Ekologie rostlin Michal Hejcman
Literatura • • • • • • • • • •
Literatura: Literatura: Slavíková J. (1986): Ekologie rostlin. SPN, Praha. Begon M., Harper J. L. & Townsend C. R. (1997): Ekologie: jedinci, populace a společenstva. – Vydavatelství Univerzity Palackého, Olomouc. Silvertown J. W. & Lovett-Doust J. (1993): Introduction to Plant Population Biology. Blackwell Scientific Publications, London et al. Crawley M. J. (eds.) (1997): Plant Ecology. – Blackwell Science.
Nástin vývoje ekologie rostlin jako vědní disciplíny • Zkoumá vzájemné vztahy rostlin a jejich prostředí • Theophrastos 371-286 př. n. L. (Řek: empiricky získané znalosti z oblasti ekologie pěstovaných rostlin) • Plinius starší 23-79 n. L. (Říman: ekologické nároky pěstovaných rostlin)
Nástin vývoje ekologie rostlin jako vědní disciplíny • E. Häckel (1979): zavedl a definoval termín ekologie tak, jak je chápán v dnešním pojetí, termín ekologie již používán Ch. Darvinem (1859) • Odlišný vývoj ekologie rostlin a živočichů v 19. století
Rozdělení ekologie rostlin • Fytogeografie – nauka o rozšíření rostlin a vegetace na zemi v závislosti na vnějších podmínkách a jejich vývoji od nejstarších geologických dob (na úrovni makro….., A. Humboldt 1769-1859) • Fytocenologie – nauka o rostlinných společenstvech a jejich vztazích k vnějšímu prostředí (J. Braun-Blanquet 1928, Klika 1948) • K rozčlenění došlo na botanickém kongresu v Bruselu v roce 1910
Ekologie rostlin Evropa x Amerika • Ekologie rostlin v Evropě (Geobotanika) užší pojetí, zvlášť oddělována fytogeografie a fytocenologie • Ekologie rostlin v anglo-americké oblasti (Plant Ecology) – širší pojetí včetně fytogeografie, neznají fytocenologii
Ekologie rostlin – základní pojmy • Ekosystém (geobiocenóza) – (Tansley 1935), přirozený x umělý (dodatková energie) • (Fyto, bio, zoo)cenóza – společenstvo • Cenobiont – člen cenózy • Biotop (stanoviště) – prostředí určité biocenózy vytvářející se interakcí spolupůsobením biotických a abiotických faktorů • Nika – soubor všech faktorů prostředí v nichž je organismus schopen žít
Ekologie rostlin – základní pojmy • Biom- soubor různých ekosystémů navzájem si blízkých strukturou, funkcí a podmínkami prostředí (deštný les, poušť, tundra) • Formace – rostlinná složka biomu • Biota- soubor všech rostlin a živočichů tvořících biom • Flóra (květena) – prostý výčet botanických taxonů rostoucích na vymezením území
Ekologie rostlin – základní pojmy • Lokalita (naleziště) – místo kde rostlina roste • Autekologie – studium na úrovni jedinců • Populační ekologie – studium populací • Synekologie – studium celého společenstva rostlin
Biom Ekosystém Fyto(cenóza) Populace
Ekologické limity • Tolerance (snášenlivost, zákon tolerance definoval Shelford 1913) • Ekologická amplituda - rozsah tolerance • Ekologické optimum – • Ekologické pesimum – • Posun optima ekologické amplitudy
Tolerance rostlinných druhů • Euritopní druhy – široké rozšíření ve společenstvech díky široké ekol. amplitudě (buk lesní) • Stenotopní druhy – vzácné druhy či druhy vázané na speciální stanoviště (sleziník hadcový)
Zákon minima (Liebig 1840) • Pro růst a vývoj organismu je určující ten faktor, který je v minimu. • Platí od minerální výživy přes vodu až po obecné faktory.
Zákon minima: příklad s hnojením TTP z Rengen Grassland Farm
Zákon minima: příklad s hnojením TTP z Rengen Grassland Farm varianta
značení variant
Kontrola
A
Ca
B
Ca/N
C
Ca/N/P
D
Ca/N/P/KCl
E
Ca/N/P/K2SO4
F
Fytoindikátor • Druh (společenstvo) se známou tolerancí k určitému ekologickému faktoru • vřes obecný, sleziník routička, kopřiva dvoudomá, zblochanec oddálený • Mapování znečištění ovzduší podle výskytu nekróz u třezalky tečkované • Znečištění ropnými uhlovodíky podle zbarvení vojtěšky • Index atmosférické čistoty (IAP) definován na základě výskytu citlivých lišejníků
Podmínky prostředí • Abiotický faktor měnící se v prostoru a čase na něž různé druhy různě reagují. Podmínky se nespotřebovávají. • Teplota, pH půdy a vody, koncentrace například těžkých kovů v půdě, salinita substrátu.
Zdroje • To, co je rostlinou spotřebováváno a stává e tak nedostupné pro jiné jedince. O zdroje existuje soupeření – konkurence. • Světlo, půdní voda, živiny, jiný jedinec (například borovice pro jmelí)
Záření • Solární konstanta - 1,38 kJ*m2*s-1 (1,38 kW) • Sluneční záření: 280-3 000 nm, maximum 470 nm • Energie dopadnutá na půdní povrch: 51 % (24% přímé záření, 16 % záření rozptýlené od mraků, 11 % difúzní záření rozptýlené atmosférou) • Ozářenost je závislá na zeměpisné šířce, výšce Slunce nad obzorem, denní době. Průměr činí 19% solární konstanty, maximální naměřené hodnoty: 66 % solární konstanty
Ozářenost je závislá na • • • •
Obsahu vodní páry ve vzduchu Na nadmořské výšce Na obsahu prachu ve vzduchu Na oblačnosti – difúzní záření
Spektrální složení slunečního záření dopadajícího na půdní povrch • UV (9 %) 290 – 380 nm, z větší části pohlceno ionosférou a ozonosférou • Viditelné (45 %) 380 – 750 nm, jedná se o fotosynteticky aktivní záření • Infračervené (46 %) nad 750 nm, selektivní absorbování vodní parou a prachem, CO2
Modifikace v ozářenosti povrchu • Expozice – důležitý je úhel dopadajících paprsků • Podmínky ČR: energeticky nejbohatší jižní, jihozápadní a jihovýchodní svahy o sklonu 25-30%. Ozářenost je až 130 %. • Nejmenší ozářenost: sever • Západ, východ – stejná ozářenost, ale jiná tepelná bilance
List a záření • Reflexe (odraz) – činí 10 – 20 % kolmo dopadajících paprsků, závislé na postavení listu, na povrchu listu: hladké lesklé více než matné drsné či chlupaté • Absorpce - UV absorbováno v epidermálních buňkách, 1% z absorbovaného záření využito k fotosyntéze, přeměna v teplo • Transmise – závisí na tloušťce listu, tenké listy až 40 %, tlusté 10 %, změna záření kvalitativní i kvantitativní, převládá vlnová délka kolem 500 nm.
Sluneční skvrny • • • •
Nápadné zejména v lesních porostech Přímé záření prošlé porostem Rychle se mění v průběhu dne Způsobují rychlé teplotní změny a změny světelného požitku v jinak vyrovnaném lesním prostředí
Lesní porosty a ozářenost • Fenologické aspekty v listnatých lesích – jarní (Corydalis), letní (Prenanthes purpurea, Poa nemoralis) • Relativní ozářenost - % prošlého světla k nižším patrům
Adaptace rostlin na záření • Heliofyty (rostliny slunobytné) 100 % ozáření, rostliny pouštní, stepní, tundrové, horské, některé vodní, ruderální a plevele • Heliosciofyty snesou obojí, ale pro kvetení často vyžadují větší ozářenost, Stachis recta – 100-48 %, Dactylis glomerata 100-3% • Sciofyty (stínobytné) Prenanthes purpurea 105%, Lathyrus vernus 33-20%, kapradiny 1%, mechy 0,5%, řasy 0,1%, parazitické rostliny.
Světelný kompenzační bod • Určuje minimálně nutné ozáření • Dýchání = fotosyntéza
Typy listů • Slunné listy - mají menší plochu, větší tloušťku listu, větší počet chloroplastů, nižší obsah chlorofylu na jednotku sušiny, více malých průduchů, obsahují méně vody • Stinné listy – větší obsah chlorofylu, nižší světelný kompenzační bod.
