BIOGEOGRAFIJA Predavanja 1-2

Filozofski fakultet, Univerzitet Crne Gore GEOGRAFIJA – Osnovne – 2

BIOGEOGRAFIJA Semestar, 2, ECTS, 4, Status, Obavezan, Fond, 3+1+0

Biolozi smatraju da je biogeografija biološka disciplina koja se bavi problemima...

Geografi smatraju da je biogeografija

dio fizičke geografije i da

se bavi problemima...

...rasprostranjenja živih organizama (biljaka, životinja, gljiva i mikroorganizama) i njihovih zajednica na planeti Zemlji!

Ipak, nezavisno od toga da li je biogeografija biološka ili geografska disciplina, ona se oslanja na saznanja i jedne i druge nauke, a nastala je zbog potrebe čovjeka da objasni zakonitosti rasprostranjenja živih organizama na Zemlji.

Opšti pojmovi

Biogeografija je naučna disciplina koja se bavi

proučavanjem rasprostranjenosti biljnih i životinjskih

vrsta na Zemljinoj površini, iz čega proizlazi da

biogeografija ima za cilj otkriti gdje pojedini organizmi žive,

utvrditi njihovu brojnost, te proučiti osnovne prostorne i

istorijske okolnosti koji su doveli do toga da se pojedina

vrsta javlja u određenom području..

Rasprostranjenost biljnih/životinjskih vrsta

(populacija, zajednica, ekosistema) može se

posmatrati se od lokalnih, regionalnih do

kontinentskih i globalnih razmjera

Opšti pojmovi

Biogeografija uključuje proučavanje biljnih i životinjskih

vrsta kroz njihovu prošlost i/ili sadašnjost, proučava

njihova staništa ili obitavališta gdje su sve opstale. Prema

tome, biogeografija čini više od pukog postavljanja pitanja

koja vrsta i gdje?, nego takođe nudi pitanje i zašto?, a što je

ponekad i od presudne važnosti.

Savremena biogeografija često se koristi geografskim

informacijskim alatkama (GIS-om), kako bi razjasnila sve

činioce koji utiču na rasprostranjenost organizama, kao i

predvidjela buduće trendove u rasprostranjivanju istih.

GIS koristi i matematičke modele u rješavanju ekoloških

problema, prije svega s prostornog aspekta

Opšti pojmovi - geografski pojmovi

Osnovni termini u Biogeografiji

Termini specifični za biogeografiju kao nauku će biti obrađivani na ovom

kursu, a na ovom mjestu su pomenuti samo neki koji se često koriste.

Biogeografski termini

Areal – deo teritorije ili akvatorije koji zauzima neki takson.

Endemit – takson ograničen na neki deo Planete. Uglavnom se koristi

za taksone koji zauzimaju veoma male površine (endemit u užem

smislu).

Relikti – recentni taksoni velike geološke starosti.

Fosili – tragovi izumrlih taksona u geološkim naslagama.

Refugijumi –staništa zaštićena od djelovanja nepovoljnih uslova u

kojima su utočište našle reliktne vrste.

Simpatričnost – preklapanje areala dvije vrste.

Alopatričnost – odvojenost areala dvije vrste.

Istorijat

Čarls Darvin, Alfred Volas, Aleksandar Humbolt, Mek

Artur i Vilson...Josif Pančić, Vilotije Blečić, Radomir

Lakušić, Branislav Jovanović...

Tokom 20. vijeka razvijeno je nekoliko šema

obrazaca beogeografske distribucije i oni se stalno

dopunjuju na osnovu posmatranja i istraživanja

regionalnih obrazaca. Više od jednog vijeka ideje i

hipoteze Darvina,Volasa i Humbolta i dalje su

osnova za modernu biogegrafiju.

U svojoj knjizi „O porijeklu vrsta“ Darvin je posvetio dva poglavlja

distribuciji biljaka i životinja. Zabilježio je da svaki kontinent ili oblast imaju

reprezentativne i karakteristične vrste koje poseduju neke kvalitete i

karakteristike pronađene u drugim vrstama u sličnom, ali udaljenom

okruženju.

Darvin je povezao ove obrasce sa nekoliko faktora. Pretpostavio je da su

zajednički preci ovih vrsta izumrli i primijetio je da se promene

klime verovatno događaju tokom geološkog vremena.

Na sve ovo Darvin je nametnuo teoriju prirodne selekcije, proces koji

funkcioniše na različitosti u okviru vrsta. Organizmi koji imaju bolje

osobine prilagođavanja promjenama njihove okoline će napredovati i

razmnožavati se.

Oni koji se ne mogu prilagoditi će izumrijeti ili emigrirati u druge oblasti.

Tokom vremena ovo vodi do evolucije

Alfred Rasel Volas (Alfred Russel Wallace), Darvinov savremenik,

prepoznao je dinamičan aspekt biogeografskih obrazaca. U njegovoj knjizi

„Malajski arhipelag“ Volas je diskutovao o životinjama u tim regijama.

On je uočio da je fauna (životinjski svijet) Celeba, Nove Gvineje i Australije

kao svojstven i odvojen svijet od faune Bornea, ostrva Sunda i Malajskog

arhipelaga. Granična linija, južno od Filipina, koja odvaja dvije faune se

naziva Volasova linija. Volasova „Geografska distribucija životinja“ je prva

prezentacija prisustva distribucije životinja po svijetu

PRIMJER BIOGEOGRAFSKIH OBLASTI

Wallace’s

Line

Philip Sclater (1829-1913)

Aleksander fon Humbolt (1769-1859)

Proučavao odnose između biljaka i klime.

Opisao vegetacijske zone po geografskim širinama i nadmorskim visinama,

što se uzima kao začetak biogeografije kao discipline.

Osnovni kriterijumi biogeografskog raščlanjivanja:

a) Prostor

b) Vrijeme

c) Ekološki uslovi

d) Botanički (prisustvo flore u prostoru)

e) Zoološki

f) Antropogeni

Biosfera ?

Šta čini biosferu?

Gdje se prostire?

Opšti pojmovi

Biosferu čine svi živi organizmi na Zemlji.

Biosfera obuhvata najniži dio atmosfere, hidrosferu i

površinski sloj litosfere (do 3km)

Izdvajaju se dvije grupe - biljke i životinje

Značaj biohemijskih reakcija

Prostor

Biosferu u prostornom smislu čine 3 biotopa:

o Kopneni (površinski, podzemni i pećinski)

o Vodeni (slatkovodni i morski)

-litoral do 200m dubine

-batijal 200-3000m

-abisal preko 3000m dubine

o Vazdušni

Geobiosfera (životna sredina) je ograničen prostorno-

vremenski funkcionalni kompleks spoljašnje sredine u

kome egzistira život

jedinka - osnovna ekološka jedinica

populacija - stvarni oblik

postojanja organskih

vrsta u živoj prirodi

životna zajednica -biocenoza

ekosistem, biogeocenoza

biomi -veliki osnovni prirodni

ekosistemi (akvatički, terestrički)

biosfera - ekosfera (hidrosfera,

atmosfera, litosfera, pedosfera)

BIOTIČKI SASTAVI

BIOM

Životna zajednica ili biocenoza je skup svih

vrsta organizama na određenom dijelu prostora, koji

međusobno stupaju uodnose ishrane i zaštite.

Skup populacija različitih vrsta koji čini biocenozu

nije slučajan

Ekosistem ili biogeocenoza čine biocenoza (skup populacija

različitih vrsta organizama) i biotop (mjesto na kojem se ostvaruje

njihov zajednički život) – čine cjelinu, neraskidivo su vezani i

uzajamno uslovljeni,

-Prirodni i modifikovani ekosistemi (Agrarni, urbani...)

Ekosistem

- Ekosistem čine biocenoza (skup populacija različitih

vrsta organizama) i biotop (mjesto na kojem se

ostvaruje njihov zajednički život) – čine cjelinu,

neraskidivo su vezani i uzajamno uslovljeni,

- Prirodni i modifikovani ekosistemi (Agrarni,

urbani...)

Biotički sistemi

Jedinka

Populacija

Biocenoza

Ekosistem

Biosfera

Istorijski faktori – komponenta vremena

Uobičajeni primjeri rasprostranjenosti vrsta na svim

nivoima mogu se objasniti spletom prirodnih

okolnosti kroz vrijeme na određenom prostoru kao

što su:

1. specijacija

2. izumiranje

3. pomicanje kontinenata

4. glacijacija

1. Specijacija je evolucijski proces kojim su nastale

nove biološke vrste.

a) Alopatrička (od grčkog Allos, "drugi" + grčki patrida,

"domovina") ili zemljopisna specijacija je specijacija koja se

javlja kada biološke populacije iste vrste postaju izolovane

zbog neke geografske promjene/prepreke (nastajanje

rasjeda, planinskih lanaca, društvene promjene, kao što je

iseljavanje i slično). Izolovane populacije zatim su

podvrgnute genotipskim i / ili fenotipskim razlikama kao

što je: (a) selektivno izlaganje različitim pritiscima; npr.

prilagodba jedinki na način ishrane, (b) razvoj nezavisne

genetske tendencije, i (c) različite mutacije u populacije gena.

b) Simpatrička specijacija je proces kroz koji su nove vrste

evoluirale iz jedne prethodne vrste predaka, a pri tom su

nastanjivale isto geografsko područje.

*Bergmanovo pravilo

ukazuje na zakonitu promjenu veličine tijela organizama u

odnosu na njihovu distibuciju od ekvatora prema polovima

- homeotermni organizmi: (sisari i ptice)

povećava im se biomasa idući od ekvatora prema polovima

•krupnije induvidue imaju manju površinu tijela u odnosu na

svoju masu

•intenzitet odavanja tjelesne toplote je pri istoj spolj. temp. u

pozitivnoj korelaciji sa površinom tijela

*Alenovo pravilo

- kod sisara koji žive u hladnim oblastima postoji tendencija

skraćivanja isturenih (perifernih) djelova tijela (uši, rep, vrat)

- to se dešava da bi odnos površine i mase tela bio što povoljniji

*Glogerovo pravilo

- intenzitet melaninske pigmentacije kod toplokrvnih zivotinja

raste sa povećanjem t° i vlažnosti

polarne životinje bijela boja

pustinjske životinje žućkasto-crvenkasta boja

2. Izumiranje u biologiji i ekologiji, predstavlja

nestanak određenog organizma ili skupine

organizama, odnosno određene vrste.

Dodo (Raphus cucullatus), izumrla vrsta

Opstanak mnogih biljnih i životinjskih vrsta danas je ugrožen,

mnoge se nalaze pred iščezavanjem, a veliki broj je zauvjek

nestao.

Prvi i veoma značajan korak u ostvarivanju zaštite jeste

evidentiranje ugroženih vrsta flore i faune.

Tome služe takozvane Crvene knjige. One predstavljaju naučno-

stručne publikacije u kojima su navedene sve vrste organizama

koje podliježu zaštiti prema međunarodnoj klasifikaciji stepena

ugroženosti:

vrste pred istrebljenjem;

vrste u opasnosti od istrebljenja;

ranjive (osjetljive vrste);

rijetke vrste.

3. Pomicanje kontinenata / Teorija o jedinstvenom

kopnu

Prvobitno jedinstveno južno kopno Pangea (kasnije Laurazija i Gondwana )

raspada se na niz kontinenata

Na temelju florističkih podataka taj je proces otpočeo vrlo davno već krajem

mezozoika, pa se na svakom tako razdvojenom i izolovanom kontinentu razvija

poseban i za njega svojstven biljni svijet.

Razumijevanje obrazaca pomjeranja kontinenata je značajno povećalo

razumijevanje naučnika o modernim obrascima distribucije živih bića.

A– Areal roda Sacoglottis

B– Areal roda Aptandura

C– Areal roda Maprounea

D– Areal roda Chrysobalanus

4. Glacijacija/ Glacijacijacijska i interglacijacijska razdoblja na

Zemlji. Posljednje ledeno doba (glacijal) je završilo pred

otprilike 15.000 godina. Holocenska epoha sada je

interglacijal. (Inače,holocen je geološka epoha odnosno

razdoblje kvartara koja je započela prije 11.700 godina i

nastavlja se do danas).

Opšti pojmovi

Pod pojmom Areal smatramo područje rasprostranjenosti

nekog taksona. To može biti areal porodice, roda, vrste ili

podvrste.

Areal je po Tolmačovu (1962) dio teritorije (površine

kopna) ili akvatorije (morskog prostranstva) na kojem živi

određena sistematska kategorija.

Areal vrste sjedinjuje sva njena konkretna nalazišta, tj. sve

tačke na zemlji na kojima je ta vrsta nađena i mijenja se.

Težnja je svakog živog bića da se proširi na što većem

prostoru. Tamo gdje ima takvih uslova to je širenje lagano i

brzo. U prirodi po pravilu postoji borba velikog broja

potomaka za isti prostor i iste izvore hrane s time da već

unaprijed ne postoje uslovi za preživljavanje svih.

Zoogeografija

Proučava i objašnjava geografsko rasprostranjenje životinja

Osnivač savremene zoogeografije Alfred Valas (1822-1913)

je uz Darvina jedan od osnivača teorije oi prirodnom

odabiranju i rasprostiranju usled promjene ekoloških

faktora.

Zoogeografija se sastoji od registracione, uporedne i

uzročne zoogeografije.

Areal divlje svinje Sus scrofa

Areal mrkog medveda

Areal divljih macaka

Fitogeografija

Proučava areal

flore

Geobiosfera

izdiferencirana

na 110

florozona

Odnos između

nadmorske

visine,

geografske

širine i bioma

Fitogeografija

Jedna regija se može analizirati na osnovu:

• Oblika (fizionomije)

• Funkcije (ekologije)

• Prostora (horologije)

• Vremena (razvoja)

Biljne zajednice mogu poslužiti kao indikator prostornog

diferenciranja. Biljne zajednice se sukcesivno razvijaju od

početnog do trajnog stadijuma (klimaks)

•Razlikujemo regionalnu (prostornu) i istorijsku

fitogeografiju

•Rasprostranjenje određenih sistematskih kategorija ili

biljnih zajednica (fitocenoza)

Za širenje biljnih vrsta i formiranje areala svakako su

najvažnije sjemenke i plodovi. Biljke za prenošenje

sjemena (alokorija) koriste prirodne sile koje mogu

biti biotske i abiotske. Biotske sile su životinje, a

širenje pomoću životinja zove se zookorija.

Antropokorija je širenje biljnih vrsta posredstvom

čovjeka.

Odnos sa biogeografije sa drugim disciplinama

Sistematika ili biološka klasifikacija je naučna disciplina koja

istražuje raznovrsnost organizama i njihove međusobne veze.

Sastavni je dio taksonomije.

Taksonomija (grč. tassein - "svrstati"; nomos – zakon, nauka)

je naučna disciplina koja na temelju sličnosti i razlika

taksonomske jedinice kategorizuje i razvrstava u grupe. One

su najčešće hijerarhijski strukturirane.

Glavne taksonomske kategorije su vrsta (na latinskom

species), rod (lat. genus), familija (lat. familia), red (lat. ordo),

klasa (lat. classis), kolo (u zoologiji) - lat. phylum, i carstvo (lat.

regnum). Dodatne taksonomske kategorije nastaju

dodavanjem prefiksa pod- ili nad- (lat. sub-, super-), ili su u

slučaju da su niže od ranga potfamilije definisane posebnim

imenom

Odnos sa biogeografije sa drugim disciplinama

Klimatologija (Savremena klimatologija je kompleksna

nauka jer osim pojedinačnih klimatskih elemenata istražuje i

njihove međusobne odnose. Kako je klima osim u prostoru

promjenljiva i u vremenu, unutar klimatologije se razvila i

paleoklimatologija, koja proučava klimu prošlosti.

Klimatske karakteristike su među najznačajnijim faktorima

koji determinišu prirodne i istorijske granice areala.

Temperatura i

padavine

imaju

odlučujući

značaj za

rasprostiranje

biljaka

Odnos sa biogeografije sa drugim disciplinama

Geologija (Geologija pokušava objasniti kako je Zemlja

formirana i kako se mijenja. Proučava minerale tla, stijene, i

dr.)

Geološka podloga može imati

presudan uticaj na areal pojedinih

vrsta

Odnos sa biogeografije sa drugim disciplinama

Poljoprivreda i šumarstvo

Ekologija

- proučava ulogu i značaj međusobnih odnosa između

organizama i sredine između samih organizama

- istražuje zakonitosti na kojima ti odnosi počivaju

ekološki faktori mogu djelovati:

- korisno (pomažu život nekom organizmu)

- štetno (sprečava život nekom organizmu)

ekološka valenca - amplituda kolebanja jednog ekološkog faktora u čijim granicama je moguć opstanak određene vrste

eurivalentni organizmi - imaju široku amplitudu (zec, lisica- tople šume Indije, ali i Sibir)

stenovalentni organizmi - imaju usku amplitudu (sprudotvorni korali- uzan pojas okeana oko ekvatora, gdje temp. vode varira u toku godine samo za 2-3°C, ali nikada ne silazi ispod 20°C)

Ekološke niše - bioindikatori

Ekologija se može podijeliti prema predmetu

proučavanja, npr. na (i)ekologiju životinja,

(ii)ekologiju biljaka, (iii)ekologiju

mikroorganizama i sl.

Još jedna česta metoda podjele je prema

proučavanom biomu, npr. na (i)arktičku

ekologiju, (ili polarnu ekologiju), (ii)tropsku

ekologiju, (iii)pustinjsku ekologiju itd.

odnosi ishrane u životnoj zajednici

-autotrofni organizmi (producenti)

-heterotrofni organizmi (potrošači)

biljojedi (fitofagi) - mesožderi (zoofagi) - saprofagi (razlagači)

Lanac ishrane- linearan niz organizama (listovi vučje stope -

gusjenica uskršnjeg leptira – sjenica – jastreb – razlagači)

a) Lanci ishrane uvijek počinju s fotosintetskim organizmima i

završavaju s mikroorganizmima, koji razgrađuju organsku materiju

b) u svakom lancu ishrane zaokružen je protok materije i energije, koji

se ciklički može obnavljati

c) među članovima lanaca vrijedi kvantitativni odnos izražen brojčanim

zakonom, na početku lanca ima najviše, a na kraju lanca najmanje

članova, (međutim od tog pravila ima i odstupanja, tj. na početku

lanca može biti malo jedinki -šuma)

Saguaro kaktus Primarni proizvođači

Primarni potrošači

Sekundarni potrošači

Tercijarni potrošači

Lanac ishrane pustinje

Lanac ishrane tajge

Primarni

proizvođači

Biljojedi

primarni potrošači

Mesojedi prvog reda

sekundarni potrošači

Mesojedi drugog reda

tercijarni potrošači

http://www.ffst.hr/odsjeci/uciteljski/nastava/Prirodoslovlje/prirodoslovlje%202011_2012/11.%20Ekologija.pdf

Slika 11. Hranidbena mreža

• Lanci ishrane se često prikazuju u obliku ekoloških piramida,

prikazujući strukturu i tok svakog stepena i svake grupe

organizama u lancu

• Ekološke piramide možemo prikazati, kao broj organizama u lancu

ishrane, kao hranidbene strukture, kao protok energije ili

promjenu biomase

• hranidbeni nivoi na višem mjestu u piramidi imaju manje članova

veće tjelesne težine, međutim od tog pravila ima i odstupanja, a to

je da na kraju lanca vršni predator može biti manji od prethodnog

člana u lancu (npr. afrički bivo i lav, jelen i vuk itd.)

• najveću ukupnu biomasu imaju organizmi iz baze piramide, koji

fotosintezom stvaraju organsku materiju

• livada sa 10000 biljaka ukupne biomase 7500 grama fotosintezom

stvara organsku materiju, koja prehranjuje 100 poljskih miševa,

čija je ukupna masa 3000 grama, oni su izvor hrane za sekundarne

potrošače, za 10 lasica čija je težina 50 grama

• ekološke piramide prikazuju protok energije

• ukupna energija prisutna na svakom višem hranidbenom stepenu

piramide manja je od energije, koja je nužna za životne funkcije

na prethodnom nižem hranidbenom stepenu

Hranidbena piramida

Primarni proizvođači

Primarni potrošači -

biljojedi

Sekundarni potrošači –

mesojedi prvog reda

Tercijarni potrošači –

mesojedi drugog reda

• u svakom višem sloju piramide progresivno se smanjuje hemijska

energija koju su fotosintetski organizmi stvorili iz baze piramide

• sunčevo svjetlo u iznosu od 264 x10,5 MJ pada na livadu površine

40.000 m2, biljke akumuliraju 62,4 MJ, preživači (goveda) od toga za

proizvodnju biomase iskoriste 6,03 MJ, čovjek iskoristi samo 34, 7 KJ

• razlikujemo tri vrste hranidbenih lanaca :

a) predatorski hranidbeni lanac

b) parazitski hranidbeni lanac

c) saprofitski hranidbeni lanac

• zakon veličinskih odnosa (mesojedi)

• zakon brojnih odnosa

kvantitativni odnosi između članova hranidbenog lanca izražavaju se

piramidom brojeva, piramidom biomase i piramidom energije

piramida energije - količina energije koja u jedinici vremena protiče kroz

svaki trofički stepen (predstavlja količinu stvorenih

organizama na svakom trofičkom stupnju u jedinici

vremena)

Piramida energije

piramida brojeva - može znatno varirati zbog veličine početnih članova

(proizvođača) u različitim životnim zajednicama

4 miša

1

drvo

400

biljaka

Hiljade

gusjenica

http://www.google.hr/url?sa=t&rct=j&q=hranidbeni%20odnosi%20prirodna%20ravnote%C5%BEa%

Piramida brojeva

piramida biomase - pokazuje kvantitativne odnose, a ne pokazuje kojom se

brzinom organska materija stvara i troši na pojedinom

trofičkom stepenu

Čovjek

70 kg

Svinja

500 kg

Kukuruz

5000 kg

Zooplankton

40 g

Alge

400 g

Piramida biomase