445Celovitost zgradbe in delovanja ekosfere • Biologija Posege v naravne sisteme presojajmo tako, da pretehtamo, ali je ravnanje etično in ali se izplača ... Izplača se le, če ohranja njihovo celovitost in sposobnost samovzdrževanja. Aldo Leopold (1886-1948) Biološki sistemi niso le zbir različnih struk- tur, ampak delujejo kot celota. Poganjata jih Sončeva energija, ki se veže v procesu fotosinteze, in energija kemijskih vezi, ki se nalaga v procesu kemosinteze. Ljudje spreminjamo zgradbo in posledično tudi delovanje bioloških sistemov. Zaradi mno- žičnosti negativnih vplivov učinki naših po- segov postajajo globalni in slabšajo kakovost ekosfere. Učinke lahko omilimo, če pravilno ukrepamo, za kar moramo poznati celovi- tost zgradbe in razumeti delovanje ekosfere. Ekosfera Zgradba ekosfere Ekosfera je najvišja raven bioloških siste- mov. Združuje vse organizme našega pla- neta in njihovo okolje (ozračje, hidrosfero in del litosfere), zato jo nekateri opredeljujejo tudi kot biosfero (slika 1). Po ocenah znanstve- nikov v ekosferi biva 8,7 milijona različnih vrst, 6,5 milijona na kopnem in 2,2 milijona v oceanih. Vsaka vrsta ima posebne zahteve glede biotskih in abiot- skih okoljskih dejavnikov oziroma posebno ekološko nišo, zato lahko rečemo, da imajo vrste v ekosferi 8,7 milijona različnih ekolo- ških niš. Zaradi svojskih lastnosti ima vsa- ka vrsta tudi posebno vlogo v ekosistemu. Predstavniki iste vrste lahko svoje poten- cialne niše izkoriščajo v različnem obsegu, kar je posledica življenjskih razmer in nji- hovih genskih danosti. Delovanje ekosfere Delovanje ekosfere omogočajo vzajemni vplivi med različnimi sferami in organizmi, ki so posledica različnih fizikalnih, kemij- skih in bioloških procesov. Biološki procesi vključujejo presnovne procese organizmov in odnose med vrstami. Presnovni procesi in odnosi med vrstami so poti, po katerih se v ekosferi prelaga energija in krožijo sno- vi. Ker živi organizmi s svojim delovanjem soustvarjajo razmere v ozračju, hidrosferi in litosferi ter omogočajo nastanek pedosfere, pravimo, da je Zemlja biogeni planet (slika 2). Celovitost zgradbe in delovanja ekosfere Alenka Gaberščik Slika 1: Ekosfera združuje organizme našega planeta ter njihovo okolje, ozračje, hidrosfero in del litosfere. 446 ■ Proteus 83/9, 10 • Maj junij 2021Biologija • Celovitost zgradbe in delovanja ekosfere Današnje množično izginjanje vrst in zmanjševanje njihove zastopanosti povzro- čata motnje v pretoku energije in kroženju snovi, kar se kaže v razmerah v ekosferi. Poleg neposrednega vpliva na vrste pa ljudje vplivamo tudi na kakovost neživega okolja in na geokemična kroženja, predvsem na kroženje ogljika, fosforja in dušika. Zara- di vpliva na kroženje ogljika se spreminja- ta ozračje in podnebje, zaradi čezmernega vnosa dušika in fosforja v kroženje pa pri- haja do slabšanja kakovosti celinskih voda in oceanov. Slika 2: Medsebojni vplivi med različnimi sferami in živimi organizmi. Glavni vir energije je Sonce. Slika 3: Ravni bioloških sistemov. Povzeto po Odumu in Barretu, 2005. 447Celovitost zgradbe in delovanja ekosfere • Biologija Znotraj ekosfere obstajajo številne nižje rav- ni bioloških sistemov, od biomov preko eko- sistemov do celice. Vsako raven lahko opi- šemo z vidika energetike, evolucije, razvoja, regulacije, odziva, pestrosti in združevanja (integracije) (slika 3). Kljub temu se zako- nitosti delovanja posameznih ravni sistemov med seboj močno razlikujejo, zato je po- znavanje različnih ravni bioloških sistemov ključnega pomena za gospodarjenje z naravo. Ekosistemi so nekakšne funkcionalne enote krajine. Ekosistem, ki se razvije na določe- nem območju, je rezultat različnih zunanjih (osnovnih) dejavnikov, kot so podnebne razmere, matična kamnina, topografija, tla in potencialna združba, ki lahko kolonizira območje, ter notranjih dejavnikov, ki vpli- vajo na ekosistemske procese, kot so dosto- pnost virov ter prisotnost motenj, organiz- mov in različnih modulatorjev. Življenjska združba, ki gradi določeni ekosistem, je na območje dobro prilagojena in omogoča opti- malno delovanje sistema v danih razmerah. Prilagojenost združbe pomeni, da jo gradi- jo vrste, ki lahko najbolj učinkovito izkori- ščajo vire (biotske in abiotske) in energijo, ki so tam na razpolago. Vsaka sprememba okoljskih razmer pomeni odmik od opti- muma delovanja vrst, ki tam živijo, in to navadno pomeni slabše delovanje in manj- šo uspešnost teh vrst in sistema kot celote. To pa je povezano tudi s slabšanjem razmer ter zmanjšanjem kakovosti in razpoložlji- vosti virov za ljudi, ali kot danes rečemo, z zmanjšanjem obsega ekosistemskih storitev. Biotski vplivi na ozračje Atmosfera ali ozračje je najobčutljivejša sfe- ra našega planeta. Je tanka, redka, plinasta plast, ki obdaja Zemljo. Najbolj notranja plast troposfera predstavlja 75 odstotkov mase ozračja in 99 odstotkov vodne pare in v povprečju sega 16 kilometrov od Zemlje. Kemijska sestava ozračja je odraz izgradnih in razgradnih procesov ter geokemičnih pro- cesov na Zemlji. V praozračju so prevlado- vali vulkanski plini, kisika v prosti obliki ni bilo. Spremembe so bile odvisne le od ob- sega sproščanja vulkanskih plinov in prepe- revanja. S pojavom primarnih proizvajalcev pred 3.800 milijoni let so se začele razmere v ozračju spreminjati. Ogljikov dioksid se je vezal v organsko snov v procesu fotosinte- ze, kot stranski produkt pa je nastajal ki- sik. K odstranjevanju ogljikovega dioksida iz ozračja pa so prispevali tudi sedimentacija karbonata in geokemični procesi. Kisik, ki je nastajal pri fotosintezi, je omogočal oksi- dativne procese in nastanek ozonske plasti v stratosferi, saj so koncentracije ozona nara- ščale sočasno s povečevanjem koncentracije kisika. Pred 300 milijoni let so bile kon- centracije kisika verjetno celo višje od da- našnjih. Koncentracije ogljikovega dioksida so postopno upadale. Po katastrofah na Ze- mlji je prišlo do dviga koncentracij ogljiko- vega dioksida in upada koncentracije kisika. Znanstveniki so te dvige poimenovali kar »postapokaliptični dvigi ogljikovega dioksi- da«. Po določenem času (po več 10 milijo- nih let) so se koncentracije spet ustalile. V zadnjih 2 milijonih let so se koncentracije ogljikovega dioksida verjetno spreminjale v manjši meri, kot so se spremenile v zadnjih 150 letih. Ker je ogljikov dioksid substrat za fotosintezo, so bile v času ledenih dob ra- stline zaradi nizkih koncentracij ogljikovega dioksida na meji »stradanja«, saj je ekosis- temska kompenzacijska točka ogljikovega dioksida (koncentracija ogljikovega dioksida, pri kateri so izgradni procesi v ekosistemu uravnoteženi z razgradnimi procesi) kom- pleksnih ekosistemov (na primer gozdov) 180 ppm. (Število delov na milijon  - krati- ca ppm  iz angleškega  izraza parts per million - je enota za merjenje  koncentracije. Defi- nirana je kot število masnih ali volumskih delov izbrane snovi v milijonu delov razto- pine ali zmesi.) Sočasno s koncentracijami ogljikovega dioksida se je spreminjala tudi temperatura. Spremembe v koncentracijah ogljikovega dioksida in spremembe tem- perature pa so povzročile tudi spremembo rastlinskih in ostalih združb. Na primer, 448 ■ Proteus 83/9, 10 • Maj junij 2021Biologija • Celovitost zgradbe in delovanja ekosfere v ledenih dobah so bila v Evropi večinoma travišča, medtem ko so se v medledenih do- bah v večji meri pojavljali gozdovi. Biotski vplivi na hidrosfero Organizmi imajo znaten vpliv tudi na hi- drosfero. Življenjska združba vpliva na so- li v vodi, količino raztopljenega kisika in ogljikovega dioksida ter usedanje karbonata. Alge v različnih vodnih telesih vplivajo na presevnost vode in energijsko bilanco vo- dnih teles. Rastline na kopnem predstavljajo večino ko- penske biomase in pomembno vplivajo na razporeditev in kroženje vode ter podnebje na določenem območju. Po drugi strani pa temperature in razpoložljivost vode dolo- čajo razširjenost posameznih vrst rastlin in drugih vrst organizmov. Čeprav rastline vsebujejo od 80 do 95 odstotkov vode, je v rastlinah in ostalih organizmih shranjen neznaten delež svetovnih zalog vode (le pri- bližno 0,00004 odstotka). Voda v rastlinah je pomembna za obstoj in delovanje rastlin ter za organizme, ki se hranijo z njimi. Za ustvarjanje ugodnih okoljskih razmer pa je ključen delež vode, ki prehaja skozi rastli- ne. Rastline vodo sprejemajo skozi korenine in jo sproščajo v procesu transpiracije skozi listne reže. Sproščanje vode s tem procesom je lahko izjemno obsežno. Na primer, dre- vo sprosti od nekaj litrov do nekaj sto litrov vode na dan, odvisno od vrste in velikosti ter okoljskih razmer. Rezultat oddajanja vo- de (transpiracije) skozi listne reže, kutikulo in periderm so hlajenje rastlin ter nižanje lokalnih temperatur in povečanje relativne vlažnosti zraka, kar ugodno vpliva na lokal- no podnebje. Rastline oddajanje vode dejav- no nadzorujejo: ob zadostni količini vode je njeno prehajanje skozi rastlino neprekinje- no, ob primanjkljaju vode pa rastline z vo- do varčujejo tako, da delno ali popolnoma zaprejo listne reže. Vloga rastlin v vodnem krogu je odvisna od celovitosti rastlinskih združb in je na različnih območjih različna. Na primer, padavine v Kaliforniji so v glav- nem odvisne od vode, ki izhlapi iz Tihega oceana, medtem ko je tudi do 50 odstot- kov padavin v Amazoniji posledica tropskih gozdov. Raziskave so pokazale, da odstra- njevanje rastlin povzroči zmanjšanje količine padavin in pregrevanje območja. Na polsu- šnih in sušnih območjih razvrednotenje eko- sistemov in odstranitev vegetacije povzro- čata prerazporeditev padavin, izgubo finih delcev tal in zmanjšano produktivnost, kar vodi v širjenje puščav. Primerjava povodij z različno rabo tal razkriva blažilno vlogo rastlinskih združb pri spremembah pretokov vodotokov v povodjih z večjim odstotkom gozdnih površin ter postopnejše zmanjševa- nje pretokov vodotokov v sušnem obdobju v povodjih z visokim deležem mokrišč. Dalj- še in ponavljajoče se pomanjkanje vode ima negativni učinek tudi na lokalne rastlinske združbe. Na območju Sredozemlja zaradi vse pogostejših suš opažajo spremembe v zgradbi prevladujočih rastlinskih združb. Rastline vplivajo na kroženje vode tudi po- sredno, tako da prestrezajo padavine in na ta način zmanjšujejo njihov neposredni me- hanski vpliv na tla (spiranje in odnašanje tal) ter zmanjšujejo tveganje za plazenje tal in poplave. Če rastlinsko odejo odstranimo, se spiranje in odnašanje tal močno povečata predvsem v hribovitih območjih. Zaradi te- ga se prožijo zemeljski plazovi in nastajajo poplave. Poleg privzemanja in sproščanja vode imajo rastline tudi druge neposredne in posredne vplive na kroženje vode. Delujejo kot fizič- na past za padavine (dež, sneg), kar je še posebej pomembno ob rahlih in zmernih padavinah, ter omogočajo premeščanje vode po rizosferi. Posredno rastline vplivajo na kroženje vode tudi s spreminjanjem energij- skega ravnovesja, s spreminjanjem odbojno- sti svetlobe (albeda) in s pretvorbo toplote v latentno toploto, s sproščanjem različnih snovi, ki služijo kot kondenzacijska jedra za padavine, kot so terpeni in metil halogenidi, ter z vplivom na kakovost tal. 449Celovitost zgradbe in delovanja ekosfere • Biologija Biotski vplivi na litosfero in tla Rastline vplivajo na energijsko bilanco po- vršine tal tako, da vplivajo na količino od- danega in prejetega sevanja. To vpliva na ogretost tal in procese v tleh. Na primer, z gozdom poraščena površina prestreže bi- stveno več sevanja kot neporaščena površi- na. Poleg tega pa se v primeru poraščene površine velik del Sončeve energije porabi za izhlapevanje, kar se kaže v ugodnejšem lokalnem podnebju (v nižji temperaturi in večji relativni vlažnosti ozračja). Različni organizmi so vključeni v kroženje ogljika, saj tvorijo različna ogrodja, ki se po njihovem odmrtju organizmov usedajo in tvorijo organogene kamnine, na primer apnenec. Primarni proizvajalci v vodnih te- lesih s fotosintezno aktivnostjo vplivajo na usedanje karbonata. Rastline (in mikroor- ganizmi) pa imajo pomemben vpliv tudi na preperevanje kamnin. Ta vpliv je posledica (1) zadrževanja vode in transpiracije rastlin, kar vpliva na kemijske reakcije in mikrobno aktivnost tal, (2) dihanja tal in korenin, kar zakisuje tla, (3) izločanja organskih kislin in kelatov pri rastlinah, ki povečujejo pre- perevanje kamnin, ter (4) f izičnega vpliva korenin na kamnine (rizoturbacije), pri če- mer imajo najpomembnejšo vlogo drevesa, ki imajo obsežen koreninski sistem. Najpomembnejši vpliv organizmov za vse življenje na kopnini pa je vključenost or- ganizmov v nastajanje tal, saj je pedosfera rezultat delovanja živih organizmov in ko- pičenja njihovih odmrlih delov. Rodovitna tla omogočajo rast rastlinskih združb, ki so materialna osnova za združbe drugih orga- nizmov. Ljudje smo le majhen delček ekosfere Ljudje smo le majhen delček življenjske združbe našega planeta, pa vendar spremi- njamo vse sfere in vplivamo na ostalo bio- cenozo (slika 4). Množični, nepremišljeni, z naravo neusklajeni vplivi imajo za posledico obsežne, hitre spremembe okoljskih razmer, zmanjšujejo vitalnost in prožnost ekosfere ter zmanjšujejo njen potencial za samou- ravnavanje (samoregulacijo) in ekosistemske storitve. To pomeni, da uničujemo okolje in slabšamo okoljske razmere za življenje številnih vrst, tudi nas samih. Slabšanje razmer ni več le lokalno, ampak globalno, zmanjšujeta pa se tudi dostopnost in kako- vost virov za življenje. Znake globalnega spreminjanja ekosfere smo začeli opažati pred več kot 50 leti. Pred 29 leti smo se na okoljskem vrhu v Riu de Ja- neiru odločili za pot trajnostnega razvoja. Trajnostni razvoj pomeni, da lahko spre- minjamo zgradbo in delovanje ekosfere le v Slika 4: Položaj ljudi v ekosferi. Ljudje smo le majhen delček življenjske združbe. 450 ■ Proteus 83/9, 10 • Maj junij 2021Biologija • Celovitost zgradbe in delovanja ekosfere Botanika • Botanični sprehod po Piranu obsegu sprotnega obnavljanja in je ne obre- menjujemo preko njene asimilativne zmo- žnosti. Le na ta način bomo ohranili njen potencial za ekosistemske storitve. Pogoj za udejanjanje trajnostnega razvoja sta po- znavanje celovitosti zgradbe in razumevanje delovanja različnih ravni bioloških sistemov, pri čemer ima ključno vlogo izobraževanje. Ker pa so biološki sistemi zelo zapleteni in nelinearni, je za prepoznavanje vzročno-po- sledičnih povezav poleg poznavanja elemen- tov sistema potrebno tudi poznavanje pro- cesov in povratnih zvez na različnih ravneh ekosfere. Viri: Costanza. R., de Groot, R., Sutton, P., der Ploeg, S., Anderson, S. J., Kubiszewski, I., Farbere, S., Turner, K., 2014: Changes in the global value of ecosystem services. Global Environmental Change, 26: 152-158. Gurevitch, J., Scheiner, S. M., Fox, G. A., 2006: The Ecology of Plants. Second Edition. Sunderland, Massachusetts: Sinaeur, 523 str. Odum, P. E., Barret, G. W., 2005: Fundamentals of Ecology. 5th edition. Belmont, California: Thomson Brooks/Cole, 17-140, 336-373. Mesta niso le domovanja ljudi, temveč tudi življenjska okolja za številne živalske in ra- stlinske vrste. V času, ko se vse več ljudi se- li v mestna središča, pomeni ohranjati vez z naravo posebno vrednoto, ki omogoča kvali- tetnejše življenje. Zato ni čudno, da se prav mesta, ki skrbijo za vzdrževanje in ohranja- nje biotske pestrosti, pogosto znajdejo zelo visoko na seznamih mest z visoko kakovo- stjo bivanja. Vzorce in procese, ki se odvi- jajo v mestnih okoljih, pa vse bolj odkriva tudi znanstvena skupnost, in to v okviru znanstvene vede, ki je ravno v obdobju an- tropocena našla svoje mesto … v mestu! To je mestna oziroma urbana ekologija. V tem pregledu se bom posvetil enemu od najstarejših in najbolj turističnih sloven- skih mest, Piranu. Čeprav tega istrskega mesteca ne moremo šteti za veliko mestno središče, ga je doletela usoda večine sredo- zemskih mest. Prvobitne narave že dolgo ni več. Nadomestila jo je kulturna krajina, kjer se prepletajo naravna, kmetijska in mestna območja. Na najbolj zavetne in pred nevar- nostmi zavarovane predele so že zelo zgodaj postavili naselja. Okoliške gozdove so spre- menili v kulturne terase, nižinska, priobalna mokrišča pa v soline. Le strmi f lišni klif i in obala pod njimi so dolgo ostali bolj ali manj »naravni«. Najbolj sta Piran in okoli- co zaznamovala razvoj turizma in industrije ter množično priseljevanje v drugi polovici dvajsetega stoletja, ko so obalno črto zasedli hoteli in kopališča, kulturne terase in red- ke primorske gozdiče pa hiše s čudovitimi razgledi. Spremembam, ki jih beremo skozi zgodovino tega območja, lahko sledimo tu- di med preučevanjem rastlinskega sveta, za katerega najdemo v literaturi presenetljivo veliko napisanega. Zannichelli in piranska mirta Prvi zapisi o f lori Pirana so ohranjeni v za- puščini beneškega lekarnarja (in botanika, kemika, paleontologa, zbiratelja in popotni- ka) Giovannija Girolama Zannichellija. Ta Botanični sprehod po Piranu Peter Glasnović