Embed Size (px)
Citation preview
Davorin Tome, Al Vrezec
EKOLOGIJA
Učbenik za biologijo v programih gimnazijskega izobraževanja
EVOLUCIJA, BIOTSKA PESTROST IN EKOLOGIJAEKOLOGIJAUčbenik za biologijo v programih gimnazijskega izobraževanja
Avtorja dr. Davorin Tome, dr. Al VrezecIlustracije Erika Omerzel Vujić, računalniške risbe Mojca Lampe Kajtna, Jurij MikuletičFotografije Davorin Tome, Al Vrezec, Jože Bavcon, Anton Brancelj, Ciril Mlinar, Miha Krofel, Leon Kebe, Roman Remškar, Gorazd Avguštin, The Living World, Oxford University Press 1993, Wikipedia, arhiv DZS
Strokovni pregled doc. dr. Tomaž Amon, mag. Andrea Premik Banič, prof. biol.Jezikovni pregled Jelka Makoter, prof. slov.Korekture Jasna Berčon
Strokovni svet RS za splošno izobraževanje je na svoji 131. seji dne 15. 4. 2010 na podlagi 25. člena Zakona o organizaciji in financiranju vzgoje in izobraževanja (Uradni list RS, št. 115/03-ZOVFI-UPB3) in 15. člena Pravilnika o potrjevanju učbenikov (Ur. l. RS, št. 57/06) sprejel sklep št. 6130-1/2010/85 o potrditvi učbenika EVOLUCIJA, BIOTSKA PESTROST IN EKOLOGIJA (2. dela) – EKOLOGIJA za poučevanje biologije v 1.–4. letniku gimnazijskih programov izobraževanja.
Urednica Tamara Mušinović ZadravecLikovno-grafična urednica Meta ŠkrabarOprema Alma UrbanijaGlavna urednica Tanja ŽeleznikIzvršna direktorica Divizije založništev Ada de Costa Petan
© DZS, založništvo in trgovina d. d., (2010). Vse pravice pridržane.Brez pisnega dovoljenja Založbe je prepovedano reproduciranje, distribuiranje, dajanje v najem, javna priobčitev, dajanje na voljo javnosti (internet), predelava ali vsaka druga uporaba tega avtorskega dela ali njegovih delov v kakršnemkoli obsegu ali postopku, vključno s fotokopiranjem, tiskanjem ali shranitvijo v elektronski obliki.Odstranitev tega podatka je kazniva.
CIP - Kataložni zapis o publikaciji
Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana
574(075.3)
TOME, Davorin
Evolucija, biotska pestrost in ekologija. Ekologija : učbenik za biologijo
v programih gimnazijskega izobraževanja / Davorin Tome, Al Vrezec ;
[ilustracije Erika Omerzel Vujić, računalniške risbe Mojca Lampe Kajtna,
Jurij Mikuletič ; fotografije Davorin Tome ... et al.]. - Ljubljana : DZS, 2010
ISBN 978-961-02-0197-7
1. Vrezec, Al
251482624
ČLOVEKOV VPLIV NA EKOSISTEM
Človek spreminja ekosisteme na našem
planetu in neposredno vpliva na propa-
danje biotske pestrosti. Zaradi velikih
sprememb se organizmi ne uspejo dovolj
hitro naravno prilagoditi nanje.
BIOTSKA PESTROST IN BIOSFERA
Ekosistemi so odprti in med seboj
povezani. Vrste so med seboj povezane
z različnimi medsebojnimi odnosi.
ZGRADBA IN DELOVANJE EKOSISTEMOV
Ekologija preučuje odnose med orga-
nizmi in interakcije organizmov z neživim
okoljem. Osnovna funkcionalna enota je
ekosistem, ki združuje neživo in živo okolje.
ENOCELIČNOST IN VEČCELIČNOST
Vsi organizmi so sestavljeni iz celic. Pri
mnogoceličarjih v organizmu obstaja
usklajeno delovanje mnogih celic,
ki so organizirane v tkiva, organe in
organske sisteme.
EKOLOŠKA NIŠA
Organizmi živijo v populacijah in
izkoriščajo žive in nežive danosti
okolja, ki jih s skupnim izrazom
imenujemo ekološka niša vrste.
NOTRANJE OKOLJE ORGANIZMA
Relativna stabilnost notranjega okolja
je rezultat dinamičnega ravnovesja,
za vzdrževanje katerega je potrebna
energija. Vsi organizmi privzemajo
energijo iz okolja in izmenjujejo snovi
z okoljem.RAZNOLIKOST ORGANIIZMOV
Kljub raznolikosti organizmov obsta-
jajo podobnosti v njihovi zgradbi in
delovanju, ki so posledica skupnega
evolucijskega izvora.
ZGRADBA IN DELOVANJE ORGANIZMOV
Zgradba in delovanje organizmov
sta neposredno povezana z načinom
reševanja življenjskih problemov, ki se je
izoblikoval v procesu evolucije in
interakcije organizmov z okojem.
MEHANIZMI EVOLUCIJE
Evolucija je posledica potenciala vrste za
povečanje številčnosti osebkov, genske
variabilnosti potomcev zaradi mutacij in rekom-
binacij genov, končne razpoložljivosti naravnih
virov in selekcijskih mehanizmov okolja. RAZVRŠČANJE ORGANIZMOV
Biološko razvrščanje organizmov v
sistem temelji na sorodnosti med
organizmi. Organizme razvrščamo
v hierarhično urejene skupine na
osnovi podobnosti, ki odražajo
njihovo evolucijsko zgodovino.OSNOVE SPOLNEGA RAZMNOŽEVANJA
Pri spolnem razmnoževanju nastajajo nove genske
kombinacije. Spolno razmnoževanje povečuje
raznolikost med organizmi znotraj vrste. Mutacije
v spolnih celicah imajo za posledico spremembe,
ki jih lahko dedujejo potomci.
OSNOVE DEDOVANJA
Pri vseh organizmih so molekule DNA
nosilci dednih informacij, ki določajo
značilnosti organizma. Mutacije so
spremembe DNA. Mnoge mutacije
ne vplivajo na zgradbo in delovanje
organizma, nekatere pa povzročijo
spremembe celic in organizmov.
VRSTE DEDOVANJA IN GENSKO
INŽENIRSTVO
Celice vsebujejo gene, ki se lahko
različno dedujejo in izražajo. Človek
z biotehnologijo spreminja genome
organizmov za zadovoljevanje svojih
potreb.
ZGRADBA IN DELOVANJE CELICE
Osnovna gradbena in funkcionalna
enota vseh organizmov je celica.
Delovanje celice je povezano z njeno
notranjo zgradbo. Izbirno prepustna
biotska membrana celice regulira
njeno interakcijo z okoljem. V celici
potekajo pretvorba energije, transport
molekul, razgradnja in sinteza novih
molekul, odstranjevanje odpadnih
snovi ter shranjevanje in izražanje
genetske informacije.
CELICA JE ODPRT DINAMIČEN SISTEM
Celica je odprt dinamičen sistem. Večina celičnih
funkcij temelji na biokemijskih reakcijah. Snovi iz
okolja uporabi za sintezo celici lastnih snovi. Potek
reakcij razgradnje in sinteze omogočajo beljakovinski
katalizatorji – encimi.
po
z r
ČlČ o
plap
da
sp
hit
j
..
LOVEKOV VPLIV NA EKČČČL
ČČ
imenujemo ekološka niša vrste.
NOTRANJE OK
R l ti t bR
je
z
R
A RAZM
NIZMOV
VSEBINSKO KAZALO
1 EKOLOGIJA JE ZNANSTVENA VEDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1 Ekologija preučuje organizme v okolju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.2 Naloga ekologov ni skrb za naravo, temveč skrb za ljudi, toda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3 Ekologija se povezuje z drugimi vedami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2 EKOLOGIJA PREUČUJE NARAVO NA VEČ ORGANIZACIJSKIH NIVOJIH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1 Živi sistemi so hierarhično organizirani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2 Različne vede se ukvarjajo z različnimi nivoji organiziranosti narave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3 OSNOVNI POJMI V EKOLOGIJI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4 ORGANIZMI V OKOLJU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.1 Za življenje je potrebna energija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.2 Neživi dejavniki okolja določajo osnovne življenjske razmere za organizme . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.3 Pestrost organizmov na Zemlji je neizmerna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4 Pestrost organizmov na Zemlji je neizmerna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
5 RAZMERE, V KATERIH ŽIVIJO ORGANIZMI, SE SPREMINJAJO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.1 Razmere v okolju se spreminjajo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
5.2 Osebki se prilagajajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
6 EKOLOŠKI PROCESI SO ORODJE, KI OBLIKUJEJO EVOLUCIJO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.1 Ekološke prilagoditve vodijo populacije v evolucijske spremembe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.2 Genska pestrost je pomembna za prilagajanje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
6.3 Naravni izbor, ki usmerja evolucijo, je ekološki mehanizem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
7 POPULACIJA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7.1 Populacija je skupina organizmov iste vrste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
7.2 Populacije se spreminjajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
8 EKOLOŠKA NIŠA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
8.1 Ekološka niša je popoln opis razmer, v katerih vrsta živi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
8.2 Strpnostna krivulja prikazuje prilagojenost vrste na dejavnik okolja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
8.3 Ekološka niša je mnogodimenzionalen hipervolumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
9 NAŠ PLANET JE POVEZANA CELOTA EKOSISTEMOV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
9.1 Življenjske združbe krojijo odnosi med vrstami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
9.2 Sobivajoče vrste med seboj tekmujejo za različne vire okolja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
9.3 Plenilci so lahko mesojedci, rastlinojedci in vsejedci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
9.4 Zajedavec izkorišča gostitelja kot vir energije in snovi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
9.5 Pozitivni medvrstni odnosi so zelo pogosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
9.6 Vrste v združbi se povezujejo v prehranjevalne splete. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
9.7 Organizmi v procesu razgradnje pretvarjajo organsko snov v anorgansko . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
10 VSAK EKOSISTEM IMA SVOJO ZGRADBO IN DELOVANJE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
10.1 Življenjska združba je kompleksen sistem med seboj povezanih vrst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
10.2 Biotska pestrost združuje gensko, vrstno in ekosistemsko pestrost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
10.3 Ves živi svet Zemlje je povezan v enotno biosfero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
11 V EKOSISTEMU SE ENERGIJA PRETAKA, SNOV PA KROŽI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
11.1 Organizmi potrebujejo organske snovi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
11.2 Organizme delimo na proizvajalce in potrošnike . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
11.3 Energija v ekosistemih se pretaka, snov pa kroži . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
11.4 Ekosistemi ne delujejo brez virov energije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
11.5 Primarna in sekundarna proizvodnja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
11.6 Snov na Zemlji stalno kroži med štirimi zbiralniki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
12 VARSTVO OKOLJA IN NARAVE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
12.1 Ljudje vsestransko vplivamo na okolje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
12.2 Ljudje že izčrpavamo nekatere naravne vire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
12.3 Onesnaževanje kot oblika vpliva na okolje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
12.4 Vsako živo bitje proizvaja tudi odpadke. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
12.5 Bioakumulacija – skrite pasti nevarnih snovi! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
12.6 Čista voda postaja na Zemlji redkost. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
12.7 Organizmi vplivajo na atmosfero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
12.8 Učinek tople grede vpliva na življenje na Zemlji. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
12.9 Globalne podnebne spremembe se že dogajajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
12.10 Trajnostna raba virov omogoča dolgoročni razvoj človeške družbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
12.11 Onesnaženje vpliva tudi na človeka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
12.12 Zdrava hrana in čista voda kot vrednota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
12.13 Človek ima danes globalno in ekosferno vlogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
12.14 Biotska pestrost je dandanes vrednota, ki jo je potrebno ohranjati
za obstoj človeštva. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
12.15 Izginotje ključne vrste ima za posledico spremembo zgradbe
in delovanja ekosistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
12.16 Gojenje gensko spremenjenih rastlin prosto v okolju predstavlja vsaj potencialno
nevarnost za biotsko pestrost. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
12.17 Ogroženim vrstam v bližnji prihodnosti grozi izumrtje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
12.18 Cilj varstva narave je celostno ohranjanje ekosistemov,
pri čemer si pomagamo s krovnimi vrstami. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
12.19 Varstvo okolja in narave ureja zakonodaja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Stvarno kazalo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Avtorji in viri fotografij . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
7
1Kadarkoli se v medijih pojavi beseda »ekologija«, se ekologom naježi dlaka, saj je beseda verjetno ena najbolj zlorabljenih v sodobni družbi. Kljub temu, da se vsi o ekologiji učimo v šolah, le malo ljudi ve, kaj to v resnici je. Prav tako malo ljudi loči med pojmoma varstvo okolja in varstvo narave. Pojma sta sicer tesno povezana, pa vendar imata včasih tudi povsem nasproten pomen. Ker je ekologija tako zelo kompleksna veda, se ekologi pri reševanju problemov iz narave pogosto povezujejo s strokovnjaki drugih ved.
Ekologija je znanstvena veda
1.1 Ekologija preučuje organizme v okolju
1.2 Naloga ekologov ni skrb za naravo, temveč skrb za ljudi, toda ...
1.3 Ekologija se povezuje z drugimi vedami
EkologijaKo prebiramo časopise in gledamo oddaje na televiziji lahko pogosto preberemo ali slišimo tudi kaj o ekologiji. Večinoma so
to oddaje in prispevki o ekoloških akcijah pobiranja smeti, ali oddaje, v katerih nastopajo samooklicani ekologi, ki nas učijo,
kako ločevati odpadke. Pogosto besedo ekologija uporabljajo trgovci na prodajnih letakih. Upajo, da bodo izdelke lažje pro-
dali, če jim bodo dodali pridevnik »ekološki«. Tak naziv večinoma podelijo izdelkom, ki so bolj varčni ali imajo zmanjšano
količino izpustov v okolje, ali imajo na splošno manj za človeka škodljivih snovi. Včasih za »ekološke« okličejo tudi stare mo-
dele, da s tem povečajo zanimanje za izdelke, ki ne gredo več v promet. Ekološka so tako na primer vozila, sijalke, hladilniki,
tudi posamezni izdelki za kozmetiko, prehrambni artikli. Vsi ti in podobni primeri namigujejo, da beseda ekologija ljudem
očitno pomeni nekaj dobrega, nekaj pozitivnega, nekaj, kar je v vsakem primeru dobro imeti ali biti. Zakaj bi se sicer v medi-
jih tako pogosto pojavljali.
To, da je ekologija nekaj pozitivnega, nekaj, o čemer bi moral biti seznanjen vsak človek na tem planetu, pa je tudi vse, kar se
o ekologiji lahko naučimo iz medijev. Vse ostalo je zavajanje. Ekologija je v resnici nekaj povsem drugega od prej naštetih
primerov. Od kar je Ernest Haeckel ekologijo prvič opredelil kot znanstveno vedo, pravi ekologi na zlorabo besede ekologija
v ekonomske in politične namene opozarjajo že skoraj 150 let.
Biologija in družba
8
Ernest Haeckel je bil nemški zdravnik, ki se je kasneje izpopolnil v znanju biologije.
Bil je eden najbolj vnetih zagovornikov Darwina in njegove teorije o naravnem iz-
boru. Leta 1866 je bil prvi, ki je ekologijo opredelil kot znanstveno vedo. Po njego-
vem ekologija preučuje organizme v povezavi z njihovim okoljem.
Raziskovanje življenja
1. 1 Ekologija preučuje organizme v okoljuEkologija nima s smetmi, varčnimi stroji ali zdravo hrano prav nič skupnega! Ekologija je znanstvena veda, ki preučuje organizme v njihovem okolju. Predvsem jo zanima kako se organizmi prilagajajo na spremembe v okolju, da imajo lahko dovolj potomcev, ki bodo nadaljevali njihovo vrsto. Okolje je v ekologiji sestavljeno iz treh delov: iz fizičnega prostora, neživih in živih dejavnikov. Neživi dejavniki določajo osnoven okvir razmer, na katere morajo biti organizmi prilagojeni, če želijo preživeti. Organizmi neke vrste, ki so prilagojeni na tempe-raturne razmere med 10 °C in 20 °C, lahko preživijo le, če je temperatura znotraj tega razpona. Ali bodo orga-nizmi kljub prilagojenosti na nežive dejavnike tam tudi dejansko živeli, je odvisno od ostalih organizmov, s katerimi si delijo fizični prostor. Kljub temu, da so vsi dejavniki nežive narave znotraj razpona, ki omogočajo organizmu, da preživi, ga v okolju ne bo, če ga bo drug organizem uplenil ali pregnal. Sobivajoči organizmi, ki so del živih dejavnikov, so torej končen dejavnik, ki določa kje in kako posamezniki živijo (slika 1. 2).
Slika 1.1: Ernest Haeckel, oče ekologije
ekologija – izhaja iz grške besede »oikos«, ki pomeni dom oz. bivališče. Glede na to, da je ekologija ena izmed ved
biologije, je oikos mišljen kot bivališče vseh živih organizmov, ne samo ljudi
Slika 1. 2: Okolje v ekologiji je fizični prostor
(gorsko jezero), neživi dejavniki (npr. temperatura
pod lediščem, zahajajoče sonce) in vsi organizmi,
ki sobivajo (na sliki race mlakarice).
9
Okolje organizma je:
1. Fizičen prostor, v katerem organizmi živijo (jezero, območje, na katerem raste gozd, mesto, gora, otok, celina …).
2. Neživi (abiotski) dejavniki, ki okolju določajo njegovo fizikalno in kemijsko kvaliteto (toplota, količina pada-vin, režim padavin, oblika padavin, število meglenih dni, dolžina dneva in noči, moč sončevega sevanja, moč in smer vetrov, valovanje, potresi …)
3. Živi (biotski) dejavniki, ki jih predstavljajo vsi organizmi iste vrste in vsi organizmi drugih vrst. Pomembno pri tem je, da je s temi organizmi v stalnih ali vsaj občasnih odnosih (v ekologiji te odnose opisujemo kot tekmovalnost, plenjenje, zajedavstvo itd.).
Zanimivost
Pra-ekologiČeprav je ekologija v primerjavi z matematiko, fiziko, biologijo in kemijo zelo mlada veda, so se ljudje z ekologi-
jo podzavestno ukvarjali že bistveno prej, preden so se naučili računati, mešati različne snovi, še preden so se
začeli artikulirano sporazumevati. Praljudje so morali proučiti lastnosti organizmov v okolju, da so lahko preži-
veli. Na primer, za organizme, ki so jih uporabljali za hrano, so morali vedeti kje se skrivajo in kako jih je najlažje
ujeti, spoznati so morali, v katerih sezonah je hrane malo in je pred tem potrebno narediti zaloge. Torej so bili že
praljudje neke vrste amaterski ekologi.
Eden najznamenitejših ekologov vseh časov je bil Charles Darwin. Ker je njegov največji prispevek v znanosti
povezan z razvojem organizmov od preprostih k bolj zapletenim oblikam, ga večina ljudi smatra za človeka,
ki je odkril evolucijo. V resnici so o evoluciji in o tem, da vrste niso nespremenljive, temveč se razvijajo in spre-
minjajo, pisali že stari Grki več kot 2.000 let pred Darwinom. Darwinov izjemen
prispevek k znanosti in naravoslovju je odkritje mehanizma, kako evolucija po-
teka. Ta mehanizem je ekološki proces prilagajanja organizmov na spremenlji-
ve razmere okolja. Organizmi, ki so dobro prilagojeni na okolje, imajo največ
potomcev in celotna vrsta se razvija v njihovi smeri. Darwin je bil torej po svo-
jem delu pravi ekolog. Res pa tega niti sam ni vedel. Knjiga »O izvoru vrst z
naravnim izborom«, v kateri je mehanizem opisal in ga podkrepil s številnimi
primeri, je namreč izšla že leta 1859, torej sedem let pred Haecklovo opredelit-
vijo ekologije kot vede. Nobena skrivnost ni, da je Haeckel to naredil prav pod
vplivom znamenite Darwinove knjige.
Raziskovanje življenja
Slika 1.3: Charles Darwin, prvi med ekologi
Ekologija je znanstvena veda
10
1. 2 Naloga ekologov ni skrb za naravo, temveč skrb za ljudi, toda …V ospredju preučevanja ekologov so vedno in samo organizmi. Smeti in ekološki stroji so v ekologiji le del okolja, ki vpliva na organizme. Zato ekolog lahko preučuje vpliv smeti ali strojev na življenje organizmov, med-tem ko pobiranje ali ločevanje smeti in izdelava varčnih strojev z ekologijo nima nobene povezave.
Osnovna naloga ekologov je spoznavanje delovanja narave. Zmotno pa je mišljenje, da to počnejo prvotno zato, da bi lahko učinkovito varovali naravo. Osnovna naloga ekologov je skrb za človeka; da bomo ljudje kot vrsta na tem svetu dobro in dolgo živeli. Ker pa je človek del narave in ker so v naravi vse vrste povezane med sabo, bomo lahko poskrbeli zase le, če bomo dobro skrbeli tudi za naravo. Zato je razumljivo, da morajo ekologi dobro spoznati naravo in vse procese, ki potekajo v njej.
Kaj je varovanje okolja, kaj varovanje narave in kje je tu mesto ekologije?
Varovanje okolja je niz ukrepov in omejitev, s katerimi skušamo ohraniti okolje primerno za bivanje ene same vrste, človeka. Varovanje narave je niz ukrepov in omejitev, s katerimi skušamo ohraniti okolje primerno za bivanje vseh vrst, ki tam živijo, od enoceličarjev, rastlin, do živali. Ukrepi varovanja okolja in ukrepi varovanja narave izhajajo drug iz drugega, kljub temu pa so si včasih nasprotujoči. Z varovanjem okolja lahko poslabša-mo bivalne razmere drugim vrstam in obratno.
Ekologija kot uporabna znanstvena veda preučuje delovanje narave z namenom, da bi znali ljudje ukrepe za varovanje okolja izvesti tako, da bi pri tem prekršili čim manj pravil, s katerimi varujemo naravo. V nasprotnem zaradi spremenjene narave ne bomo mogli varovati niti okolja.
1. 3 Ekologija se povezuje z drugimi vedamiKer so v ekologiji objekt preučevanja živa bitja, jo štejemo za eno izmed ved biologije. Probleme v ekologiji odkrivamo z neposrednim opazovanjem v naravi, razlagamo jih s pomočjo drugih bioloških ved, kot so: fizio-logija, morfologija, etologija, genetika, evolucija itd. Vse ugotovitve, ki jih biologi spoznavajo in opisujejo, do-bijo svoj pomen šele, ko jih razloži ekologija. Pomen različnih struktur, organov in telesnih oblik pri organizmih ugotovimo šele ko ugotovimo, kako le-ti organizmom pomagajo v okolju preživeti. Pomen različnih etoloških odzivov organizmov ugotovimo šele, ko jih povežemo z vplivi okolja. Pomen razvoja vedno novih in novih vrst
Zanimivost
Človek se bori proti poplavam, ker mu lahko ogrozijo njivo ali dom. S protipoplavnimi ukrepi vpliva na nekatere
vrste, ki živijo le-tam, kjer reka redno poplavlja in nikjer drugje. Urejanje rečne struge z namenom preprečeva-
nja poplav je zato ukrep varstva (človekovega) okolja in je v tem primeru v nasprotju s prizadevanji varstva na-
rave, ki se zavzema, da bi ohranili vse vrste,
tudi tiste, ki živijo v poplavnem pasu reke.
Varstvo okolja in varstvo narave sta torej dva
različna pojma in ju ne smemo enačiti! Varo-
vanje okolja in varovanje narave pa imata
lahko tudi iste cilje. Recimo, ko govorimo o
zmanjševanju izpustov strupenih snovi iz
dimnikov, kanalizacije in podobno.
Slika 1. 4: Z varovanjem okolja (na primer
uravnavanje reke) pogosto škodimo naravi.
11
spoznamo šele, ko spoznamo odnose med posameznimi vrstami ter vrstami in okoljem. Ekologi pa ne najdejo vseh odgovorov znotraj biologije, zato si pomagajo tudi z drugimi vedami. Ekologi si pomagajo z znanji drugih naravoslovnih pa tudi družboslovnih ved. Ekologi za nasvet vprašajo kolege geografe, meteorologe, geologe, oceanografe, fizike, matematike, kemike, pa tudi sociologe, ekonomiste itd.
etologija – biološka veda, ki preučuje vzorce obnašanj pri živalih
fiziologija – biološka veda, ki preučuje življenjske procese v organizmih, predvsem na nivoju posameznih organov
in tkiv
morfologija – biološka veda, ki preučuje obliko in zgradbo organizmov
Preveri, kaj znaš
1. Kaj je ekologija?
2. Naštej kaj vse smatramo za okolje organizmov! Za vsako naštej nekaj primerov in jih razloži.
3. Opiši pomen narave za človeka in razmisli, ali lahko ljudje preživimo brez narave.
4. Mehanik lahko popravi motor v avtu le, če ve, kako deluje. Ali lahko ljudje varujemo naravo ne da bi vedeli
kako deluje? Razloži.
5. Opiši razliko med varovanjem okolja in varovanjem narave.
6. Ali je ekologija ena izmed ved geologije? Razloži, zakaj ne.
7. Naštej vsaj pet bioloških ved poleg ekologije in razloži s čim se ukvarjajo (lahko si pomagaš
z internetom).
8. Ekologija preučuje organizme v okolju. Razmisli, kako lahko ekologu koristi povezava
z meteorologom, z geologom, s kemikom.
Povzetek
Ekologija je znanstvena veda, ki preučuje organizme v njihovem okolju. Okolje organizmov je fizični prostor, v
katerem živijo, neživi dejavniki, ki prevladujejo v prostoru in živi dejavniki, to so vsa živa bitja, s katerimi si
organizem deli prostor. Osnovna naloga ekologov je spoznavanje delovanja narave. V ospredju njihovega
preučevanja so vedno živa bitja, predvsem njihov odnos do okolja. Preučujejo jih zato, da bi s spoznanji omo-
gočili, da bomo ljudje kot vrsta dobro in dolgo živeli, saj ljudje brez drugih vrst na planetu ne moremo preži-
veti. Ker je odnos organizmov do okolja zelo kompleksen, se pri delu povezujejo z znanstveniki drugih ved.
Ekologija je znanstvena veda
12
2Narava je zgrajena hierarhično – majhni delci se povezujejo v večje. Povezovanje majhnih delcev v večje spo-jine ne spreminja samo sestave, velikosti in oblike sestavljenih delov, temveč tudi njihovo funkcijo. S funkcijo mislimo predvsem na pomen teh snovi v naravi. Vsaka povezava delcev v neko višjo funkcionalno enoto je nov organizacijski nivo narave. Osnovni nivo preučevanja v ekologiji je populacija.
2. 1 Živi sistemi so hierarhično organiziraniZačnimo pri atomih, ki sodijo med ene najmanjših naravnih delcev. Atomi se med seboj povezujejo v moleku-le. Atomi ogljika (C) in atomi kisika (O) se lahko povežejo v molekulo ogljikovega dioksida (CO
2). Čisti ogljik v
naravi najdemo v obliki trdnih snovi, kot sta grafit in diamant; kisik je v obliki plina. Medtem ko pomen ogljika, kot čistega elementa, za živo naravo ni zelo velik, je kisik bistveno bolj pomemben. Kisik pri aerobnih organiz-mih sodeluje v procesu dihanja. Ko se ogljik in kisik združita v molekulo, le-ta dobi nek povsem nov pomen, novo funkcijo. Ogljikov dioksid je nepogrešljiv v fotosintezi, saj je ena izmed snovi, iz katerih rastline delajo organske molekule, iz njih pa so sestavljeni vsi organizmi.
Ekologija preučuje naravo na več organizacijskih nivojih
2.1 Živi sistemi so hierarhično organizirani
2.2 Različne vede se ukvarjajo z različnimi nivoji organiziranosti narave
Slika 2.1: Shema organizacijskih nivojev narave od atomov do ekosistemov
13
Ekologija preučuje naravo na več organizacijskih nivojih
Na naslednjem nivoju v naravi se različne molekule povežejo v celico. Celica je strukturna in funkcionalna enota vseh živih bitij. Celice so najmanjši del organizmov, ki jih obravnavamo kot žive, zato celice pogosto imenujemo osnovni gradbeni element življenja. Celico v osnovi sestavlja celična membrana in notranjost, ki je zapolnjena s citoplazmo, organeli in ostalimi prosto plavajočimi snovmi.
Na naslednjem nivoju se celice povezujejo v tkivo. Tkiva so skupki istovrstnih, med sabo povezanih celic. Tkiva imajo drugačno funkcijo v naravi, kakor so jo imele posamezne celice, iz katerih so sestavljena. Na še višjem nivoju se tkiva združujejo v organ. Srce vretenčarjev je organ, sestavljeno je iz mišic, ožilja, živčevja in še kakšnih drugih tkiv. Več različnih organov je med sabo povezanih v samostojen organizem. Čeprav so vsi organizmi tako ali drugače povezani, se po hierarhičnem vrstnem redu najprej povezujejo v populacijo. Po-pulacije se povezujejo naprej v vrsto, več različnih vrst, ki sobivajo, tvori združbo, združbe so povezane v biom, vsi biomi na planetu, torej prav vsa živa bitja na Zemlji, od bakterij do največjih dreves in vretenčarjev, so povezani v biosfero. Biosfera je na Zemlji najvišja organizacijska raven narave, to so vsa živa bitja.
2. 2 Različne vede se ukvarjajo z različnimi nivoji organiziranosti naraveZ najnižjimi organizacijskimi nivoji, na katerih so atomi in molekule, se ukvarjata fizika in kemija. Z nivojem tkiv in organov se ukvarjata medicina in fiziologija. Področje delovanja ekologije se začne na nivoju osebkov. Eko-logija se torej ukvarja z organizacijskimi nivoji organizmov, populacij, vrst, združb, biomov do biosfere. Kljub temu, da so organizmi najnižji organizacijski nivo, s katerim se ekologija ukvarja, pa niso tudi osnovna enota preučevanja. Osnovna enota preučevanja v ekologiji so populacije (več glej v poglavju o populacijah).
Posamezni organizacijski nivoji v naravi se med seboj jasno ločijo. Za razumevanje delovanja narave pa je včasih potrebno poznati delovanje več nivojev hkrati in tudi zakonitosti stvari, ki jih sicer preučujejo zelo raz-lične vede. Zaradi tega poznamo tudi vede, ki so kombinacija dveh ali več osnovnih ved. Ena izmed takšnih ved je biokemija, ki se ukvarja z atomi in molekulami v živih bitjih. Fizikalna kemija se ukvarja s fizikalnimi zakoni v kemijskih sistemih. Biogeografija raziskuje razširjenost živih bitij v prostoru in času. Biomehanika pre-učuje mehaniko živih bitij (aerodinamika, hidrodinamika, lokomocija …).
Tudi znotraj ekologije ločimo nekaj različnih ved. Ekologija populacij se ukvarja s populacijami. Ekofiziologija se ukvarja s prilagajanjem organizmov na nežive dejavnike okolja. Fitocenologija se ukvarja z rastlinskimi združbami in zoocenologija z živalskimi združbami.
lokomocija – izraz, ki pomeni premikanje, gibanje, hojo …
Preveri, kaj znaš
1. Naštej nivoje organiziranosti v naravi in jih poveži z znanstvenimi disciplinami (katera se ukvarja s katerim
nivojem).
2. Kaj je osnovni nivo preučevanja v ekologiji in zakaj?
Povzetek
Narava je zgrajena nivojsko, od atomov in molekul na najnižjih nivojih do združb, biomov in biosfere na naj-
višjem. Ekologi preučujejo naravo od nivoja osebkov dalje, kljub temu pa osnovna enota preučevanja niso
osebki, temveč populacije.
14
3
Vsaka veda ima osnovne pojme, nekaj osnovnih razlag, brez katerih je razumevanje vede kot celote težavno ali skoraj nemogoče. Tudi pri ekologiji je tako. Nabor ekoloških pojmov, ki naj bi veljali za osnovne, pa vsak ekolog vidi nekoliko drugače. Odvisno od tega, s katerim področjem ekologije se ukvarja. Spodaj je naštetih nekaj pojmov, za katere avtorji tega učbenika menimo, da so nepogrešljivi za nadaljnje razumevanje besedil.
Neživi dejavniki in živi dejavniki
Ekologija preučuje organizme v okolju. Del okolja so neživi dejavniki in del živi dejavniki. Nežive dejavnike v ekologiji imenujemo tudi abiotski dejavniki, žive pa biotski dejavniki.
Osnovni pojmi v ekologiji
Pri razlagi ekologije uporabljamo strokovne pojme:
• neživi dejavniki in živi dejavniki
• biotop, habitat, ekološka niša
• odnosi med vrstami in znotraj vrst
• biomasa, nekromasa
• populacija
• življenjska združba, ekosistem, biom, biosfera
• nasprotja
• fitnes
• pravilo minimuma
Slika 3.1: Organizmi so živi dejavniki okolja, vse ostalo so neživi dejavniki okolja.
15
Osnovni pojmi v ekologiji
Ena izmed prevladujočih neživih kemijskih lastnosti morske vode, ki jo loči od celinske vode, je količina raztopljenih soli. Pomembne nežive fizikalne lastnosti v visokogorju, od katerih se ta območja ločijo od nižin, so: nizka temperatura, nizek zračni tlak in večja vetrovnost. Značilna neživa fizikalna lastnost pod-zemnih jam je popolna odsotnost svetlobe. Neživih dejavnikov okolja, ki vplivajo na življenje vrst, pa je še ogromno.
Razmisli, poišči: Neživi dejavniki so posledica kemijskih in fizikalnih lastnosti okolja. Naštej jih nekaj!
Živi dejavniki so posledica sobivanja organizmov in neposrednih ter posrednih odnosov med njimi. Pri tem so pomembni tako organizmi različnih vrst kot tudi organizmi iste vrste. Osnovni neposredni odnosi med organiz-mi v ekologiji so plenilstvo, tekmovalnost in sožitje.
Veliko je v naravi tudi posrednih medvrstnih odnosov, ki so v ekologiji prav tako del živih dejavnikov okolja. Zelo pogosto se posredni odnosi pojavljajo v prehranjevalnih spletih.
Posebna oblika odnosa, ki ga običajno tudi štejemo med žive dejavnike, je razgradnja teles poginulih organiz-
mov. To je odnos med dvema organizmoma, od katerih je eden živ, drug pa mrtev. To je odnos, pri katerem živi
organizmi uporabljajo mrtve kot vir hrane.
Zanimivost
Biotop, habitat, ekološka niša
Vrste in populacije ne živijo kjerkoli na planetu, najdemo jih tam, kjer je splet vseh okoljskih razmer takšen, da lahko osebki v njih zadovoljijo vse svoje potrebe. Vrste, ki preživijo le v toplih razmerah, živijo v tistih delih planeta, kjer temperatura nikoli ni nizka. Splet vseh neživih dejavnikov, ki jih za dolgoročno preživetje vrsta potrebuje, imenujemo habitat ali bivališče.
Ista ali zelo podobna kombinacija neživih dejavnikov v okolju pogosto ustreza več vrstam. Več vrst je pri-lagojenih na isti temperaturni razpon, zato lahko v določenem prostoru živi več vrst hkrati. Biotop imenu-jemo fizični prostor z vsemi neživimi dejavniki, v katerem živijo različne vrste s podobnimi zahtevami do okolja.
Slika 3.2: Kamnita puščava kot biotop, v katerem preživijo le redke vrste.
Izraza habitat in biotop se lahko nanašata na isti prostor. A kadar govorimo o eni sami vrsti v tem prostoru in razmerah, v katerih živi, tej prostorski enoti rečemo habitat, kadar govorimo o več vrstah, ki si ta prostor delijo, pa biotop.
16
Odnosi med vrstami in znotraj vrst
Pomemben dejavnik, ki organizmom določa razmere za življenje v okolju, so odnosi med živimi bitji. Imenuje-mo jih tudi živi dejavniki okolja. Na posamezne osebke v okolju vplivajo tako osebki, ki pripadajo isti vrsti (znotrajvrstni živi dejavniki okolja ali odnosi), kakor tudi osebki, ki pripadajo drugim vrstam (medvrstni živi dejavniki okolja ali odnosi). Med vrstami se običajno lahko razvijejo vse oblike odnosov, kar jih v naravi poznamo, od plenjenja in tekmovanja do sobivanja in posrednih odnosov. Med osebki iste vrste sta pomembna predvsem dva odnosa, tekmovanje in razmnoževanje. Odnosa imata različne zakonitosti, oba skupaj pa sta osnova trajnega preživetja vrste v prostoru.
Kdaj habitat, kdaj biotop?Gozd je lahko habitat ali biotop. Če preučujemo ali opisujemo gozdno rastlino ali žival, na primer risa, rečemo,
da je gozd njegov habitat. Če preučujemo ali opisujemo vsa živa bitja, gozd imenujemo biotop. Gozd je habitat
risa, hkrati pa je gozd biotop, v katerem živijo gozdne živali, med katerimi je najbolj ogrožena žival ris. Tako pri
habitatu kakor tudi pri biotopu govorimo samo o fizičnem prostoru in neživih dejavnikih, ne pa tudi o živih de-
javnikih okolja. Ko gozd opišemo kot habitat ali biotop, imamo pri tem v mislih, da je tam dokaj mračno, vlažno,
hladno itd. Vse te nežive lastnosti gozda so v največji meri posledica dreves, ki dajejo gozdu razpoznaven pečat.
Kljub temu pa drevesa sama, kot živi organizmi, niso del risovega habitata ali del gozda kot biotopa.
Neživi dejavniki okolja določajo okvir, na katerega se morajo vrste pri-
lagoditi, če želijo v tem okolju preživeti. Ali bodo razmere dejansko
ugodne za njih, pa ni odvisno samo od neživih dejavnikov. Zelo po-
membni pri tem so tudi živi dejavniki, druge vrste, ki v prostoru sobiva-
jo. Celoten splet razmer v okolju, kjer vrsta živi, vključno z živimi dejav-
niki, opisuje ekološka niša. Ekološka niša so torej vsi dejavniki v okolju,
ne samo neživi, temveč tudi živi, ki opredeljujejo prostor, v katerem
vrsta živi. Ekološka niša je podobno kakor habitat opredeljena za vsako
posamezno vrsto in ne za celotno združbo, kakor je opredeljen biotop.
Ris ima svojo ekološko nišo, tudi smreka, gozdne živali pa ne.
Primer
Slika 3.3: Ris (Lynx sp.); taksonomska uvrstitev;
sesalci (Mammalia), zveri (Carnivora), mačke (Felidae)
Slika 3.4: Plenilski odnos med dvema vrstama. Ptica
čebelar (Merops apiaster) je uplenila škržada (Cicada sp.).
Taksonomska uvrstitev ptice: ptice (Aves), vpijati
(Coraciformes). Taksonomska uvrstitev škržada; žuželke
(Insecta), škržadi (Cicadidae).
Slika 3.5: Razmnoževanje sodi v skupino znotrajvrstnih odnosov. Na
sliki kačji pastir vrste modri bleščavec (Calopteryx virgo); taksonomska
uvrstitev: žuželke (Insecta), kačji pastirji (Odonata)
17
Osnovni pojmi v ekologiji
Biomasa, nekromasa
Pojma biomasa in nekromasa sta pomembna predvsem, ko obravnavamo naravo na nivoju združb, ko nas za-nima pretok energije in kroženje snovi po ekosistemih. Od organske snovi, ki jo naredijo primarni proizvajalci, živijo vsa živa bitja na planetu. Vsa organska snov, ki jo živa bitja nakopičijo v svoji telesih, imenujemo bioma-sa (običajno med biomaso vključujemo tudi tisto neživo in anorgansko snov, ki je sestavni del živih teles, kot so npr. kopita, lasje, lubje ipd.). Biomasa je torej vsa snov v živih organizmih. V trenutku, ko živo bitje pogine, je v njem še vedno vsa snov, ki je bila prisotna, ko je še živelo, a ker organizem ni več živ, jo imenujemo ne-kromasa. Nekromasa je torej vsa snov, ki se nahaja v mrtvih organizmih.
Čeprav imata vsaj v začetku, ko organizem pogine, biomasa in nekromasa povsem identično kemijsko sestavo in obliko, je njun pomen v naravi različen. Biomasa je osnova prehranjevalnih verig, do biomase lahko organiz-mi pridejo le s plenjenjem. Nekromasa je osnova dekompozicije. Organizmi do nekromase pridejo, ne da bi jo morali prej upleniti, saj organizmi, v katerih se nahaja, niso več živi.
biomasa – v ekologiji je to vsa snov, ki se nahaja v živih organizmih, zato ima predpono bio (»bios« = grška beseda
za življenje). V vsakdanji rabi ima izraz biomasa povsem drug pomen. Pomeni vso odmrlo organsko snov
(razen fosilnih snovi), ki jo ljudje uporabljamo za pridobivanje energije ( les, lubje …)
nekromasa – v ekologiji je to vsa mrtva organska snov (»nekros« = grška beseda za truplo)
dekompozicija – razgradnja mrtve organske snovi na njene sestavne dele
Slika 3.6: Živo drevo ima biomaso. Slika 3.7: Mrtvo drevo ima nekromaso.
Populacija
Populacija je skupina organizmov iste vrste, ki živijo v istem prostoru ob istem času. Je osnovna enota preučeva-nja v ekologiji. Načeloma imajo vsi osebki (enega spola) v populaciji možnost izmenjave genov z vsemi osebki (dru-gega spola) v isti populaciji. V praksi pa imajo eni osebki vedno več možnosti izmenjave genov kakor drugi, ker ži-vijo bližje drug drugemu ali se bolj privlačijo. Zato imajo običajno posamezne vrste v naravi več bolj ali manj loče-nih populacij, le redko ima celotna vrsta eno samo popu-lacijo. V kolikor so populacije iste vrste med seboj ločene dolgo časa (več tisočletij), iz njih postopoma nastanejo nove vrste. V populacijah potekajo osnovni ekološki pro-cesi, ki populacije oblikujejo. To so rodnost, umrljivost, priseljevanje in odseljevanje. Obliko populacij opišemo s populacijskimi parametri. To so število osebkov, go-stota, razširjenost, starostna struktura, spolna struktura itd. (več glej v poglavju o populacijah).
Slika 3.8: Populacija regrata (Taraxacum officinale) na
travniku; taksonomska uvrstitev: dvokaličnice
(Magnoliopsida), košarnice (Asteraceae)
18
Življenjska združba, ekosistem, biom, biosfera
Biotop je splet vseh neživih dejavnikov v okolju, ki določajo, da nekatere vrste preživijo, druge pa ne. Vse vr-ste, ki v tem okolju živijo, imenujemo življenjska združba ali biocenoza. Kadar obravnavamo življenjsko združbo skupaj z neživimi dejavniki okolja (z biotopom), jo imenujemo ekosistem. Ekosistem so torej vse vr-ste v nekem zaključenem okolju skupaj z vsemi neživimi dejavniki. Nekaj primerov ekosistemov: gozd, travnik, jezero, potok, podzemna jama itd. Meja med dvema ekosistemoma je običajno tam, kjer se na kratki razdalji bistveno spremeni sestava vrst (življenjska združba), ki tam bivajo. Sestava vrst se spremeni zato, ker se spre-menijo razmere, ki jih določajo neživi dejavniki.
Biom je združba živih bitij, ki nastane pod vplivi okolja zaradi različne geografske širine. Biomi so zelo velike naravne enote in v njih najdemo več različnih ekosistemov. Velik del Evrope, Azije in Amerike v zmerno to-plem podnebnem pasu pripada biomu listopadnih gozdov, na severu planeta sta bioma tundre in tajge, v trop-
skih krajih vseh celin, kjer je dosti dežja, je biom tropskih gozdov, kjer je dežja manj, je biom savan, in kjer je dežja najmanj, je biom puščav. Različni biomi nastanejo tudi kot posledica sprememb oko-lja zaradi nadmorske višine. Različne biome ločimo tudi v oceanih.
Na Zemlji organizmi večinoma živijo v tanki plasti nad in pod zemeljsko (morsko) površino. Ker je Ze-mlja bolj ali manj okrogle oblike, vsa živa bitja s skupnim izrazom imenujemo tudi biosfera. Biosfe-ra so torej vsi biomi, vse vrste v ekosistemih, vsa živa bitja na planetu, skratka biosfera je »vse živo«!Slika 3.9: Travnik kot ekosistem
Tropski gozdovi kot primer biomaPovsod na planetu so se pod ekvatorjem zaradi podobnih razmer (visoka temperatura, majhne sezonske spre-
membe temperatur, pogoste padavine …) razvili tropski gozdovi. A vrste, ki živijo v ameriških tropskih gozdovih,
so druge kakor vrste, ki živijo v afriških ali azijskih tropskih gozdovih. Celine so že dolgo med sabo ločene z oce-
ani, zato so se živa bitja na njih razvijala ločeno – nastale so različne vrste. V ameriških pragozdovih živijo na pri-
mer lenivci, v afriških gorile in šimpanzi, v azijskih orangutani in giboni. Ker pa so se na vseh celinah vrste morale
prilagoditi na podobne razmere, ki jih ustvarja tropski gozd, so njihove prilagoditve na okolje podobne. Od
omenjenih živali so vsi dobri plezalci in si pri plezanju pomagajo z dolgimi sprednjimi okončinami.
Primer
Slika 3.10: Lenivec (Pilosa sp.) iz ameriškega pragozda, šimpanz (Pan troglodytes) iz afriškega pragozda in orangutan
(Pongo sp.) iz azijskega pragozda. Taksonomska uvrstitev lenivca: sesalci (Mammalia), lenivci (Pilosa); šimpanza in
orangutana: sesalci (Mammalia), prvaki (Primates).
19
Nasprotja
Dolgo so bili ekologi prepričani, da vsak osebek, vsaka populacija in vsaka vrsta stremijo po neomejenem iz-boljševanju svojih lastnosti. Tak cilj bi jim omogočil, da bi imeli vsako leto ogromno potomcev, ki bi bili vsi že ob rojstvu močni in dobro razviti in bi dolgo živeli. Kasneje se je izkazalo, da v resnici vsak povečan uspeh vrste zaradi izboljšanja ene lastnosti pomeni istočasno zmanjšan uspeh zaradi druge lastnosti, ki je s prvo po-vezana. Vsak organizem lahko na primer za razmnoževanje nameni le toliko energije in snovi, kolikor ju ima za to na razpolago. Če ima naenkrat veliko potomcev, to pomeni, da se bodo skotili majhni in slabo razviti. Če ima naenkrat malo potomcev, se bodo skotili veliki in dobro razviti, saj bo vsak že pred rojstvom dobil od staršev več energije in snovi. Izboljšanje možnosti za dolgoročno preživetje vrste na eni strani torej (več potomcev naenkrat) pomeni hkrati tudi poslabšanje možnosti za dolgoročno preživetje vrste na drugi strani (potomci so manj razviti in več jih pogine, preden se sami razmnožijo). Razvoj organizmov tako nikoli ni golo izboljševanje lastnosti, temveč stalno iskanje najugodnejših kompromisov med lastnostmi, ki so si v nasprotju.
Osnovni pojmi v ekologiji
Kdaj biotop in kdaj ekosistem?Gozd je biotop, v katerem živijo gozdne vrste. Z izrazom biotop opišemo vse nežive dejavnike v gozdu. Vse vrste,
ki živijo v gozdu, imenujemo gozdna združba ali biocenoza. Biotop in biocenozo, torej nežive dejavnike prostora
in vsa živa bitja skupaj, imenujemo ekosistem. Če opredelimo gozd kot ekosistem, želimo poudariti, da tam živi-
jo vrste, ki so prilagojene na gozdne razmere in da z okoljem živijo v dinamičnem ravnovesju.
Primer
biocenoza – »bios« je grška beseda za življenje, »koinos« je grška beseda za skupaj
biosfera – »bios« je grška beseda za življenje, »sphaira« je grška beseda za kroglo, žogo
Nasprotje med številom in velikostjo potomcevNasprotja matematično opišemo z obratnim sorazmerjem in jih
lahko predstavimo v navadnem dvodimenzionalnem grafu. Sami-
ca goža običajno znese v gnezdo med 5 in 10 jajc. Število jajc v
gnezdu imenujemo tudi velikost legla. Kadar je leglo majhno, so
mladiči, ko se izvalijo, večji kot pri samicah, ki imajo veliko leglo.
Število jajc v gnezdu in velikost potomcev ob izvalitvi sta si v na-
sprotju.
Primer
številoštevilomladičevmladičev
velikostvelikostmladičevmladičev
velikost legla
majhna velika
velik
ost m
ladi
čevve
lika
maj
hna
Slika 3.12: Število in velikost mladičev ob rojstvu sta v obratnem sorazmerju. Če ima samica veliko mladičev, so
majhni, če jih ima malo, so veliki. To v ekologiji imenujemo nasprotje.
Slika 3.11: Nasprotja v naravi delujejo po principu
prevesne gugalnice. Položaj na eni strani se lahko
spremeni le ob sočasni spremembi na drugi strani.
20
Fitnes
Slika 3.13: Število mladičev v gnezdu je eden izmed pokazateljev fitnesa. Ptica šmarnica (Phoenicurus ochruros) z malo mladiči v
gnezdu ima manjši fitnes kakor ptica iste vrste z več mladiči v gnezdu; taksonomska uvrstitev: ptice (Aves), pevci (Passeriformes),
drozgi (Turdidae).
Fitnes (ali zmogljivost) je dolgoročna uspešnost posameznih vrst, populacij ali osebkov. Fitnes v ekologiji opi-sujemo kot prispevek k ohranitvi vrste. Organizmi z velikim fitnesom veliko prispevajo k ohranitvi vrste in sicer tako, da imajo veliko uspešnih potomcev, ki preživijo in imajo tudi sami veliko uspešnih potomcev. Organizmi z majhnim fitnesom imajo malo potomcev, če jih imajo veliko, le-ti poginejo, še preden se razmnožijo. Najmanj-ši fitnes imajo organizmi, ki nimajo potomcev in k ohranitvi vrste ne prispevajo nič. V osnovi na fitnes vplivata rodnost in umrljivost.
Različne vrste prispevajo k ohranitvi vrste na različne načine. Ene tako, da imajo veliko potomcev, med kateri-mi jih vsaj nekaj preživi, razmnoži in nadaljuje vrsto. Druge tako, da imajo malo potomcev, za katere skrbijo, tako da vsi preživijo, se razmnožijo in nadaljujejo vrsto. Tretje tako, da živijo dolgo časa in zaradi tega ne po-trebujejo veliko potomcev, ki bi jih nasledili itd.
Pravilo minimuma
Kakor vsaka veda ima tudi ekologija nekaj pravil in zakonov. Zelo uporabno je pravilo minimuma, ki ga po nemškem kemiku, ki ga je opisal, včasih imenujemo tudi Liebigovo pravilo. Pravilo poudarja pomen omejujo-čih dejavnikov v naravi.
Število osebkov v populaciji vsake vrste je odvisno od dejavnikov v okolju. Dejavniki so vse snovi in vse raz-mere, ki omogočajo tem osebkom, da preživijo: hrana, voda, prostor, pa tudi število spolnih partnerjev, lahko tudi število sobivajočih vrstnikov itd. Kljub temu, da so organizmi odvisni od vseh dejavnikov, pa bo število v populaciji vedno odvisno od enega samega, od tistega, ki ga je v okolju relativno, glede na potrebe, najmanj. V kolikor se količina tega dejavnika poveča, postane omejujoč naslednji v vrsti dejavnikov.
Relativnost potrebeRastline za rast in preživetje potrebujejo veliko vode, veliko svetlobe, veliko ogljikovega dioksida ter precej
manjšo količino nekaterih drugih snovi (npr. železa, magnezija, žvepla itd.). Tudi če bodo imele rastline na ob-
močju dovolj vode, svetlobe in plina, ne bodo uspevale, če ne bodo imele na razpolago tudi dovolj magnezija.
Magnezij je v tem primeru omejujoč dejavnik rasti. Odvisnost od dejavnika, ki ga primanjkuje, ne glede na nje-
govo absolutno količino v okolju, imenujemo relativnost potrebe.
Primer
21
Osnovni pojmi v ekologiji
1. Kaj so neživi in kaj živi dejavniki okolja? Naštej jih nekaj.
2. Kaj je biotop, kaj habitat in ekološka niša? V čem se pojem habitat loči od pojma biotop?
3. Kaj so odnosi znotraj vrste in odnosi med vrstami?
4. Opiši razliko med biomaso in nekromaso.
5. Kaj je populacija?
6. Kaj je življenjska združba, kaj ekosistem, kaj biom in kaj biosfera?
7. Opiši pomen nasprotij v naravi.
8. Kaj je fitnes?
9. Kaj nam pove pravilo minimuma?
Preveri, kaj znaš
Povzetek
Neživi dejavniki so fizikalno-kemijske lastnosti okolja.
Živi dejavniki okolja so živa bitja, ki sobivajo.
Habitat je fizični prostor z vsemi neživimi dejavniki, v katerem določena vrsta živi in se razmnožuje.
Biotop je fizični prostor z vsemi neživimi dejavniki, v katerem živijo različne vrste s podobnimi zahtevami do
okolja.
Ekološka niša so vsi dejavniki, tako neživi kakor tudi živi, ki opredeljujejo prostor, v katerem vrsta živi. Od-
nose med vrstami imenujemo živi dejavniki okolja. Ločimo znotrajvrstne in medvrstne odnose.
Biomasa imenujemo vso snov, ki se nahaja v živih organizmih.
Nekromasa imenujemo vso snov, ki se nahaja v poginulih organizmih ali v odpadnih delih njihovih teles.
Populacija je osnovna enota preučevanja v ekologiji. To je skupina organizmov iste vrste, ki živijo v istem
prostoru in ob istem času ter med sabo izmenjujejo gene. V praksi določimo meje populacije poljubno,
glede na to, kaj želimo s tem povedati. Pomembno je le, da pri tem ne prekršimo pravila, zapisanega v prejš-
njem stavku.
Življenjska združba imenujemo skupino vrst, ki imajo podobne zahteve do okolja in zato živijo v skupnem
prostoru.
Ekosistem so vse vrste iz življenjske združbe skupaj z vsemi neživimi dejavniki v tem okolju. Biom je združ-
ba živih bitij, ki nastane pod podobnimi vplivi okolja na območjih z isto geografsko širino ali območjih z isto
nadmorsko višino.
Biosfera so vsa živa bitja na planetu Zemlja.
Vsak organizem lahko pridobi zase le končno količino energije. Za to končno količino energije v njegovem
telesu tekmujejo različni procesi (rast, razmnoževanje, premikanje itd.). V kolikor za en proces organizem
porabi več energije, je za ostale procese ostane manj, kar v ekologiji imenujemo nasprotje. Nasprotja so
neke vrste kompromisi.
Fitnes je prispevek, ki ga ima vsak osebek k dolgoročnemu nadaljevanju vrste. Odvisen je od števila novo-
rojenih osebkov, njihove življenjske dobe in rodnosti.
Vsak organizem v okolju uspeva le tako dobro, kolikor mu to omogoča dejavnik (snov ali energija), ki ga je
glede na njegove potrebe najmanj. To v ekologiji imenujemo pravilo minimuma.
22
4Organizmi v okolju
4.1 Za življenje je potrebna energija
4.2 Neživi dejavniki okolja določajo osnovne življenjske razmere za organizme
4.3 Pestrost organizmov na Zemlji je neizmerna
Poznamo več izrazov za najmanjšo enoto v naravi, ki je sposobna samostojnega življenja, in sicer organizem, osebek, živo bitje, individuum. Organizem je mikroskopsko majhna, brezjedrna celica prokarionta, organi-zem je enocelično telo planktonske alge, organizem je večcelično telo zelenega trdoživa, organizem je več ton težko telo sinjega kita ali sekvoje. Več podobnih organizmov se povezuje v populacije. Za vse organizme je značilno, da v njih prepoznamo procese, s katerimi opisujemo življenje. Ti procesi so rast in razvoj, presnova snovi iz ene v drugo obliko, produkcija novih celic v svojem telesu, razmnoževanje, odzivi na dražljaje itd. Ker je za vse procese potrebna energija, vsi organizmi za preživetje potrebujejo stalen dotok energije. Viri so različni.
23
Organizmi v okolju
4. 1 Za življenje je potrebna energijaV osnovi organizmi energijo za življenje dobijo nepo-sredno iz svetlobe ali z razgradnjo anorganske ali organ-ske snovi.
Organizme, ki organsko snov naredijo iz anorganske, imenujemo avtotrofi. Del organizmov energijo za pro-izvodnjo organske snovi dobi od sonca in jih imenuje-mo fotoavtotrofi (npr. zelene rastline). Proces proiz-vodnje organske snovi s pomočjo sonca imenujemo fotosinteza. Del organizmov energijo za proizvodnjo organske snovi dobi z razgradnjo anorganskih snovi. Te organizme imenujemo kemoavtotrofi (nekatere bakte-rije). Proces proizvodnje organske snovi s pomočjo energije iz anorganske snovi imenujemo kemosinteza.
Heterotrofni organizmi dobijo energijo iz že narejene organske snovi. Zato so vsi heterotrofni organizmi živ-ljenjsko povsem odvisni od avtotrofov, ki te organske snovi v osnovi naredijo. Heterotrofni organizmi so živa-li, glive, bakterije in nekatere zajedavske rastline.
4. 2 Organizmi imajo notranje in zunanje okoljeVsi procesi v organizmih temeljijo na različnih biokemijskih reakcijah. Značilnost biokemijskih reakcij je, da v določenih razmerah potečejo hitro in učinkovito, v drugih pa počasi, energetsko potratno ali pa sploh ne po-tečejo. Vsi organizmi se zato trudijo, da bi bile razmere v njihovih telesih čim bližje tistim, pri katerih reakcije potekajo najbolj učinkovito. Prostor znotraj organizmov, v katerih potekajo te reakcije, imenujemo notranje okolje organizmov.
V zunanjem okolju, to je okolje, v katerem organizmi živijo, se razmere običajno stalno spreminjajo, kar za potek biokemijskih reakcij ni ugodno. Prilagajanje na okolje je tako v osnovi težnja organizmov, da bi v spre-menljivih razmerah zunanjega okolja ohranjali za biokemijske reakcije čim bolj optimalne in nespremenljive razmere v svojem notranjem okolju. Vrstam, ki to uspe, rečemo, da so prilagojene na svoje okolje.
kemoavtotrofi
heterotrofi
anorganskasnov
svetloba
fotoavtotrofi
organska snov
Slika 4.1: Osnovni načini pridobivanja energije (puščice) in
osnovni tipi organizmov (kvadrati)
23
Notranje okolje organizmov se nahaja znotraj njihovega telesa. Zunanje
okolje organizmov je vse, kar je zunaj njihovega telesa in s čemer tudi
pridejo v stik. Morje ni del zunanjega okolja kozoroga, ki je alpska žival,
medtem ko je morje del zunanjega okolja severnega medveda, ki je od-
visen od hrane, ki živi v morju, in pogosto tudi plava v morju.
Notranje okolje organizmov je od zunanjega ločeno s kožo (vretenčarji),
hitinskim oklepom (nevretenčarji), celično steno (rastline), plazmalemo
(enoceličarji) itd. Ekologija med drugim preučuje mehanizme, s katerimi
organizmi v spremenljivem zunanjem okolju ohranjajo čim bolj stabilno
notranje okolje.
Zanimivost
Slika 4.2: Kozorog (Capra ibex); taksonomska uvrstitev:
sesalci (Mammalia), sodoprsti kopitarji (Artiodactyla)
24
4. 3 Neživi dejavniki okolja določajo osnovne življenjske razmere
za organizmeEkologija je veda, ki preučuje organizme v okolju. Del okolja vsakega organizma so vsi neživi dejavniki, ki vpli-vajo nanj. Neživi dejavniki so fizikalno-kemijske lastnosti okolja v vseh možnih oblikah in v vsej svoji spre-menljivosti.
Nekaj primerov fizikalnih in kemijskih dejavnikov okolja
FIZIKALNI DEJAVNIKI OKOLJA KEMIJSKI DEJAVNIKI OKOLJA
• vetrovi
• tokovi
• toplota
• vlaga in padavine
• svetloba
• tip osredja (voda ali zrak)
• zračni, vodni tlak
• ionska sestava vode (slanost, kislost, trdota vode)
• prisotnost različnih mineralov in spojin v okolju
Vsak izmed dejavnikov običajno vpliva na organizme večplastno. Padavine: na organizme vpliva količina pa-davin (koliko mm na kvadratni meter), vzorec razporeditve padavin (ali so deževne zime ali poletja) in oblika padavin (dež, sneg, toča ...). Svetloba: na organizme vpliva kot vir energije, ki se vgradi v organsko snov, kot vir toplote, kot vir škodljivih UV-žarkov, kot jakost in režim sevanja itd.
Neživi dejavniki določajo osnovne življenjske raz-mere za organizme s svojo prisotnostjo ali odso-tnostjo. Nekateri organizmi preživijo v okolju, kjer je kisik prisoten, drugi, kjer ga ni. Nekateri dejav-niki določajo osnovne življenjske razmere za organizme s svojo spremenljivostjo. Organizmi npr. preživijo le v določenem razponu dejavnika, npr. med 10 °C in 30 °C, izven tega območja pa ne. Nekateri neživi dejavniki delujejo sinergistično, kar pomeni, da je kombiniran vpliv dveh dejavni-kov, ki na organizem delujeta istočasno, nekajkrat večji od posameznega vpliva. Z vsemi temi last-nostmi neživi dejavniki vplivajo na to, ali bo vrsta v okolju prisotna ali ne in tudi kako uspešna bo.
Povezava biotopa in biocenozeKo govorimo o gozdu kot biotopu, mislimo pri
tem na značilne nežive razmere v gozdu. Poleti je
to majhna osvetljenost, visoka vlažnost in nizke
temperature. V takšnih razmerah živijo le vrste, ki
so prilagojene na razmere z malo svetlobe, viso-
ko vlažnostjo in nizko temperaturo. Takšnih vrst
je več, in ker vse živijo le v gozdu, jih s skupnim
imenom opišemo kot biocenoza gozda. Pred-
stavniki biocenoze v gozdnem biotopu so: pod-
lesna vetrnica, veverica, črna žolna. Vsak biotop
na Zemlji ima svojo značilno biocenozo.
Zanimivost
Slika 4.4: Drevesa in ostale rastline ter živali so del biocenoze,
svetloba in vlaga (megla) pa del biotopa gozda.
Slika 4.3: Bor (Pinus sp.), ki so mu močni vetrovi pomagali oblikovati
krošnjo; taksonomska uvsrtitev: iglavci (Pinophyta), borovke (Pinaceae).
25
4. 4 Pestrost organizmov na Zemlji je neizmernaV vsaki vrsti potekajo življenjski procesi nekoliko drugače in vsaka se zato na okolje prilagaja nekoliko dru-gače. Zato imamo na Zemlji tako veliko pestrost življenja. Nekatere vrste rastejo in se razvijajo le v okviru ene same celice in nikoli ne zrastejo v večcelično telo. Druge živijo življenje enoceličarja le kratek čas, ob oploditvi, ves preostali čas pa kot večcelična bitja. Nekatere proizvajajo organske snovi same iz anorganskih snovi (avtotrofi), druge znajo proizvajati organske snovi le, če jih že dobijo v eni izmed organskih oblik (heterotrofi). Ene vrste se razmnožujejo samo spolno (za preživetje sta torej potrebna najmanj dva, različne-ga spola!), druge samo nespolno, z delitvijo celic, tretje oba načina kombinirajo. Ene vrste živijo v vodi, druge na kopnem. Ene za preživetje potrebujejo kisik, druge preživijo tudi brez kisika. Ene se čez zimo umaknejo v podzemlje, druge odletijo v tople kraje. Nekatere vrste, čeprav sposobne samostojnega življe-nja, povečajo verjetnost preživetja v okolju tako, da se povežejo v tako imenovane superorganizme, ki jih v zoologiji imenujemo tudi kormi. Tak primer so korale in spužve. Vse te razlike so nastale kot prilagoditve organizmov na okolje.
Organizmi v okolju
25
Razvojni krog koraleOb oploditvi se spolna celica korale razvije v ličinko, imenovano planula, ki prosto plava po vodi. Ko se ličinka
dotakne tal, se razvije v polip, ki je samostojen organizem. Iz polipa z nespolnim razmnoževanjem rastejo novi
polipi, ki so vsi lahko samostojni organizmi, a vseeno vse življenje ostanejo skupaj. Skupino identičnih organiz-
mov, ki rastejo drug iz drugega po principu kloniranja, imenujemo korm. Razvejane korale, ki jih vidimo v morju,
so torej kormi in ne posamezni organizmi. Včasih lahko posamezni organizmi v kormu prevzamejo različne na-
loge in se zaradi tega tudi nekoliko drugače razvijejo.
Zanimivost
delitev celice se prične 1–2 uri po oploditvi
delitev celice se prične 1–2 uri pop oplp oditvi
odrasla korala
zigota se deli
razvije se ličinka – planula
ličinka se pritrdi na podlago
korm prične rasti
polip
26
1. Kaj je organizem?
2. Naštej nekaj procesov, ki določajo življenje.
3. Kaj je notranje okolje in kaj zunanje okolje organizma in zakaj ju v ekologiji obravnavamo ločeno?
4. Kaj so neživi dejavniki okolja?
5. Naštej nekaj fizikalnih in nekaj kemijskih dejavnikov okolja.
Preveri, kaj znaš
Povzetek
Vsi organizmi za preživetje potrebujejo energijo in organsko snov. Nekateri organsko snov naredijo sami,
s pomočjo anorganske snovi in energije sonca (avtotrofi), drugi preživijo le, če dobijo že izdelano organsko
snov (heterotrofi). Organizmi imajo svoje notranje in zunanje okolje. Zunanje okolje organizme obdaja in je
bolj spremenljivo kakor notranje okolje. Notranje okolje se nahaja v telesu organizmov in je od zunanjega
okolja ločeno. Vsak organizem skuša v nestabilnem zunanjem okolju ohraniti stabilnost svojega notranjega
okolja. Kako to počno, je ena izmed tem ekologije. Ker se vsaka vrsta prilagaja na svoj način, je pestrost živ-
ljenja na Zemlji tako velika.
27
5Razmere, v katerih živijo organizmi, se spreminjajo
5.1 Razmere v okolju se spreminjajo
5.2 Osebki se prilagajajo
Vsak ekosistem, vsako okolje na Zemlji je podvrženo stalnim spremembam. V nekaterih si spremembe sledijo zelo počasi (tisočletja ali še več), v drugih si sledijo hitro (leta ali desetletja, včasih tudi iz ure v uro). Nekatere spremembe so redne, napovedljive, druge se pojavijo nenadoma. Območja z redkimi, majhnimi, počasnimi, napovedljivimi spremembami imenujemo stabilna območja, tista s hitrimi in pogostimi pa spremenljiva ob-močja. Organizmi preživijo tako v stabilnih kot tudi v spremenljivih okoljih, a običajno različni v različnih, saj so posamezni organizmi prilagojeni le na tisti tip sprememb, ki so v njihovem okolju aktualne, ne na vse.
5. 1 Razmere v okolju se spreminjajoV večini ekosistemov lahko sledimo sezonske spremembe. Ponekod v zmernem klimatskem pasu so zime hladne, poletja topla. Ponekod v polarnem klimatskem pasu pozimi sonce nikoli ne vzide (polarna noč), drugi del leta sveti štiriindvajset ur na dan (polarni dan). Ponekod v tropskem klimatskem pasu je del leta zelo deže-ven (monsunsko obdobje) in del leta zelo suh (sušno obdobje). Vsi organizmi, ki živijo v takšnih območjih, se morajo biti sposobni na te spremembe prilagajati. Ker v spremenljivem okolju živijo že dolgo, jim prilagajanje ne povzroča težav.
Kadar so spremembe v okolju večje od običajnih, je pomembno, da imajo organizmi dovolj časa, da se prilago-dijo. Ob dovolj počasnem spreminjanju okolja se lahko prilagodijo praktično na vsako spremembo, medtem ko se na hitre, neobičajne spremembe ne uspejo prilagoditi in izumrejo. Pri velikih spremembah v okolju lahko čas, ki je potreben za uspešno prilagoditev organizmov, merimo tudi v tisočletjih.
Slika 5.1: Podzemna jama kot primer stabilnega ekosistema.
Slika 5.2: Zelena krastača (Bufo viridis) je dvoživka. Del življenja
preživi v vodi in diha s škrgami. Del življenja pa preživi na
kopnem in diha s pljuči; taksonomska uvrstitev: dvoživke
(Amphibia), krastače (Bufonidae).
28
5. 2 Osebki se prilagajajoNekateri ekosistemi se skoraj ne spreminjajo. To so globokomorska območja, kjer so stalna tema, temperatura in velik tlak. Stabilni ekosistem so tudi jame, kjer prav tako prevladujejo stalna tema, vlažnost in temperatura ter kronično pomanjkanje hrane. Vrste, ki živijo v takšnih sistemih, imajo malo mehanizmov za prilagajanje na spremembe v okolju, ker jih ne potrebujejo.
Nekateri organizmi se na spremembe prilagajajo tako, da spremenijo način obnašanja (etološke prilagoditve). Na primer, preselijo se iz območja, kjer so se razmere poslabšale, v območje, kjer so razmere za preživetje ugodne. Še preden zaradi zime na severni polobli začne primanjkovati hrane, se nekatere ptice preselijo na južno poloblo, kjer ravno nastopi poletje in obilje hrane. Ko se ponoči ozračje ohladi, se nekateri organizmi premaknejo v podzemlje.
Drug način prilagajanja organizmov so spremembe v delovanju organov (fiziološke prilagoditve). Žleze spro-ščajo več hormonov, organi delujejo bolj ekonomično itd. Nekateri organizmi pri tem doživijo velike telesne spremembe. Dvoživke so kopenski organizmi, njihovi mladiči, paglavci, živijo v vodi. Losos se iz ikre izvali v reki, kasneje odplava v morje, kjer je slanost vode bistveno višja. Ko spolno dozori, se iz morja vrne nazaj v reko, kjer se razmnoži.
Tretji način prilagajanja so spremembe v obliki ali obarvanosti telesa (morfološke prilagoditve). Nekaterim se-salcem in pticam se pozimi dlaka in perje obarvata belo. Nekaterim rastlinam nadzemni deli telesa preko zime odmrejo, živi ostanejo le podzemni deli. Iz njih spomladi požene nova rastlina.
Nekaj primerov prilagajanja organizmov na spremembeSpremembe v okolju se lahko zgodijo nepričakovano: požar, poplava, izbruh vulkana. Kljub temu, da so to obi-
čajno korenite in hitre spremembe, se jim nekatere vrste znajo prilagoditi. Lahko se dovolj zgodaj umaknejo in
se takoj, ko razmere preidejo v prvotno stanje, vrnejo. Druge so prilagojene tako, da imajo veliko potomcev, ki se
naselijo v različne kraje in jih nepričakovana sprememba ne doseže.
Vsa živa bitja s svojim bivanjem povzročajo določene spremembe v okolju. Z dihanjem in fotosintezo vplivajo na
lokalno razmerje plinov v ozračju, veliki rastlinojedci vplivajo na poraščenost ozemlja, rastline vplivajo na kopi-
čenje substrata. Sprememb v okolju zato ne povzročajo samo neživi dejavniki, ampak tudi živi. Tudi na spre-
membe, ki jih povzročajo živi dejavniki, se organizmi prilagajajo.
Človek, kot živo bitje, povzroča v okolju spremembe, ki jih imenujemo antropogene spremembe. Z razvojem tehno-
logije je človek dosegel, da lahko en sam osebek v kratkem času naredi veliko sprememb. Ker je ljudi na svetu veliko,
je njihov skupni vpliv na okolje zelo velik. Pogosto so spremembe, ki jih povzroča človek, tako obsežne in potekajo
tako hitro in na tako velikih površinah, da se druge vrste nanje ne morejo prilagoditi. Vsaka vrsta, ki se ne uspe pri-
lagoditi, je obsojena na izumrtje. O prilagoditvah na razmere, ki jih povzročajo živi dejavniki, več v drugih poglavjih.
Primer
Slika 5.3: Poplava kot primer nenadne spremembe Slika 5.4: Spremembe, ki jih v okolju
povzroča človek, so obsežne in velike.
29
Razmere, v katerih živijo organizmi, se spreminjajo
1. V čem se stabilna območja razlikujejo od nestabilnih in kaj razlika pomeni za organizme?
2. Razloži pomen hitrosti sprememb v okolju za organizme.
3. Opiši tri načine prilagajanj organizmov na spremembe v okolju.
Preveri, kaj znaš
Povzetek
Nekatera območja na planetu se stalno in hitro spreminjajo, druga so bolj stabilna. Spremembe so lahko na
dnevnem, sezonskem, letnem ali večletnem nivoju. Tudi spremembe določajo razmere v okolju, na katere
se morajo organizmi prilagoditi, če želijo tam preživeti. Prilagajajo se z obnašanjem, s spremenjenim delo-
vanjem organov in s telesnimi spremembami.
30
6Ekološki procesi so orodje, ki oblikujejo evolucijo
6.1 Ekološke prilagoditve vodijo populacije v evolucijske spremembe
6.2 Genska pestrost je pomembna za prilagajanje
6.3 Naravni izbor, ki usmerja evolucijo, je ekološki mehanizem
Največji doprinos Darwina znanosti in razumevanju življenja na Zemlji je odkritje mehanizma, kako se vrste razvijajo in spreminjajo iz enostavnih oblik v bolj kompleksne. Postopen razvoj organizmov imenujemo evolu-cija, mehanizem, ki evolucijo omogoča, pa je naravni izbor, ki je ekološki mehanizem.
6. 1 Ekološke prilagoditve vodijo populacije v evolucijske spremembeOkolje se spreminja, organizmi se na te spremembe prilagajajo. Dokler so spremembe majhne, se nanje prila-godijo vsi osebki. Če so spremembe v okolju velike, je v populaciji običajno le nekaj osebkov, ki so sposobni tako velikih prilagoditev. Vsi ostali propadejo. Tako ostanejo le osebki, ki so bili sposobni prilagoditve. To ime-nujemo ekološka prilagoditev. Ekološka jo imenujemo zato, ker je umrljivost, s katero se populacija prilagaja na spremembe okolja, ekološki proces. V naslednji generaciji so zaradi ekološke prilagoditve vsi osebki potom-ci prilagojenih osebkov in so zato na novo okolje prilagojeni. Niz zaporednih ekoloških prilagoditev, ki osebke postopoma spremenijo do te mere, da na koncu niso več podobni izvornim, imenujemo evolucija. Ekološke prilagoditve torej vodijo v evolucijske spremembe.
6. 2 Genska pestrost je pomembna za prilagajanjeV vsaki generaciji je vedno nekaj osebkov, ki se po obliki, obnašanju, delovanju ali še kako drugače nekoliko ločuje od svojih staršev in tudi drugih sovrstnikov. Njihova drugačnost je zapisana v genih in predstavlja gen-sko pestrost vrste. Gensko pestrost imajo vse vrste na Zemlji. Več ko je v populaciji drugačnih osebkov, večja je njena genska pestrost.
V okolju, ki se ne spreminja, so drugačni osebki manj uspešni od običajnih, saj so običajni osebki na dane raz-mere vedno najbolje prilagojeni. Običajnih osebkov je zato največ. Ko se okolje spremeni, postanejo bolj uspeš-ni tisti osebki, ki so drugačni. Takrat v vrsti prevladajo drugačni osebki.
Osebki ne vedo, kdaj in kako se bo okolje spremenilo. Zato tudi ne vedo, katera njihova drugačna lastnost bo v spremenjenem okolju uspešna in se na spremembo vnaprej ne morejo pripraviti. A če je v vrsti veliko dru-gačnih osebkov z veliko različnimi lastnostmi, je velika verjetnost, da bo med njimi povsem po naključju tudi nekaj takšnih, ki bodo v novem okolju uspešni. Zaradi tega ima vsaka vrsta v spremenljivem okolju večjo mož-nost preživetja, če ima veliko drugačnih osebkov, ali kakor temu tudi rečemo, če ima veliko gensko pestrost. Ne smemo pa pozabiti, da se prav vsa okolja spreminjajo, četudi nekatera zelo počasi, zato je velika genska pe-strost prednost za vsako vrsto.
31
Ekološki procesi so orodje, ki oblikujejo evolucijo
Razvoj vrst je torej posledica naključnih, vnaprej razvitih sprememb v organizmih, ki slučajno sovpadejo s spremembo okolja, ki jih naredi uspešne. Zaradi odvisnosti od naključnih sprememb pravimo, da evolucija v naravi poteka neusmerjeno. Ker spremembe, ki se kasneje izkažejo za ključne, v evoluciji ne nastajajo kot od-ziv na spremembe v okolju, temveč že prej, rečemo tudi, da je evolucija za prihodnost slepa. Kljub neusmerje-nosti razvoja novejše raziskave kažejo, da se pomembne spremembe v vrsti lahko zgodijo v zelo kratkem času, včasih v roku parih let. Pri vrstah, ki se v enem letu razmnožijo večkrat, tudi hitreje.
Slika 6.1: Dva osebka iste vrste, ki se med sabo razlikujeta v obarvanosti perja
6. 3 Naravni izbor, ki usmerja evolucijo, je ekološki mehanizemNaravni izbor v naravi ločuje bolj prilagojene od manj prilagojenih osebkov. Deluje tako, da med manj prilago-jenimi poveča stopnjo umrljivosti, med bolj prilagojenimi pa poveča stopnjo rodnosti. Tako v populaciji pre-vladajo bolj prilagojeni osebki. Rodnost in umrljivost sta značilna ekološka mehanizma.
1. Kaj je genska pestrost in kakšen je njen pomen za dolgoročno preživetje vrste?
2. Kaj pomeni, da evolucija v naravi poteka neusmerjeno?
3. Razloži, zakaj je naravni izbor ekološki mehanizem?
Preveri, kaj znaš
Povzetek
Na majhne spremembe v okolju se večina organizmov prilagodi, na večje spremembe se prilagodi le del
osebkov. Ostali poginejo, zato v okolju ostanejo le najbolj prilagojeni. To imenujemo ekološko prilagajanje
vrste. Čim večjo gensko pestrost imajo vrste, večja verjetnost je, da bo vsaj nekaj osebkov preživelo spre-
membo. Ko se preživeli organizmi razmnožijo, se njihova kvaliteta genov prenese na naslednjo generacijo.
Zaporedje takšnih prilagoditev imenujemo evolucija.
32
