Ekološka hijerarhija

Ekološka hijerarhija razlikuje se od druge česte hijerarhije u biologiji koja se zove sistematika. Sistematika okuplja organizme u prirodi prema njihovoj evolucijskoj sličnosti i slaže ih prema kriteriju složenosti njihove građe, odnosno evolucijske starosti. Temeljna jedinica te hijerarhije je vrsta koja okuplja organizme koji se međusobno razmnožavaju dajući plodno potomstvo. Srodne vrste se okupljaju u rodove, srodni rodovi u porodice i tako sve do najviših razine ove hijerarhije koja se nazivaju carstva.  

  

Slika 1. Hijerarhija ekoloških sustava.

Ekološka hijerarhija je drugačija i obuhvaća jedan dio ukupne hijerarhije u organizaciji prirode koja ide od subatomskih čestica do biosfere. Početni dio hijerarhije od subatomskih čestica do molekula predmet su istraživanja fizike, kemije i molekularne biologije. Na ovu se hijerarhiju nadovezuje hijerarhija građe živih organizama, koja ide od stanica, preko tkiva i organa do organizama i predmet je izučavanja klasične biologije. Od individualnog organizma, jedinke, započinje ekološka hijerarhija koja ide do najvišeg stupnja integracije živog svijeta na Zemlji, a to je biosfera (Sl. 1).

Svakako treba naglasiti da duž ove hijerarhije, od jedinke do biosfere, raste složenost ovih sustava, a opada njihova predvidljivost. Drugim riječima, objašnjavanje procesa na višim razinama postaje sve teže i zahtjevnije i nužno manje precizno.

Jedinka

Živa bića su individualizirani sustavi koji se u prirodi javljaju u vidu jedinki. Jedinka, individualni organizam, temeljna je jedinica ekološke hijerarhije. Živi svijet na Zemlji sastoji se od pojedinačnih organizama. Svaki od njih ima svoje specifične osobine, nastaje kroz proces reprodukcije (nespolne ili spolne), raste, razvija se, reproducira se i stvara potomke, živi određeno vrijeme i naposljetku umire. Tijekom svog životnog vijeka nalazi se u stalnim interakcijama s okolišem u kojem živi, kako neživim okolišem, tako i s drugim organizmima u okolišu iste ili različitih vrsta. Između njega i okoliša postoji neprekidna razmjena tvari i energije. Interakcije s drugim organizmima vrlo su različite, s nekima ima dobre odnose i uzajamno se potpomažu, s drugima je u stalnoj borbi za životne potrebe (hranu, prostor itd.), neke organizme nastoji pojesti, a neki drugi nastoje pojesti njega. Pri tome svaka jedinka reagira na utjecaje vanjskog okoliša na svoj specifičan način.

Svaka se jedinka održava na životu zahvaljujući svojim sposobnostima prilagođavanja na vanjski okoliš. Te se prilagodbe ogledaju kako u morfološkoj i fiziološkoj usklađenosti sa uvjetima okoliša, tako i u sposobnostima jedinke da se prilagodi na kolebanja životnih uvjeta.

Napokon, i prirodna selekcija, kao temeljni mehanizam evolucije, događa se upravo na razini jedinke. Jedinica za mjerenje evolucijskog uspjeha je broj ostavljenih potomaka, a to je rezultat dvaju važnih umijeća: umijeća preživljavanja i umijeća reproduciranja. Jedinke su te koje mogu biti više ili manje evolucijski uspješne ili neuspješne, pa mehanizam prirodne selekcije funkcionira upravo na razine jedinke, a ne na razini vrste. Točno je da su sve značajke organizma, koji ga čine uspješnim ili neuspješnim za pojedine životne zadatke, genetički određene, pa bismo možda iz toga mogli zaključiti da se prirodna selekcija događa na razini gena. To je djelomično točno, ali pri tome moramo imati na umu da je uspješnost jedinke rezultat svih gena koje ta jedinka ima, kao i interakcija između tih gena. Biti „dobar“ gen nije garancija njegove dugovječnosti. Ako jedinka ugine jer je neuspješna, završen je i život svih njenih gena, pa i onih koji su, gledajući ih izolirano, bili vrlo uspješni geni. Jedinku čini uspješnom dobra kombinacija gena. „Paket“ gena koji je svog domaćina učinio evolucijski uspješnim, osigurao je i sebi svjetlu budućnost.

Populacija

Jedinke pojedine vrste u pravilu ne žive izolirano, već ih na određenom većem ili manjem prostoru nalazimo u većim ili manjim skupinama. Takve skupine organizama iste vrste koje se međusobno razmnožavaju dajući plodno potomstvo nazivamo populacijama. Populacija je dinamični sustav koji se razvija i raste i koji zapravo predstavlja stvarni oblik postojanja vrsta u prirodi. Populacija kao cjelina stupa u interakcije s vanjskim okolišem i sposobna je svojom aktivnošću mijenjati životne uvjete. Na primjer populacija hrasta sposobna je značajno promijeniti intenzitet svjetla, temperaturu, vlažnost ili jačinu vjetra, nego što bi to mogla jedna jedinka hrasta.

Zajednica

Nakon jedinke i populacije, sljedeća razina ekološke hijerarhije je biološka zajednica. Kao što jedinke nisu izolirane u prirodi već žive u većim ili manjim skupinama – populacijama, tako ni populacije različitih vrsta nisu izolirane već dijele svoj životni prostor s populacijama drugih vrsta s kojima stupaju u različite vrste interakcija. Takav skup različitih biljnih i životinjskih vrsta  (odnosno, da budemo precizniji njihovih populacija) koje žive na određenom području i međusobno su povezane različitim interakcijama naziva se biološka zajednica, životna zajednica ili kraće zajednica, a (često se koristi i termin biocenoza koji doslovno znači životna zajednica). Sve su te populacije koje čine zajednicu ovisne o uvjetima u staništa, ali su isto tako ovisne i jedne o drugima. Samo u zajednici ove populacije mogu ostvariti svoje životne potrebe kao što su prehrana i razmnožavanje.

U šumi hrasta kitnjaka, koja predstavlja jednu zajednicu, hrast nije jedina vrsta stabla. Njemu se naime u pravilu pridružuju grab, klen, ljeska i drugo šumsko šiblje, te čitav niz zeljastih biljaka koje rastu na šumskom tlu. U isto vrijeme, šumu naseljava i veliki broj životinjskih vrsta koje ovdje nalaze povoljne uvjete za svoj opstanak. Sve su te biljne i životinjske vrste međusobno povezane. Ova uzajamna ovisnost između organizama različitih vrsta rezultira činjenicom da sve vrste u prirodi žive u zajednicama.

Ekosustav

Međutim, ni zajednice nisu najviši ekološki sustavi u prirodi. Naime, različite su zajednice u toj mjeri povezane sa staništima u kojima obitavaju da zajedno čine dinamični sustav u kojem su fizikalne, kemijske i biološke komponente sustava povezane u jedinstvenu cjelinu koju nazivamo ekosustav. Svi do sada opisani sustavi ekološke hijerarhije – jedinka, populacija i zajednica, obuhvaćali su isključivo organizme. Ekosustav je prva razina ekološke hijerarhije koja objedinjuje organizme i njihov fizički okoliš u jedinstvenu povezanu cjelinu (Sl. 2). Fizički prostor kojeg zauzima jedna zajednica naziva se biotop i on predstavlja abiotičku (neživu) komponentu ekosustava. Najvažnije značajke pojedinih ekosustava vezane su za izmjenu tvari i energije između organizama i njihovog okoliša. Na razini ekosustava razmatraju se procesi proizvodnje organske tvari od strane primarnih proizvođača, protok energije duž hranidbenih lanaca, brzina i efikasnost tog protoka, kruženje elemenata u prirodi, regeneracija hranjiva, dužina hranidbenih lanaca itd. Biosfera se sastoji od nepreglednog mozaika različitih ekosustav. Prema tome, ekosustav bismo mogli označiti istinskom jedinicom prirode.

Slika 2. Ekosustav objedinuje živi svijet (zajednica) i neživi okoliš (biotop).

Krajobraz i biom

Ekosustavi nisu izolirane jedni od drugih već se u većoj ili manjoj mjeri povezuju i integriraju u ekološke sustave višeg reda koje nazivamo krajobrazima ili još većim biomima. Krajobraz je površina zemlje koja uključuje mozaik različitih ekosustava, a dio ekologije koji se bavi krajobrazima proučava njihovu strukturu i procese koji se u njemu odvijaju. Biomi su još krupniji kompleksi ekosustava koji prekrivaju čitave geografske oblasti. Biome međusobno razlikujemo prvenstveno prema dominantnoj vegetaciji koja je povezana s određenim tipom klime. Tako bismo, ako krenemo od ekvatora prema polovima, mogli razlikovati sljedeće najvažnije krupne vegetacijske pojaseve ili biome: tropske šume, pustinje, travnjake koji se na različitim kontinentima različito zovu (savane u Africi, stepe u Aziji, prerije u S. Americi, pampasi u J. Americi), listopadne šume, tajge (četinarske šume) i tundre.

Biosfera

Napokon, najviša razina ekološke hijerarhije je biosfera koja predstavlja tanki površinski omotač Zemlje u kojem se odvija život. Biosfera je najviši stupanj integracije ekosustava i bioma, odnosno čitavog živog svijeta i njegovog fizičkog okoliša u jedinstven i izuzetno složen dinamički sustav.

Biosfera je organizirani sustav u kojem temeljni procesi imaju u većoj ili manjoj mjeri ciklički karakter. Kemijski elementi, u prvom redu oni koji ulaze u sastav žive tvari, kruže kroz biosferu od anorganskog okoliša do živih organizama i obrnuto. Ti se karakteristični procesi nazivaju biogeokemijski ciklusi.