Predavanja iz ekologije životinja (3. predavanje)

ABIOTIČKI ČIMBENICIABIOTIČKI ČIMBENICI

prof.dr.sc. Stjepan Krčmar &doc.dr.sc. Davorka K. Hackenberger

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u OsijekuOdjel za BiologijuCara Hadrijana 8/A, 31000 Osijekwww.biologija.unios.hr

Abiotički čimbenici su primarni čimbenici koji određuju da li će neki organizam živjeti na određenom staništu.

Abiotički čimbenici: klimatski (toplina, svjetlost, vlažnost, vjetar, voda) kemijski (koncentracija kemijski aktivnih tvari u okolišu, pH tla ili vode) orografski (reljef, čimbenici reljefa koji modificiraju utjecaj drugih ekoloških čimbenika)

edafski (pedološki čimbenici) Najveći utjecaj na organizme od abiotičkih čimbenika imaju: temperatura,

intenzitet svjetlosti, koncentracija kisika, koncentracija ugljičnog dioksida, vjetar, kemijski sastav tla ili kemijski sastav vodenog toka, brzina protoka vode u vodenim staništima, tip tla, mineralne tvari.

Klimatski čimbenici Klima: cjelokupnost meteoroloških elemenata atmosfere određenog

zemljopisnog područja. Numerički se opisuje na osnovi prosječnih i ekstremnih vrijednosti zračnog tlaka, temperature zraka, vlage zraka, količine oborina, Sunčevog svjetla, stupnja naoblake, jačine vjetra. Prikazuje se dnevnim, mjesečnim ili godišnjim srednjacima te pojedinim ekstremnim vrijednostima.

Elementi klime: temperatura zraka, vlažnost zraka, svjetlosne pojave, tlak zraka, vjetar, oborine Podliježu promjenama: zemljopisnoj širini nadmorskoj visini udaljenosti od mora

Klimatski čimbenici djeluju zajedno. Klimatske prilike se prikazuju klima dijagramima, pokazujući najvažnije

značajke klime: tijek prosječnih mjesečnih temperatura zraka, količine oborina, vlažna, suha razdoblja, broja dana s mrazem, sa snježnim pokrivačem, te temperaturne ekstreme (Glavač 1999).

Za praćenje klime u Hrvatskoj zadužen je Državni hidrometeorološki zavod, putem klimatoloških postaja.

ODSTUPANJE SREDNJE TEMPERATURE ZRAKA U RUJNU 2010. U rujnu 2010. srednje mjesečne temperature zraka bile su niže

ili jednake višegodišnjem prosjeku (1961.-1990.).

ODSTUPANJE KOLIČINE OBORINE U RUJNU 2010. U rujnu 2010. količina oborina znatno je odstupala od višegodišnjeg

prosjeka u ¾ dijela Hrvatske.

ODSTUPANJE SREDNJE TEMPERATURE ZRAKA U LJETO

2010. GODINE. Srednje temperature zraka za ljeto na čitavom su području Hrvatske bile iznad višegodišnjeg prosjeka (1960-1991).

ODSTUPANJE KOLIČINE OBORINA U LJETO 2010. GODINE . Analiza ljetnih količina oborina pokazuje da je bilo više oborina u nekim dijelovima zemlje od prosječnih količina oborina (1960-1991).

ODSTUPANJE SREDNJE TEMPERATURE ZRAKA U 2009. GODINI. Srednja godišnja temperatura zraka u 2009. godini bila je znatno viša od višegodišnjeg prosjeka (1960-1991).

ODSTUPANJE KOLIČINE OBORINA U 2009. GODINI. U kontinentalnom dijelu, pogotovo na istoku zemlje oborine su bile znatno manje od prosjeka dok su na Jadranu, te u zaleđu oborine više od višegodišnjeg prosjeka (1960-1991).

Klima dijagram Zagreba

TOPLINA Višestruko djelovanje na organizme: metabolizam,

razmnožavanje, razvoj, rast, dužina života, ponašanje. Glavni izvor topline u biosferi je sunčevo zračenje. Toplina predstavlja količinu energije u nekoj tvari, odnosno

sumarnu kinetičku energiju svih njenih molekula. Intenzitet i količina: temperatura → mjera intenziteta topline,

odnosno brzina kretanja molekula u tvari 1 m3 vode pri temperaturi od 30 °C sadrži 500 puta više topline

nego isti volumen zraka na istoj temperaturi, jer je broj molekula u toj količini vode oko 500 puta veći.

Ohridsko jezero (površine 348 km2, dubine 286m), temperatura površinskih slojeva vode je 6,6°C zimi, 22,5°C ljeti, primljena toplina tijekom ljeta iznosi 35,700 gcal/cm2 jezerske površine, odnosno 13 x 1013 kgcal za cijelu vodenu masu. Ova količina topline jednaka je količini topline koja se oslobađa sagorijevanjem 20.000 vagona kamenog ugljena (Stanković 1961).

TERMIČKI UVJETI U BIOSFERI Glavni izvor topline u biosferi je sunčevo zračenje. Najveća temperaturna variranja su na kopnu, u zraku. Najniže temperature zraka: Sibir, Aljaska (do -70°C). Najviše temperature zraka: pustinje (do +60°C). Za kopnene vode donja granica je 0°C, za morske vode -2,5°C, a najviša temperatura površinskih voda iznosi 36°C (Perzijski

zaljev). Termalni izvori bilježe 90°C. Najveće dnevno-noćne razlike su u Sahari: od 3°C do 49°C (46°C). Najveća godišnja razlika temperature je u Tibetu: 77°C (37°C do -

40°C). Najmanja razlika je u tropskim područjima: oko ekvatora, razlika

iznosi od 0,5°C do 2 °C. Za lentičke sustave, stajaćice (jezera, bare, lokve) ljeti je prisutna termička stratifikacija vode, te razlikuijemo: epilimnij,

metalimnij i hipolimnij (Kerovec 1988, Ricklefs & Miller 2000). u proljeće i jesen nastupa izotermija, a zimi zimska stratifikacija.

Termička stratifikacija vode u jezerima (Kerovec 1988).

TERMIČKA RAZMJENA IZMEĐU ORGANIZMA I OKOLIŠA

Poikilotermni – većina životinjskih vrsta, i sve biljke. Homoiotermni – ptice i sisavci. Homoiotermni: kemijska termoregulacija, fizička termoregulacija. Izvor topline u stanicama su oksidativna reakcija i cijepanje ATP-a Kemijska termoregulacija pokazuje obrnutu ovisnost između vanjske

temperature i intenziteta metabolizma (povišenje intenziteta metabolizma paralelno je s opadanjem temperature okoliša).

Fizička termoregulacija ostvaruje se pomoću dlakavog i pernatog pokrova, promjenom promjera krvnih žila, naslagama masti, znojenjem, isparavanjem, ubrzanim disanjem sisavaca i ptica, mačka 250/min, pas 500/min, vrabac 200/min.

Termoregulacijski centar nalazi se u hipotalamusu (ptice i sisavci) Mišićna aktivnost (drhtanje) homoioterma dopunski je izvor topline, pojačava

se razmjena lipida jer neutralne masti čine osnovnu pričuvu kemijske energije Mrko masno tkivo najrazvijenije je kod sisavaca hladnog podneblja jer dio

kemijske energije u obliku topline zagrijava organizam. Produkcija topline mišićnom aktivnošću: ribe >t za 10°C, leptiri >t za 20°C,

pčele >t za 13°C do 30°C.

TEMPERATURNA VALENCIJA Temperaturni raspon od -1,5°C do 52°C omogućava aktivni život

većine poikilotermnih životinjskih vrsta. Biljke prežive i -60°C u pojasu sjevernih tajgi i tundre. Stenotermne vrste – spiljski kukci od -1,7°C do 1°C.► Oligostenotermni organizmi: račić Calanus finmarchicus► ▼školjkaš Chione limacina

beskrilna mušica Chionea araneoides►

Homoiotermne vrste: pingvin Aptenodytes forsteri, ►▼grenlandski kit Balaena mysticetus.

Polistenotermni organizmi (stenotermi viših temperatura): tropske slatkovodne ribe, termiti, stonoge npr. (Scutigera

coleoptrata), orangutan (Pongo pygmaeus)▼

DJELOVANJE EKSTREMNIH TEMPERATURA

Temperature ispod i iznad efektivnih granica postaju ograničavajući čimbenik na razvoj, rast i razmnožavanje.

Odnos poikilotermnih organizama prema niskim temperaturama: vrste sposobne da izdrže vrlo niske temperature do -60°C vrste koje ugibaju na temperaturi od 0°C vrste koje ugibaju na temperaturi iznad 0°C.

Otpornost poikiloterma prema niskim temperaturama različita je. ►Gusjenice vrbotočca (Cossus cossus) izdrže temperature do -20°C Komarac malaričar (Anopheles maculipennis) izdrži do -30°C Pčela (Apis mellifera) apsorpcija hrane u crijevu se ► zaustavlja na 1°C.

Homoiotermni organizmi imaju mogućnost produkcije topline, te toplinsku izolaciju (potkožna mast, dlake, perje) na djelovanje niskih temperatura.

Pojačana termogeneza – polarna lisica -40°C – čimpanza 20°C. Hipotermija - letalne granice za čovjeka su od 18°C do

25°C, za psa od 1.5°C do 22°C Otpornost poikilotermnih organizama prema visokim

temperaturama karakterizira uzak raspon letalne zone. Maksimalna letalna granica je od 50°C do 55°C, a za bakterije i modrozelene alge: 85,2°C do 88°C.

Homoiotermni organizmi pokazuju veću otpornost prema hladnoći.

Hipertermija – letalna granica za psa iznosi 41.7°C, za kokoš 47°C, za čovjeka 43.5°C.

TEMPERATURA I ŽIVOTNI PROCESI

porast tjelesne temperature poikilotermnih organizama uzrokuje porast brzine životnih procesa.

Ličinke kukuruznog moljca (Pyrausta nubialis) – potrošnja O2.

Vanjska temperatura (°C)

Potrošnja O2

(mm3/g/h)-12 2.9

-6 15.9

0 21.8

6 50.5

12 95.3

Odnos temperature i brzine kemijskih reakcija – Van’t Hoffov zakon. Kemijski procesi porastom temperature za 10°C teku 2 do 3 brže

ili

Vt – brzina reakcije na temperaturi t

V (t+10) – brzina reakcije na temperaturi višoj za 10°C

Q10 – temperaturni koeficijent

Vodenbuha (Daphnia pulex) – frekvencija otkucaja opticajnog sustava brža je 2.8 puta od uobičajene pri porastu temperature za 10°C

Povećanje brzine hipotetske reakcije kao funkcija temperature pri Q10 = 2 (Krohne 2001).

321010 Q

VV

tt 1010 QVV tt

TERMIČKO PRILAGOĐAVANJE Intenzitet životnih procesa poikilotermnih organizama na određenoj

temperaturi nije uvijek isti, ovisi od temperature okoliša u kojem je organizam prethodno boravio. Tvrdokrilac Melosoma populi koji je bio prethodno na temp. od 12°C troši više O2 na istoj temperaturi od jedinki koje su prethodno bile na temperaturi od 25°C. ►

Postoji fiziološko prilagođavanje na termičku sredinu prethodnog boravaka.

Srčana frekvencija vodenjaka (Triturus alpestris) i šarenog daždevnjaka (Salamandra salamandra) veća je na 10°C nego kod jedinki na 30°C. ▼

Fiziološko termičko prilagođavanje na novu termičku sredinu reverzibilan je proces, učinak prilagođavanja nestaje ako se organizam vrati u prvobitnu sredinu.

Termička prilagodba je povijesno nastala nasljedna prilagođenost na određene termičke uvjete.

Naprimjer, školjke iz skupine Mytilidae iz područja Danske i Perzijskog zaljeva pokazuju isti intenzitet potrošnje O2 iako žive pod različitim termičkim uvjetima.

Jednak intenzitet

potrošnje O2

TEMPERATURA I RAZVOJ

Razvoj poikilotermnih organizama brži je na visokim temperaturama nego na nižim.

Donja temperatura na kojoj razvoj počinje je temperatura praga razvoja.

Ekološka temperaturna nula: razvoj moguć, ali ne ide do kraja. Razvoj voćne mušice Ceratitis capitata, C=D(T-t0). ► D= trajanje razvoja, T= temperatura na kojoj se razvoj obavlja, t0 = temperatura praga razvoja,

C = termička konstanta. Termička konstanta razvoja 250. Poznavajući t0 – može se izračunati trajanje razvoja na raznim

temperaturama: 0tT

CD

Na temperaturi od 38.5°C – razvoj traje10 dana, na temperaturi od 18.5°C – razvoj traje 50 dana.

t0 = 13,5°C Termička konstanta jednaka je ukupnoj sumi toplinske energije neophodne za

odvijanje određenog razvojnog stupnja ili ukupnpog razvoja vrste, izražava se sumom danjih temperatura u toku razvoja jedne vrste ili određenog razvojnog stupnja. Termička konstanta omogućuje da se procjene termički uvjeti nekog područja za razvoj određene vrste.

Hiperbola dužine razvoja voćne mušice Ceratitis capitata pri različitim temperaturama (Stanković 1961).

)()( 0110 tTDtTD

1

110 DD

DTTDt

►Naprimjer, leptir (Plusia gamma) na sjeveru Rusije jednu, a na jugu Rusije dvije do tri generacije godišnje.►Jabučni leptir (Carpocapsa pomonella) na sjeveru Ukrajine jednu (godišnja suma temperatura iznad 10°C = 930°C), srednjoj dvije, a u južnoj tri generacije (1870°C), leptir kupusar (Pieris brassicae) – termička konstanta je (700°C), na sjeveru Rusije jednu (suma efektivnih temperatura je 832°C), na jugu 3 generacije (2265 °C).

Odnos godišnje sume srednjih danjih efektivnih temperatura nekog područja prema vrijednosti termičke konstante jedne vrste je indeks koji pokazuje koliki broj generacija može vrsta imati tijekom godine.

Stupanj Metlica (Loxostege sticticalis)

Ozima sovica (Agrotis segetum)

Jaje 39.0 77.4

Gusjenica 167.5 582.2

Kukuljica 140.2 216.2

Varira i temperatura praga razvoja.

Stupanj Metlica (Loxostege sticticalis)

Jaje 11.2°C

Gusjenica 9.6°C

Kukuljica 12-13°C

Vrijednost termičke konstante varira u pojedinim stupnjevima razvoja.

Temperaturne promjene u prirodi ubrzavaju razvoj kod kukaca. ►razvoj jaja skakavca (Melanoplus mexicanus) na 32°C traje 5 dana. Ako se jaja izlože temperaturi od 12°C oko 16 sati dnevno i 8 sati temperaturi od 32°C tada razvoj traje 3 dana. To je ubrzanje od 66%. Jaja izložena temperaturi od 27°C do 37°C razvoj traje 26-46 dana. Jaja izložena temperaturi od 0°C 240 dana, razvijaju se na istim temperaturama za 11 do 16 dana.

TEMPERATURA I RAZMNOŽAVANJE► Razvoj gonada domaće muhe (Musca domestica) na 20°C traje 20 dana, na

30.6°C 4 dana.► Jegulja (Anguilla anguilla) u rijeci Po spolno sazrijeva za 5 do 7 godina, dok u

Elbi za 8 do 9 godina.► Crvenperka (Scardinius erythrophthalmus) u Finskoj spolno sazrijeva za 5 do

6 godina, u srednjoj Europi za 4 godine, a u južnoj Europi za 3 godine.► Šaran (Cyprinus carpio) spolno sazrijeva u Njemačkoj za 3 godine, na Javi za

1 godinu.

Fekunditet poikilotermnih organizama (kukci). ► Rižin moljac (Calandra oryzae), kukuruzni moljac (Pyrausta nubialis) – najveća produkcija jaja na 26°C do 29°C. ► Uš (Pediculus humanus capitis) ne producira jaja na temp. ispod 25°C. ► Mušice (Drosophila sp.) na 32°C, sterilno 50% ♀ i 96% ♂.

Polaganje jaja kod poikilotermnih organizama vezano je za određenu temperaturu. ► Livadna smeđa žaba (Rana temporaria) u Francuskoj polaže jaja u siječnju, u Finskoj u svibnju.

TEMPERATURA I PONAŠANJE Ponašanje i aktivnost organizma ovisi o temperaturi.

► Kretanje domaće muhe (Musca domestica) na temperaturi od 10.9°C slabo je, a na 27.9°C brzo, te na 40°C razdražljivo. ► Pustinjski skakavac (Shistocerca gregaria) na temperaturi od 17 do 20°C miruje, od 20°C do 26°C traži osunčana mjesta, na 27°C počinje let, na 40°C prekid aktivnosti, a zalaskom sunca i sniženjem temperature na 20°C odlazi na okolnu vegetaciju. ► Aktivnost mrava (Messor semirufus), ostvaruje se tijekom zime u podne, u proljeće predvečer, u ljeto tijekom noći. ► Pješčane dine ljeti se zagrijavaju od 55°C do 70°C kukci se hlade neprestanim uzdizanjem tijela s površine, stalnim odlijetanjem i ponovnim slijetanjem.

Organizmi se u okolišu s temperaturnim gradijentom orijentiraju prema mjestima s temperaturom najpovoljnijom za njih.

Termotaksija – traženje uvjeta pod kojima se životna aktivnost odvija uz najmanji utrošak energije.

Termotaksija – omogućuje organizmima izbor pogodnih mjesta za stanovanje ona je čimbenik prostornog rasporeda. Temperatura je prema tome ograničavajući čimbenik organskih vrsta.

►Najpovoljnija temperatura za život i razvoj uši glave je od 24°C do 32°C, a za ličinke domaće muhe u organskoj tvari u raspadanju od 30°C do 40°C. ►jata tihooceanske sardine (Sardinops melanostictus) na površini su pri temperaturi vode od 8°C-10°C, pri temp.15°C-20°C zaranjaju u dublje slojeve vode.

►Crnomorska skuša (Scomber scomber) migrira u Sredozemno more pri temp. vode od 10°C do 12°C.

SVJETLOSTSVJETLOST

Izvor energije za fotosintezu autotrofnih biljaka. Sunčevo zračenje je glavni izvor energije u biosferi. Valne dužine Sunčevih zraka < 280 nm – UV-C (0%) u prizemnim slojevima atmosfere 280 do 320 nm UV-B (0.5%) u prizemnim sl. atmosfere, 320 do 400nm UV-A (5.6%) u prizemnim sl. atmosfere 400 do 800nm vidljivo svjetlo (51.18%) u prizemnim sl. atmosfere > 800 nm infracrvene zrake (42.1%) u prizemnim slojevima atmosfere.

Sunčeva energija

19%atmosfera

34%svemir

47%Zemlja

Svojstva svjetlosti: ▪ intenzitet svjetlosti (energija izražena u gram kalorijama) ▪ kvaliteta svjetlosti (valna duljina) ▪ trajanje svjetlosti (duljina dana). Prema potrebama za svjetlošću razlikujemo: fotofilne, fotofobne, eurifotni (podnose širok raspon osvijetljenosti), stenofotne (podnose

ograničene uvjete osvijetljenosti). Ekološki značaj svjetlosti ogleda se u orijentaciji životinjskih

organizama. Bioluminescencija – svijetljenje živih organizama koje ima signalni

značaj, privlačenje jedinki suprotnog spola, dezorjentnaciju predatora, orijentaciju u prostoru.

Fototropizam (kod sesilnih vrsta, uzrokuje zauzimanje određenog položaja prema izvoru svjetlosti).

Fotokineza (vagilne životinje – lokomotorna kretanja bez pravca). Fototaksija (uzrokuje kretanja u odnosu na izvor svjetlosti,

pozitivna i negativna). Dnevno-noćne promjene svjetlosti omogućuju svrstavanje životinja

u danje, noćne i sumračne, te indiferentne prema dnevno-noćnim promjenama svjetlosti.

Danje vrste Vrste životinja Raspored aktivnosti %danju noću

domaća svinja (Sus scrofa ) 88 12

tekunica (Citellus citellus) 98.3 1.7

gušter (Anolis frenatus) 82.0 18.0

vrabac (Passer domesticus) 90.0 10.0

Noćne vrste žaba (Rana temporaria) 15.1 84.9

poljski miš (Apodemus

agrarius)15.5 84.9

tvor (Putorius putorius) 17.9 82.1

Smjena aktivnosti i mirovanja odvija se jednom u 24h kod monofaznih životinja npr. pčele, leptiri, šišmiši.

Smjena aktivnosti i mirovanja odvija se više puta u 24h kod polifaznih životinja (gujavica, miš, mačka riječni rak).

Fotoperiod – dužina dana, je mjerač vremena koji utječe na fiziološke parametre značajne za mijenjanje dlake ili perja, slaganje masnih naslaga, migracije i razmnožavanje ptica i sisavaca, početak dijapauze kod kukaca.

Dužina dana određuje kod nekih životinja (ptice) broj sati u kojima je moguća ishrana.

►Razvoj gonada domaćeg vrapca (Passer domesticus) odvija se u ovisnosti od dužine danjeg svjetla i od temperature. Period rasta sjemenika poklapa se

s periodom povećanja dužine dana. Dužina dana djeluje kroz senzorne receptore kao što je oko životinja, ili

posebni pigmenti koji aktiviraju hormone i enzimske sustave koji izazivaju fiziološki odgovor ili odgovor ponašanja.

Kod migratornih vrsta ptica dugi dani u proljeće resetiraju biološki sat i pripremaju endokrini sustav za odgovor na duže dane. U srpnju skraćivanje dužine dana izazvat će mitarenje, nakupljanje masti, migratornu uznemirenost.

Dužina dana utjecala je na razmnožavanje preko živčanog sustava. Promjena dužine dana djeluje kao signal za lučenje gonadotropnih

hormona hipofize što utiče na sazrijevanje spolnih produkata. Fotoperiodizam je izraz povijesno nastale prilagođenosti na

sezonske promjene u uvjetima okoliša za koje su promjene u dužini danjeg svjetla signal na koji organizam reagira.

Biološki sat omogućava predviđanje vremena za ishranu, migraciju, hibernaciju, dijapauzu. Kod ptica i gmazova je u optičkom režnju ili pinealnoj žlijezdi, kod sisavaca je to skupina neurona iznad optičke hijazme, i hormon melatonin, a kod kukaca u optičkom režnju (tzv. mozgu).

►američka pastrva (Salvelinus fontinalis) je riba kratkog dana spolno je zrela u jesen (studeni). ►eksperiment sa američkom pastrvom u zimi se dužina dana umjetno povećavala a u proljeće se naglo skraćivala spolna zrelost se postigla u lipnju.

VODAVODA

Bezbojna tekućina bez mirisa i okusa u debljem sloju uglavnom plavkaste boje.

Prirodne vode dijele se na: atmosferske, podzemne, izvorske, riječne, jezerske, morske i oceanske.

Osnovni uvjet opstanka živih organizama (metabolizam, fotosinteza, regulira osmotske procese, tjelesnu temperaturu).

Voda iznosi 42 – 99% tjelesne težine organizama.

► kod meduze (Aurelia aurita) voda iznosi 98%, tj.težine punoglavac žabe sadrži 93%, školjka (Mytilus edulis) 84% gujavica (Lumbricus terrestris) 87,8%, vuneni moljac (Tineola biselliela) 42% i čovjek (Homo sapiens sapiens) 57%.

Gubitak vode od 15-20% kod homoiotermnih organizama uzrokuje smrt. Poikilotermni organizmi lakše podnose gubitak vode, naprimjer gujavica Allolobophora foetida 62%, puževi (Limax tenellus, Arion empiricorum 65-80%).

RAZMJENA VODE Primanje i otpuštanje vode. Osmozom kod vodenih organizma (otapalo iz otopine manje

koncentracije difundira kroz polupropusnu membranu u otopinu veće koncentracije da se izjednače koncentracije s obje strane).

Tkiva slatkovodnih riba sadrže višu koncentraciju soli od okolne vode, to su hiperosmotski organizmi.

Tkiva morskih riba sadrže nižu koncentraciju soli od okolne vode, to su hipoosmotski organizmi.

Morske ptice, gmazovi sadrže pomoćni regulatorni organ (slana žlijezda), blizu očiju, nosnih otvora za izbacivanje viška soli koju unose hranom.

Kod nekih morskih pasa, raža osmoregulacija ostvaruje se čuvanjem uree CO (NH2)2 u krvotoku umjesto izlučivanjem. Urea povećava konc. iona u krvi tako i osmotski tlak. Viša konc. uree u krvi poništava tendenciju gubitka vode putem osmoze, ovaj način lako regulira i tok natrija, te ne trebaju piti slanu vodu radi zamjene vode koja se gubi u osmozi (Ricklefs & Miller 2000).

Gmazovi u pustinjama sadrže višu koncentraciju uree u tjelesnim tekućinama što onemogućuje gubitak vode kroz kožu.

Kopnene životinje vodu unose u organizam pijenjem (ptice, sisavci, gmazovi, vodozemci, kukci).

Iz hrane vodu primaju miševi, ličinke leptira (gusjenice). Apsorpcija tekuće vode ili vlažnosti iz zraka kroz kožu

karakteristična je za puževe, vodozemce, kukce. Otpuštanje vode iz tijela: ekskret, znojne žlijezde, respiracija, koža.

Količina vode različitih vrsta kukaca i njihove hrane

vrsta stupanj hranaH2O hrana

%

H2O kukac

%

Calandra granaria Žitni žižak

imago pšenica 9-11 46-50

Calandra oryzae Rižin žižak

imago pšenica 15-16 48-50

Vanessa antiopaMrtvački plašt

gusjenicališće vrbe 70-73 77-79

Pieris rapae Leptir kupusar

gusjenicališće kupusa 88-89 83-84

►Tenebrio molitor (brašnar) ima mogućnost resorpcije H2O iz ekskreta u Malpigijevim cjevčicama (ishrana suhom hranom).

Zaštita od gubitka vode iz tijela različitih organizama: kod kukaca hitinski pokrov onemogućuje gubitak vode (Price 1997), kod kralježnjaka rožnati pokrov onemogućuje gubitak vode, kod puževa (Gastropoda) čvrsta ljuštura onemogućuje gubitak vode, suhi izmet, suhi ekskret kod kukaca, gmazova, ptica onemogućuje gubitak vode.

VLAŽNOST ZRAKA Variranjem stupnja vlažnosti zraka raste ili opada intenzitet otpuštanja

H2O iz tijela. Apsolutna vlažnost je ukupna količina vodene pare u atmosferi (g/m3

zraka). Relativna vlažnost je stupanj zasićenosti zraka na datoj temperaturi

(%). Deficit zasićenosti – označava razliku između stvarne količine

vodene pare i količine potrebne da zasiti zrak na datoj temperaturi i označava isparavajuću snagu zraka na datoj temperaturi.

Prema stupnju vlažnosti staništa u kojem žive razlikujemo slijedeće ekološke kategorije životinja:

a) kserofilne životinjske vrste nastanjuju suha područja (kukci, gmazovi, ptice i sisavci) imaju raznoliku zaštitu od gubitka H2O iz tijela: hitin (kukci), rožnati sloj pokožice (ptice,gmazovi), nedostatak znojnih žlijezda (sisavci), suhi ekskret (mokraćna kiselina) gmazovi i ptice, korištenje H20 iz hrane (kukci: gusjenice leptira, stjenice, skakavci i druge skupine).

b) higrofilne životinjske vrste žive samo na vlažnim staništima (vodozemci, gujavice, oblići, stonoge, kukci (šumsko vlažno tlo). c) mezofilne životinjske vrste većina kopnenih životinja.

Vlažnost zraka utječe na fekunditet ženki npr. skakavac (Locusta migratoria) najveći broj jaja polaže na 70% r.v. zraka, a na 40% prestaje polagati jaja.

Broj položenih jaja rižinog i pšeničnog žiška raste sa stupnjem vlažnosti zrna.

Kod štakorove buhe Xenopsylla cheopis od vlažnosti ovisi duljina života što je važan podatak za epidemiologiju kuge.

PADALINE Količina i sezonski raspored padalina ovisi o klimatskim značajkama

pojedinih područja. Posredno djeluju na razmnožavanje, gustoću populacija.

► kod pustinjskog skakavca (Shistocerca gregaria) optimalni uvjeti za razvoj jaja su vlažnost zemlje 100% i temperatura 30°C. ► brojnost miševa (Mus musculus hortulanus) u stepama južne Ukrajine ovisi o količini padalina. ► brojnost kopitara u Africi ovisna je o količini padalina (sezona kiša).

Snježni pokrov uzrokuje migracije životinja. Slaba toplinska provodljivost snježnog pokrova uzrokuje da je na

dubini od 0,5m temperatura 0°C a na površini snijega - 40 °C. Snježni pokrov omogućuje zaštitu od predatora, djeluje na vodni

režim stepskih područja, djeluje na faunu vodenih biotopa.

Neporsedno: negativan učinak padalina očituje se u poplavljivanju jazbina glodavaca, ispiranje kukuljica kukaca iz tla. Snježni pokrov kod kopnenih organizama uzrokuje otežano kretanje i ishranu (sisavaca i ptica). Prilagodba su raznolike morfološke odlike (građa noge) sjevernih životinja (Lynx lynx, Lepus timidus, Lagopus lagopus).

Predavanja iz ekologije životinja (4. predavanje)

VJETAR (Strujanje zraka) Vjetar nastaje zbog razlika u gustoći zračnih masa uslijed

nejednakog zagrijavanja iznad površine Zemlje. Stalni vjetrovi pušu tijekom cijele godine u istom pravcu (sjeverni i

južni). Periodični vjetrovi pušu u određenom periodu s kopna na more i

obrnuto. Monsuni pušu s Indijskog oceana prema Indiji tijekom ljeta u

suprotnom pravcu tijekom zime. Ciklonski vjetrovi: uragani, tajfuni, tornada, vrtlozi (130 km/h). Lokalni vjetrovi: bura, jugo, maestral Ekološki značaj vjetra ogleda se u slijedećem: djeluje mehanički na kopnene organizme i njihovo ponašanje, ptice

koriste vjetar kao izvor energije leta, kukci obustavljaju let pri jakom vjetru, jak vjetar dovodi redukcija krila kukaca na oceanskim otocima, pojačava intenzitet isparavanja vode, omogućuje i olakšava migraciju

►Raseljavanje životinjskih vrsta (pauci), Havaji su udaljeni 3.700 km od SAD-a, te imaju istu fauna pauka. ►Leptir metlica (Loxostega sticticalis) vjetar doprinosi širenju areala vrste

400 do 600 km.

Vjetar omogućuje orijentaciju populacije plijena i predatora s obzirom na mirise koje raznosi. Ruža vjetrova je grafički prikaz režima vjetra na nekom mjestu, pokazuje pravce puhanja vjetra, a čini ga krug podijeljen na 8, 16 ili 32 dijela u koji se unose podaci o pojavnosti smjerova vjetra za izabranu lokaciju.

SKUPNO DJELOVANJE KLIMATSKIH ČIMBENIKA

►Prikaz skupnog djelovanja temperature i vlage na razvoj pamučnog žižka Antonomus grandis.

razvoj prestaje na r.v. zraka nižoj od 40% i r.v. većoj od 85% na temperaturi nižoj od 17°C i temperaturi višoj od 39°C, na temperaturi od 28°C razvoj traje 21 dan uz r.v. 40%, na temperaturi od 28°C razvoj traje 11 dana uz r.v. 65%, na temperaturi od 13°C i r.v. 35% - nastupa ukočenost, na temperaturi od 43.5°C i r.v. 95% - ukočenost, na temperaturi od 27°C i r.v. 35% - ukočenost.

Ekološki optimum omogućava najveći porast populacije, najveći natalitet, najmanji mortalitet, najbrže spolno sazrijevanje, najbrži razvoj.

Primjenu klima dijagrama u analizi rasprostiranja i ekologije jednog štetnog kukca dao je Cooke 1924. godine i to leptira iz porodice sovica (Noctuidae: Porosagrotis orthogonia).

►Za leptira Porosagrotis orthogonia u SAD-u utvrđene su tri bioklimatske zone, prema stupnju masovne pojave i obima štete koju ovaj kukac nanosi. - zona stalne štete obuhvaća područja gdje se klimatski uvjeti najviše približavaju optimalnom klima dijagramu. - zona povremene štete obuhvaća područja gdje se klimatski uvjeti samo u pojedinim godinama približavaju optimalnom klima dijagramu. - zona neznatne štete obuhvaća područja gdje klimatski uvjeti toliko odstupaju od optimalnih da je masovna pojava uzrokovana migracijama iz susjednih područja.

Uvarov je 1932. godine napravio preinake u grafičkom prikazu klima dijagrama unošenjem optimalnih i povoljnih vrijednosti temperature i vlažnosti, te je na taj način izradio bioklimatogram.

U klima dijagram se unose pravokutnici koji obuhvaćaju granične vrijednosti povoljnih uvjeta temperature i vlažnosti za glavne stupnjeve razvoja kukca.

Klima dijagram postaje tada bioklimatogram prikazujući tok vremenskih prilika u odnosu na različite stupnjeve razvoja kukca.

Bioklimatogram olakšava uspoređivanje bioklimatskih uvjeta različitih područja, omogućava prognozu rasprostiranja, održavanja i razvoja jedne organske vrste na određenom području.

Nedostatak bioklimatograma je što se temelji na općim meteorološkim podacima. Međutim svaka vrsta životinja ponekad je ovisna od lokalne kombinacije klimatskih čimbenika koja se može znatno razlikovati od općih klimatskih značajki područja kakva se dobije na osnovi općih meteoroloških podataka makroklime.

Makroklima označava srednje stanje vremenskih prilika određenih zemljopisnih područja.

Klimatska područja određuju se odlikama makroklime. Podjela prema Koppen-u na osnovi srednjih dnevnih temperatura:

▪ tropski pojas – temperatura je u svih 12 mjeseci iznad 20°C ▪ subtropski pojas – temperatura je u 4 do 11 mjeseci iznad 20°C, 1 do 8 mjeseci između 10°C i 20°C. ▪ umjereni pojas u 4 do 12 mjeseci temperatura je između 10°C i 20°C. ▪ hladni pojas u 1 do 4 mjeseca temperatura je između 10°C i 20°C, ostali mjeseci ispod 10°C. ▪ polarni pojas – temperatura je u svim mjesecima ispod 10°C.

Novija podjela klimatskih područja razlikuje: tropsku klimu, suhu klimu, umjerenu klimu, kontinentalnu klimu, planinsku klimu, polarnu klimu.

Mikroklima označava lokalnu kombinaciju klimatskih uvjeta na ograničenim mjestima (sjeverna i južna strana stabla, duplja drveta, spilja, ptičja gnijezda, ispod kamenja).

Ekoklima označava sumu meteoroloških čimbenika pojedinih staništa (šuma).

Opadanje svjetlosti u gusto olistaloj bukovoj šumi, staroj 120-150 godina (Stanković 1961).

Fenološke pojave su sezonsko ritmičko smjenjivanje životnih pojava uvjetovanih vremenskim promjenama tijekom godine.

►Sezonske promjene u vegetacijskom pokrovu. ►Kukci – pojava ličinki, presvlačenje ličinki, pojava kukuljica, pojava imaga. ►Ptice selice (odlazak - dolazak).

Fenofaze – sukcesivne fenološke pojave u životnom ciklusu jedne organske vrste.

leptir gubar (Lymantria dispar) – gusjenice – kukuljica – imago (trajanje leta, parenje, polaganje jaja) – fenofaze – fenološki niz.

Fenološki kalendar sadrži – 2 proljetne (prevernalnu i vernalnu), 2 – ljetne (estivalnu i serotinalnu), 1 jesenju (autumnalnu) i 1 zimsku (hibernalnu) periodu.

Postoji povezanost fenoloških pojava s istovremenom pojavom

fenofaza biljnih vrsta i vrsta biljojeda koje se njima hrane (gusjenice gubara i lišće hrasta lužnjaka).

Mirovanje je reakcija na nepovoljne sezonske klimatske uvjete (koje dovodi do zastoja u razvoju, prekida aktivnosti i sl.)

Hibernacija (zimski san) – termoregulacijski mehanizam prestaje funkcionirati, intenzitet disanja se smanjuje, metabolizam usporen, gubitak tjelesne težine od 35 do 49%.

Estivacija je ljetno mirovanje npr. čikov (Misgurnus fossilis). Dijapauza (kukci) – stupanj razvoja s usporenom morfogenezom. Obligatna kod vrsta s 1 generacijom godišnje npr. leptir gubar dijapauza traje 8 mjeseci od lipnja do travnja iduće godine) nije izazvana vanjskim čimbenicima. Fakultativna – izazvana je vanjskim nepovoljnim čimbenicima.

Klimatska pravila : ▪ Bergmannovo pravilo – homoiotermi hladnijih područja veći su

od homoioterma toplijih područja, jer se povećanjem težine životinje smanjuje površina tijela u odnosu na jedinicu težine. Ovo pravilo ne vrijedi za poikilotermne organizme.

▪ Allenovo pravilo kod sisavaca dolazi do skraćivanja izbočenih dijelova tijela (ušiju, repa, udova) u sjevernim područjima.

▪ Golgerovo pravilo kod homoiotermnih organizama melaninska pigmentacija raste s temperaturom i vlažnošću. U aridnim područjima tamni eumelanin mijenja se u crvenkasti feomelanin (pustinjska boja). Za topla vlažna područja znakovita je mrka boja, za stepe siva do sivo-mrka boja.

Literatura:Glavač V. (1999) Uvod u globalnu ekologiju. Duzpo-Hrvatske šume, Zagreb 211 pp.

Kerovec M. (1988) Ekologija kopnenih voda. Hrvatsko ekološko društvo, Zagreb 75 pp.

Krohne D. T. (2001) General ecology. Brooks/Cole Thomson learning, CA 512 pp.

Price P. W. (1997) Insect ecology. John Wiley & Sons, Inc. New York 874 pp.

Ricklefs R. E. & G. L. Miller (2000) Ecology, 4th edition by W.H. Freeman and Company, New York 823 pp.

Stanković S. (1961) Ekologija životinja. Zavod za izdavanje udžbenika, Beograd 420 pp.http://en.wikipedia.org/wiki/AntonioBerlese, http://www.hlasek.comhttp://ukmoths.org.ukhttp://www.iesmontilivi.netwww.chbr.noaa.gov.www.zoo-boissiere.comwww.fiskbasen.sewww.commons.wikimedia.orgwww.batraciens-reptiles.com www.naturepl.com

www.oscasullos.comwww.maretarium.fiwww.entomart.behttp://www.iesmontilivi.nethttp://www.jaederfeldt.com/klas/sniglas.htmlhttp://www.biologie.uni-osnabrueck.dehttp://www.pbase.comhttp://insects.entomology.wisc.eduhttp://www.lepidoptera.plhttp://www.hypocolius.sehttp://www.pollywog.co.uk/gallery.htmlwww.filin.vn.uawww.wildlife.comwww.entomology.ucr.eduwww.afpmb.org www.dendroworld.co.uk www.oceanlight.com http://klima.hr