Atraktivní biologie
PRODUCENTI
biotické faktory KONZUMENTI
DESTRUENTI
Atraktivní biologie
Ekosystém Ekosystém představuje soubor všech organismů v daném prostoru, propojených s abiotickým prostředím koloběhem látek a tokem energií, které procházejí jasně vymezenou sítí potravních (= trofických) závislostí.
tvoří základní strukturně funkční jednotku krajiny i celé biosféry vedle živé složky (= biocenóza) zahrnuje i neživé prostředí (stanoviště) je prostorový útvar, v němž biotické a abiotické složky jsou vzájemně propojené rozmanitými vztahy ekosystémy jsou více či méně výrazně prostorově ohraničené a mohou se značně lišit i svými rozměry ¾ příklady ekosystémů: rybník, mokrá louka, lužní les, biosféra Země aj. 2
Atraktivní biologie
Schéma ekosystému: mu EKOSYSTÉM
atmosféra
stanoviště (biotop)
pedosféra
ekotop vlivy vnějšího
reakce
prostředí
ekosystému
biocenóza rostliny houby
mikroorganismy
živočichové
všechny ekosystémy jsou charakterizovány především ¾ tokem energie
¾ koloběhem látek
¾ vývojem
33
Atraktivní biologie
prostorové rozmístění druhových populací (hlavně rostlin) v ekosystému (základ prostorové struktury, struktury vytvořené již na úrovni fytocenózy); souhrn potravních závislostí (vztahů) určuje trofickou strukturu ekosystému. mu Ekosystémy jsou otevřené systémy, my které se svým okolím vyměňují energii i látky: jsou závislé zejména na neustálém přísunu slunečního záření, oxidu uhličitého, vody (hlavně v podobě srážek) a živin prostřednictvím vstupů (patří sem i minerály uvolňované do půdy zvětráváním horninového podloží, atmosférický spad nebo příchod nových druhů organismů či jejich diaspor) současně část energie a látek z ekosystémů uniká do okolního prostředí a tvoří výstupy; výstupy k výstupům z ekosystémů dochází nejvíce vyzařováním (odpadní teplo), vymýváním látek z půdy, povrchovým odtokem, větrnou erozí, vystěhováním organismů a sklizní biomasy z obdělávaných ekosystémů (pole, louky)
4
Atraktivní biologie
Podle míry ovlivnění člověkem rozlišujeme přirozené ekosystémy (bučina, rašeliniště aj.) umělé ekosystémy (smrková monokultura, pole, vinice atp.)
přirozený smíšený listnatý les (PR Třesín)
5
Atraktivní biologie
• horské rašeliniště (NPR Rejvíz)
bulty tvořené hlavně ploníkem obecným (Polytrichum commune)
• vinice • kukuřičné pole
6
Atraktivní biologie
Základní složky ekosystému a jejich vzájemné vazby
PRODUCENTI
biotické faktory KONZUMENTI
DESTRUENTI
podle funkčního postavení v ekosystému a podílu na přeměně látek a energie lze organismy rozdělit na ¾ producenty
¾ konzumenty
¾ destruenty
Producenti (P) – autotrofní organismy tvořící z jednoduchých anorganických látek látky organické, buď prostřednictvím fotosyntézy (zelené rostliny, sinice), sinice nebo chemosyntézy (některé bakterie, bakterie např. sirné či nitrifikační). 7
Atraktivní biologie
Konzumenti (K) – heterotrofní organismy (většina živočichů), živící se přímo či nepřímo organickými látkami vytvořenými producenty. Podle typu výživy se dělí na (1) býložravce (= herbivoři, fytofágové, K1), (2) masožravce (= karnivoři druhého řádu - K2, třetího řádu - K3 atd., příp. (3) všežravce (= omnivoři). Destruenti (rozkladači, dekompozitoři, D) – různé skupiny organismů živící se mrtvou organickou hmotou (detritem); tu postupně rozkládají až na jednoduché látky – CO2, H2O, aminokyseliny, minerální živiny, které mohou být opět využity producenty. • patří sem heterotrofní organismy makroskopických i mikroskopických rozměrů (hlavně houby a bakterie,
stonožka škvorová
dále žížaly, hmyz (např. chvostoskoci), prvoci, roztoči, mnohonožky, stonožky aj.)
• žijí převážně v půdě (kde tvoří součást edafonu), zčásti též na povrchu rostlin i na různých odumřelých organických zbytcích chvostoskok 8
8
Atraktivní biologie
Dřevokazné houby způsobují velké ztráty v důsledku hnilob dřeva, eva smolotoku, klejotoku i tzv. tracheomykóz (= onemocnění vodivých pletiv, při kterém se ucpávají cévy; př. grafióza jilmů)
Hnědá hniloba
Troudnatec kopytovitý
9
Atraktivní biologie
Produkce ekosystému Autotrofními organismy (tj. producenty) vyprodukované organické látky tvoří primární produkci ekosystému. Produkce = vytvořená biomasa [kg .m-2; g C . m-2; J . m-2] Fotosyntézou vzniká určité množství biomasy, tzv. hrubá primární produkce (PG), která je závislá na výkonnosti fotosyntetického aparátu porostu či rostliny; nelze ji však v přírodě přímo měřit, it protože rostlina část asimilované energie ztrácí v podobě tepla dýcháním - v průměru kolem 50 [- 75] %.
PG = PN + R
R – ztráty dýcháním rostlinných orgánů PN = čistá primární produkce
Čistá primární produkce s rostoucím stářím rostlin klesá, protože se zvyšuje respirace (velmi zřetelné u lesních ekosystémů, kdy s rostoucím stářím porostu se zmenšuje podíl fotosyntetizujících pletiv na celkové hmotnosti dřevin).
10
Atraktivní biologie
Primární produkce obecně roste od pólů k rovníku v závislosti na růstu: 9 intenzity světla
9 průměrné teploty
9 délky vegetační periody
Roční čistá primární produkce Země (g sušiny. m-2. rok-1)
11
Atraktivní biologie
Organické látky vytvořené v tělech všech heterotrofních organismů (konzumentů a destruentů) odpovídají sekundární produkci ekosystému. Ve většině suchozemských ekosystémů sekundární produkce destruentů výrazně převyšuje produkci konzumentů.
Produktivita představuje množství energie vázané do nové biomasy (sušiny) vztažené na určitou plochu za jednotku času, asu např. za celý rok, nebo jen za vegetační periodu [kg .m-2. rok-1; g C . m-2 . rok-1]. v terestrických ekosystémech produktivita obecně klesá s rostoucí nadmořskou výškou a rostoucí ariditou klimatu, klimatu a zpravidla stoupá s rostoucím množstvím dostupných živin (hlavně N, P, K) asi 3/4 plochy Země pokrývají málo produktivní ekosystémy – otevřené oceány, pouště a polopouště, tundra, oligotrofní jezera nejvyšší produktivitu mají tropické deštné lesy, monzunové lesy, korálové útesy; intenzivně obdělávaná půda 12
Atraktivní biologie
vyšší produktivita většinou úzce koreluje s vyšším druhovým bohatstvím; výjimkou jsou druhově velmi bohatá společenstva na chudých půdách v jižní Africe a v Austrálii zdá se, že druhové bohatství je největší při střední úrovni primární produkce
V mořích a oceánech jsou nejproduktivnější vody při pobřeží (dokonalé promíchání díky bouřím a mořským proudům), výstupné proudy lokálně výrazně zvyšují produktivitu mořského ekosystému ! • chladné vody jsou produktivnější než teplé (zřejmě proto, že jsou bohatší na živiny (např. fosfáty jsou více rozpustné v chladnější vodě) Energie se v ekosystému zpravidla nemůže výrazněji hromadit (× fosilní paliva) → jednostranný tok energie, který je realizován prostřednictvím trofických vztahů. 13
Atraktivní biologie
Využití čisté primární produkce v ekosystému • zpravidla největší část PN se stane opadem a vstupuje do detritového potravního řetězce • jako potrava herbivorů → počátek pastevně-kořistnického řetězce (např. v lesích je zkonzumováno jen ca 1%, u pastvin kolem 60% roční PN ) • export z ekosystému; mu u přirozených ekosystémů odplavením vodou či odnosem větrem, u umělých → těžba, sklizeň
Hlavní způsoby zvýšení sklizně: • snížením ztrát způsobených na produkci herbivory • zvýšením PG zlepšenou výživou, hnojením, speciálními pěstebními technikami, používáním vyšlechtěných odrůd apod. živé části rostlin (= fytobiomasa)
Biomasa
stařina neživé části rostlin (= fytonekromasa) opad
14
Atraktivní biologie
Stařina = mrtvé části pletiv, které jsou ještě součástí rostliny.
Opad tvoří odumřelé části rostliny, oddělené od jedince (na povrchu či pod povrchem půdy).
opad tvoří významnou složku studia primární produkce (= zdroj látek i energie pro dekompozitory). kvantita i kvalita opadu spolu s rychlostí dekompozice výrazně ovlivňují cyklus živin a nepřímo i stabilitu větvičky ekosystémů V lesních ekosystémech se opad zjišťuje pomocí lapáků rozmístěných náhodně po studované ploše; je nutný pravidelný odběr zachycených vzorků v určitých časových intervalech (týden, měsíc – v závislosti na vegetační dynamice) tak, aby bylo možno stanovit hmotnost, příp. asimilační povrch opadu; zvlášť se sleduje listový a nelistový opad.
květy
listy
Lapák opadu
úlomky borky aj.
15
