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