Ekologija: ekosustavi, biocenoza, abiotički čimbenici

Odnosi među morskim organizmima

• Ekologija je znanost koja proučava odnose između živih bića i njihovog okoliša, uključujući interakcije između organizama i nežive prirode, kao i među samim živim organizmima.
• Ekosustav obuhvaća organizme i njihov fizički okoliš kao jedinstvenu cjelinu.
• Biotički i abiotički čimbenici utječu na ponašanje i život jedinki unutar određenog okruženja.
• Biocenoza je životna zajednica, skup biljnih i životinjskih populacija na određenom području, međusobno povezanih različitim vrstama odnosa.
• Struktura biocenoze se opisuje brojem vrsta i njihovom relativnom brojnosti.
• Abiotički čimbenici određuju sastav i brojnost životne zajednice.
• Struktura biocenoze uključuje interakcije među vrstama poput korištenja hrane, prostora, kruženja hranjivih tvari i predatorstva.
• Populacija je prostorno i vremenski udružena grupa jedinki iste vrste povezanih nasljednim čimbenicima i odnosima, posebno razmnožavanjem.

Osnovne karakteristike populacije

• Prostorni raspored
• Gustoća
• Starosna struktura
• Omjer spolova
• Rast i starost
• Razmnožavanje
• Strategije razvoja
• Intraspecijski odnosi
• Interspecijski odnosi
• Stanište je prostor gdje obitava određena biljna ili životinjska vrsta i ima specifične ekološke čimbenike.
• Abiotički čimbenici uključuju svjetlost, temperaturu, salinitet i pH.
• Biotički čimbenici su odnosi između organizama u prirodi.
• Biotop je fizički prostor kojeg zauzima životna zajednica.
• Ekološka valencija je raspon vrijednosti ekološkog čimbenika unutar kojeg je moguć život vrste.

Tri pojma vezana uz ekološku valenciju:

• Ekološki minimum
• Ekološki maksimum
• Ekološki optimum
• Generalisti su vrste koje su karakterizirane širokom ekološkom valencijom prema više ekoloških čimbenika.
• Specijalisti imaju usku ekološku valenciju za više ekoloških čimbenika.
• Stenotermne vrste podnose male promjene temperature, kao većina pelagičkih i dubokomorskih vrsta.
• Euritermne vrste dobro podnose veće kolebanja temperature, kao većina vrsta koje žive u plitkim, priobalnim područjima.
• Stenohaline vrste su slabo otporne na promjene saliniteta, kao većina dubokomorskih i pelagičkih vrsta.
• Eurihaline vrste mogu preživjeti unutar velikog raspona saliniteta, što omogućuje nekima da zalaze i u slatke vode.
• Liebigov zakon minimuma kaže da je mogućnost opstanka i prosperiteta vrste određena faktorom koji joj je najbliži minimumu.
• Ekološka niša opisuje relacijski položaj vrste ili populacije u ekosustavu.
• Fundamentalna niša obuhvaća sve uvjete okoliša unutar kojih organizam može opstati.
• Realizirana niša je dio fundamentalne niše koju vrsta stvarno zauzima, nastala pod pritiskom drugih organizama.

Mjerenje gustoće populacije

• Broj jedinki
• Ukupna masa jedinki (biomasa)

Metode za određivanje gustoće populacije:

• Apsolutne metode
• Relativne metode
• Poznavanje gustoće populacije olakšava praćenje stanja populacije: povećanje, stagnacija ili smanjenje.
• S porastom broja jedinki smanjuje se kapacitet okoliša, što dovodi do kompeticijskih odnosa.
• Posredna kommpeticija je dijeljenje resursa podjednako, što dovodi do ugibanja svih jedinki.
• Izravna kompeticija je dijeljenje resursa nepodjednako što dovodi do opstanka nekih jedinki i ugibanja drugih.

Jedinke populacija dviju različitih vrsta mogu:

• Hraniti se jedinkama druge vrste.
• Biti u međusobnoj kompeticiji za hranu i zaklon.
• Međusobno se potpomagati.
• Direktno natjecanje je agresivno natjecanje za hranu.
• Indirektno natjecanje je smanjenje resursa i utjecaj na druge vrste.
• Pravilo kompeticijske isključivosti kaže da dvije ili više vrsta ne mogu koegzistirati na istom ograničavajućem resursu.

Simbiontski odnosi

• Komenzalizam
• Mutualizam
• Parazitizam
• Simbiontski odnosi mogu biti obligatni, neophodni za opstanak, ili fakultativni, korisni ali ne neophodni.
• Kompeticija je odnos u kojem se dvije različite vrste natječu za ograničene prirodne resurse.
• Neutralizam je odnos u kojem dvije različite vrste ne djeluju jedna na drugu.
• Amenzalizam je odnos u kojem jedna populacija onemogućuje razvitak druge.
• Antibioza je odnos u kojem jedan organizam nije pod utjecajem drugog, ali ga oštećuje ili ubija.
• Parazitizam je zajednica u kojoj parazit živi na račun domaćina.

Prema položaju paraziti mogu biti:

• Ektoparaziti (vanjski)
• Endoparaziti (unutarnji)
• Mogu biti obligatni (stalni) ili fakultativni (povremeni).
• Predatorstvo je odnos u kojem pripadnici jedne vrste ubijaju i hrane se jedinkama druge vrste.
• Mutualizam je odnos između dviju ili više vrsta u kojem svi imaju koristi.
• Komenzalizam je oblik zajedničkog života gdje samo jedna vrsta ima koristi, dok druga nema ni štete ni koristi.

Ličinke (larve)

• Neovisni morfološki stadiji koji prolaze metamorfozu.
• Planktotrofne ličinke stvaraju veliki broj jaja, ali su ovisne o hranjivim tvarima u planktonu.
• Lecitotrofne ličinke stvaraju manji broj jaja i ne hrane se u planktonskoj fazi zbog zaliha žumanjca.
• Nepelagičke ličinke produciraju vrlo malo jaja s velikom količinom žumanjca i prolaze razvoj unutar jajeta.

Strategije ličinki

• Planktotrofne ličinke velika disperzija i manja opasnost predatora.
• Lecitotrofne ličinke manja disperzija, ali nisu ovisne planktonu.
• Nepelagičke ličinke imaju mali broj jaja.
• Sposobnost "testiranja" supstrata je mogućnost ličinki da prepoznaju i odaberu odgovarajuće područje za naseljavanje.
• Mogućnost odgode spuštanja i metamorfoze omogućuje ličinkama da pričekaju odgovarajuće uvjete.
• Reakcije na fizikalno-kemijske faktore poput svjetlosti, tlaka i saliniteta utječu na ponašanje ličinki.
• Preferiranje podloga na kojima su njihovi roditelji osigurava odgovarajuće stanište za razvoj.

Postoje dva različita tipa strategija životnog ciklusa:

• Oportunistička (r-selekcija)
• Ekvilibrijska (K-selekcija)
• Vrste r-selekcije iskorištavaju prazne niše te produciraju mnogo, ali imaju malu vjerojatnost opstanka.
• Vrste K-selekcije imaju mnogo manji broj potomaka koji imaju relativno veliku vjerojatnost opstanka.

Oportunističke vrste

• Kratki životni ciklus
• Brzi spolni razvoj
• Mnogo reproduktivih razdoblja tijekom godine
• Velike stope smrtnosti
• Male tjelesne dimenizije
• Učestali prekidi nekog određenog agensa.

Ekvilibrijske vrste

• Dugi životni ciklus
• Dugi razvoj do zrelosti
• Niska stopa smrtnosti
• Velike tjelesne dimenzije.
• Očuvanje okoliša
• Mogučnost zaokruživanja životnog ciklusa.
• Kruženje materije i protok energije su ključni u ekosustavu mora.
• Kemijski elementi koji izgrađuju živu materiju kruže u biogeokemijskim ciklusima, a autotrofne biljke (primarni producenti) pretvaraju anorgansku tvar u organsku.
• Glavni proizvođač je fitoplankton.
• Sekundarna produkcija je proizvodnja organske tvari na razini konzumenta.
• Heterotrofni organizmi trebaju već formiranu organsku materiju.
• Autotrofni organizmi (primarni producenti) koriste sunčevu svjetlost i anorganske nutrijente za stvaranje organske materije.
• Miksotrofni organizmi mogu provoditi fotosintezu ili prijeći na heterotrofni način prehrane ovisno o uvjetima.
• Hranidbeni lanac je protok energije od proizvođača do potrošača različitih kategorija.
• Hranidbeni lanac sastoji se od niza trofičkih razina.

Trofičke razine

• Proizvođači
• Biljojedi
• Mesojedi
• U kategoriju potrošača spadaju i svejedi.
• Krug se zatvara djelovanjem obnavljača (reducenti).
• Kretanje materije i otopljenih plinova je ciklično: proizvođači → potrošači → razgrađivači → proizvođači.
• Nutrijenti su tvari potrebne organizmu za život i rast.
• Neke od nutrijenata svrstavamo u makro, a neke u mikronutrijente.
• Kvantitativno najznačajniji ciklus u moru je ciklus dušika.
• Trofička razina je položaj u hranidbenom lancu.
• Postoje dvije preklapajuće hranidbene mreže u oceanu: mikrobna i klasična.

Razlikujemo dvije osnovne skupine morskih organizama:

• Plankton (lebde u moru)
• Nekton (slobodno se kreću).
• Plankton može biti biljni (fitoplankton) ili životinjski (zooplankton).
• Fitoplankton naseljava gornje dijelove oceana (eufotička zona).
• Glavne skupine primarnih producenata u morskom ekosustavu su: diatomeje, dinoflagelati, kokolitoforidi i cijanobakterije.
• Zooplankton su planktonske morske životinje.
• Kopepodi su najzastupljenija skupina zooplanktona.
• Bentoske vrste žive u kontaktu s morskim dnom.
• Semibentoske vrste žive u moru i vodenom stupcu.
• Organizmi vezani za morsko dno mogu biti sesilni, vagilni ili sedentarni.
• Živi organizmi mogu živjeti u ili na morskom dnu.
• Oblik tijela je važna prilagodba organizama na uvjete okoliša.

Primjeri različitih tipova oblika tijela i njihovih funkcija:

• Aerodinamični oblik (brzi plivači)
• Dorzoventralno spljošteno tijelo (pridneni organizmi)
• Zmijoliki oblik (život u vegetaciji i stijenama).
• Adaptacije toplokrvnih životinja uključuju održavanje temperature tijela, ronjenje i osmotsku regulaciju.
• Načini sprječavanja gubitka topline: velike tjelesne dimenzije, izolacijski sloj (masno tkivo ili krzno) i adaptacije krvožilnog sustava.
• Adaptacije vezane uz ronjenje uključuju mogućnost zadržavanja daha, velike količine krvi i usporavanje rada srca.
• Gubitak vode se nadoknađuje pijenjem morske vode ili dobivanjem vode iz hrane.
• Obojenost daju pigmenti smješteni u stanicama u koži, a te stanice su kromatofori ili melanociti.

Morskim organizmima boja služi za:

• Kamuflažu
• Zaštitno obojenje
• Upozorenja
• Privlačenje partnera
• Vrste koje nemaju plivaći mjehur moraju se održavati u stupcu vode velikim prsnim perajama i velikom količinom ulja u jetri.
• Neke vrste se pokreću uvijanjem tijela ili gibanjem repa i peraja.  
• Rastezljiva usta služe za ishranu sitnim pelagičkim i bentoskim organizmima.

Neki oblici ponašanja morskih organizama su:

• Teritorijalnost
• Formiranje jata
• Migracije
• Reproduktivno ponašanje
• Koralji se nalaze u priobalnim plitkim vodama (0-200m)
• Stanište može biti oceanska ili neritička provincija.
• Kontinentska podina je najpovoljnija za život morskim organizimima zbog velike bioraznolikosti.
• Unutar kontinentske podine nalaze se pojasevi- litoral: supralitoral, mediolitoral, infralitoral i cirkalitoral.
• Kontinentski slaz (slope) je dubine između 200 - 4000m gdje je nagib između 1-15%.
• Abisalna ravnica 4000 - 7000 m te dubokomorske kotline i jarci 7000- 12000 m gdje presjecaju abisal.
• U pelagijalu se razlikiju sljedeće stepenice: Epipelagijal, Mezopelagijal, Batipelagijal, Abisopelagijal, Hadalpelagijal.

Faktori koji utječu na organizme u zoni

• Plićo područje i blizina kopna
• Promjena temperature mora
• Valovi i struje.
• Kretanje vode tj. turbulencija i raspolaganje primarnim producentima.
• Sortiranje sedimenata gibanjima mora.
• Tip supstrata odreduje sastav životne zajednice.
• Dubina do koje svjetlost može doprijeti je važan faktor fotosinteze.
• Biološki faktori (kompeticija) određuju granicu na kojoj se vrste javljaju.
• Promjena temperature puževa
• Promjene saliniteta
• Borbe s valovima
• Opasnot od isušivanja-desikacija.

Neki od načina zaštite:

• Potrebne količine hrane.
• Sposobnosti isušivanja.
• Mjesta za kolonije.
• Oblikovanje nakupina.
• Natjecanje u prostoru, dolazak do slodbodnog prostora.
• Uspješnost na novom prostoru.
• Kompetitivna istključivost i dijeljenje resursa.
• U gornje djelu dominiraju vitičari.
• Ispod sloja dominiraju dagnje.
• Ekološkom sukscesijom vrsta se zamjenjuje z vremenom.
• Meki supstrati su podloge u koje se organizmi lako ukopaju.
• Organizmi se ukopavaju u sediment.
• Dominira infauna.

Faktori

• Čestice
• valovi
• nagib
• Faktori su međusobno povezani
• Kisika je potrijebno za disanje Veličina čestica i uvijeti za količinu. Mjerenje količine kiseika uvjetuje i poroznost sedimenta,
• Anoksični sedimenti.
• Prilagodbe za uvjete smanjena kisika.
• Detritus je glavni izvor hrane
• Hrane se detritusom
• Suspensioni feedersi
• organizmi