2.1. EKOSYSTÉMY
Ing. Petr Stloukal Ústav ochrany životního prostředí Fakulta technologická Univerzita Tomáše Bati Zlín
Obsah přednášky 1) Ekosystém, zákl. pojmy
2) Ekologické faktory, nika, valence 3) Potravní řetězce 4) Tok energií a látek v Ekosystému
2
1) Ekosystém, zákl. pojmy
3
Ekosystém
Základní funkční jednotkou přírody.
Jedná se o komplex živých organismů (společenstvo) spolu s prostředím (biotopem) - tok látek a energie
Zákon č. 17/92, § 3, In: Máchal, A., 2000, „Ekosystém je funkční soustava živých a neživých složek životního prostředí, jež jsou navzájem spojeny výměnou látek, tokem energie a předáváním informací a které se vzájemně ovlivňují a vyvíjejí v určitém prostoru a čase.“
Ekosystém = Společenstvo (Biocenóza) + Stanoviště (Biotop) 4
Pojmy
Populace
- skupina jedinců (všech vývojových stádií) jednoho druhu vyskytující se v určité prostoru, kteří si mohou vyměňovat genetickou informaci.
Společenstvo
- souboru populací, žijících v jednom okamžiku na jednom místě.
Biotop
- místo, v němž žije společenstvo organismů, tedy i jeho populace a jedinci. 5
Pojmy
Biocenóza = biologické společenstvo – soubor populací všech organizmů, které obývají určité území vymezené souborem abiotických faktorů (ekotopem)
Rozdělení podle skupiny organismů: - Fytocenóza – společenství rostlin - Zoocenóza – společenství živočichů - Mikrobocenóza – společenství mikroorganismů Tyto části je možno dále dělit na dílčí společenstva (společenstvo mechů, ptáků, vyšších rostlin…). 6
Typy ekosystémů Dělení podle vzniku: přírodní ekosystémy - bez lidských zásahů, menšina - les, jezero, pohoří řízené přírodní ekosystémy - vzniklé pod lidským vlivem, polopřírodní - pastviny, těžené lesy produkční ekosystémy (kulturní) - výroba potravin – kultivované sady, pole, vinice
- přírodních zdrojů – bavlna, len urbanizované ekosystémy - sídlištní, výrobní 7
Ekosystém Ekosystém se z funkčního hlediska vyznačuje • A) potravními (trofickými řetězci) • B) tokem a transformací energií • C) biogeochemickými cykly • D) časoprostorovými vazbami • E) vývojem systému • F) regulací systému 8
Ekologické faktory Základem životního prostředí lidské populace jsou
EKOSYSTÉMY jejichž existence a vývoj jsou podmíněny vhodným seskupením ekologických faktorů 9
Obsah přednášky
2) Ekologické faktory, nika, valence
10
Ekologické faktory
Faktory prostředí mající pro organismy dočasně nebo trvale určitý význam
Vliv na početnost a strukturu populací (natalita, migrace, mortalita) Podílejí se na vzniku adaptací. Vymezují prostředí vhodné nebo nevhodné pro výskyt populace.
Faktory nejsou neměnné, mohou se s různou intenzitou měnit v čase s ohledem na interakci 11
Ekologické faktory Dělení:
Abiotické - veškeré fyzikální a chemické faktory vody, půdy a ovzduší - teplo, světlo, vlhkost, salinita, pH, atd…
Biotické - vnitrodruhové a mezidruhové vztahy
Potravní (trofické) - zdroje
Antropogenní - vliv člověka
12
Působení faktorů prostředí na jedince Faktory - mění se v prostoru i čase - různé organismy jsou na ně různě citlivé - určují Výskyt, početnost a rozmnožování jednotlivých druhů Např.: - pH půdy má vliv na výskyt rostlin a jejich zdravotní stav - teplota a vlhkost určují typ lesa
optimální hodnoty - druh prospívá nejlépe
mezní hodnoty - není schopen již tolerovat
13
Působení faktorů prostředí na jedince Rozpětí mezi mezními hodnotami:
ekologická valence
tolerované rozmezí ekologického faktoru
rozmezí podmínek, za nichž je organismus schopen žít
R-R – podmínky, v kterých se daný organismus rozmnožuje; stálá existence druhu v prostředí G-G – podmínky vhodné pro individuální růst, ale ne pro rozmnožování S-S – určuje hranice přežívání 14
Ekologická valence Může být:
široká - druh „vydrží“ větší rozpětí faktoru, třeba teploty (druh euryekní) - potkan, kopřiva dvoudomá, mandelinka bramborová
úzká - druh toleruje jen úzké rozpětí ekol. faktoru, ale třeba jen nízkou teplotu (druh stenoekní) - koala medvídkovitá, plesnivec alpský (alpská protěž), rašeliník - bioindikátory
15
Ekologická valence Příklady: pH - nálevník (Spirostomum ambiguum) - pH 7.4 - 7.6 - vířník (Brachionus urceolaris) - pH 4.5 – 11
Obilniny - Pohanka: optimum pH 5, inhibice růstu pH 7-9 - Pšenice ozimá: pH 6,2 – 7,0 - Slunečnice: pH 6,0 – 7,2
16
Ekologická valence Příklad: Musca domestica stav při různých teplotách: - 5 °C po 40 minutách mrtvá + 6,0 °C tuhne + 6,7 °C právě schopna pohybu + 10,8 °C slabý pohyb + 15 až 23 °C normální aktivita + 28 až 35 °C rychlé pohyby + 40 °C nadbytečná aktivita + 44,6 °C tuhne + 46,5 °C letální teplota
17
Shelfordův Zákon tolerance Každý druh toleruje určité rozpětí libovolného faktoru a nejlépe v prostředí prospívá, působí-li vnější vlivy v rozsahu optimálních hodnot. k určitým faktorům mohou mít organismy široké meze tolerance, k jiným naopak úzký druhy, které jsou k většině faktorů tolerantní, mívají i největší rozšíření pokud druh nemá optimální podmínky, co se týče jednoho faktoru, může se rozsah tolerance u ostatních faktorů zúžit
18
Liebigův zákon minima Funkce, růst nebo vývoj organismu jsou omezeny tím faktorem, který je na stanovišti v minimu, tj. působí v souboru všech faktorů nejmenší intenzitou. například - pro pouštní živočichy je voda limitujícím faktorem, ačkoli ostatní podmínky života mohou být optimální)
19
Ekologická nika
souhrn nároků jedince na prostředí a jeho role v něm určité místo v mnohorozměrném prostoru, kde každý rozměr přestavuje nějakou vlastnost prostředí
20
3) Trofické složky ekosystému
21
Trofické složky ekosystému 1. Producenti - autotrofní organismy, k které vytvářejí ve svém těle z látek anorganických a sluneční energie látky organické - zelené rostliny (fotosyntéza), chemotrofní bakterie
2. Konzumenti - heterotrofní makrokonzumenti, konzumující rostlinnou nebo živočišnou organickou hmotu, která je jim zdrojem látek a energie. - živočichové, také však vyšší nezelené rostliny bez chlorofylu.
3. Dekompozitoři = destruenti (rozkladači) - heterotrofní mikrokonzumenti, kteří rozkládají komplexní složky organické hmoty - bakterie, plísně, houby 22
Dekompozitoři
Transformátoři
Remineralizátoři
23
Trofické vztahy v ekosystémech
24
Potravní/trofické řetězce
postupný přesun energie a živin v potravě řadou organismů, které je konzumují a samy jsou konzumovány
a) pastevně kořistnický - producent - býložravci - masožravci, velikost konzumentů se zvětšuje a hustota populací zmenšuje
b) detritový/dekompoziční - mrtvý organismus - nekrofágové – dekompozitoři, zmenšuje se velikost těla a roste hustota populací
c) Parazitický - hostitel - parazit - hyperparazit, zmenšuje se velikost Vzájemně propojeny složitými vazbami, jimž se říká p o t r a v n í s í t ě, a tvoří trofickou strukturu společenstva. 25
Potravní/trofické řetězce Potravní pyramida
znázorňuje tok E a koloběh látek v rámci ekosystému - jednosměrný tok, dochází k energetickým ztrátám, - dekompozitoři po stranách pyramidy
26
4) Tok energií a látek v Ekosystému
27
Tok energií a látek v Ekosystému
Ekosystém je dynamický útvar (zákon o zachování energie a zákon o přeměně energie)
Tok energie je otevřený, jednosměrný, nepřetržitý
Produkce živé hmoty je základní funkcí ekosystému
Velmi neefektivní, živé organismy jsou velmi špatnými transformátory energie
Pozn. : Fotosyntéza a koloběh prvků v přírodě – samostatná přednáška 28
Tok energií a látek v Ekosystému Přenos a přeměna energie mezi články potravních řetězců i uvnitř organismů se řídí dvěma termodynamickými zákony
Zákon o zachování energie - množství energie vstupující do systému je stejné jako množství energie, které ze systému vystupuje.
Zákon o přeměně energie - Při každé přeměně energie z jedné formy do druhé se část energie degraduje v neuspořádanou formu, která ze systému vystupuje v podobě tepla do chladnějšího okolí
29
Tok energií a látek v Ekosystému
30
Produktivita Ekosystému
Biomasa – masa organismů.
Biomasu lze vyjádřit: - počtem jedinců (hustota nebo pokryvnost) - hmotností (ekvivalentu sušiny (t/ha) - obsahem energie (v jednotkách energie na plochu (kJ/m2)
hm. sušiny živých organismů v daném čase na určitém stanovišti 31
Produktivita Ekosystému rychlost produkce biomasy, vztažená k určitému časovému úseku – den, sezóna, rok – na jednotce plochy nebo objemu. 1. Primární produktivita
rychlost, jakou je produkována biomasa rostlinami (např. kJ/m2/rok).
2. Sekundární produktivita
rychlost, jíž je produkována biomasa heterotrofními organismy.
Ekologická efektivnost
vztah mezi netto produktivitou (asimilací) na dané úrovni, a produktivitou na úrovni předcházející
32
Produktivita Ekosystému
33
Tok Hmoty v ekosystémech – biogeochemické cykly
8. 12. 2015
34
Děkuji Vám za pozornost Dotazy?
35
