnihokoljskihrazmer,vendarso energetskomanjučinkoviti,zatosovstabilnemokoljumanjkonkurenčniodspecialistov.V nestabilnemokolju,kjersospremembevintenzitetahdejavnikovvelike,pogostejšein 69 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 nepredvidljive,pasouspešnejšigeneralisti(Tome2006,32).Prispecialistihlahkožerazmeroma majhnaspremembavrednostidoločenegadejavnikapomenipremikizventolerančnega območja,medtemkoenakaspremembaprigeneralistihnimaopazneganegativnegaučinka (Slika5.6).Vsakodmikodoptimalnihrazmermočnejeprizadeneaktivnostspecialistakot generalista,sajvrednostizadoločendejavnikvelikohitrejepresežejokritičnemejepri specialistu(npr.temperaturainkoncentracijakisika). Slika5.6.Tolerančnakrivuljageneralistainspecialista,kiimatazaistiekološkidejavnikenaka optimuma.Učinkovitostspecialistajevoptimalnihrazmerahvečja(poTarman1992). 5.4.3Stanjeorganizma Odzivorganizmajetudiodrazstanjaorganizma,oziromanjegovihfiziološkihpotreb,kiseglede narazmerevokoljuinzrazvojemorganizmaspreminjajo.Takosespreminjatudioblikakrivulje. Oblikainpoložajkrivuljesetakolahkospremenitatudizaradivplivaspremembdrugih dejavnikov.Naprimer,obspremembivlažnostitalselahkomočnospremenitolerančnakrivulja zatemperaturoprivlagoljubnihrastlinah. 5.5BIOINDIKATORJI Bioindikatorjisoorganizmi,kikažejonaekološkostanjeekosistemaalizgoljnadoločene razmere,kisenanašajonaspecifičendejavnik,kipasopomembnezapreživetjeindikatorskihin drugihvrstorganizmovvekosistemu.Zbioindikatorjilahkorazmeromahitroinenostavno ocenimoekološkostanjevokolju,brezvečkratnegamerjenjaštevilnihfizikalnihinkemijskih dejavnikov.Podatki,kijihdobimospomočjobioindikatorjevsotudiposledicastanja,oziroma spremembvdaljšemčasovnemobdobjuinnisoleodraztrenutnihrazmer. Poznamodvatipaorganizmov,kijihuporabljamokotbioindikatorje.Naosnoviširinenjihovih ekološkihvalencjihlahkorazdelimonaspecialisteingeneraliste.Drugnačinpoimenovanjateh dvehvrstbioindikatorjevje:odzivnikialikazalniki(bioindikatorvožjemsmislu;angl. 70 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 bioindicator;nem.Zeigerorganismus)inakumulatorjializbiralci.Drugopoimenovanjese najpogostejeuporabljaprispremljanjustanjazrakaintal. 5.5.1Specialistialiodzivniki Poprisotnostispecialistov,oziromastenekihvrstlahkosodimookoličiniinkakovostiabiotskih dejavnikovvokolju.Ženajmanjšaspremembarazmerpovzroči,dasenjihovaštevilčnostopazno spremeni(zmanjšaalipoveča)aliceloizginejoizekosistema.Ponjihnaprimerspoznamo toplotneinvlažnostnerazmere,prisotnostsoli,pHvodeintal.Tevrstemorajobitirazmeroma lahkoprepoznavne,daspremembolahkozaznamo. Slika5.7.Postrvjebioindikatorizskupineodzivnikov.Kotemperaturavodepreseže19°C,zaradi premajhnevsebnostikisika,aktivnosttehosebkovmočnoupade.(Foto:I.Zelnik) 5.5.2Generalistialiakumulatorji Povsemdrugačentipbioindikatorjevsogeneralisti,oziromataksoni,kisoodporniproti spremembam.Pritem,čejelemožnouporabljamopritrjeneorganizme,sajletakovemo,da živijostalnovistemokolju,oziromacelotnoobdobje,vkaterempreučujemorazmere.Vtakšnih organizmihselahkokopičijodoločenesnovi,oziromaprihajadobioakumulacije.Zanalizotkiviz tehorganizmovlahkopotrdimoprisotnostsnovi,kisovokoljuvkoncentracijah,kiso premajhne,dabijihlahkodoločalizrazpoložljivimianalitskimimetodami.Tovrstne bioindikatorjeuporabljamozaspremljanjeinnadzorstanjastrupenihsnovi(npr.težkihkovin). Dobribioindikatorji,kinamomogočajohiterinzanesljivvpogledvdejanskerazmere,oziroma ekološkostanjeekosistema,morajoimetidoločenelastnosti:(1)morajobitiprepoznavni, oziromaenostavnizadoločanje,(2)njihovabiologijamorabitidovoljdobroraziskana,(3)v okoljumorajobitirazširjeniinpogosti,(4)hitrosemorajoodzvatinaspremembe.Indikatorsko vrednostimatudizamenjavastenekihvrstzevriekimi,karjepogostopovezanozonesnaženjem (vode,tal). Zaocenjevanjekakovostivoda,zrakaintalsovuporabicelosistemiizindikatorskihvrst.Dober primerjebiomonitoringvoda,oziromavrednotenjeekološkegastanjarekinjezer,kigav okviruzahtevevropskekomisijeinOkvirnevodnedirektive(2000/60/EC)izvajamotudiv 71 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Sloveniji.Vrednotenjeekološkegastanjaposameznihodsekov,oziromaobmočijpotekas pomočjozdružbvelikihvodnihnevretenčarjev,vodnihmakrofitov,kremenastihalginrib.Za hitroocenokakovostivodnegaokoljaso,zaradienostavnostiinrazmeromadobre reprezentativnosti,zelopriročnibiotskiindeksi.Biotskiindeksitemeljijonapredpostavki,da taksoniznaraščajočoorganskoonesnaženostjovodnegaekosistemaizginjajovznanemvrstnem redu(slika5.8).Prinadzorukvalitetezraka,oziromapriocenjevanjuonesnaženostizraka,so zelopomembnibioindikatorjiepifitskilišaji. Tolerancana Vrbnice količino organskih snovi Enodnevnice Mladoletnice Postranice Vodnioslički Dvokrilci Maloščetinci Slika5.8.Tolerancarazličnihtaksonovvodnihmakroinvertebratovnaobremenjevanjez organskimisnovmi(poUrbaničinToman2003). 72 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 6POPULACIJA Populacijajeskupinaosebkovistevrste,kiživijovistemprostoruinčasutermedseboj izmenjujejogenskimaterial(Tarman1992,101),odostalihskupinosebkovistevrstesoboljali manjizolirani. Izoliranostpopulacijnivednodovoljdobrodefinirana.Čenaprimerpreučujemoosebkeistih vrstvdvehjezerihalirekahizrazličnihpovodij,potemninobenegadvoma,dasoribeločene populacije,medtem,kozavodnepticetonevelja,sajselahkobreztežavselijoizenega ekosistemavdrugega.Čepogledamošeostaleskupinevrst,jetarazmejitevodvisnaodnjihove mobilnostiinmedijavkateremživijo,oziromapokateremselahkosameaktivnoalipasivno premikajo.Pripreučevanjupopulacijjepomembno,dajeprostordobroopredeljen. Subpopulacijajeskupinaosebkovistevrste,kisoločeniodostalihskupinosebkovvpopulaciji,s katerimileobčasnoizmenjujejogenetskimaterial. Metapopulacijavključujevečsubpopulacij(Begoninsod.2006),medkaterimiobstajajo migracije.Pretokgenovznotrajsubpopulacijjebistvenovečjikotpretokgenovmed subpopulacijami(Tome2006,101).Znotrajsubpopulacijepogostorazmnoževanjezmanjšuje pestrostnagenskiravniintakoosebkipostajajopodobninajuspešnejšimosebkom.Stem postajajoosebkivednoslabšeprilagodljivinaspremembe,obenempajedeleždegeneriranih osebkovvednovečji.Možnostdolgoročnegapreživetjasubpopulacijinstemmetapopulacijeje takomanjšakotpripopulaciji,kinirazdeljenanasubpopulacije. 6.1POPULACIJSKIPARAMETRI Populacijskiparametrisoznačilnostipopulacijekisolastnostipopulacijeinneposameznih osebkov(Tarman1992).Populacijo,oziromanjenovitalnostocenjujemogledenanjenovelikost ingostoto,gledenastarostorganizmov,genskosestavotervzorecrazporejenosti.Spopulacijo innjenimilastnostmiseukvarjapopulacijskaekologija. Tabela6.1.Populacijskiparametri. Primarni Sekundarni Neposrednovplivajonavelikostpopulacije Opisujejozgradbopopulacije Rodnost(nataliteta) Abundanca Smrtnost(mortaliteta) Gostota Priseljevanje(imigracija) Starostnastruktura Odseljevanje(emigracija) Spolnastruktura 73 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 6.1.1Primarnipopulacijskiparametri Primarnipopulacijskiparametrialipopulacijskiprocesineposrednovplivajonavelikost populacije,takodajihlahkouporabimozaugotavljanjerastialiupadanjapopulacije.Istočasno vplivajotudinagostoto,čepopulacijoobravnavamonadefiniranemprostoru. Slika6.1.Primarnipopulacijskiparametrivplivajonavelikostpopulacijeingostotoosebkovv populaciji(poKrebs2001). 6.1.1.1Rodnost Zrodnostjoalinatalitetosepopulacijapovečujeinpomlajuje.Noviosebkipostajajodel populacijenarazličnenačine,kotsorojstvo,izvalitev,deljenje,brstenje.Rodnostpopulacijeje lahkopozitivnaalienakanič,nemorepabitinegativna.Poznamomaksimalnoinekološko rodnost. Maksimalnoaliabsolutnorodnostimajoorganizmividealnihrazmerah,koserazmnožujejo brezomejitev,oziromajihneomejujejozunanjidejavniki(OduminBarrett2005).Zatojirečemo tudifiziološkarodnost.Tojeteoretičnavrednost,oziromarodnostdoločenazgenomom,kije konstantnazadoločenopopulacijo. Ekološkaalirealiziranarodnostjerodnostpodvplivomokoljskihdejavnikov,odkaterihnekateri zmanjšujejorodnost(OduminBarrett2005,239).Ekološkarodnostjezatomanjšaod maksimalne.Ekološkarodnostjespremenljiva,sajjodoločajozunanjidejavniki.Vnaraviimajo vsiorganizmi,razenizjem,ekološkorodnost.Priinvazivnihvrstahalivdoločenihugodnih razmerah,kisokratkotrajne,sevrednostlahkopribližamaksimalnirodnosti.Vrednost,zakatero sepopulacijapovečapodvplivomomejujočihdejavnikovsespreminjagledenavelikost, starostnostrukturopopulacijeinokoljske(biotskeinabiotske)dejavnike.Naprimer, potencialnarodnostdrevesaje1000semen,zaradisušepajihimale100. Starost Vmladosti,oziromapriosebkihpredreproduktivnimobdobjemjerodnostenakanič,oziromaje ni,sspolnimdozorevanjemosebkovrodnostnarašča,sstaranjemosebkovpaupada.Čevsi osebkižepreidejoreproduktivnoobdobje,jerodnostenakanič.Vtakšnemprimerugovorimoo starostnospecifičninataliteti. 74 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Biotskidejavniki Narodnostvplivajomedvrstniodnosi.Naprimer,priplenilcihkoličinahrane,oziromaplena vplivanarodnost,sajmorajosamicevobdobjubrejostiinskrbizazarodpovečatitelesnomaso, sicerlahkopoginejo. Abiotskidejavniki Bližjekotsorazmereoptimalnivrednostinatolerančnikrivuljizakaterikolidejavnik,večjaje lahkorodnost. 6.1.1.2Smrtnost Ssmrtnostjoalimortalitetosepopulacijazmanjšuje.Smrtnostninikolinegativna.Tudipri smrtnostiločimominimalnoinekološkosmrtnost. Minimalnasmrtnostjeteoretičnasmrtnost,kijemogočalevodsotnostiomejujočihdejavnikov (OduminBarrett2005).Priosebkihbitakonastopilasmrtizključnozaradistarosti.Ekološkaali realiziranasmrtnostpajevrednost,zakaterosepopulacijadejanskozmanjša,tudizaradi omejujočihokoljskihdejavnikov(npr.malohrane,bolezni). 6.1.1.3Emigracijainimigracija Tudipriseljevanjealiimigracijainodseljevanjealiemigracijaosebkovizpopulacije,staprimarna populacijskaparametra,kivplivatanavelikostpopulacije. 6.1.2Sekundarnipopulacijskiparametri Najpomembnejšisekundarnipopulacijskiparametrisoabundanca,gostota,razporeditev, starostnastruktura,spolnastruktura. 6.1.2.1Abundanca Abundancaalištevilčnostjeabsolutnošteviloosebkovvdoločenipopulaciji.Pogostonamesto absolutneabundanceuporabljamorelativnoabundanco,kijepomožnaocenaabundance.Pri temnepreštejemoosebkov,temvečdogodkepovezanezosebki,oziromaugotavljamoindeks številčnosti,karječasovnovelikomanjpotratno.Pritemnedobimoabsolutnihštevilosebkov, vseenopaimamomožnostprimerjavemedobmočji,oziromavzorci,česevedarelativno abundancovednougotavljamonaenaknačin.Vmnogihprimerihještetjevsehosebkovv populacijinemogočealivsajneizvedljivo(npr.planktonskiorganizmi,rastlinenatravniku).Tudi kadarnimamodovoljčasazaterenskeraziskavealipajeobjektprevečzahteven,določamo relativnoabundanco.Tapristopuporabljamotudikadarnaszanimasamosprememba,oziroma primerjavainbibiloštetjeabsolutnegaštevilaosebkovnesmiselno. Vnekaterihprimerihizvemobistvenoveč,čeabundancoizrazimozbiomasoalipazoceno pokrovnosti.Takonaprimerprirastlinahvfitocenologijiuporabljamokombiniranooceno 75 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 številčnosti(abundance)inpokrovnosti(Braun-Blanquet1964),kerječasovnomanjpotratna (ocene:+,1,2,3,4,5). 6.1.2.2Gostota Gostotajedefiniranakotšteviloosebkovvpopulacijinaprostorskoenoto(površino,volumen). Nadefiniranipovršini,oziromavvolumnuvzorcapreštejemovseosebke.Razlikevgostoti organizmovvrazličnihekosistemihsozelovelike.Zadoločitevgostoteuporabljamorazlične metodevzorčenjainupoštevanjedejstvaaligrezaa)gibljiveorganizmeinkakšnajeb)velikost organizmov. Gostotolahkopodajamokotšteviloosebkovalipakotbiomasonaenotoprostora,kijo prilagodimovelikostiosebkov.Privelikihosebkih,kotjedivjadalidrevesa,jeenotaprostoraha, oziromakm2,primajhnihosebkihkotsozelnaterastline,nevretenčarjialimikroskopskealge,pa m2,dm2,L,mLitd. Gostotouporabljamokotpomožnoocenoabundance.Preštejemovseosebkenaobvladljivem prostoru,oziromavnašemvzorcu.Čejeprostordovoljvelik,oziromareprezentativen, porazdelitevpaznana,lahkoizgostoteizračunamopravo,oziromaabsolutnoabundanco (Begoninsod.2006).Zatopotrebujemovečvzorcev,kimorajobitireprezentativni,natančno preštetiinprimerljivi. 6.1.2.3Razporeditev Organizmisepoprostorurazširjajoaktivno,zgibanjem,inpasivno(zvetrom,vodnimitokovi,s prenašanjemnavečjihživalihitd.).Smeripremikanjainnaseljevanjaorganizmovnadoločenem območjusorazlične,odtegapajeodvisnastrukturainorganizacijapopulacije(Tarman1992, 119).Razporeditevalidisperznostsenanašanavzorecrazporeditveosebkovdoločene populacijevprostoru.Poznamotriosnovnevzorcerazporeditveosebkovvpopulaciji: enakomerno,naključnoingručasto(Begoninsod.2006).Omenjenivzorcirazporeditveso relativniinodvisniodvelikostiprostora,kigapreučujemo,npr.vistipopulacijisoosebkilahko gručastoporazdeljeni,čejeobmočjepreučevanjaveliko,obenempatudinaključno,čeje območjemajhno(Tarman1992,119). Slika6.2.Porazdelitevosebkov:A-enakomerna,B-naključnainC-gručasta. 76 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Enakomerna: Razdaljemedosebkisoenakemedvsemi.Vnaravitakerazporeditvepraktičnoni.Najdemojo edinovnasadih,drevoredihinnanjivah,kjerječloveknačrtnozasadilrastlinepotakemvzorcu porazdelitve.Zgoljpribližektakirazporeditvinajdemovprimeruvelikihnevretenčarjevna ravneminenoličnemmorskemdnu(Tarman1992,120). Naključna: Razdaljemedosebkivpopulacijisoneenakomerne,gledeoddaljenostinipravila.Verjetnost,da najdemoosebeknapoljubnitočkivprostoru,jeenakazavsetočke.Osebekimaznotraj posameznemikrolokacijeboljalimanjenakeživljenjskerazmere(Tarman1992,119).Naključna porazdelitevjevnaraviredkejšaodgručasterazporeditve.Natanačinsorazporejeninaprimer nevretenčarjivrekah,plankton,itd. Gručasta: Razdaljemedosebkivpopulacijisoneenakomerne.Velikoosebkovsijezeloblizu,malopajihje zelooddaljenih,medtem,kosogručeosebkovnaključnorazporejene.Gručastaporazdelitev osebkovvpopulacijijevnaravinajpogostejša(OduminBarrett2005,258).Gručeosebkov nastajajoizrazličnihvzrokov,najpogostejezaradineenakomernegavzorcaporazdelitvehranein abiotskihdejavnikov(Tarman1992,121).Kjersolokalneživljenjskerazmereugodnejše,je gostotaosebkovvečja.Tovrstnozdruževanjeosebkovvgručeimapolegomenjenihlokalnih razlikvkvalitetiokoljašedrugerazloge,kotstazaščitapredplenilciinverjetnejšareprodukcija. 6.1.2.4Spolnastrukturapopulacije Spolnastrukturaještevilčnorazmerjemedspoloma.Privečiniživalijeprimarnaspolna struktura1:1(Tome2006,112).Najpomembnejšejerazmerjemedsamciinsamicamiv reproduktivnemobdobju.Prirastlinahjespolnostrukturomožnoopredelitilepridvodomnih vrstah,kijihjemanjkot5%odvsehrastlinskihvrst. 6.1.2.5Starostnastrukturapopulacije Starostnastrukturapopulacijejerazmerjemedstarostnimirazredi,insicermedštevilom osebkovvpredreproduktivnimalipredrazmnoževalnem,reproduktivnimalirazmnoževalnemin postreproduktivnimaliostarelimrazredom(Tarman1992).Starostnastrukturajepomembna, kerstasmrtnostinrodnostlahkozelorazličnivposameznemrazredu.Smrtnostjeobičajno večjakotrodnostvpredreproduktivneminpostreproduktivnemrazredu,medtemkojerodnost večjaodsmrtnostivreproduktivnemrazredu. Razmerjamedstarostnimirazredilahkografičnopredstavimosstarostnopiramido,vkateriso spodajosebkiizpredreproduktivnegarazreda,navrhupaosebkiizpostreproduktivnega razreda.Gledenarazmerja,oziromaoblikostarostnepiramide(glejSliko6.3.)lahkougotovimo alivelikostpopulacijenarašča(A-piramidaseprotivrhuizrazitozožuje),jestabilna(B– piramidaseprotivrhupočasizožuje),oziromaupada(C-piramidaseoddnaprotivrhuširi). 77 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika6.3.Starostnepiramide.A-populacijanarašča,B–populacijajestabilna,C-populacija upada(poOduminBarrett2005,234). 6.2KRIVULJEPREŽIVETJA Starostnospecifičnivzorec,pokateremosebkivpopulacijiumirajo,semedvrstamirazlikuje. Vzorecjeposledicarazličnihsmrtnostivposameznihstarostnihobdobjih,karpajeodvisnood življenjskihstrategijvrst.Življenjskastrategijavrstejenaborvsehdednihfiziološkihin morfološkihprilagoditev,kivrstiomogočajouveljavitevinobstojvdoločenemhabitatu,z optimalnoizrabovirov(Dierschke1994).Tosolastnosti,kijihjevrstapridobilavevolucijskem razvojuinjiomogočajo,dasekljubkompetitorjemlahkouveljavinadoločenemrastišču (Schulzeinsod.2005,527). Deležpreživelihosebkovjezatozeloodvisenodstarostiosebkov,topavplivananačinrasti populacije.Dobimorazličnekrivuljepreživetja,kijihlahkorazvrstimovtriosnovnetipe: • tipI:Večinaosebkovprežividokoncaživljenjskedobe,kerjemalodejavnikov,kibi povzročalismrtmedmladimiosebki(npr.človek).Krivuljanagrafujekonveksna. • tipII:Verjetnostsmrtijeenakakadarkolivživljenju.Krivuljapreživetjajepredstavljenaz ravnočrtovlogaritmičnemgrafu(npr.pticepevke,vodninevretenčarji). • tipIII:Večinapodmladkaumrevzgodnjemobdobju.Pritehskupinahvrst,kotsonaprimer žabe,drevesa,školjke,insekti,jezarodzeloštevilčen.Krivuljanagrafujekonkavna. Slika6.4.Trijeosnovnitipikrivuljpreživetja(poKrebs2001,135). 78 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 6.3RASTPOPULACIJE Navelikostpopulacijevplivajoprimarnidejavniki,oziromapopulacijskiprocesi.Primarni dejavnikisouravnoteženi,kadarstarodnostinpriseljevanjeskupajštevilčnoenakasmrtnostiin odseljevanju(rodnost+imigracija=smrtnost+emigracija).Takšnouravnoteženostanje običajnonastopi,kovelikostpopulacijedosežezgornjomejo,oziromanosilnostokolja(K)za danopopulacijo.Čestarodnost,oziromaimigracijavelika,sepopulacijapovečuje,čepasta velikasmrtnostaliemigracija,sepopulacijazmanjšuje.Vsiomenjenipopulacijskiprocesiso odvisniodpopulacijskegostote. Stopnjarodnostijeopredeljenazreproduktivnimpotencialomvrsteinštevilomosebkov,kise razmnožujejo.Nauspehrazmnoževanjavplivajookoljskidejavniki(dostopnosthranein habitata,ugodnaklima). Stopnjapriseljevanjajeodvisnaodmobilnostivrsteinodpriložnostizaširjenje.Številoosebkov vpopulacijisezmanjšujezaradismrtiinodseljevanja,kistapogojeniskoličinohrane,okoljskimi dejavniki,boleznimi,plenilstvomterkompeticijozahranoinprostor. Enačbapopulacijeopisujekakoštirjepopulacijskiprocesioblikujejovelikostpopulacije(N– številoosebkovvpopulaciji).Rodnost(B)inpriseljevanje(I)velikostpopulacijepovečujeta, smrtnost(M)inodseljevanje(E)pajozmanjšujeta.Vsištirjeprocesipotekajoistočasno. Nvbodoče=Nsedaj+B+I–M–E 6.3.1Biotičnipotencial Biotičnipotencialvrstealiprirojenasposobnostrastipopulacije,jenajvečjamožnahitrostrasti populacijevrstevidealnihrazmerah,vodsotnostivsehomejujočihdejavnikov(kompetitorjev, plenilcev,zajedavcevinvsehdrugihdejavnikov),kizavirajorast(AndrewarthainBirch1954,v Krebs2001).Vbistvujetoleteoretičnaocenasposobnostivrste,sajbiotičnipotencialnikolini popolnomauresničen,ravnozaradiupornostiokolja.Biotičnipotencialmočnovariiramed vrstami,vendarjerazmeromakonstantenznotrajvrste.Biotičnipotenciallahkomerimokot številorojstevnasamico,lahkopagaizrazimokotčas,vkateremsepopulacijapodvoji,kitako znašaodnekajminutpribakterijah,padovečletprivelikihsesalcih.Samicahišnemuheinnjeni potomcibi,naprimer,videalnihrazmerahvenemletulahkoproducirali6x1012osebkov. 6.3.2Upornostokolja Upornostokoljapredstavljajovsidejavniki,kipreprečujejouresničevanjebiotičnegapotenciala vrste(bolezni,pomanjkanjehrane,plenjenje,itd.)inzmanjšujejohitrostrastipopulacije (Chapman1928).Mednajpomembnejšedejavnike,kiomejujejobiotičnipotencialvrstuvrščamo znotrajvrstnokompeticijo,medvrstneodnoseinabiotskeomejitveokolja.Ločimodvatipa 79 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 dejavnikovuporaokolja,insicerdejavnike,kisoodvisniodgostoteindejavnike,kisoneodvisni odgostoteosebkovvpopulaciji(Tarman1992,150). 6.3.2.1Dejavnikineodvisniodgostote Vplivtovrstnihdejavnikov,kotsonaprimerklimatskidejavnikialikemičnaonesnažila,ni odvisenodštevilaosebkovvpopulaciji.Imajovesčasenakpritisknapopulacijoinnjenorast,ne gledenaštevilo,oziromagostotoosebkov.Abiotskidejavnikiimajopogostoskorajpopolnoma enakvplivnavseosebkevpopulaciji.Izjemapritemsovarovalnevrste(angl.nursespecies),ki blažijorastiščnerazmere.Takprimersorastline,kotječrnibornaKrasu,alipadoločenevrste travnaobcestnihbrežinah(vZelnikinsod.2010),kisoizpostavljenenegativnimvplivom abiotskihdejavnikov.Kersenčijorastišče,stemustvarjajougodnejšerazmerezadrugevrste. Tidejavnikisopomembniprireguliranjupopulacijvekosistemihzmajhnovrstnodiverzitetoinz rednimialiobčasnimifizičnimimotnjami(požari,poplave,obračanjesubstratavreki). Pomembnisotuditakrat,kovrstakoloniziranovhabitat. Slika6.5.PripogozdovanjuKrasa(fotoarhivTehniškegamuzejaBistra)indrugihobmočijv Sredozemlju,soključnevarovalnevrste,kotstačrni(Pinusnigra)inalepskibor(P.halepensis), kistaomogočilaobnovoprvotnegozdnevegetacijevneugodnihrazmerah(desnaslika,Foto:A. Gaberščik). 6.3.2.2Dejavnikiodvisniodgostote Dejavnikiodvisniodgostotesopomembnipriuravnavanjupopulacijvekosistemihzveliko vrstnodiverzitetoinrelativnostalnimfizičnimokoljem.Njihovvplivsespreminja,kose spreminjavelikostpopulacije,insicernjihovvplivnaraščazvelikostjopopulacije(dostopnost dohrane,ustreznegahabitata;vplivparazitov,plenilcev).Dejavnikiodvisniodgostotevplivajo narastpopulacijeinnaverjetnostaliboosebekspolnodozorel.Velikejatealičredetudi privlačijovečplenilcev,nudijorazmerezahitrejšeširjenjebolezniinvečjoomejenosthrane.Ti dejavnikivzdržujejovelikostpopulacijenaravni,kijookolješelahkopreživlja.Korast 80 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 populacijedosežetočkovkaterisevelikostpopulacijestabilizira,doseženosilnokapaciteto okolja-nosilnostokolja. Česegostotapopulacijezmanjša,sezmanjšaaliceloizginetudivplivtehdejavnikov.Zavečino vrsttakoobstajajooptimalnegostote,sajjetudipremajhnagostotalahkoomejujočaza populacijo,kivkončnifazilahkoceloizginezaradineuspešnostireprodukcije. Kadarsofizičnidejavnikitakšni,dajepopulacijavrazmeromauravnoteženemstanju,je značilno,daodgostoteodvisnidejavnikiuravnavajovelikostpopulacije.Tidejavnikidelujejo sinergističnoinboljkotpopulacijaraste,boljdušijonjenorast. 6.3.3Nosilnostokolja Nosilnostokoljaalinosilnakapacitetaokoljazapopulacijo(K)jemeja,dokateresepopulacija lahkoveča.Vbistvujetonajvečjavelikostpopulacijedoločenevrstevdanemekosistemu,ki lahkovnjemtudidolgoročnopreživi.Odvisnajeodkoličinevirovinsesčasomspreminja.Ko populacijadoseženosilnokapacitetoserodnostinsmrtnostizenačita.Tojeteoretičnotočka ravnotežjamedbiotičnimpotencialomvrsteinupornostjookolja. Sstališčaenergijedoločenekosistemdoseženosilnokapacitetotakrat,kosevsaenergija,ki pritekavekosistem,porabizavzdrževanjeosnovnestruktureindelovanja-toje,kose produkcijaizenačizrespiracijo.Največjakoličinabiomase,kilahkodolgoročnoobstajavtakih razmerahjeomejenaznosilnokapacitetoekosistema,oziromaoptimalnonosilnokapaciteto (BarretinOdum2000).Vprimeruintenzivnerastilahkopopulacijezakratekčaspresežejo nosilnokapacitetoekosistema.Nosilnostokoljaniodvisnaleodštevilaosebkovinbiomase, temvečtudiodnačinaživljenja,oziromaporabeenergijeposameznihosebkov(OduminBarrett 2005,128). 6.3.4Krivuljepopulacijskerasti Vrsteglededinamikerastipopulacijelahkouvrstimovdvatipičnavzorca.Čevzorecrasti populacijepredstavimografičnoimaoblikočrkeJ,kadargrezaeksponentnorast,alipaobliko črkeS(sigmoidnakrivulja),kadargrezaomejenorastpopulacije.Vprvemprimerupoleg eksponentnerastipoznamotudigeometrijskorastpopulacije,prikateripavednoobpojavu mlajšegeneracijestarševskageneracijaosebkovžeodmre. 6.3.4.1Eksponentnarast Kadarvrstapridevnovhabitat,kjersozanjooptimalnerazmere,sepopulacijalahkozelohitro poveča.Pokrajšizačetnifazimirovanjavugodnihrazmerahrastpostaneeksponentna.Taka oblikarastiprikazujebiotičnipotencialvrste,oziromanajvečjomožnohitrost,skaterose populacijalahkopovečuje.Srečamojovprimeruobsežnihnihanjpopulacije.Pritejoblikirastije rasteksponentnadotočke,prikaterivečinaosebkovvpopulacijiodmre.Vrste,kiimajotak 81 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 vzorecrasti,sooportunisti,oziromaimajostrategijor,sajsevugodnihrazmerahmočno razmnožijoinodmrejo,koizrabijovirhrane,oziromakoseokoljskerazmerezeloposlabšajo. 6.3.4.2Omejenarastpopulacije Velikoboljpogostvzorecrastipopulacijevekosistemihjeomejenaalirealnarastpopulacije.Na začetkusicerrastsledikrivuljibiotičnegapotencialainjeeksponentna.Pridoločenivelikosti začnedelovatiuporokoljskihdejavnikov,zatoserastpostopomaupočasniinvelikost populacijesesčasomaasimptotičnopribližanosilnostiokolja(K)(Slika6.6).Zaradiupornosti okoljapopulacijanenaraščaveč.Koomejenorastpredstavimografično,imakrivuljaoblikočrke S(sigmoidnakrivulja).Rastpopulacijepodvplivomomejujočihokoljskihdejavnikovimenujemo omejenaalinaravnarast. Populacijavčasihmočnopreseženosilnostokolja,vendartemuobičajnosledipadecpod vrednostnosilnostiokoljainvelikostpopulacijelahkopotemšenekajčasanihaokrogvrednosti nosilnosti(KupchellainHyland1993,69).Nihanjevelikostipopulacijseobičajnopojavizaradi zamikamedspremembovokoljuinspremembovhitrostipopulacijskerasti. Slika6.6.Omejenaalinaravnarastpopulacije,biotičnipotencial,upornostokoljainnosilnost okolja. 82 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 7ODNOSIMEDORGANIZMI Organizmivsajobčasnopridejovstikzdrugimi,oziromaposežejovdelživljenjadrugih organizmov.Organizmisozatovinterakcijahzdrugimivokviruistepopulacijealiživljenjske združbe.Poznamovečoblikodnosov,oziromainterakcij:kompeticija(interspecifična, intraspecifična),plenilstvo,mutualizem,detritivornost,parazitizem. 7.1ODNOSIMEDORGANIZMIISTEVRSTE 7.1.1Intraspecifičnakompeticija Osebkiistevrsteimajoenakealizelopodobnezahtevezavire,kijimomogočajopreživetje,rast inrazmnoževanje.Kersoviriomejeni,pridemedosebkidotekmovanjazanje,oziromado intraspecifičnekompeticije.Takprimerjepopulacijapotočnepostrvi,kjerpridedo intraspecifičnekompeticijemedstarimiinmedmladimiosebki,kijevreproduktivnemobdobju neodvisnaodštevilaizvaljenihosebkov. Kompeticijajelahkoodgostoteodvisnaalineodvisna.Vnaravijekompeticijaprimajhnih gostotahpopulacijeodgostoteneodvisna,zvečanjemgostotepavečinomapostaneodvisnaod gostoteinzgostototudinarašča.Gostotnoodvisnostkompeticijevpraksilahkoponazorimona sledečnačin:večjetekmovalcev,večjajetekmovalnostmednjimi.Tekmovanjezavirese zaostruje,posledičnopasezmanjšujerodnostinsepovečujesmrtnost.Znaraščajočogostoto sicernaraščašteviloprimernihosebkovzapreživetje,vendarseobenempovečujestopnja smrtnosti. Česetekmovalniodnosrazvijemedpripadnikirazličnihvrstgovorimoomedvrstniali interspecifičnikompeticiji,kijeopisanavnaslednjempoglavju. Slika7.1.Pripotočnipostrvi(SalmotruttaL.1758)številoosebkovpoizvalitvi(levaslika) spomladimedletimočnoniha,medtemkoještevilomladihosebkovjeseni(desno)izletavleto boljalimanjstalno.Številčnostpopulacijevpoletnemčasujeprecejneodvisnaodštevilaiker, oziromaizvaljenihosebkov.(Foto:MojcaHrovat) 83 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 7.2MEDVRSTNIODNOSI Medvrstniodnosialiinterspecifičnarazmerjaserazvijejomedosebkirazličnihvrst.Nekatera medvrstnarazmerjasopostalaobvezujoča(obvezna,obligatna),sajnekaterevrstenemorejo obstajatibrezspecifičnihmedvrstnihinterakcij.Nekaterarazmerjapasoneobvezujoča (neobvezna,fakultativna)invrstelahkoživijotudiizventehrazmerij.Klasifikacijajepogosto težavna,kerodnosilahkoustrezajovečkategorijam. Tabela7.1.VlogavrsteAinBvmedvrstnemodnosu(poOduminBarrett2005,284) Medvrstnorazmerje vrsta vrsta Opisrazmerja A B Nevtralizem(niinterakcij) 0 0 Nobenaodvrstnevplivanadrugo Kompeticija(tekmovanje) - - Vrstiškodujetadrugadrugi Amenzalizem(Alelopatija) - 0 Aoškodovan,Bnimakoristi Komenzalizem + 0 Aimakorist,Bnimaškode Parazitizem(zajedalstvo) + - Predacija(plenilstvo) + - A(parazit)izkoriščaB(gostitelja),vendarga neubije A(plenilec)imakoristnaračunB(plena) Mutualizem(sožitje) + + AinBimatakorist,hkratistaodvisnidruga oddruge(obveznorazmerje) protokooperacija + + AinBimatakorist,staneodvisni (neobveznorazmerje) Otemkakšniodnosimedorganizmibodoprevladovali,veljatatudisplošnipravili(Odumin Barrett,2005),insicer:(1)Deležnegativnihinterakcijjeprevladujočvpionirskihzdružbah, oziromapomotnjah,koprevladujočar-strategijanevtraliziravelikosmrtnostvpopulacijah;(2)Z razvojemekosistema,oziromavprocesihsukcesije,pasepovečujedeležpozitivnihinterakcij. Takosepovečujemožnostpreživetjavrst,kisozdrugimivrstamivzdružbivpozitivnihodnosih. Pozitivniodnosimedvrstamiprevladujejovzrelihzdružbah,oziromavzdružbahzvelikogostoto osebkov. OdnosemedživalskimivrstamijepreučevalAllee(1931),kiježetakratpoudarjalpomembnost sodelovanjainpovezovanjamedvrstami,oziromavzpostavljanjapozitivnihodnosovmed organizmi(Allee-jevonačelozdruževanja). 7.2.1Kompeticija Kompeticijaalitekmovanjejerazmerje,prikateremosebkiistealirazličnihvrststalno tekmujejozaistedobrine(hrana,habitat,voda,svetlobaitd.)insepritemvzajemno 84 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 omejujejo.Osebkieneindrugevrsteimajozaraditegamanjšemožnostizapreživetje,rastin razmnoževanje.Stalnotekmovanjepomenivečjoporaboenergijeinmanjdobrine,kijo organizemdejanskodobi.Medvrstnakompeticijavplivanadinamikopopulacij,porazdelitev osebkovvprostoruinnaevolucijovrst.Kompeticijonekateriobravnavajotudikotosnovni procesvorganizacijizgradbeindelovanjaekosistemov,oziromazdružb(CodyinDiamond1975). Značilnostikompeticije:(1)zmanjšujeprispeveksedanjegeneracijeknaslednjim(fitnesvrste), sajzmanjšanarodnostinpovečanasmrtnostnegativnovplivatanarastpopulacije;(2)dobrine, zakaterevrstetekmujejosovomejenihkoličinah;(3)močkompeticijejeodvisnaodgostote osebkovvokolju. Poznamodveoblikimedvrstnekompeticijeinsicereksploatacijskoininterferenčno(Brian 1956).Eksploatacijskaaliposrednakompeticijasepojavi,koenavrstaporabljaomejenvirali dobrino,kotjenaprimerhrana,kijeistočasnotudivirzaosebkedrugevrste,vendardo neposrednegastikamedtemiosebkinepride.Vsakosebekimanarazpolagotolikodobrine,kot jedrugiosebkinisoizkoristili(npr.različnevrstevodnihbolhinomejenakoličinafitoplanktona). Posrednoizkoriščanjevirovustvarjakompetitivnoprednostenevrstepreddrugo(Odumin Barrett2005,290). Interferenčnaalineposrednakompeticijamedosebkinastopi,kotipridejovneposredenstik kotjebojevanjezanpr.habitatalinjegovobranjenjeinposrednotudizadobrinevnjem. Dobrine,kotjenaprimerhranapritemnisoneposrednoomejene.Tatipkompeticijeje pogostejšivstabilnemokolju.Vtemprimerusoosebkinapadalni,oziromaseosebekgibljein braniteritorij.Osebkivpletenihpopulacijsemedsebojovirajozustreznimivedenjskimivzorci.S konkurentomvzpostavikemičneinvedenjskeinterakcije(naprimerpostrv). Primer: Interspecifičnakompeticijameddomorodnopotočnopostrvjointujerodnošarenko. Tradicionalnopojmovanopotočnopostrv,zimenomSalmotruttaL.1758,danesdelimovveč vrst,kijihnajdemotakovČrnomorskemkottudivJadranskempovodju(VeenvlietinKus Veenvliet2006).Šarenka(OncorhynchusmykissWalbaum1792)izviraizSevernoameriških pacifiškihrek,odkodersejesčlovekovopomočjorazširilapovsemsvetu.Zaradihitrerastije zelozanimivazaribiče.VSlovenskihrekahjeprisotnaodkonca20.stoletja. Slika7.2.in7.3.Medpotočnopostrvjo(levo)inšarenko(desno)sevzpostaviinterferenčna kompeticija,zvzorciagresivnegavedenjainteritorialnosti,pričemerjeuspešnejšašarenka. 85 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Šarenkajeagresivnejšaintudimedosebkiistevrstejetekmovalnostvečjakotpripotočni postrvi.(Foto:I.Zelnik) Poznamoštirikategorijehabitatovpostrvi,insicerskrivališča,mestahranjenja,mestaza počitek,mestazadrst.Dejavniki,kivplivajonaizbirohabitatasoglobinavodeinhitrosttokater substrat.Odrasliosebkipotrebujejovečjekamnezakritjeinvizualnoizolacijomedosebki,ki pomenitudimanjintenzivnointerferenčnokompeticijo.Optimalnihabitatpostrvivključuje globljedele,zmerentok,skalnisubstratinmestazvelikogostotoplavljenihnevretenčarjev.Za preživetjeosebkov,oziromapopulacijejenajpomembnejšakoličinaplavljenehrane(drift),kijo prestrežejoosebki,karjemočnoodvisnoodgostoteplavljenihnevretenčarjevinodtegakakšen inkakovelikhabitatsiizborijoosebki.Konkurencamedosebkisprožipremikmanjkonkurenčnih osebkovvsuboptimalnihabitat.Stemsepovečagibanjeosebkoviniskanjeustreznega habitata,stempatudiporabaenergijeinsmrtnost.Šarenkajeuspešnejšapredpotočno postrvjopriizbirinajboljšihmestzmaksimalnimdriftom.Vnašanjetujerodnihvrstpredstavlja velikonevarnostdomorodnimvrstam. 7.2.1.1Kompeticijskoizključevanjeinkoeksistenca Gause(1934)jenaosnoviposkusovugotovil,dadvevrstihkratinemoretazasedatiiste ekološkeniše.Takonceptjeznankotpravilokompeticijskegaizključevanja.Medozkosorodnimi vrstamimigetalkarjevizroduParamecium,kiimajopodobneekološkeniše,sepojavi interspecifičnakompeticija.Gause(1934)jedotehzaključkovprišelspomočjogojenjakultur različnihvrstmigetalkarjev.PonjemtapojavimenujemoGausovonačelo,kigovorioločevanju ekološkihnišozkosorodnih,oziromapodobnihvrstinokompeticijskemizključevanjueneod vrst,čedoločevanjanišnepride(OduminBarrett2005,290). Primer: Vrste:P.aureliacomplex,P.caudatumEhrenberg1834inP.bursaria(Ehrenberg)Focke1836 imajovločenihkulturahznačilnogostotopopulacij.VprimerugojenjavrstP.caudatuminP. aureliavistikulturi,jeprišlodoprehodnekompeticije,oziromakompeticijskegaizključevanja, pričemermanjkonkurenčnavrstaP.caudatumodmre(OduminBarrett2005,290).Vprimeru gojenjaP.caudatuminP.bursariavistikulturi,jeprišlodoneprehodnekompeticije,pričemer obevrstipreživitainkoeksistirata,čepravuporabljataistivirhrane,lepopulacijskagostota obehjemanjša.Vrstiseprostorskoločita(ločevanjeekološkihniš).(OduminBarrett2005,290) Pojavljanjekoeksistenceinkompeticijskegaizključevanja,jeodvisnoodrazmerjamed medvrstnoinznotrajvrstnokompeticijo.Čejeintraspecifičnakompeticijaboljizrazitakot interspecifična,takratkompeticijaznotrajobehvrstzmanjšujenjunipopulaciji,takodaje konkurencamedvrstamimajhnainvrstilahkokoeksistirata.Kadarpajekompeticijaznotrajvrst nepomembna,jemedvrstamamočnainlahkopridedoizključevanja.Pogostosekončatako,da jeizključenavrstašibkejšikompetitor,oziromavrstazmanjšopopulacijo. 86 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Kodvevrstinaistemobmočjutekmujetazaistoekološkonišo,jemožnovečrazličnihsmeri razvoja:(1)ČeimavrstaAvečjokompeticijskoprednostzaradivečjegabiotičnegapotencialaali drugihfaktorjev,bovrstaBkmaluizginilaizobmočja.(2)Čehabitataobehvrstnistapovsem identičnainjesosednjihabitatvtolerančnemobmočjueneizmedvrst,botavrstalahkoprešla nasosednjihabitat.(3)Dvevrstistasinazačetkuzelopodobni,kasnejepasemednjima pojavijorazlike,kizmanjšujejokompeticijo. 7.2.1.2Interspecifičnakompeticijaindominantnost Pritekmovalnostimedvrstamizadobrinelahkopridedokompeticijskegaizključevanjaalipado koeksistencemedvrstami.Vprimerukompeticijskegaizključevanjavrstjekompeticija prehodna,karpogostovodivdominantnostenevrste.Vtemprimerugrezakompetitivno hierarhijo,kjerjeenaodvrstkompeticijskomočnejša,takodaizključidrugeinprevlada.Takšen razpletjeverjetenvnespremenljivihrazmerahbrezmotenj,spremembabiotskihdejavnikovinv odsotnostiimigracijeinemigracije,karpajevnaravirazmeromaredko. Kadarpridedokoeksistencemedvrstami,grezaneprehodnokompeticijo.Vprimeru neprehodnekompeticijenastanekompetitivnamreža,kijeboljpestrainboljkompleksna,tako davprehranjevalnemspletunobenavrstanidominantna,vseseborijozahranoinprostor,ne pridepadoizključitvevečinevrst. Slika7.4.Shematskiprikaznastankakompetitivnehierarhijeinkompetitivnemreže(A,B,C– različnevrste,kimedsabotekmujejo)(poToman2015). 87 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 7.2.2Plenilstvo Plenilstvoalipredatorstvojemedvrstniodnos,kjervrsta,kiimavlogoplenilcaalipredatorja napadedrugovrsto,kijevtemodnosuplen.Plenilecvcelotialiledelnokonzumiraplen,kije bilobprvemnapadušeživ.Pritempaninujnodaplenpoginealidajepožrtvceloti.Plenimav temodnosuškodo,sajsevpopulacijiplenapovečasmrtnostinimatakokrajšeobdobje preživetjainmanjpotomcev. Plenilecalipredatorjeobičajnoprostoživečinvečjiodplena.Plenilecplenpogostoubijeinga poje.Taodnosjevednoobravnavankotzelonegativen,vendarjeplenjenjepomembnopri vzdrževanjuvitalnihpopulacijplenainpriregulacijištevilčnostitehpopulacij.Zataodnosvelja, dajenadolgirokmoženle,česerazvijavsmerikoeksistiranjaplenilcainplena(OduminBarrett 2005,296).Privzdrževanjuštevilčnostijezelopomembnoaliseplenilechranizosebki,kisov reproduktivnifazialiprednjo.Privečjihživalihjeplenvečinomaostarela,bolnaalinepravilno razvitamladažival. Primera: NaotokuRoyale(Kanada)ježivelapopulacijalosov.Naotokjepriplavalatudipopulacijavolkov, kijezačelaregulirativelikostpopulacijelosov,kizatonipretiranonarasla.Medvelikostjo populacijplenainplenilcevsejevzpostaviloravnotežje(Tarman1992,193).Volkima pomembenvplivnapopulacijolosalečepleniosebke,kisovreproduktivnifazialiprednjo(KH76).Tovrstnaregulacijavelikostipopulacijejeučinkovitanaotokih,kjerjeplenprostorsko omejen,plenilecpanimaalternativnegaplena(Tarman1992,193). DrugačnojebilodogajanjenaotokuSt.MatthewvBeringovemmorju.Tamsejepopulacija jelenov(5samcev,24samic)v19letihponaselitvileta1944takonamnožila(6000osebkov),da sojelenipopaslivečinohraneinjeprekozimepoginilavečinaosebkov.Triletapotem(1966),je populacijaobsegalaleše42osebkov(Krebs2001).Vokoljubrezplenilcevjehranapostala omejujočidejavnik. 7.2.2.1Delitevplenilcevvrazličnekategorije Navedenedelitveplenilcevsopogostosubjektivne.Številnevrstebilahkorazvrstilivveč kategorij,oziromadrugače,obupoštevanjunajnovejšihspoznanj. Trofičnaravenplenilca Gledenatrofičnoravenvposameznemodnosuplenilcelahkorazvrstimomedkarnivore (mesojede),rastlinojede(herbivore)alivsejede(omnivore).Okarnivorijigovorimo,kadarje plenžival,kijelahkoherbivoralikajdrugega.Tatipkarnivorihplenilcevjeznantudikotskupina pravihplenilcev,kiplenubijejoinvcelotialipavsajvečjidelpožrejo.Oherbivorijigovorimo, kadarjeplenrastlina,oziromaprimarniproducent.Vtemprimeruplenilecplenapogostone ubije,temvečpostopnoizkoriščadelenjegovegatelesa(prežvekovalci).Semuvrščamo 88 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 rastlinojedeživaliodstrgalcevdoprežvekovalcev.Priomnivorijigrezažival,kiimaširoknabor plena,kizasedarazličnetrofičneravni(rastline,rastlinojedi,razkrojevalci,mesojedi,itd.). Raznovrstnostplena Gledenaštevilorazličnihvrst,oziromatipovplenaločimoplenilce,kiso:(1)monofagi,kiplenijo leentipplena,soprehranjevalnispecialisti;(2)oligofagi,kiplenijonekajtipovplena,nekateri sozeloomejeniinsopravtakoprehranjevalnispecialisti;(3)polifagizakaterejeznačilnoveč tipovplena,karjimomogočalažjepreživetje,brezpreferenčnegaplena,kersoprehranjevalni generalisti. Vlogaplenilcavekosistemu Funkcionalnaklasifikacijapredacije(Thompson1978)deliplenilcegledenavlogovekosistemu. Pravipredatorjiplennapadejo,usmrtijoinpojedocelegaalivečjidel.Primeripravih predatorjevsovolkovi,rakiceponožci(Copepoda),postrv,ličinkavrbnicalicelomesojede rastline,kiplenijožuželke. Slika7.5.Pravipredatorjiplennapadejo,usmrtijoinpojedocelegaalivečjidel.(Foto:Ana Tratnik) Drugaskupinaplenilcevsopredvsemherbivori,insicertakoimenovani»grazerji«,kiplenaob napaduneubijejo,sajizkoristijoledelpopulacijealiosebka.Plen(osebekalipopulacija) preživi,vendarjepritemvseenooškodovan,sajmoraobnovitiodstranjendel.Primerso številnerastlinojedeživali,kotsoprežvekovalci,strgačiperifitona,kisopretežnoherbivori. Herbivorijajepogostopaša(angl.grazing)različnihprimarnihproducentov.Vvodnih ekosistemihjetovrstniplenlahkoperifiton,fitoplankton,redkopasotovečjevodnerastlineali makrofiti.Herbivorijajesstališčadelovanjavodnihekosistemov,kogrezastoječevodeizredno pomembna.Zooplanktonnamrečplenifitoplankton,sčimervplivanapopulacijerazraščajočih alginnatanačinlahkopreprečicvetenje.Zmanjšanaherbivorijaaliodsotnostdoločeneskupine herbivorovlahkomočnovplivanastopnjoevtrofnostivstoječihvodah.Polegzooplanktonav vodnihekosistemihkotherbivorenajdemotudipolže,rake,različneinsekte,redkoparibe(npr. beliamur). 89 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika7.6.in7.7.LičinkeenodnevnicizdružineHeptagenidae(levo)skamnovstrgajoperifiton,v kateremprevladujejoalge,kisovvodnihekosistemihnajpomembnejšiprimarniproducenti. Gosenice,oziromaličinkemetuljev,sozelopogostiherbivorivmnogihekosistemihnakopnem (desno).(Foto:MojcaHrovatinAnaTratnik) Vcelinskihvodahseponačinu,oziromačasulovazelorazlikujejovretenčarskiinnevretenčarski plenilci.Vretenčarskiplenilci,kotsonaprimerribe,priplenjenjuuporabljajovid,zatoplenijole prizadostnisvetlobi.Nevretenčarskiplenilci,kotsokarnivorivzooplanktonuinmnogibentoški velikinevretenčarji(pijavke,vrtinčarji,ličinkevrbnicinhroščev),papriplenjenjuvvečjimeri uporabljajomehanoreceptorskoalikemoreceptorskozaznavo,zatolahkoulovijoplenvtemiins temsaminepostanejoplenribam. 7.2.2.2Obrambaplenapredplenilci Plenseprednapadomplenilcaaliobnapadupogostobraniinpritemuporabljarazlične strategije.Zrazvojemjeprišlodokoevolucijeplenilcainplena.Poznamopasivneinaktivne načineobrambe.Plensebranizbegom,lahkojestrupen,neužiten,grize(npr.larve mladoletnic),uporabljamimikrijo,itd.Tarman(1992,200)navajarazličneobrambnestrategije plena: Številčnostinčas: Mnogevrstesebranijozmnožičnostjo,kiimalahkovečučinkov.Česeosebkiplenalev določenemobdobjuistočasnopojavljajovvelikemštevilu,plenileclahkouplenirelativnoveliko manjosebkovplena,kočebiseosebkiizpostavljaliposamičvdaljšemobdobju.Plenilecse namrečnemoretakohitroodzvatištevilčnemuplenuinnapastitolikšnemnožiceosebkov. Polegtegaseskupinelažjefizičnoubranijoplenilca,kigatudiprejopazijo,lahkopasevskupini razporedijotako,daplenilecnaskupiniosebkovnaredičimmanjškode. Pobeginskrivanje: Vrste,kiselahkohitropremikajonajpogostejeuporabljajobeg(plavanje,tek,letanje,skakanje) pročodplenilca,oziromavskrivališče.Pasivninačinjeprikritnačinživljenja(mirovanje, skrivanje). 90 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Velikosttelesa: Obrambajelahkotudivelikosttelesa.Plenilecplena,kiganemoreobvladatialipožretine napada.Premajhenplenpazaplenilcanizanimiv,kerjepotencialnidoprinosenergijevobliki hranepremajhen,gledenakoličinoporabljenegačasainenergijeprilovljenjumajhnegaplena. Kemičnaobrambainmimikrija: Plenlahkosintetizirastrupene,neužitnesnoviinjihvgradivnajboljizpostavljenedeletelesa. Nekaterevrsteuporabljajotuditakesnovi,kizaradineprijetnegavonjaodvrnejoplenilcaod napada.Drugnačinpasivnestrategijejemimikrija.Plenimapritemvarovalnobarvoinobliko, lahkotudiposnemanevarnealistrupenevrste. Primerobrambnihstrategijvcelinskihvodah: Bentoškinevretenčarji: • mimikrija,kijelahkoprikrivanjespomočjovarovalnebarve,oblike; • skrivanjepredplenilcemvsubstratu: o zakopavanjevmeheksubstrat(npr.ličinketrzač) o zadrževanjepodkamni,vintersticijskihprostorih; • aktivninačinobrambejelahkohitroplavanjealipadrift; • kemičnaobramba:strupeniizločki,neprebavljivesnovi,trnialibodice. Planktonskiorganizmi: • migracijevnavpičnismeri:ponočiseselijonavzgor,vplastikjerjefitoplankton,predsončim vzhodompaseselijonazajvglobljeneosvetljeneplastivode • indukcijaizrastkov:vodnabolha,nekaterealge. Slika7.8.PrimerobrambepredplenilcijeindukcijaizrastkovprivodnihbolhahizroduDaphnia (izMoss2010Sl.13.18.). 91 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 7.2.3Mutualizem Mutualizemjeinterakcija,oziromaodnosvzajemnihkoristi.Podefiniciji,kijojeobjavilžeDe Bary(1879,cit.vHernandezinsod.2012),jemutualizemnajboljintimnaživljenjskazvezamed različnimivrstami.Mutualizemjevosnovikoristoljubenodnos,kjerpasougodnostivečjeod stroškov,oziromakoličineenergije,kijovsakodpartnerjevvloživodnos. Mutualizemjerezultatkoevolucije.Selekcijafavorizirapozitivneodnosemedvrstami.Z razvojemekosistema,oziromamedsukcesijo,sedeležmutualističnihodnosovvzdružbiveča.V zrelihekosistemihkasnejšihsukcesijskihstadijevjezatodeležmutualističnihodnosovvečjikotv začetnihalizgodnjihsukcesijskihstadijih. Mutualizemjeobveznorazmerjedvehvrst,oziromastazrazvojemtegarazmerjapartnerja postalaodvisnadrugoddrugega(OduminBarrett2005,306).Brezmutualističnegarazmerja, oziromaobnjegoviprekinitviimataobevrstiškodoinpodoločenemčasutudipropadeta. Mutualističniodnosisevečinomavzpostavijomedorganizmi,kiimajozelorazličnezahteve (OduminBarrett2005,306),sajorganizmispodobnimizahtevamivečinomatekmujejozavire. Najpomembnejšiprimerimutualizmasomedavtotrofiinheterotrofi,sajmoratatidve komponentitudivekosistemuzadolgoročenobstojdosečiuravnoteženodnos(OduminBarrett 2005,306).Takiprimerisonaprimerstročniceinfiksatorjidušika,mikorizemedsemenkamiin glivamiterlišaji,kjerjeavtotrofalga,oziromacianobakterija,heterotrofpagliva. Primutualističnihodnosihsopartnerjipovezaninarazličnenačine: Vnekaterihprimerihmorfološkepovezanostini.Naprimerribeglavoči(Cryptocentrussp.)in raki(Alphaeussp.)živijovistiluknji,kijoskopljeslepirak,kivednoenoantenodržinaribi,ki nadomeščanjegovoptičnisistem. Simbiontjelahkonadrugemorganizmu,kotjetovprimeruepifitskihinepizojskihorganizmov, alipavdrugemorganizmu(endosimbionti):vprebavnemtraktu(bakterijevvampu prežvekovalcev),vtkivu(cianobakterijevlistihpraproti)alicelovcelicahdrugegaorganizma (algaizroduChlorella). Primerimutualizma: Cianobakterija:vodnapraprotAzolla VodnapraprotizroduAzollajevsimbioziscianobakterijoAnabaenaazollae,kifiksira atmosferskidušik.Cianobakterijadajerastliniamonij(NH4+),dobipaorganskiogljikinenergijo voblikiglukoze.Napodobennačinvmutualističnemodnosupartnerjasodelujetatudivprimeru medbakterijoRhizobiuminstročnico,kjerbakterijarastlinidadostopnidušikvoblikiamonija, rastlinapabakterijisladkor,oziromaenergijozaredukcijoatmosferskegadušika. 92 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika7.9.in7.10.VodnapraprotizroduAzollajevsimbioziscianobakterijoAnabaenaazollae,ki fiksiraatmosferskidušik.Nitkekolonizirajovotlinepodpovrhnjicolistov,kjersougodne razmerezaizmenjavoplinov(virslikMoss2010). Rastlina:glive Mikorizajesimbiozameddoločenimivrstamiglivinvišjihrastlin,karnampovežesamizraz mycorrhizae(gliva-korenine).Mikorizeprvotnoimenujemokoreninampodobnestrukturegliv,ki sovrazmerjuskoreninamirastlininpovečujejoabsorpcijohranilinprodukcijo.Mikorizaje povezavamedglivnimimicelijiinživimikoreninamirastlin.Sodelovanjeglivjepomembnoza rastvrevnihtlehzanekaterevrste(npr.bor),sajnatanačinpovečajozmožnostrastlinza ekstrakcijohraniliztal.Rastlinaglivooskrbujessladkorji.Tokenergijevsimbiozijeizredno pomembeninobsežen,sajjeedennajvečjihvprehranjevalnihverigah(OduminBarret2005, 308). Poznamodvaglavnatipamikorize.Priektomikorizispletglivnihhifovijarastočekorenine(slika, desno),iztehovojevpahifeizraščajoglobokovtla.Tatipmikorizevečinomanajdemopri drevesih,posebnopriiglavcihintropskihvrstah(OduminBarrett2005,308).Privezikularnoarbuskularnimikorizihifeprodirajovkorenine,kjertvorijoveziklompodobnestrukture(slika, levo).Tudipritemtipuhifeizraščajovtla.Tatipmikorizenajdemopriskorajvsehdružinah rastlin,izjemesolenekaterirodovi(OduminBarrett2005,308). Slika7.11.Vezikularno-Arbuskularnamikoriza(levo)inektomikoriza(desno)(virslikeSchulzein sod.2005). 93 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 7.2.4Protokooperacija Komutualizemnivečobvezen,oziromapartnerjanistavečodvisnadrugoddrugega,vodnosu paševednoprevladujejoobojestranskekoristi,odnosimenujemoprotokooperacija.Vbistvuje protokooperacijavečkotkomenzalizem,vsmislupozitivnihinterakcij,sajpridobitaobevrsti (OduminBarret2005,306).TovrstneodnosejepodrobnopreučevalAllee(1931),kijepoudarjal pomembnostpovezovanjamedvrstami.Ponjemrazvijanjepozitivnihodnosovmedvrstami imenujemoAlleejevonačelozdruževanja.Alleejemenil,dajesodelovanjemedvrstamimoč najtivsepovsodvnaravi. Takprimerjeraksamotarinmorskavetrnica,oziromaskupinasavanskihživalikotsozebra,gnu inantilope. 7.2.5Komenzalizem Komenzalizemjerazmerjevkateremenavrstapridobi,drugapaniprizadeta,nitinimakoristi. Jepreprostodnosinlahkopomeniprvikorakkmutualističnemodnosu(OduminBarrett2005, 305).Pogostjeprirastlinahinsesilnihživalskihvrstah.Rovvtlehalisedimentih,aliceloprostori vspužvahinškoljkahvsebujejotudiorganizme,kisitamiščejoskrivališče,pritempagostitelju nepovzročajonitiškode,nitikoristi(OduminBarrett2005,305).RibaRemora,kiseobčasno prisesanatelomorskegapsa,loviostankehrane. Slika7.12.Epifiti,kotsonadrevesihživečetropskeorhideje,nečrpajohranilizdrevesa.Veje uporabljajolekotpodlagozapritrjanje,sčemersovvelikoboljšihsvetlobnihrazmerah,kotso nagozdnihtleh.(Foto:I.Zelnik) 7.2.6Parazitizem Parazitizemalizajedavstvojeizkoriščevalskorazmerje,prikateremparazitenergetskoizkorišča drugovrsto,kijoimenujemogostitelj.Enavrsta,insicerparazit(zajedavec)pridobikoristna 94 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 račundruge,kipritemutrpiškodo.Prigostiteljunavadnopridedozmanjšanjarasti,oziroma številčnostinjegovihpopulacij.Večinomajeparazitovvenemgostiteljuveč. Habitatparazitovježivorganizem,jeaktiven,rasteinserazvija.Parazitsejeprilagodil gostiteljutako,daganeubije,temveččimdljeizkorišča.Čezajedavecubijegostiteljaga imenujemoparazitoid,taodnospavbistvupostaneplenilski.Gostiteljumoraomogočiti razmnoževanje,dasidolgoročnozagotovivirhrane.Tudizataodnosvelja,dajenadolgirok moženle,česerazvijavsmerikoeksistiranjagostiteljainparazita(OduminBarrett2005,296). Dobrorazvitparazitizemsepribližujekomenzalizmualicelomutualizmu. Paraziteločimogledenačas,oziromaobdobjeparazitiranja,mestoparazitiranjainnjihovo velikost.Praviparazitizajedajogostiteljavsesvoježivljenje,medtemkoparazitoidizajedajo gostiteljalevdoločenirazvojnistopnji.Parazitimalahkovrazvojnemciklutudivečgostiteljev. Pritemjeprimarnigostiteljpomembenzaodraslofazoparazita,vmesnigostiteljpaje pomembenzalarvalnofazoparazita.Vektorjeprenašalecparazitaizenegavdrugegagostitelja. Zunanjizajedavcialiektoparaziti(klopi,pijavke)živijonagostitelju,notranjizajedavciali endoparaziti(metljaji)paživijovtelesugostitelja.Povelikostijihločimonamikroparazite,kiso nevidnisprostimočesominnamakroparazite,kilahkozrastejotudivečmetrov. Primeriparazitizma: Slika7.13.Velikabukovalistnahržica(MikiolafagiHartig1839)jedvokrilec,kizajedanalistih navadnebukve.(Foto:I.Zelnik) MetljajizroduSchistosomajeendoparazit(notranjiparazit).Njegovprimarnigostiteljječlovek, kiseokuživtekočialistoječivodi.Včlovekusemetljajtudirazmnožuje.Larvalnafazaparazita nekajčasaživivprostivodi,delživljenjskegaciklapaživivvmesnemgostitelju.Vektorparazita jepolžizroduBulinus.Takparazitjelevdoločenirazvojnistopnjizajedalec. PijavkaPiscicolageometraL.1761zajedaribe.Pijavkajeektoparazit(zunanjiparazit),istočasno patudivektor,sajprenašamikroskopskeparazitevribe.Sluznaribijezaščitapredparaziti. PijavkaribipoškodujekožoinvanjopreneseendoparazitevrsteTripanoplasmaborreli,karpri ribahpovzročaanemijo.Tavrstapijavkeniobligatniparazit,sajjenaribahpritrjenale2-3dni protikoncuzime. 95 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 7.2.7Amenzalizem Enavrstaškodidrugi,čepravodteganimaneposredneinzaznavnekoristi(OduminBarrett 2005,302).LawtoninHassel(1981,vOduminBarrett2005,302)statooblikointerakcij poimenovalakotasimetričnokompeticijo.Tovrstnihprimerovmedvrstnihinterakcijpoznamo bistvenomanj. Slika7.14.Cvetenjecianobakterijinizločanjetoksinovpovzročipomorribindrugihživali. Predvidevamo,dajerazlogzatouničevanjepotencialnihplenilcev,kibivstoječivodilahko ogroziliobstojcianobakterijskihpopulacij.(Foto:M.J.Toman) 7.3VNOSTUJERODNIHVRST Nekaterevrstevnovemokoljuzaradiodsotnostiregulacijskihmehanizmovpostanejoinvazivne. (naprimerjaponskidresnik,šarenka).Šeboljproblematičenjevnospredatorskihvrst,z namenomzatiranjapredhodnouveljavljenihtujerodnihinvazivnihvrst,sajsejetanačinnadzora pogostoizjalovil,vekosistemihpastasetakouveljavilidvetujerodniinvazivnivrsti.Zakontrolo tujerodnihvrstsozatonujnepredhodneraziskave(Simberloff2003). VnoskuncavAvstralijo,kjerniimelnaravnihplenilcev,jepovzročilrastpopulacije,kijebila blizubiotičnemupotencialuvrste.Leta1950sejetjarazširilvirus(miksomatoza),kijevenem letupomoril99%vsehosebkov(Krebs2001,272).Populacijasijepotemponovnoopomoglain ševednopredstavljatežavo. Zuveljavitvijotujerodnihvrstsespremenijointerakcijemedštevilnimipopulacijamivživljenjski združbi.Širjenjetujerodnihinvazivnihvrst(TIV)rastlinvplivanadiverzitetodomorodnihrastlin inživaliv»okuženih«ekosistemih.Koprevladajovzdružbi,razmerevekosistemuspremenijo tako,danisovečustreznezarastdomorodnihrastlin(HejdainPyšek2008). Viláinsod.(2011)sougotovili,dasoimeleTIVrastlinnegativenvplivnarastdomorodnihvrst rastlininnafitnes,oziromaprispevekosebkovknaslednjigeneraciji.Tujerodnevrsteso povzročilespremembozgradbeekosistema,karsejepokazalozzmanjševanjemštevilčnostiin diverzitetedomorodnihvrstrastlin. 96 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika7.15.Japonskidresnik(Fallopiajaponica(Houtt.)RonseDecr.)sejeuveljavilvobrežnih pasovih,ruderalnihrastiščih,naseljihinvobcestnemprostoru(Roufiedinsod.2011).(Foto:I. Zelnik) Najmočnejšespremembevzgradbiindelovanjuekosistemovpovzročajotistetujerodnevrste,ki vekosistemupredstavljajonovorastnoobliko,oziromaobliko,kijebilaprejvekosistemuredka. Topovzročispremembevgostotiinpokrovnostivegetacijeinlahkotudipopolnospremembo zgradbe.Vrstezdaljšoživljenjskodobo–naprimertrajnicenamestoenoletnicaligrmovnein drevesnevrstenamestozelnatihpogostoboljučinkovitoizkoriščajovire,karvodivopazne sprememberazpoložljivostivirov(svetloba,vsebnosthranil,produkcijaopada)inproduktivnosti ekosistemov(Gurevitchinsod.2002,Larcher2003). TIVsepojavljajopredvsemvekosistemihspogostimičlovekovimialinaravnimimotnjami(Pyšek 1998),sajjenjihovanaselitevmogočapredvsemtam,kjermotnjepovzročijočistinevsklenjenih sestojih.Mnogiavtorji(npr.Rejmanekinsod.2005,SimonovainLososova2008)trdijo,daje antropogenavegetacijanajboljokuženastujerodnimivrstamizaradimočnihmotenj,kiuničijo kompeticijskomočnejševrsteinutrejopottujerodnimvrstam.Zatojepoizvedbiposegov,pri katerihodstranimovegetacijo,vednotrebagolepovršineozelenitizustreznimirastlinskimi vrstami. TakolahkovrstekotstaImpatiensglanduliferaRoyleinFallopiajaponica,kipovišinimočno presegajodomorodnevrstevzeliščniplastiobrežnihpasovinaluvialnihgozdov,vplivajona povečanjedebelinezeliščneplasti.Stempovečajoproduktivnostekosistemov,vendardodatno zasenčevanjezavirarastinuspevanjedomorodnihvrst(Zelnik2012). Robinija(RobiniapseudacaciaL.)jevEvropizeloinvazivnavrsta.Ekosistemespreminja predvsemzaradibogatenjatalzdušikomspomočjosimbiontskihbakterij,karvodiv evtrofikacijo.Vsestojihrobinijenamestolokalneflorenajdemopredvsemnitrofilnevrste(vrste rastišč,kisobogatazdušikom)ingeneraliste(ŘehounkováinPrach2008).Deležtujerodnih invazivnihvrstjenajvečjivobmočjihstoplejšoklimo.Raziskavekažejonato,dabodoklimatske spremembešepovečalerazširjenostinuspešnostuveljavljanjatevrstevsrednjiEvropi (Kleinbauerinsod.2010). 97 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 8ZDRUŽBA Življenjskazdružbaalibiocenozajezgrajenaizfunkcionalnopovezanihpopulacijrazličnihvrst, kisobivajovistemprostoruinčasu.Življenjskazdružba(angl.community)jeznačilnaskupnost živihorganizmovvdoločenembiotopu,oziromaživljenjskemprostoruinježividelekosistema (Tarman1992). Slika8.1.Življenjskozdružboribnikasestavljajovserastline,živaliinmikroorganizmi,kiživijov ribniku(virslikeKupchellainHyland1993). Funkcionalnosozdružbezgrajeneizorganizmovsprepletajočiminišami,kisicernisonujnov neposrednemodnosuzvsemiostalimi,kljubtemupasovsevrstenaneknačinpovezane(kot zaposlenivpodjetju).Odnosimedpopulacijamisozelopomembni,sajsooblikujejozgradbo združbeindonekemerevplivajonadelovanjeekosistema.Prirazvojuinstemspreminjanju združblahkoopazimotežnjovsmeridinamičnegaravnotežjainvečjestabilnosti(kljub plenilstvu,kompeticiji,itd.).Razvojvtejsmeripotekapredvsemzaradivednoboljoptimalnega izkoriščanjadostopneenergijeinsnovi. Najpomembnejšovlogopriorganizacijizdružbeimajointerakcijemedorganizmi.Toso kompeticija,kidoločadiverzitetoinštevilčnostorganizmov,predacija,kidoločaprehranjevalne verigeinmrežetermutualizem,kivrstepovezujeinpozitivnovplivanacelotnozdružbo. 98 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Nekateriraziskovalci,kotstabilaJ.PhilipsinF.E.Clements,soobravnavalizdružbocelokot superorganizem(Tansley1935),kijesposobensamoregulacije(homeostaze).Takšno pretiravanjejekritiziralžeTansley(1935),kijeopredelilekosisteminživljenjskozdružbona način,kijevveljavišedanes. Združbeobravnavamonarazličnihravneh.Biocenozonacelotnemplanetuimenujemotudi biosfera.Nanižjihravnehzdružbeobravnavamoznotrajbiomov,regij,porazličnihtipih travnikovingozdovitd.Najpogostejepaživljenjskozdružboobravnavamonaravniekosistema (naprimerrazličnegozdneintravniškezdružbe). Združbo,kijogradijorastlinskevrste,oziromarastlinskidelbiocenoze,imenujemofitocenoza (Tarman1992).Znjimiseukvarjavedafitocenologija.Vfitocenologijisezarastlinskezdružbena ravniekosistema,oziromaprostorskojasnodefiniranegadelaekosistema,uporabljaime asociacija.Združbo,kijosestavljajoživalskevrstepaimenujemozoocenoza. Slika8.2.Shematičniprikazrazporeditveasociacijvzdolžvlažnostnegagradientavmokrišču(po Zelnik2003). 99 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 8.1KLIMAKSNAZDRUŽBA Klimaksnazdružbajezdružbavdinamičnemravnotežju.Vnjejvseenoprihajadocikličnih nihanjinstemmanjšihsprememb,pokaterihpasesistemvračavosnovnostanje.Večina vplivov,kinazdružbodelujejoodzunajaliprihajajooddoločenevrsteznotrajzdružbe, nevtralizirajodrugevrste.Zatosenjenastrukturatudivdaljšihobdobjihbistvenonespreminja. Klimaksnozdružboimenujemotudi“končni”stadijekološkesukcesije,čepravjedokončnostle navidezna. 8.2OPISŽIVLJENJSKIHZDRUŽB Združboopisujemopostandardnihmetodah,kisoodvisneodposameznegapodročjainnam omogočajoprimerjavomedekosistemi.Priopisuzdružbupoštevamovrstnosestavoinvrstno pestrost,kadaropravljamokvalitativnoanalizo.Večinformacijorazmerahvekosistemupa dobimoskvantitativnoanalizozdružbe,vkaterinaszanimatudištevilčnost(abundanca), oziromašteviloosebkovposameznihvrstizkaterihlahkodoločimorazmerjamedvrstamiin vrstnoheterogenostzdružbe.Ugotavljanjevrstnesestaveinštevilaosebkovjevčasihzelo zapleteno.Prisotnostštevilnihvrstlahkodokažemolezvečkratnimvzorčenjemvdoločenem letnemčasu.Razlikemednekaterimizdružbamisozeloočitneinjihlahkoopazimoženaprvi pogled,nekaterepalahkoločimošelepopodrobnianalizi. Vrstnasestava: zavsakoživljenjskozdružbojeznačilnadoločenakombinacijavrst,oziromataksonov,kisobivajo vistemekosistemu. Pestrostvrst: pestrostnampovekolikovrstsestavljazdružbo,medtem,konamrazličniekološkidiverzitetni indeksipovedotudikakšenjerelativnideležrazličnihvrstvzdružbi. Struktura: nampovekakšnojerazmerjemedrazličnimiorganizmi.Pritemjepomembnaštevilčnostkot tudivelikostosebkov(gozd–ključnegapomena;vvodahnivnavaditakšnovrednotenje). Priprehranjevalnialitrofičnistrukturinaszanimakdoseskomprehranjuje. Dominantnost: Vzdružbijevelikovrstinvseprisotnevrstenimajoenakopomembnevlogevzdružbi.Velikvpliv nadrugevrsteimajodominantnevrste,kisobodisizeloštevilčne,zeloproduktivnealipaimajo velikobiomaso.Dominantnostvrstedosežejoskompeticijo,vkaterijeenavrstabistveno uspešnejšainpritemizključištevilnedrugevrste.Dominantnevrsteobičajnodoločajorazmere drugimvrstam,kiznjimisobivajo.Dominantnostseprirastlinahnajvečkratodrazikotvečja pokrovnost. 100 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 ZaposameznezdružbelahkoizračunamoindeksdominanceCDI(McNaughtoninWolf1970), kjerdejanskodoločimovsotodeleževdvehnajboljpogostih,oziromadominantnihvrstv združbi. CDI=(Y1+Y2)/Yx100% Y1-številčnostnajboljpogostevrste Y2-številčnostdrugenajboljpogostevrste Y–skupnošteviloosebkov 8.3STABILNOSTZDRUŽBE Stabilnostjeohranjanjeravnotežjavpopulacijiinvzdružbi.Ekološkastabilnostvključuje nespremenljivostalistanovitnostsistemainsposobnostsistema,dasepomotnjahvrnev prvotnostanje. Pristabilnostizdružbobodsotnostizunanjihmotenjpoznamostalnostincikličnost.Stalnost združbepomeni,danasistemnedelujejomotnje,sistempasetudinespreminjazaradi notranjihvzrokov.Stalnostjenespremenljivostvštevilčnostivrst,vrstnisestavi,življenjskih oblikahinstanjuneživegaokolja.Vprimerucikličnostipasesistemspreminjaodznotraj,vendar sevračavprvotnostanje.Pricikličnostigretakozadinamičnost. Vprimerustabilnostizdružbobvplivuzunanjihmotenj,papoznamoodpornostnamotnjein prožnost.Oodpornostizdružbe(angl.resistance)govorimovprimeru,konasistemdelujejo motnje,vendarsesistemzaradimotenjnespremeni.Motnjajeublažena,ekosistempaostane zaradivztrajnosti,oziromaupornostisistemaskorajnespremenjen(Schulzeinsod.2005). Npr.hrastovegozdovetežkospremenimozmotnjami,kopajihenkratspremenimo,jezelo težkoobnovitiprvotnostanje. Oprožnosti(angl.elasticity)pagovorimotakrat,kosesistem,oziromazdružbapodvplivom motenjspremeni,vendarsevrnevprvotnostanje.Sistemimasposobnost,dasepomotnjah obnoviinvrnevravnotežnostanje.Tudivtemprimerugrezadinamičnost(Schulzeinsod. 2005). Motnjenisoledejavnik,kinegativnovplivanastabilnostzdružbealiekosistema,lahkoso bistvenezavzdrževanjedinamičnegaravnotežja. 8.3.1Stabilnostinraznovrstnostzdružbe Stabilnostinraznovrstnostzdružbenistavednopremosorazmerni.Odnosmedraznovrstnostjo instabilnostjojekompleksen.Običajnostabilniekosistemipodpirajovelikoštevilovrst(glej 101 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 poglavjeBiodiverziteta,Vplivmotenj).Obratnotonevelja,sajvelikaraznovrstnostne zagotavljastabilnosti(OduminBarrett2005,320).Huston(1979)jeugotovil,davekosistemih, kisorednopodvplivommotenj,običajnonajdemovečjoraznovrstnost,oziromadiverzitetokot vuravnoteženih,kjerjekompeticijskoizključevanjevrstboljintenzivno.Toveljale,čemotnje nisopremočne. Razmerjejeodvisnoodtegazakakšnovrstostabilnostigre.Vprimeruodpornosti,kjerse združbaupiravsemmotnjam,večjapestrostpomenitudivečjostabilnost.Navoljojedovolj vrst,danadomestijokaterokolivrsto,kiizgine.Vprimeruprožnostisezdružbapomotnjivračav izhodiščnostanje.Vtemprimerupamanjšakompleksnostinmanjšavrstnapestrostpomeni tudilažjoinhitrejšoobnovozdružbe. Zavsakozdružbo,kiizgubljasvojopestrostlahkorečemodanistabilnaindaizgubljasvojovlogo vekosistemu.Stabilnezdružbesvojovlogovekosistemuohranjajoinsozatopopravilupestre. 8.3.2Obnavljanjezdružbpomotnjah Povezavemedmotnjami(npr.onesnaževanjem)inobnovitvenimiprocesivrekahsorazmeroma dobropreučene.Parametrisespreminjajovdaljšemobdobju,časobnovitvepomotnjah, oziromavrnitevvprvotnostanjepajeodvisenodprožnostisistema,oziromaučinkovitosti obnovitvenihprocesov.Znanoje,daseperifitonskazdružbavvodotokihpomotnjahobnoviže vtrehtednih(BiggsinKilroy2000). Slika8.3.Serijamotenjimarazličnevplivenarečnozdružbo,karjeodvisnoodpogostosti motenj,predvsempaodučinkovitostiobnovitvenihprocesov:a)zeloučinkovitiprocesi obnavljanja,sistempovsakimotnjivrnejovstanjepredmotnjo;b)srednjeučinkovitiprocesi obnavljanjasistemvračajovprvotnostanje,kipagapriprevelikifrekvencinedosežejo;c)pri zelonestabilnemsistemu,obnovitevvprvotnostanjenimogoča. Zaobnovojepotrebenčas.Parametriskaterimiocenjujemoučinkovitostobnove makroinvertebratskezdružbepomotnjahso:gostotaosebkovinbiomasatervrstnapestrost. Različneskupinevodnihmakroinvertebratovimajorazličnoučinkoviteobnovitvenemehanizme (Niemietal.,1990),kizahtevajorazličnodolgčasobnovevprvotnostanje. 102 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 8.3.3Odzivizdružbenamotnjevokolju Hellawell(1978)jenakazaltrimožneodzivezdružbenaspremembevokolju(glejsliko8.4.),ki soobenemmerljiviparametrisprememb:(a)spremembabiomase;(b)spremembastrukture združbein(lahkotudi)biomase;(c)spremembavrstnesestave,strukturezdružbeinbiomase. Slika8.4.Trijerazličniodzivizdružbenaspremembevokolju(virslikeHelawell1978). Človekpogostozaradinepremišljenegaravnanjainposeganjavokoljevplivanazgradboin delovanjeekosistemov.Toješeposebejpogostoprivodnihekosistemih. Primerispremembedominantnostivzdružbizaradičlovekovegavpliva: Vnoshranilvekosistem Evtrofikacija,oziromadodajanjehranilvekosistem(zlastidušikoveinfosforjevespojine) spremenistrukturofitoplanktonskezdružbe.Številovrst(vrstnapestrost,angl.speciesrichness) sevfitoplanktonskizdružbinespremeni,močnopasezmanjšabiodiverziteta,oziroma 103 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 heterogenostzdružbe,kerpritemprevladaenaalinekajvrst,kinajhitrejelahkoizkoristi spremembovekosistemu.Redkevrstelahkoževnekajdnehpostanejozeloštevilčneinstem dominantne.Hitroinmočnopovečanještevilaosebkovvdoločenipopulaciji,karimenujemo tudi“cvetenje”. Slika8.5.in8.6.Vfitoplanktonskizdružbimezotrofnegajezera(levaslika)zaradievtrofikacije pridedoeksponentnerastiinprevladecianobakterijevrsteMicrocystisaeruginosaKützing 1846,kotsejetozgodilovakumulacijipriBrnu(desnaslika).(Foto:I.ZelnikinM.J.Toman) Vnosplanktivorihribvjezero Slika8.7.Taksonomskasestavazooplanktonskezdružbeprednaselitvijoplanktivorihrib(zgoraj) invprisotnostivelikepopulacijeplenilskihribizroduAlosa,kiplenipredvsemvečjeplanktonske rakce(virslikeMoss2010Sl.13.17.). 104 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 VnosplanktivorihribizroduAlosavjezeropovzročispremembozgradbeindominancev zooplanktonskizdružbi(Moss2010).Vsiherbivorizooplanktontisehranijozisto fitoplanktonskozdružbo,kijosestavljajoalgeincianobakterije,kiimajopremercelic,oziroma kolonij1-15µm.Večjizooplanktontisopritemuspešnejši,kerjedovečjealgeinstempri razmeromaenakiporabienergijedobijovečhrane,oziromaenergije.Kovjezeruniplanktivorih rib,vzooplanktonuprevladujejorakiveslonožci(Copepoda)inrakilistonožciizrodaDaphnia (vodnebolhe),kidosežejovelikostod0,7do1,5mm(Calanoida). Čepasovjezeruprisotneplanktivoreribe,tepojedovelikezooplanktonte,kersozaribeveliko boljopazni.Vzooplanktonutakodominirajomalilistonožci(Cladocera)izrodaBosminain kotačniki,kisovečinomamanjšiod0,5mminmanjšipredstavnikirakovveslonožcev (Copepoda).Plenjenjeribustvarjaboljšerazmerezamanjševrste(Tarman1992,269). Iztegalahkozaključimo,damedvrstnakompeticijafavorizirapopulacijevelikihzooplanktontov, plenjenjeribpamalihzooplanktontov. 105 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 9BIODIVERZITETA Biodiverzitetaalibiotskapestrostježedolgočasapomembenobjektpreučevanjavekologiji (Schulzeinsod.2005,562).Vširšijavnostipajeizrazbiodiverzitetapritegnilpozornostšelepo Mednarodnemvrhuobiodiverzitetileta1992(RiodeJaneiro).Tarman(1998)jebiodiverziteto opredelilkotraznovrstnostživenarave,oziromaraznolikostorganizmovizvsehvirov,ki vključujerazličneekosistemeterekološkekomplekse,katerihdelso. Pribiodiverzitetivpoenostavljenioblikipoznamoštiriravnipestrosti:(1)gensko(znotrajvrst; razlikemedrazporeditvamalelovvgenomu);(2)vrstno(medvrstami;številovrstnadoločenem prostoru,biodiverzitetonajpogostejepovezujemostemnivojem,oziromajoenačimozvrstno pestrostjo;raznovrstnostvsestavibiocenoz);(3)ekosistemsko(raznovrstnostekosistemov, oziromaživljenjskihzdružb);(4)krajinskopestrost(raznovrstnostkrajin,kijevSloveniji izjemna). 9.1VZORCISPREMINJANJAVRSTNEPESTROSTIVPROSTORU Privzorcihspreminjanjavrstnepestrostivprostorunaglobalniravniveljajonekaterasplošna pravila.Vtropskempasu,oziromavtropskemgozdujeraznovrstnostinštevilčnostorganizmov največja.Biotskapestrostpasevsplošnemzmanjšujezoddaljevanjemodekvatorja,oziromaz geografskoširinoinznadmorskovišino.Vmorjuzmanjševanjepotekaznaraščajočoglobino morja.Biodiverzitetamajhnihinboljoddaljenihotokovjemanjšakotprivelikih(MacArthurin Wilson1963).Tapravilapaneveljajovedno.Odstopanjanajdemozaradirazličnihvzrokov,kot jeoblikovanostreliefa,oziromaheterogenostgeomorfologije,sezonskihsprememb,oziroma menjavanjaletnihčasov,kiomogočajoprisotnostvečjegaštevilavrstnaistemobmočju.Tudiv območjihzintenzivnimčlovekovimvplivomnazgradbokrajine,setisplošnivzorcimočno spremenijo. Slika9.1.Številoribjihvrstvcelinskihvodahupadaodtropskegapasuprotisevernemutečaju(iz Moss2010,Sl.7.11.). 106 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Nalokalniravni,oziromanaravniekosistemanaspremembevvrstnipestrostivplivajoštevilni dejavniki:produktivnostindostopnostvirov,ekološkerazmere,motnje,kompeticija,plenjenje, prostorskaheterogenostinčlovek.Največjovrstnopestrostnajdemovokolju,kjerdeluje mnogodejavnikov,katerihamplitudenesegajovskrajnosti,inkjerjenavoljovelikoštevilo dobrin(Tarman1992,282).Vtakšnihrazmerahlahkokoeksistiranajvečvrst. 9.1.1Vplivproduktivnostiindostopnostivirov Največvrstuspevavekosistemu,kjerjepestrostinkoličinavirovvelika.Najmanjvrstse uveljavi,koještevilorazličnihvirovmajhno,kljubtemudasokoličinskoobilni. Splošnopravilo,dajevrstnapestrostneobremenjenihekosistemovvečja,privodnih ekosistemihneveljavedno.Odvisnojezakakšnovodnookoljegreinkakomočnoonesnaženiso vodniekosistemi,kijihprimerjamo.Prizmernemobremenjevanjuoligotrofnegavodotokaz organskimisnovmi,oziromahranili,seobičajnovrstnapestrostpoveča,karsougotovilitudi Tomaninsod.(2014).Prizmernemonesnaženju,kinesmepresegatisamočistilnesposobnosti vodnegaokolja,jetakonavoljovečvirovhranekotpredtem. Stališčagledevplivakoličinedostopnihvirovnavrstnopestrostsosinasprotujoča.Če preučujemoekosisteme,kisozelorevnishranili,sezvečanjemštevilainkoličinedostopnih virovbiodiverzitetapovečuje.Povečevanjekoličinevirovvekosistemih,kisožebogatizviripa vodivzmanjševanjebiodiverzitete,sajsotakerazmereboljnaklonjenemočnimkompetitorjem, kilahkonajhitrejeizkoristijovelikekoličinedostopnihvirov. Slika9.2.Številovrstfitoplanktonskihalgsezmanjšujeznaraščajočokoncentracijonitratovv vodi(izMoss2010,Sl.15.28.). Voligotrofnemnaravnemekosistemupovečanjebiodiverziteteprivededopovečanja produktivnosti(Tilman1999),sajlahkoboljraznolikevrsteboljeizkoristijorazpoložljivevirev majhnihkoličinah.Vevtrofnemekosistemu,oziromaokoljubogatemshranili,kjerjegostota 107 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 organizmovvečja,pridedopovečanjaproduktivnostipredvsemzato,kersepoveča dominantnostnekaterih(najboljproduktivnih)vrstinposledičnopovzročizmanjšanjevrstne pestrosti.Čeještevilovirovmajhno,jezmanjšanještevilavrstšeboljizrazito,sajprevladavrsta, kitavirnajboljučinkovitoizkoristi.Takolahkopovečanjevrstnediverzitetevodivpovečanje produktivnosti,povečanjeproduktivnostipaskorajvednopovzročizmanjšanjevrstnepestrosti (OduminBarret2005,101). 9.1.2Vplivokoljskihrazmer Biodiverzitetajeodvisnaodmnogihekološkihdejavnikov,kisolahkoviri,lahkopadelujejokot stresorji.Njihovučinekjeodvisenpredvsemod(1)količinedejavnikain(2)vrstedejavnika,na primertemperatura,toplota,vlažnost,kisik,hitrosttoka,itd.Tudivtemprimeruvzačetnifazi, doklersepomikamovsmerioptimuma,povečevanjekoličinenekegaviraobičajnopomeni ugodnejšerazmerezavečinovrst(slika9.3),sčemersevrstnapestrostpovečuje. Približevanjeskrajnimvrednostimzmanjšujevrstnopestrostvekosistemu,sajpovzročipropad večinevrst(ZelnikinČarni2008).Skrajnihrazmerzaradistresaneprenesejonitinajbolj prilagojenevrste. Slika9.3.Vplivintenziteteekološkegadejavnika,oziromastresorjanavrstnopestrost.(poGrime 1973). 9.1.3Vplivmotenj Motnjeizekosistemaizločajoorganizme,oziromavrste.Odpogostostiinjakostimotenjje odvisnokolikoinkaterevrstebodoizginile.Kjersomotnjezelopogostebouspevalolemalo vrst.Vekosistemihkjermotenjni,boprišlodomočnegakompeticijskegaizključevanja.Ostale bodolekompeticijskonajmočnejševrste.Največjovrstnopestrostnajdemonamestihssrednje močnimi,oziromasrednjepogostimimotnjami(Connell1978). 108 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika9.4.Vplivmotenjnavrstnopestrostzdružbe(poConnell1978). 9.1.4Kompeticijskoizključevanje Zavsakokombinacijodejavnikov,oziromavirovnajdemovrsto,kiuspevaboljekotostaleinbo postopomaizpodriniladruge.Naosnovitetrditvebitakopričakovali,davsakozdružbosestavlja majhnoštevilovrst.Tojevskladusprincipomkompeticijskegaizključevanjavpreprostem, homogenem,stabilnemokolju.Kompeticijskoizključevanjejetakoleedenizmeddejavnikov,ki vplivajonavrstnopestrostzdružbe,kipasenajmočnejeizrazivhomogenem,stabilnemokolju. Okoljapasovečinomaheterogenainnestabilnazboljalimanjpogostimiinintenzivnimi motnjami. 9.1.5Vplivplenilcev Plenjenjeobičajnopovečujevrstnopestrostindiverziteto,sajplenilcirelativnoboljzmanjšujejo populacijedominantnih,kompeticijskomočnejšihvrstzvečjobiomasovekosistemu.Podobno kotmotnjetudiplenilcipreprečujejomonopolizacijomočnihkompetitorjevinomogočajo koeksistencoštevilnihvrst(Tarman1992,283).Natanačinplenilcipreprečujejokompeticijsko izključevanjekonkurenčnošibkejšihvrst. 9.1.6Vplivprostorskeheterogenosti Slika9.5.in9.6.Vrstnapestrostvelikihvodnihnevretenčarjevbonačelomavečjavlitoralu poraslemzmakrofiti(levo)kotvneporaslem,oziromakamnitemlitoralu(desno).(Foto:Katja Rutnik) 109 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Številorazličnihmezohabitatov,oziromamikrohabitatovznotrajnekegaekosistemaje neposrednopovezanospestrostjo,sajvvečjemštevilumikrohabitatovlahkokoeksistiraveliko večvrst.Vvsakemmikrohabitatunajdemolahkonovspektermedvrstnihinterakcij,četudise razvijavsmeriizključevanjazaradikompeticije,jeprivelikemštevilumikrohabitatovpestrost vrsttemuprimernovečja. Robniučinek Združbevčasihzveznoprehajajoenavdrugo.Nastikudvehekosistemovjepas,kjernajdemo vrsteizobehekosistemov.Toobmočjeimenujemoekoton.Tunajdemotudivrste,kiso edinstvenezatapasinjihnenajdemovnobenemizmedsosednjihekosistemov.Gozdnirobovi, živiceinobrežnipasoviobvodotokih,sonaprimerobmočjazzelovelikobiodiverziteto.Zanjeje značilnovečješteviloingostotavrst.Mešanicamikrohabitatovinniš,kisonavoljo,je kombinacijaobehsistemov,zaradiprekrivanjapasonastaletudinove.Velikovrstnopestrostin gostotonatehobmočjihpovzročirobniučinek(Forman1995). Slika9.7.Shematskiprikazrobnegaučinka.Različniznakipomenijorazličnevrste(virslike: KupchellainHyland1993). 9.1.7Človekovvpliv Biodiverzitetajezeloodvisnaodčlovekoveaktivnosti,predvsemsstališčaspremembpestrosti instabilnostiekosistemov.Človekekosistemepogostopoenostavljazintenzifikacijoin prevzemanjemfunkcijvekosistemu.Stempatudizmanjšujevrstnopestrostvekosistemu. Vkulturnikrajiničlovekzrazličnimirabamitalinvplivi,kotsozmernemotnje(npr.enkratna košnjatravnikov),povečujebiodiverziteto,sajustvarjavelikoštevilohabitatovnaenoto prostorainvzdržujenekatere,kibiizginilibrezčlovekovegavpliva,oziromagospodarjenja (travišča,njive,steljniki).Zdeljenjemvelikihekosistemovvmanjšedelesepovečujepestrostna 110 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 ravnikrajine,ekosistemov,posledičnopatudinaravnivrst.Zdelitvijovečjihenotnastajatudi relativnovečjirobniučinek(Tarman1992,293).Aliječlovekovvplivpozitivenalinegativen,je polegintenzivnostigospodarjenja,odvisnopredvsemodprisotnihvrst,oziromanjihovih življenjskihstrategij. Slika9.8.Vplivintenzivnostigospodarjenja,oziromarabetalnavrstnopestrost(poGrime1973). 9.1.8Tujerodneinvazivnevrste Tujerodneinvazivnevrste(TIV)sovsvetovnemmeriludruginajvečjirazlogzazmanjševanje biodiverzitete(Vitousek1996).ŠirjenjeTIVrastlinvplivanapestrostdomorodnihrastlininživali. Glavnivzrokizanegativneučinkenavrstnopestrostsokompeticijskoizključevanjedomorodnih vrst,spremembazgradbeekosistemaindostopnostvirovterspremembamikroklime(Esslin Rabitsch2002). PonapovedihnajbiTIVnajboljprizadelevrstnopestrostvodnihekosistemov,zlastistoječe vode,problematičenpajetudinjihovvplivvaluvialnihgozdovih,vobrežnihpasovihvzdolž vodotokovinvgozdovihpanonskegainsubmediteranskegaobmočja.Ogroženostbiotske pestrostizaradiTIVrastlinjeomejenapredvsemnanižinskipas,oziromadonadmorskevišine približno600m. Robinija(RobiniapseudacaciaL.)jenasplošnovEvropizeloinvazivnavrsta.Večkratjebilo dokazano,daogrožabiotskopestrost(Somodiinsod.2012;Benesperiinsod.2012).Poleg ogrožanjapestrostirastlinskihvrstsougotovilitudinegativenvplivnapestrostptičjihvrst. 9.2MERJENJEBIODIVERZITETE Skvalitativnoanalizozdružbeugotovimokakšnajenjenavrstnasestava,oziromavrstna pestrost(angl.speciesrichness).Podatekodominanci,oziromaodeležuosebkovvzdružbiali vzorcupanamdaboljpopolnopis.Kvantitativnaanalizanamomogočiprimerjavevzorcevin velikovečinformacijostrukturiekosistema.Uporabarazličnihindeksovzakvantifikacijo biodiverziteteinstatističneanalizesopolegopisnihmetodomogočiletudikvantitativnemetode preučevanjabiodiverzitete(Schulzeinsod.2005,567). 111 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Določanještevilavrstvekosistemih: številovrstvnabranemvzorcu(n)jeodvisnoodvelikostivzorca,odvelikosti,razporeditvein mobilnostiorganizmov.Polegtegaještevilovrstodvisnotudiodmetodologijeinod intenzivnostiterčasavzorčenja.Naštevilosevedavplivajotudiimigrantiinprisotnostnaključnih vrst(slučajnice).Zatojevednozelopomembnokakovzorčimo.Vzorcisoprimerljivilečeso nabranipostandardnimetodologiji. Vrstnapestrostinvrstnadiverziteta: Vzdružbipogostonajdemolenekajštevilčnihvrstinvečredkihzenimalidvemaosebkoma.Če analiziramovrstnopestrost,oziromaštevilovrst,potemzenakotežoupoštevamoredkein pogostevrste.Takšnipodatkivekološkihraziskavahnisodovoljreprezentativni,sajneodražajo dejanskegastanjavekosistemu.Dodatneinformacijevsebujejopodatkioštevilčnosti (abundanci)vrst,kijelahkoabsolutnaalirelativna.Spomočjotehpodatkovlahkodoločimotudi heterogenost,kijepogostoboljreprezentativenpodatekkotvrstnapestrost.Večjo heterogenost,oziromavrstnodiverzitetoimazdružbasštevilnimivrstami,kiimajoboljalimanj enakopogostost. Zaizračunheterogenostiupoštevamoštevilovrstinšteviloosebkovvsakevrste(številčnost). Najboljznaninnajpogostejeuporabljenindekszamerjenjeheterogenostialivrstnediverzitete jeShannon-Wienerjevdiverzitetniindeks(H’),kijebilsicerobjavljenželeta1949(Shannonin Weaver,1949),vekologijopagajeuvedelMargalef(Tarman1992,281): n H’=- Σ pilog2pi i=1 n-številotaksonov,pi-deležpoljubnegataksonavvzorcu Primer: Dvezdružbizenakimštevilomvrstimatalahkorazličnovrstnodiverziteto,sajtanizgoljštevilo vrstvprostoru,temvečzajematudiheterogenostpojavljanjavrst.Shannon-Wienerjev diverzitetniindekssepovečujesštevilomvrstinznaraščajočoenakostjodeleževosebkov različnihvrstvzdružbi.Čebibilavnekemhabitatuprisotnaleenavrsta,bibilavrednost diverzitetnegaindeksaenakanič. združba1združba2 ________________________ vrstaA99 50 vrstaB1 50 H' 0.081 1.00 Odzdružbzenakimštevilomvrstinosebkovimavečjovrstnodiverzitetozdružba,kjerještevilo osebkovvsehvrstenakoinmanjšotista,kjerjeosebkovposameznihvrstrazlično.Združba2je boljheterogena. 112 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 9.2.1Alfa,betaingamadiverziteta Prvotnicelostnikonceptanalizebiodiverzitete,kizajemarazličnevidikebiodiverzitete,vključno zrazporeditvijovprostoru,jepripravilWhittaker(1962,1972,1977).Opredeliljetudipojmekot soalfa,betaingamadiverzizeta. Alfadiverzitetaještevilovrstinosebkovnadoločenemobmočju(npr.ekosistem,habitat). Pogostozaprimerjavouporabljamodiverzitetneindekse,sajomogočajotudiprimerjavo kvalitativnonabranihvzorcev(Shannon-Wienerjevdiverzitetniindeks). Betadiverzitetaopisujespremembovšteviluvrstpriprimerjaviekosistemov.Največkrat primerjamošteviloskupnihvrstmedsosednjimaekosistemoma,lahkopatudivistem ekosistemu,vendarvrazličnihobdobjih(Schulzeinsod.2005,567).Betadiverzitetaopisujeza kolikosevrstnasestavaspremeni(angl.turnover),kosepremaknemozobmočjazenozdružbo vdrugo.Pomembnoješteviloskupnihvrst,oziromakolikovrstživilevenizdružbi. Gamadiverzitetaopisujepestrostnavečrazličnihobmočjihvširšemprostoru,oziromav različnihekosistemih,kisestavljajokrajino.Velikogamadiverzitetoimajoobmočja,kjerimajo viriinekološkerazmerekarnajvečjirazpon. 113 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 10EKOLOŠKASUKCESIJA Ekološkasukcesijajerazvojekosistemavčasu,kivključujespreminjanjezdružb,oziroma spremembevvrstnisestavi,pretokuenergijeinprocesihvživljenjskizdružbi(OduminBarret 2005,337).Smerrazvojanavadnopotekaodpreprostejšeorganiziranostiinmajhneenergetske učinkovitosti,kiseodražavmajhniraznovrstnosti(Tarman1992,332),vsmerivrstnopestrega, kompleksnegainenergetskoučinkovitejšegasistema.Naravnirazvojvsukcesijigrevsmerivse večjeorganiziranostiekosistemov.Ekološkasukcesijaalizaporedjejepotvzdružbov dinamičnemravnotežju(Tarman1992,332). Ekološkasukcesijavključujeodsezoneneodvisnozamenjavozdružbenadoločenipovršiniz drugozdružbo(DickinsoninMurphy2007),oziromaintenzivnapriseljevanjainodseljevanja vrst.Različnekombinacijevrstsestavljajozaporedjezdružb.Spremembepotekajozvezno,ker pajihopazujemovčasovnihpresledkih,jihvidimokotnizsukcesijskihstadijev(Tarman1992, 332).Natančnihmejamednjiminemoremodoločiti.Spreminjajosesicervsezdružbe,najbolj pasopreučenesukcesijerastlinskihzdružb. Dospremembvzgradbizdružbpridevrazmeromakratkemčasu.Ekološkasukcesijapotekapo vsakimotnji,kijelahkozelomočnainuničivseprisotneorganizme,alipašibka,pokateriv ekosistemuostanepreprostejeorganiziranaživljenjskazdružba. Primera: Opuščenkamnolomkmaluprerastejoprverastline,kijihvnekajletihizpodrinejovišjein kompeticijskomočnejše.Ponekajdesetletjihkamnolomprerastegozd,posledicemotnjepaso komajopazne. Poopustitvisteljarjenjanabelokranjskihsteljnikih,jeteantropogeneekosistemeževnekaj desetletjihzamenjalgozdbelegagabra,kisebovnaslednjihstadijihrazvilvklimaksnozdružbo hrastovihalibukovihgozdov. Vrazličnihstadijihprevladujejorazličnevrste.Velikovrstpreživilevrazmerahposameznih sukcesijskihstadijevinkosukcesijanapredujevnaslednjistadijteizginejo.Vrste,kiživijovistih stadijihimajopodobneživljenjskestrategije,oziromalastnosti(Tome2006,296). Medsukcesijoistočasnopotekajoprocesispreminjanjaživljenjskezdružbeinfizičnegaokolja. Prispreminjanjuzdružbegrezapriseljevanjenovihvrstinkompeticijskoizključevanjemanj konkurenčnihprisotnihvrst.Spreminjanjefizičnegaokoljajeposledicabiotskihsprememb,saj organizmissvojimdelovanjempovzročijotudispremembeneživihdejavnikov.Spremenjene razmeresospetvzrokzanovnizspremembvzgradbizdružbe. 114 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Naprimer,kosevekosistemuuveljavijogrmovnevrste,sespremenijosvetlobne,toplotnein vlažnostnerazmere,povečasekoličinaorganskihsnovivtlehitd.Spremembeokoljskihrazmer vplivajonakonkurenčnostvrstinnanjihovouspevanjevnaslednjihsukcesijskihstadijih. 10.1POTEKSUKCESIJE Pozelomočnimotnjivekosistemuuspevamalovrst.Kersotoprvevrste,kisenaselijona degradiranoobmočje,jihimenujemopionirske(Tome2006,297).Nekaterepionirskevrste lahkozačnejosukcesijonapovsemgolimatičnikamniniinsopogostoedine,kilahkouspevajov neugodnihrazmerah.Ssvojimdelovanjemvplivajonafizičnookoljeinspremenijo,oziroma izboljšajorastiščnerazmere.Sprodukcijoorganskihsnoviinpospeševanjempreperevanja kamnineprispevajoknastajanjutal.Koizboljšajorastiščnerazmere,selahkonaobmočje naselijotudidrugevrste.Pionirskevrsteimajoznačilnostivrstsstrategijor,inteso kratkoživost,velikbiotičnipotencialtervelikasposobnostrazširjanja(Krebs2001).Vrazličnih okoljihsopionirskevrsterazlične,zavsepajeznačilno,dasotonezahtevneinnarazlične stresorjeodpornevrste. Združbipionirskihvrstsledijozdružbe,kiimajovednomanjšideležpionirskihinvednovečji deležpoznosukcesijskih,oziromaklimaksnihvrst.Vzgodnjihsukcesijskihstadijihsepriseljujejo številnevrste.Konastanejoplitvatlainrastiščnerazmerepostanejomanjekstremne,ustrezajo tudidrugimvrstam,kisčasomaizpodrinejokompeticijskošibkejšepionirskevrste.Naprehoduiz zgodnjihvpoznesukcesijskestadijevsestojihnajdemonajvečrastlinskihvrst(Schulzeinsod. 2005).Vpoznihsukcesijskihstadijihsešenaprejvečadebelinatalinvsebnostorganskihsnovi terdušikavtleh.Povečujesedeležklimaksnihvrst,kiimajoznačilnostivrstsstrategijoK.V rastlinskihzdružbahsotodrevesneingrmovnevrste.Znjihovouveljavitvijosezmanjša konkurenčnostboljštevilčnihzelnatihvrst,zaradičesarupadeštevilovrstvrastlinskizdružbi (Čarniinsod.2007). “Zadnja”stopnjavtemnizujeklimaksalizrelazdružba,kijosestavljajopredvsemklimaksne vrste.Tosovrste,kiimajoznačilnostivrstsstrategijoK,sajsodolgožive,kompeticijskomočne,z majhnimrazmnoževalnipotencialom.Klimaksnistadijjevstabilnemravnotežju,vkateremsta produkcijainrespiracijaizenačeni(OduminBarrett2005,337),karveljazavseklimaksne stadije,negledenaekološkerazmere.Zazdružboklimaksnegastadijajeznačilnatudivelika diverziteta.Vrstjenekolikomanjkotvpoznemsukcesijskemstadiju,sajnivečpriseljevanja novihvrst,zaradistabilnihrazmerinmočnekompeticijepapridedointenzivnejšega kompeticijskegaizključevanjavrst(OduminBarrett2005,337). Klimakspanidokončnoalinespremenljivostanje.Kerjeklimaksstanjedinamičnegaravnotežja innestanjenespremenljivezgradbezdružbe,gavnaravidoločimo,koseprenehaintenzivno spreminjanjevrstnesestave,kijesicerznačilnozaprejšnjestadijevsukcesiji.Tovrstenprimerje menjavanjedominancebelejelke(AbiesalbaMill.)inbukve(FagussylvaticaL.)vgozdnizdružbi Omphalodo-Fagetum(Tregubov1957)Marinčeketal.1993,kijeklimaksnazdružbavdinarski regiji. 115 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 Slika10.1.Vsukcesijiseizmenjujejoposameznistadiji,povečujesedebelinatal,spreminjase številorastlinskihvrstindeležiživljenjskihoblik(prikazanajeprimarnasukcesija). Hitrostinsmersukcesijeselahkospremenitazaradiuveljavitvetujerodnihinvazivnihvrstrastlin (ŘehounkováinPrach2008).VisokoraslezelnateinvazivnevrstekotsoFallopiajaponica (Houtt.)RonseDecr.,SolidagogiganteaAiton,S.canadensisL.,HelianthustuberosusL.in podobnevrste,lahkohitrostsukcesijevgozdnezdružbemočnoupočasnijo,sajsevtakih sestojihrazmerezakalitevinrastlesnatihvrstmočnoposlabšajo(EsslinRabitsch2002). Česevtokusukcesijenarastiščupojavirobinija(RobiniapseudacaciaL.)tazaradivezave atmosferskegadušikabistvenospremenirastiščeinstemtudismersukcesije,karvodiv nastanekekosistema,oziromarastlinskezdružbe,kijevnaravnihrazmerahnebipričakovali (ŘehounkováinPrach2008).Vsestojihzrobinijonamestolokalneflorenajdemopredvsem nitrofilnevrsteingeneraliste. 10.2TIPISUKCESIJ 10.2.1Primarnasukcesija Primarnasukcesijajeproces,vkateremorganizmiosvajajonenaseljenoaliizpraznjenoobmočje (Tarman1992,333).Vključujezaporedjesukcesijskihstadijevodgolihtal,nakateresenaselijo 116 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 pionirskevrste,pavsedoklimaksnegastadija.Povelikihmotnjah,kisotakodestruktivne,dana prizadetemobmočjunipreživelihvrst,nitisemen,sporalidrugihoblik,kivrstamsicer omogočajopreživetjeneugodnihrazmer,sezačnenaseljevanjevrstnanovo.Takšnemotnjeso naprimerplazovikamenjainskal,izbruhvulkana,presahnitevvodnegaekosistemainizsušitev dna,povsemerodiranapobočjaitd.Tudivkamnolomih,gramoznicah,cestnihbrežinah,nasipih jalovine,kjertovrstnemotnjepovzročačlovek,vtakihobmočjihniživljenja.Vrste,oziroma osebki,semenainsporevprimeruprimarnesukcesijepridejoizokolice. Slika10.2.Primarnasukcesijapotekanacestnihbrežinah,kjerječlovekvsekaltrasovmatično kamninoinstempovzročiltakomočnomotnjovokolju,dasemorajoorganizmitjanaselitina novo.(Foto:I.Zelnik) Pomembenprocesmedsukcesijo,jepovečevanjedeležaorganskihsnoviinzalogdušikavtleh. Združbepoznihsukcesijskihstadijevpotrebujejozauspevanjenekajtondušikanaha(Crawley 1997).Primarnasukcesijaseobičajnozačnenasubstratubrezzalogdušika,zatoimajopionirske vrsteposebnopomembnovlogo(Tome2006,298). Slika10.3.Vzgodnjihsukcesijskihfazahjekoličinadušikavtlehmajhna,karjezarastlineiz družinemetuljnicprednostpredkonkurenco.Vtehstadijihjepomembenprocesfiksacijadušika inpovečevanjenjegovekoncentracijevtleh.(Foto:I.Zelnik) 117 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 10.2.2Sekundarnasukcesija Osekundarnisukcesijigovorimo,kosetaprocesponovnozačneizzgodnjihfaz.Kadarmotnje nisotakomočne,dabiuničilevsevrste,vtlehostanejosemenainpoganjkirastlin,jajčecaživali, itd.Vtakihprimerihnaseljevanjevrstnanovonipotrebno,sajsovekosistemuprisotneže številnevrsteinsepomotnjizačnejopojavljati.Takšnesukcesijesomnogoboljpogostein potekajopovsakimotnjivprostoru,tudipomajhni,kotjepadecdrevesavgozdu.Pri sekundarnisukcesijigrevbistvuzaobnavljanjezdružbeizpreživelihvrst. Razvojzdružbeavtotrofnihorganizmov,oziromanaseljevanjerastlinalidrugihprimarnih producentov,večinomapotekasočasnozrazvojemzdružbeheterotrofnihorganizmov.V nekaterihprimerihvzačetnihfazahsukcesijesodelujejopredvsemavtotrofniorganizmi,kar imenujemoavtotrofnasukcesija.Vavtotrofnisukcesijivvsehfazahprevladujejoavtotrofni organizmi,zatojeprodukcijavednovečjaodrespiracije(P>R)(OduminBarrett2005,337). Zaporedjevkateremprevladujejo,oziromavzačetnifazisodelujejosamoheterotrofni organizmi,paimenujemoheterotrofnasukcesija.Vheterotrofnisukcesijijeprodukcijavedno manjšaodrespiracijezdružbe(OduminBarrett2005,337). Primer: Sukcesijajezeravmokrišče Prisukcesijijezeravmokriščaalicelovkopenskeekosisteme,sezdružbevtakoimenovanem procesuterestrializacijeali“okopnjevanja”vodnegaekosistema,izmenjujejovsukcesijskem nizu(glejsliko10.4.).Tudivtemprimerujeključnegapomenaprocesvečanjakoličineorganskih snovivekosistemu. a) Vrazmeromaplitviholigotrofnihjezerihsprvauspevajoleposameznepotopljenerastline (submerznihidrofiti)(slikaA); b) Sprinašanjemanorganskihsnovivjezerosevečadebelinasedimenta,zaradinaraščanja vsebnostihranilpasevečaštevilovodnihrastlinvlitoralu.Pojavijosetudimočvirskevrste rastlin(helofiti). c) Vjezerusepovečujedebelinasedimenta,vkateremjenavoljovsevečorganskihsnoviin hranil.Zvečanjemdebelinesedimentapasezmanjšujeglobinavode.Posledičnoseveča produktivnostjezera.Makrofitiseizlitoralarazširijotudiprotisredinijezera(Tarman1992). Vlitoraluuspevajogostiterobsežnisestojimočvirskihrastlin(slikaB). d) Večjaprodukcijarastlinskebiomaseinpočasnarazgradnjanekromasepovzročikopičenje organskihsnovivlitoraluinnaseljevanješotnihmahov,kiprekrijejolitoralnideljezera. Plitvejšideljezerasespremenivmočvirje(Wetzel2001,820),kisesčasomarazširitudiv globljidel. e) Vobmočjihzzadostnokoličinopadavin,oziromavlažnoklimo(Alpski,predalpskiindinarski svet),jezerovcelotiprekrijejošotnimahoviizkaterihlahkosčasomanastanetudiveč metrovdebelaplastšote.Nastanevisokobarje,kjerklimaksnozdružbogradijopredvsem šotnimahoviinruševje(slikaC). 118 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 A B C Slike10.4.Shemasukcesijevjezeru(levo)inprimeriposameznihstadijev(10.5.,10.6.,10.7.). (Foto:I.Zelnik) 119 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 VIRI 1. AhlV.,AllenT.F.H.1996.Hierarchytheory:Avision,vocabulary,andepistemology.NewYork: ColumbiaUniversityPress. 2. AllanJ.D.,CastilloM.M.2007.Streamecology.2ndedition.Springer,Dordrecht. 3. AlleeW.C.1931.Co-OperationAmongAnimals.AmericanJournalofSociology,37,3:386-398. 4. AndrewarthaH.G.1961.IntroductiontotheStudyofAnimalPopulations.Chicago:Universityof ChicagoPress;London:Methuen&Co. 5. AnkoB.1982.Izbranapoglavjaizkrajinskeekologije.Skripta.Biotehniškafakulteta,Oddelekza gozdarstvo. 6. AnkoB.1998.Nekateriteoretskividikikrajinskoekološketipizacijekrajin.Zbornikgozdarstvain lesarstva,56:115-160. 7. BarrettG.W.,OdumE.P.2000.Thetwenty-firstcentury:Theworldatcarryingcapacity. BioScience,50:363-368. 8. BegonM.,TownsendC.R.,HarperJ.L.2006.Ecology:fromindividualstoecosystems.4thedition. Blackwell,Oxford. 9. BenesperiR.,GiulianiC.,ZanettiS.,GennaiM.,MariottiLippiM.,GuidiT.,NascimbeneJ.,FoggiB. 2012.ForestplantdiversityisthreatenedbyRobiniapseudoacacia(black-locust)invasion. BiodiversityandConservation,21:3555-3568. 10. BiggsB.J.F.,KilroyC.,2000.StreamPeriphytonMonitoringManual.NIWA,TheNewZealand MinistryfortheEnvironment,Christchurch. 11. BirdR.B.,StewartW.E.,LightfootE.N.1960.TransportPhenomena.JohnWiley&Sons.NY.780 str. 12. BlackburnG.A.2006.Hyperspectralremotesensingofplantpigments.JournalofExperimental Botany,58,4:855-867. 13. BlackmanF.F.1905.Optimaandlimitingfactors.AnnalsofBotany,19:281-298. 14. BormannF.H.,LikensG.E.,MelilloM.1977.Nitrogenbudgetforanaggradingnorthern hardwoodecosystem.Science,196:981-983. 15. BotkinD.,KellerE.2010.EnvironmentalScience.Earthasalivingplanet.7thEdition.,J.Willey andSons. 16. Braun-BlanquetJ.1964.Pflanzensoziologie.GrundzügederVegetationskunde.Springer,Wien. 17. BrianM.W.1956.Exploitationandinterferenceininterspeciescompetition.JournalofAnimal Ecology,25:335-347. 18. CerdanO.,GoversG.,LeBissonnaisY.,VanOostK.,PoesenJ.,insod.2010.Ratesandspatial variationsofsoilerosioninEurope:Astudybasedonerosionplotdata.Geomorphology,122: 167-177. 19. ChapmanR.N.1928.TheQuantitativeAnalysisofEnvironmentalFactors.Ecology,9,2:111-122. 20. CodyM.L.1991.NicheTheoryandPlantGrowthForm.Vegetatio,97,1:39-55 120 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 21. CodyM.L.,DiamondJ.M.1975.Ecologyandevolutionofcommunities.Belknappress. Cambridge,Mass. 22. ConnellJ.H.1978.Diversityintropicalrainforestsandcoralreefs.Science,199:1302-1310. 23. CooperJ.,LombardiR.,BoardmanD.,Carliell-MarquetC.2011.Thefuturedistributionand productionofglobalphosphaterockreserves.Resources,ConservationandRecycling,57:78-86. 24. CrawleyM.J.1997.PlantEcology.2ndedition.Blackwell,Oxford. 25. ČarniA.,KoširP.,MarinšekA.,ŠilcU.,ZelnikI.2007.Changesinstructure,floristiccomposition andchemicalsoilpropertiesinasuccessionofbirchforests.Periodicumbiologorum,109,1:1320. 26. DeBaryA.1879.DieErscheinungderSymbiose.VerlagvonKarlJ.Trubner,Strassburg.V: HernándezJ.E.,BolañosJ.A.,PalazónJ.L.,HernándezG.,LiraC.,BaezaJ.A.2012.TheEnigmatic LifeHistoryoftheSymbioticCrabTunicotheresmoseri(Crustacea,Brachyura,Pinnotheridae): ImplicationsforItsMatingSystemandPopulationStructure.BiologicalBulletin,223,3:278-290. 27. DescroixL.,MathysN.2003.Processes,Spatio-TemporalFactorsandMeasurementsofCurrent ErosionintheFrenchSouthernAlps:AReview.EarthSurfaceProcessesandLandforms,28:9931011. 28. DickinsonG.,MurphyK.2007.Ecosystems.2ndedition.Routledge,London. 29. DierschkeH.1994.Pflanzensoziologie:GrundlagenundMethoden.Stuttgart,UlmerVerlag. 30. EltonC.1927.Animalecology.SidgewickandJackson.London. 31. EsslF.,RabitschW.2002.NeobiotainÖsterreich.Umweltbundesamt,Wien,432str. 32. FieldC.B.,BehrenfeldM.J.,RandersonJ.T.,FalkowskiP.1998.PrimaryProductionofthe Biosphere:IntegratingTerrestrialandOceanicComponents.Science,281,5374:237-240. 33. FormanR.T.T.1995.Landmosaics:Theecologyoflandscapesandregions.Cambridge,U.K.: CambridgeUniversityPress.632str. 34. FormanR.T.T.,GodronM.1986.Landscapeecology.NewYork:JohnWiley. 35. GauseG.F.1934.Thestruggleforexistence.NewYork:Hafner.Reprint,1964,Baltimore,MD, WilliamsandWilkins. 36. GrimeJ.P.1973.Competitiveexclusioninherbaceousvegetation.Nature,242:344-347. 37. GurevitchJ.,ScheinerS.M.,FoxG.,2002.TheEcologyofPlants.SinauerAssociates,Sunderland. 38. HejdaM.,PyšekP.2006.WhatistheimpactofImpatiensglanduliferaonspeciesdiversityof invadedriparianvegetation?BiologicalConservation,132:143-152. 39. HellawellJ.M.1978.Biologicalsurveillanceofrivers.NERC,Waterresearchcentre,Stevenage. 40. HustonM.1979.Ageneralhypothesisofspeciesdiversity.AmericanNaturalist,113:81-101. 41. HutchinsonG.E.1957.Atreatiseonlimnology.Volume1.Geography,physics,andchemistry. NewYork:JohnWiley. 42. HutchinsonG.E.1978.Anintroductiontopopulationecology.YaleUniversityPress,NewHaven. 43. KiraT.1975.Primaryproductionofforests.V:CooperJ.P.(ed.)Photosynthesisandproductivity indifferentenvironments.CambridgeUniversitypress,London. 121 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 44. KleinbauerI.,DullingerS.,PeterseilJ.,EsslF.2010.Climatechangemightdrivetheinvasivetree Robiniapseudacaciaintonaturereservesandendangeredhabitats.BiologicalConservation,143: 382-390. 45. KormondyE.J.1996.Conceptsofecology.4thedition.UpperSaddleRiver,NJ,PrenticeHall. 46. KrebsC.J.2001.Ecology:theexperimentalanalysisofdistributionandabundance.5thedition, SanFrancisco,BenjaminCummings. 47. KupchellaC.E.,HylandM.C.1993.Environmentalscience:Livingwiththesystemofnature.3rd edition,PrenticeHall. 48. LarcherW.2003.Physiologicalplantecology.4thedition.Springer,Berlin,513str. 49. LawtonJ.H.,HassellM.P.1981.Asymmetricalcompetitionininsects.Nature,289:793-795. 50. LichtenthalerH.K.1987.Chlorophyllsandcarotenoids:Pigmentsofphotosynthetic biomembranes.Methodsinenzymology,148:350-382. 51. LiebigJ.von.1840.Organicchemistryinitsapplicationtoagricultureandphysiology.Reprint, 1847,Chemistryinitsapplicationtoagricultureandphysiology,L.Playfair,Edition.Philadelphia: T.B.Peterson. 52. Lovelock.E.1979.Gaia:AnewlookatlifeonEarth.NewYork:OxfordUniversityPress. 53. LovelockE.,MargulisL.1974.Atmospherichomeostasisbyandforthebiosphere:TheGaia hypothesis.Tellus,26:1-10. 54. MacArthurR.H.,WilsonE.O.1963.TheAnEquilibriumTheoryofInsularZoogeography. Evolution,17,4:373-387. 55. McNaughtonS.J.,WolfL.L.1970.DominanceandtheNicheinEcologicalSystems.Science,167, 3915,131-139. 56. McNaughtonS.J.,WolfL.L.1979.Generalecology.Holt,RinehartandWinston,NewYork. 57. MossB.2010.EcologyofFreshwaters.Wiley-Blackwell,Chichester. 58. NaimanR.J.,DécampsH.1997.Theecologyofinterfaces:Riparianzones.AnnualReviewof EcologyandSystematics,28:621-658. 59. NiemiG.J,DeVoreP.,DetenbeckN.,TaylorD.,LimaA.,PastorJ.,YountJ.D.,NaimanR.J.1990. Overviewofcasestudiesonrecoveryofaquaticsystemsfromdisturbance.Environmental Management,14,5:571-587. 60. NortonK.P.,MolnarP.,SchluneggerF.2014.Theroleofclimate-drivenchemicalweatheringon soilproduction.Geomorphology,204:510-517. 61. OdumE.P.1971.FundamentalsofEcology.3rdedition,Saunders,Philadelphia. 62. OdumE.P.,BarretG.W.2005.FundamentalsofEcology.5thedition,ThomsonBrooks/Cole. 63. PiankaE.R.2000.Evolutionarybiology,6thedition,SanFrancisco,BenjaminCummings. 64. PirnatJ.,AnkoB.2001.Znanostookolju.Skripta.UniverzavLjubljani,Biotehniškafakulteta, Oddelekzagozdarstvoinobnovljivegozdnevire. 65. PyšekP.1998.AlienandnativespeciesinCentralEuropeanurbanfloras:aquantitative comparison.JournalofBiogeography,25:155-163. 122 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 66. ŘehounkováK.,PrachK.2008.Spontaneousvegetationsuccessioningravel-sandpits:apotential forrestoration.RestorationEcology,16:305-312. 67. RejmánekM.,RichardsonD.M.,PyšekP.2005.Plantinvasionsandinvasibilityofplant communities.V:vanderMaarelE.(ed.),VegetationEcology.BlackwellScience,Oxford. 68. RidleyB.A.,DyeJ.E.,WalegaJ.G.,ZhengJ.,GrahekF.E.,RisonW.1996.Ontheproductionof activenitrogenbythunderstormsoverNewMexico.JournalofGeophysicalResearch,101: 20985-21005. 69. RodheH.1990.AComparisonoftheContributionofVariousGasestotheGreenhouseEffect. Science,248,4960:1217-1219. 70. RoufiedS.,PuijalonS.,ViricelM.R.,PiolaF.2011.Achenebuoyancyandgerminabilityofthe terrestrialinvasiveFallopia×bohemicainaquaticenvironment:anewvectorofdispersion? Ecoscience,18:79-84. 71. ShannonC.E.,WeaverW.1949.Themathematicaltheoryofcommunication.UniversityofIllinois Press.Urbana,ZDA. 72. SchlesingerW.H.1997.Biogeochemistry:ananalysisofglobalchange,2ndeditionAcademic press,London. 73. SchlesingerW.H.,BernhardtE.S.2013.Biogeochemistry:ananalysisofglobalchange,3rd edition.AcademicPress,London. 74. SchulzeE.-D.,BeckE.,Müller-HohensteinK.2005.PlantEcology.Springer,Berlin,Heidelberg. 75. Scripps,InstitutionofOceanography:TheKeelingCurve.Dostopnona: http://keelingcurve.ucsd.edu/,zadnjidostop:29.Avgust2015. 76. ShelfordV.E.1913.AnimalcommunitiesintemperateAmerica.BulletinoftheGeographic SocietyofChicago,5:1-368. 77. SimberloffD.S.2003.Howmuchinformationonpopulationbiologylsneededtomanage introducedspecies?ConservationBiology,17:83-92. 78. SimonováD.,LososováZ.2008.Whichfactorsdetermineplantinvasionsinman-madehabitatsin theCzechRepublic?Perspect.PlantEcology,10:89-100. 79. SmithR.L.,SmithT.M.2001.EcologyandFieldBiology,6thedition,BenjaminCummings,San Francisco. 80. SomodiI.,ČarniA.,RibeiroD.,PodobnikarT.2012.RecognitionoftheinvasivespeciesRobinia pseudacaciafromcombinedremotesensingandGISsources.BiologicalConservation,150:5967. 81. TansleyA.G.1935.TheUseandAbuseofVegetationalConceptsandTerms.Ecology,16,3:284307. 82. TarmanK.1992.Osnoveekologijeinekologijaživali.DZS. 83. TarmanK.1998.BiotskaraznovrstnostZemlje-kajjeinkolikšnajeraznovrstnostživegasveta. Proteus,61,2:56-65. 84. ThompsonD.J.1978.TowardsaRealisticPredator-PreyModel:TheEffectofTemperatureonthe FunctionalResponseandLifeHistoryofLarvaeoftheDamselfly,Ischnuraelegans.Journalof AnimalEcology,47,3:757-767. 123 ZelnikI.:Temeljiekologije,2015 85. TilmanD.1999.Diversitybydefault.Science,283:495-496. 86. TomanM.J.2015.GradivozapredavanjaEkologijacelinskihvoda.UniverzavLjubljani, Biotehniškafakulteta,Oddelekzabiologijo. 87. TomanM.J.,GrošeljA.M.,ZelnikI.2014.Theinfluenceofselectedfactorsonthedistributionof epilithicdiatomsinatorrentialrivertheKamniškaBistrica(Slovenia).ActabotanicaCroatica,73, 2:447-463. 88. TomeD.2006.Ekologija:organizmivprostoruinčasu.TehniškazaložbaSlovenije. 89. UrbaničG.,TomanM.J.2003.Varstvocelinskihvoda.Priročnikzavaje.Ljubljana,Študentska založbaScripta. 90. VeenvlietP.,KusVeenvlietJ.2006.Ribeslovenskihcelinskihvoda:priročnikzadoločanje. Grahovo,ZavodSymbiosis. 91. ViláM.,EspinarJ.L.,HejdaM.,HulmeP.E.,JarošíkV.,MaronJ.L.,PerglJ.,SchaffnerU.,SunY., PyšekP.2011.Ecologicalimpactsofinvasivealienplants:ameta-analysisoftheireffectson species,communitiesandecosystems.EcologyLetters,14:702-708. 92. VitousekP.M.,D’AntonioC.M.,LoopeL.L.,WestbrooksR.1996.Biologicalinvasionsasglobal environmentalchange.AmericanScientific,84:468-478. 93. WetzelR.G.2001:Limnology.LakeandRiverEcosystems.3rdedition,SanDiego,AcademicPress. 94. WhittakerR.H.1962.ClassificationofNaturalCommunities.BotanicalReview,28:1-239. 95. WhittakerR.H.1972.Convergencesofordinationandclassification.V:TüxenH.(Ed.) GrundfragenundMethodeninderPflanzensoziologie.Junk,DenHaag,str.39-58. 96. WhittakerR.H.1975.Communitiesandecosystems,2ndedition.Macmillan,NewYork. 97. WhittakerR.H.1977.Evolutionofspeciesdiversityinlandcommunities.EvolutionaryBiology,10: 1-67. 98. ZelnikI.2003.FitocenološkiopisvlažnihtravnikovjugovzhodneSlovenije.Mag.delo,Ljubljana, UniverzavLjubljani,BiotehniškaFakulteta,Oddelekzabiologijo. 99. ZelnikI.2012.Thepresenceofinvasivealienplantspeciesindifferenthabitats:casestudyfrom Slovenia.=Razširjenosttujerodnihinvazivnihvrstrastlinvrazličnihhabitatih:primerizSlovenije. ActaBiologicaSlovenica,55,2:25-38. 100. ZelnikI.,ČarniA.2008b.Distributionofplantcommunities,ecologicalstrategytypesand diversityalongamoisturegradient.CommunityEcology,9:1-9. 101. ZelnikI.,ŠilcU.,ČarniA.,KoširP.2010.Revegetationofmotorwayslopesusingdifferentseed mixtures.RestorationEcology,18,4:449-456. 124
© Copyright 2024