Visoka škola primenjenih strukovnih studija-Vranje

EKOLOGIJA I ZAŠTITA ŽIVOTNE SREDINE

dr Gordana Bogdanović,prof.2014.god.

Sl.1. Planeta Zemlja

Uvod u ekologiju

• Ekologija je naučna disciplina koja proučava odnos izmedju živih bića medjusobno i živih bića iz spoljašnje sredine.

• Naziv ekologija, potiče od grčke reči OICOS što znači dom ili kuća i LOGOS što znači nauka.

• Prvi utemeljivač ekologije je Čarls Darvin (prvi naziv - Ernest Hekel (1866 god.)).

• Varming 1895. god. objavljuje naučni rad o ekološkoj geografiji biljaka.

Grane ekologije:• Autoekologija – ekologija vrsta,• Demekologija – ekologija populacije,• Sinekologija – proučava odnos životnih

zajednica i spoljašnje sredine,• Humana ekologija – ekologija čoveka,• Socijalna ekologija – proučava uticaj

drustvenih činioca na životnu sredinu,• Urbana ekologija – proučava odnose i procese

u urbanoj sredini.

- Interdisciplanarna nauka: biologija, hemija, geografija, agronomija, šumarstvo, sociologija.

- XX vek – procvat ekologije kao nauke

Prema vrsti organizama koje proučava ekologija se deli na :

• Fitoekologiju - ekologija biljaka i• Zooekologiju - ekologija životinja.

Ekološki faktori

• Ekološki faktori su uticaji koji uslovljavaju opstanak živih bića.

Ekološki faktori :• abiotički i • biotički. Abiotički faktori:• Klimatski (svetlost,voda,vazduh i vlaga),• Edafski (faktori zemljišta i stena) i• Orografski (reljefni,nadmorska visina,položaj terena u

odnosu na strane sveta i nagnutost podloge).

• Biotički faktori su uzajamni uticaji biljaka, životinja i čoveka.

Karakteristike ekoloških faktora:- promenljivost,- kompleksnost (zajedničko delovanje) i- medjusobna uslovljenost.

Osnovni ekološki pojmovi

• Životna sredina je naseljeni deo zemljinog prostora u kome odredjena živa bića mogu da opstanu.

• Tipovi životnih sredina:- vodena,- vazdušna (površina podloge i deo atmosfere)

i - zemljišna (šupljina zemljišta i stena).

Sl.2. Životne sredine

• Životno stanište (biotop) - (grč. bios - život, topos – mesto) je deo ograničenog prostora sa gotovo istom kombinacijom ekoloških faktora.

• Populacija – je skup jedinki iste vrste koji žive na odredjenom staništu i koje se mogu ukrštati i davati plodno potomstvo.

- Brojnost populacije (ukupan broj jedinki/prostor),- Gustina populacije (broj jedinki/m²),- Migracije – povremene seobe,- Natalitet – broj rodjenih u populaciji,- Mortalitet – broj umrlih u populaciji.

Sl. 3. Biotop - Amazon (životno stanište)

• Biocenoza – je skup populacija raznih vrsta biljaka, životinja i mikroorganizama koje žive na istom staništu, u istim uslovima i koji su medjusobno povezani različitim odnosima u celinu.

• Biocenoze: - prirodne i - veštačke. • Dominantna vrsta – najbrojnija vrsta u

biocenozi.

Sl. 4. Biocenoza mora (životna zajednica)

• Spratovnost – prostorni raspored organskih vrsta koji omogućava bolju iskorišćenost životnih uslova.

• Primer: - sprat drveća, - sprat žbunja, - sprat zeljastih biljaka, - prizemni sprat, - zemljište.- Sezonska ritmika- promene koje organizam

ima tokom godišnjih doba.

Sl.5. Spratovnost u šumi

• Ekosistem – jedinstven sistem biotopa i

biocenoze, u kome materija kruži a energija protiče.

BIOTOP + BIOCENOZA = EKOSISTEM

Odnosi u ekosistemu: → AKCIJE (uticaji biotopa na biocenozu), → REAKCIJE (uticaji biocenoze na biotop) i → KOAKCIJE (uzajamni uticaji organizma).- Ekosistem karakterišu: samoregulacija,

samoadaptacija i samoobnavljanje.

Sl.6. Ekosistem

Sl. 7. Ekosistem tajga (zimzelene šume severnih delova umerene zone severne polulopte –EU, SAD i Azija)

Sl.8. Ekosistem tundra (vegetacije bez drveća-Alpi, Arktik i Antartik)

• Biom – skup većeg broja složenih ekosistema.• Biomi: - Tundre, - Tajge, - Umerene travnate oblasti i prerije, - Pustinje, - Listopadne šume, - Planine, - Tropske travnate oblasti i savane, - Polarne ledene kape, - Tropske šume.• Prerije – nizijska oblast sa travama i zeljastim biljkma, bez

drveća (umerena klima).• Savane - travnjaci tropskog i suptropskog podneblja s retkim

šumarcima stabala i grmlja.

Sl.9. Raspored bioma na planeti Zemlji

• Stabilnost ekosistema – sposobnost poremećenog ekosistema da se vrati u prvobitno stanje (zapuštene njive, bašte).

• Sukcesije – postepeno smenjivanje životnih zajednica u određenom prostoru (pr. ostrvo Krakatau u Tihom okeanu 1883 god. prekrila lava debljine 30-60 m; nakon 3 godine pojavile su se alge, lišajevi, bakterije i mahovine).

• Sukcesije mogu biti: - prirodne i - sekundarne.

Sl. 10. Prirodne sukcesije – pokretna peščana dina u Indiani

Sl.11. Sekundarna sukcesija – na zapuštenom travnjaku

• Biosfera- predstavlja sveukupnost živog sveta koji je u vidu tankog omotača (u odnosu na prečnik Zemlje) neravnomerno distribuiran na Zemlji, tj. naseljava delove hidrosfere, litosfere i atmosfere.

Sl.12. Biosfera

Lanac ishrane

• Lanac ishrane – odnosi ishrane medju članovima biocenoze.

PROIZVOĐAČI →POTROŠAČI →RAZLAGAČI

Tipovi ishrane: - autotrofni, - simbiotski,- heterotrofni, - saprofitski.- parazitski,

Sl.13. Lanac ishrane

• Piramida ishrane - grafički prikaz odnosa brojnosti i veličine organizma u lancu ishrane u kome se masa i količina energije smanjuje sa svakim sledećim trofičkim stupnjem (pr. masa biljojeda je veća od mase mesojeda).

Sl. 14. Piramida ishrane

Sl.15. Piramida ishrane čoveka

ZAGAĐENJE I ZAŠTITA ŽIVOTNE SREDINEUvod

• Uzroci zagadjenja životnih sredina: razvijena industrija, veliki broj stanovnika na planeti, sintetska jedinjenja, pesticidi, aditivi, lekovi, prevozna sredstva, otpad, buka, radioaktivne supstance, i dr.

• Prevozna sredstva učestvuju sa 50% u zagadjivanju atmosfere. Oslobadjaju oko 250 000 000 tona ugljen-monoksida i 260 000 000 tona ugljen-dioksida.

Vrste zagadjenja životnih sredina

• Prema prirodi zagadjivača - prema hemijskoj prirodi: organski i neorganski; prema fizičkom stanju: gasni, tečni i čvrsti;

• Prema svojstvima zagadjivanja - zagadjivače rastvorljive u vodi, ulju ili mastima, biodegradibilne (biljke i bakterije koje razlažu toksične materije do netoksičnih komponenti); postojanost i reaktivnost.

• Prema zagadjenju sektora životne sredine - zagadjivači zemljišta, vode, vazduha i hrane.

• Prema izvoru zagadjenja - produkti sagorevanja goriva, produkti industrijskog porekla, komunalni, poljoprivredni, produkti mikroorganizama.

• Prema upotrebi - u industriji, urbanim sredinama i poljoprivredi.

• Prema efektima - supstance koje utiču na atmosferske procese; procese u vodi; na čoveka i njegovo funkcionisanje; na životinjski svet; na biljke, i degradaciju životnih sredina.

• Efekti zagađenja: a) promene kod mikroorganizama, biljaka,

životinja i čoveka;b) degradacija ekosistema;v) klimatske promene (efekat staklene bašte,

mikroklima gradova, destrukcija ozonskog omotača);

g) mutacije - promene u genetičkom materijalu individue, populacije i vrste koje se fenotipski manifestuju pojavom novih morfoloških i drugih osobina (štetne, letalne).

Čovek faktor i ,,meta″ zagađenja

• Danas oko 7 milijardi stanovnika na planeti

• Dekart ,,Bivajući čovekom ja samim tim zagađujem″.

• Revolucije tokom evolucije čoveka: 1) paleolitska (pre 2.000.000 god.-

primitivna oruđa za rad), 2) neolitska (pre 10-15.000 god.-

poljoprivreda), 3) urbana, 4) industrijska, 5) naučna, 6) kibernetska i 7) atomska.

Kruženje materije

Hemijski elementi su podeljeni na: - makroelemente (H₂, O₂, C i N₂) i - mikroelemente (Mg, Fe, Co, Mn, Mo, B, J, Cu).

Tipovi kruženja materije: - gasni (C, O₂, i N₂) i - sedimentacioni (S, P, J).

Kruženje kiseonika (O₂)

• Kruženje kiseonika: - fotosinteza i - disanje

- Globalna kriza kiseonika

Sl. 16. Kruženje kiseonika

Kruženje vode (hidrološki ciklus)

• 2/3 biosfere čini voda (97℅ slana-mora i okeana i 3℅ slatka)

• 1 ℅ pijaća voda

Kruženje vode: - evaporacija (isparavanje, transpiracija) i - padavine.

Sl. 17. Kruženje vode

• Osobine vode:a) visoka specifična toplota-sporo zagrevanje i

hlađenje,b) univerzalni rastvarač;v) 70℅ tela živih bića čini voda;g) transportna uloga (pr. krv);d)unutrašnja sredina živih bića (biohemijski i

fiziološki procesi).

Kruženje ugljenika (C)

• 49 ℅ suve materije organizma čini ugljenikTok kruženja ugljenika:- Iz vazduha CO₂ biljke koriste za fotosintezu

(svaki atom C za 250 godina prođe kroz fotosintezu – brzo kruženje)

- CO₂ + H₂O → H₂CO₃- Ugljenik nastaje pri sagorevanju uglja i nafte- Ugljenik se deponuje u obliku uglja, nafte,

krečnjačkih naslaga.

Sl.18. Kruženje ugljenika

Kruženje azota (N₂)

• Azot čini 78℅ atmosfere• U zemljištu se nalazi u obliku nitrata, nitrita,

aminokiselina, amonijumovih soli.• Bakterije roda Rhizobium su azotofiksatori →

kvržice kod familije Fabaceae (leguminoza).

Sl. 19. Kruženje azota u prirodi

Sl.20. Čvorići na korenu leguminoze

• Amonifikacija – preobražaj organskog azota u neorganski (nitrati i nitriti →NH₃).

• Nitrifikacija – preobražaj neorganski u organski (NH₃ → nitrati i nitriti).

• Denitrifikacija – bakterije roda Pseudomonas u dubljim slojevima prevode nitrate i nitrite u molekule azota.

Kruženje fosfora (P)

• Fosfor gradi: ATP, ADP, AMP, RNK, DNK, zube, kosti.

• Fosfor se blokira: - u zubima i kostima - sedimenti mora i okeana - ptičji izmet guana

Sl. 21. Kruženje fosfora

Kruženje sumpora (S)

• Sumpor se nalazi u:- aminokiselinama – cistin, cistein i metionin (-SH grupa);- enzimima–karboksilaza,transaminaza,koenzim

A);- u zemljištu – mineralne soli;- sulfati i sulfidi;- biljke – folijarna ishrana.

• Sumpor se oslobađa sagorevanjem fosilnih goriva (uglja, nafte i naftnih derivata).

• Kisele kiše – sadrže: H₂O; H₂SO₄; HNO₃ i H₂CO₃• Nerastvorljivi: fero sulfat (FeS); pirit (Fe₂S₃);

kalcijum sulfat (CaSO₄)

Sl. 22. Kruženje sumpora

Sl.23.Sušenje šuma kao posledica padanja kiselih kiša

TOKSIKOLOGIJA

• Toksikologija je nauka o otrovima koja proučava delovanje otrova na organizam i međudejstvo organizma i otrova.

• Bilo koja supstanca može biti otrov ako je u velikim koncentracijama čak i kuhinjska so i kiseonik, dok neke i u vrlo malim koncentracijama deluju kao otrov.

• Klasifikacija industrijskih gasova: - asfiksioni, - iritirajući, - gasni narkotici,- neorganska i organska jedinjenja metala.- Klasifikacija gasova prema biotransformaciji:- podležu biotransformaciji (benzol) i- ne podležu biotransformaciji (ugljovodonici

alifatičnog reda).

• Klasifikacija gasova prema toksičnom delovanju na organe:

- neurotropni,- hepatotropni,- nefrotoksični i - kardiotoksični.• Klasifikacija gasova prema specifičnom dejstvu

toksičnih materija:- alergeni,- teratogeni,- mutageni i- kancerogeni.

• Vrste trovanja:- opšte (delovanje Mn na nervni sistem) i- lokalno (iritacija, upale, opekotine).- Podela trovanja prema formi izražavanja:- akutno (havarije) i- hronično (Pb, isparenja Hg).- Putevi prodiranja toksina u organizam:- respiracioni sistem - najbrži,- digestivni sistem i- kožni sistem.

• Neutralizacija dejstva toksina:- izmena hemijske strukture toksina,- deponovanje (teški metali u kostima i

zubima), i - izlučivanje toksikanata (pr: arsen-preko žuči,

mleka,urina).- Osetljivost na dejstvo toksina zavisi od:

uzrasta, pola, imuniteta, načina života i ishrane.

Doze toksikanata

• Prazna doza - najmanja količina toksikanta koja izaziva određene promene.

• MDK (maksimalno dozvoljena koncentracija) - je koncentracija nekog toksikanta u vazduhu, vodi i hrani, koja ne ispoljava štetne biološke efekte i koja se ne sme prekoračiti pod bilo kakvim okolnostima.

• Letalna doza - izaziva smrt