Environmentální výchova Biotické podmínky POPULACE
Populace Soubor všech jedinců téhož druhu, vyskytující se v určitém čase na určitém místě. Předpokládá se vzájemná výměna genetických informací mezi nimi. V rámci populace se uplatňují vnitrodruhové vztahy: konkurence, hierarchie, sociální vztahy atd.
Skupinové znaky populace 1. Rozptyl - disperze 2. Šíření - migrace 3. Shlukování - agregace 4. Osamocování – izolace 5. Hustota - denzita 6. Množivost - natalita 7. Úmrtnost - mortalita 8. Složení 9. Růst 10. Kolísání populační hustoty 11. Vztahy mezi populacemi
1
1. Rozptyl - disperze - nejčastěji označuje vzdalování se jedinců od jiných (rodičů, sourozenců……) - napomáhá k tomu, aby nedošlo k lokálnímu zahlcení biotopu - disperze nemusí mít jen charakter úniku, ale objevuje se zde i prvek objevování
Jedinec prozkoumá řadu míst a vrátí se na to nejlepší.
Jedinec postupně střídá lokality, až na jedné zůstane.
Typy rozmí rozmístě stění organismů organismů
Náhodné rozmístění
Potemník
2
Rovnoměrné rozmístění
Nahloučené rozmístění
2. Migrace Hromadný směrovaný pohyb velkého počtu jedinců z jednoho místa na jiné. Není přesná hranice mezi disperzí a migrací. Populace mnoha druhů organismů se stěhují z jednoho místa na jiné a zase zpátky. Umožňuje jedincům setrvávat ve stejném prostředí (např. prostředí přílivové linie) nebo naopak přesuny z jednoho typu prostředí do jiného.
3
Migrace s četnými ná návraty denní pohyby – planktonní řasy v moři i sladké vodě klesají v noci do hloubky a přes den jsou na hladině (hromadění živin x fotosyntéza); ptáci, netopýři, plži – střídají biotopy potravní a biotopy odpočinkové
pohyby vyvolané přílivem a odlivem – pohyb např. krabů s přílivem a odlivem sezónní pohyby – stěhování, tahy
- výšková migrace zvířat mezi horskými polohami a údolími - migrace obojživelníků mezi vodními biotopy a suchozemským prostředím - migrace na velké vzdálenosti – jarní stěhování na sever, podzimní stěhování do teplých krajin - kosticovci – migrace mezi na potravu bohatými vodami Antarktidy a teplými vodami tropů, kde se rozmnožují - sob karibu – tundra – tajga - tuňák – Středozemní moře (rozmnožování) – Severní moře
3. Shluková Shlukování – agregace způsob rozmnožování – u rostlin je stupeň shlukování nepřímo úměrný pohyblivosti diaspor (rozmnožování oddenky a odnožemi – agregace velmi těsná – trsy….) lokální rozdíly v prostředí – projeví se i malé změny ve vlhkosti či složení půdy, vodní zdroj atp. klima - sezónní a denní změny klimatu – Př. shlukování hrabošů do zimních hnízd – vyšší teplota, sociální hmyz, atd. biotické - jedinci se sdružují v místech s lepšími podmínkami – větší potravní nabídka, menší míra predace…. konkurence jiných druhů - rozčlenění biotopu, shlukování i jiných druhů sociální vztahy - vyvinuty zvláště u vyšších živočichů
Shlukování
+
zvýšené šance skupiny na přežití – udržení tepla, menší ztráty vody, ochrana proti větru, obrana proti predátorům atp.
-
zvýšená vnitrodruhová konkurence
Alleho princip Jak nadměrné přemnožení, tak příliš nízká početnost jsou pro populaci škodlivé. - v některých populacích je růst i přežívání největší, je-li populace malá - v některých působí vnitrodruhová spolupráce nejlépe, je-li populace středně velká
4
4. Izolace ¾ působí opačně než shlukování ¾ izolace jedinců, párů nebo skupin je výsledkem vnitrodruhové kompetice o společné nedostatkové zdroje nebo vzájemného antagonismu ¾ síly působící izolaci nejsou tak časté jako síly, které vedou k seskupování, ale jsou významné v oblasti řízení populace ¾ v případě kompetice i vzájemného antagonismu vznikne náhodný rozptyl, neboť sousedé jsou buď vypuzeni nebo uhynou
5. Hustota Hustota populace DENZITA se vyjadřuje počtem jedinců na jednotku plochy nebo objemu – např. 200 stromů/ha; 5 ks srnčí zvěře/ 100 ha; 30 hrabošů/ 1 ha vojtěšky; 5 mil. rozsivek/ 1 m3 vody atp. velikost populace lze také vyjadřovat v jednotkách hmotnosti – biomasou (živá hmotnost nebo hmotnost sušiny na jednotku plochy či objemu – 300 t dubů/ ha), nebo v jednotkách energie J/ha, kJ/ha ABUNDANCE – početnost – počet jedinců na skutečně sledované ploše (např. 10 bažantů/ 7,6 ha)
• Hustota populace je velice proměnlivá vlivem vnějších i vnitřních faktorů, výkyvy však mají určité meze. • Horní hranice jsou dány velikostí a rychlostí metabolismu organismu, jeho trofickou úrovní a produktivitou ekosystému (malí obratlovci jsou relativně početnější než velcí, konzumenti nižších řádů bývají početnější než konzumenti řádů vyšších). • Dolní hranice není přesně definovatelná – počet jedinců ale nesmí poklesnout natolik, aby bylo znemožněno rozmnožování. • Vyvá yvážený ekosysté ekosystém – homeostatické mechanismy; člověk je však narušuje – přemnožení škůdců v monokultuře, vyhynutí populací.
5
Určová ování hustoty populace Sčítání - zjišťování celkového počtu sčítáním
u velkých kopytníku, koloniálně hnízdících ptáků, u ryb při úplném výlovu rybníka Vzorkování – pravidelné odebírání vzorku populace na kvadrátech či transektech vhodné velikosti a počtu Opakovaný odchyt značených jedinců – u ryb, obojživelníků, savců; jedinci se při prvním odchytu označí a při dalších odchytech se na základě pravděpodobnosti zpětného odchytu odhaduje na velikost populace Vzorkování opakovaným sběrem - při opakovaných odchytech získáváme stále menší velikost úlovků; na základě křivky úlovků lze stanovit odhad početnosti (100 % úlovků)
6. Množ noživost – natalita ¾ vrozená schopnost populace přirůstat bez přílivu zvenčí ¾ rychlost množení se mění v závislosti na složení a velikosti populace, vnějších podmínkách prostředí ¾ rychlost množení je druhově příznačná a je přímo závislá na rychlosti metabolismu a nepřímo úměrná na velikosti organismu
ekologická realizovaná
X
fyziologická maximální absolutní
7. Úmrtnost – mortalita úbytek jedinců nebo rychlost vymírání vyjadřujeme počtem uhynulých jedinců na jednotku času, nebo jako podíl uhynulých z celé populace nebo její části ekologická – realizovaná x minimální – teoretická
6
8. Slož Složení ení populací populací Struktura – skladba populace (pohlavně se rozmnožujících živočichů) vyjadřuje zejména: Poměr pohlaví Věkové složení populace Strukturu hmotnosti Strukturu sociální
Poměr pohlaví primární poměr - geneticky fixovaný podíl jedinců obojího pohlaví v oplozených vajíčkách (přítomnost chromozomů X a Y) sekundární poměr – při narození či líhnutí mláďat terciární poměr – u dospělých jedinců
1:1 ???
Věková struktura - vlivem vymírání se počty jedinců v jednotlivých věkových třídách postupně snižují - nejpočetnější nejmladší věkové třídy - pro existenci populace je důležitá početnost pohlavně dospělých jedinců Tři věkové třídy: -prereproduktivní věk - mladí jedinci, kteří nedosáhli pohlavní dospělosti, -reproduktivní věk – jedinci schopní rozmnožování -postreproduktivní věk – jedinci staří, neschopní rozmnožování
7
Věkové pyramidy
Populace v rozvoji
Stálá populace
Vymírající populace
Struktura sociální vztahy jedinců uvnitř populace, nadřazenost, podřazenost a další vztahy jsou mimořádně významné u živočichů s rozvinutou nervovou činností
Dynamika populace výkyvy populační hustoty – její narůstání, různé rychlosti růstu, pokles početnosti, vymírání Rozhodující faktory: natalita
mortalita migralita
Nt+1 = Nt + Na – Mo + Im - Em
Stávající počet jedinců v populaci
Výchozí početnost
8
9. Rů Růst populace Charakteristickou vlastností každé populace je její zvětšování růstem počtu jedinců. Je dán poměrem natality a mortality v dané populaci. Každý organismus má tendenci maximálně se rozmnožit, a proto má každá populace potenciál se zvětšovat geometrickou řadou. Nemůže však narůstat donekonečna z mnoha různých důvodů, které její růst omezují. Populace různých organismů jsou různě početné a jejich početnost nebývá neměnná.
Typy růstových křivek Růstová křivka tvaru J – otevřený růst N
méně častý typ růstu
po počáteční fázi pomalého růstu nastává období rychlého, exponenciálního růstu, který se zastaví , až když populace překročí určité meze dané prostředím (zhoršení potravních zdrojů, nedostatek místa) nebo skončí-li období rozmnožování
t
početnost pak obvykle opět klesá na nízké hodnoty tato forma růstu populace je typická pro některé druhy hmyzu (většinou s jednou generací v roce), jednoleté rostliny, sinice, řasy objevuje se na místech nově kolonizovaných nebo při sezónním vzniku výhodných podmínek
Růstová křivka tvaru S – uzavřený růst nejčastější typ
N
K t
zpočátku hustota populace stoupá pomalu pak se růst zrychluje (logaritmická fáze), ve třetí fázi se růst jednoznačně zpomaluje vlivem odporu prostředí v konečné fázi je dosaženo jakéhosi rovnovážného stavu, kdy početnost (hustota) kolísá kolem hraniční hodnoty, kterou označujeme jako NOSNOU KAPACITU PROSTŘEDÍ K (odpovídá počtu jedinců, které může dané prostředí „unést“)
9
Populační růst – brouk Rhizopertha dominica
Nárůst populace pakoně žíhaného po epidemii dobytčího moru
Populace vrby popelavé v místech, kde není spásána králíky
10
10. Kolí Kolísání populač populační hustoty Sezónní změny populační hustoty - OSCILACE - úzce spjaty se sezónními změnami faktorů prostředí - nejnápadnější jsou asi v mírném pásu, ale mohou se projevit i v tropech (hustota hmyzu a ptáků může kolísat v závislosti na kvetení a dozrávání plodů některých rostlin)
Kolísání populační hustoty v průběhu více let - FLUKTUACE
Kolísání relativní biomasy hlavních složek v desetiletém cyklu lovné zvěře v Albertě, Kanada.
Fluktuace Kolísání vyvolané především meziročními rozdíly abiotického prostředí populace Bývá nepravidelné a zřetelně spojené se změnami jednoho či více faktorů
př. Vzestupy populací volavek po krutých zimách s vysokou mortalitou volavek
Kolísání vyvolané především dynamikou populace (např. vztah kořist – predátor jeví značnou pravidelnost)
př. Severoamerický zajíc má 9- 10 letý životní cyklus, zároveň také jeho hlavní predátor rys. Severští lumíci a jejich predátor sovice sněžná vykazují kratší 3 – 4 letý cyklus.
11
Gradace U některých druhů => GRADAČNÍCH <= dochází ve víceméně pravidelných, několikaletých obdobích k silnému přemnožení => GRADACI <=, kdy křivka početnosti vysoko přesáhne únosnou kapacitu prostředí. hraboš polní, lumík norský, saranče pustinná, bekyně mniška, píďalka tmavoskvrnáč, …………
Gradace PROGRADACE – období růstu populační hustoty, přechází do prudkého exponencionálního růstu PROGERESE
Po vrcholu gradace – KULMINACI následuje prudký pokles početnosti RETROGRADACE LATENCE období, kdy se populační hustota udržuje na nízkých stavech
Příčiny kolísání populační hustoty -vzájemné působení vnějších i vnitřních faktorů nezávislé na populační hustotě
závislé na populační hustotě
teplota, vlhkost, srážky, tlak, klimatický režim, ve vodním prostředí - proudění vody, obsah kyslíku, salinita, znečištění prostředí, půda ………..
- jejich účinek narůstá s velikostí populace => ZPĚTNÉ MECHANISMY
vztahy v páru, v rodině, teritoriální vlivy…
12
Strategie S ohledem na povahu kolísání populační hustoty a rychlosti rozmnožování dělíme organismy na r - a K- stratégy.
r-stratégové 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
velká rychlost růstu populace vysoký vrozený reprodukční potenciál malá hmotnost těla časné rozmnožování mladých jedinců krátkověkost rozmnožují se během života jen jednou početnost populace prudce kolísá populační hustota je za normálních podmínek hluboko pod únosnou kapacitou prostředí mortalita často katastrofální a postihuje zejména nejmladší věkové skupiny a je na hustotě nezávislá výskyt v nevyvážených ekosystémech vnitrodruhové i mezidruhová konkurence značně malá velká schopnost šíření např. jednoleté rostliny, mšice, buchanky, hraboš polní
K-stratégové ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾
populační i individuální růst je pomalý rozmnožovací potenciál malý velká hmotnost těla pozdější dospívání dlouhověcí rozmnožují se několikrát za život početnost populace stálá populační hustota trvale vysoká – blízko hranice únosnosti vyvinutá vnitro- i mezidruhová kompetice mortalita závislá na hustotě a postihuje zejména staré jedince výskyt ve vyvinutých a vyvážených ekosystémech ve vyvážených klimatických podmínkách osidlování pomalé leč má trvalý charakter Př. Velcí kopytníci a další velcí živočichové tropických oblastí
13
11. Vztahy mezi populacemi 1. 2.
VNITRODRUHOVÉ MEZIDRUHOVÉ
NEUTRÁ NEUTRÁLNÍ LNÍ POZITIVNÍ POZITIVNÍ
protokooperace komenzálismus symbióza
NEGATIVNÍ NEGATIVNÍ
amenzálismus kompetice predace parazitismus
Protokooperace 00 / ++
(souž (soužití ití prospě prospěš né, ne nutné nutné)
- hnízdění ptáků jednoho i více druhů na jednom místě, zimní hejna sýkor, - smíšená stáda pštrosů a zeber, paviánů a antilop, žiraf a slonů Proč? - lepší obrana před predátory
Klubák habéšský
14
Komenzálismus -0 / +0 ( komenzá komenzál osamocen strá strádá, hostitel nedotč nedotčen) - nory krtka obecného využívají i obojživelníci, hlodavci - červenka na místech rozrytých prasaty vyhledává potravu - sdružování hyen, šakalů a supů s velkými šelmami
Komenzál
Hostitel
Mutualismus = Symbióza - -/ ++ (trvalá (trvalá a nezbytná nezbytná vazba mezi dvě dvěma nebo ně několika druhy organismů organismů - rostliny a opylovači (hmyz) a roznašeči semen (ptáci, savci) - mořská sasanka (ochrana) na ulitě raka poustevníčka (pohyb, potrava) - mšice (medovice) a mravenci (ochrana před predátory a cizopasníky) - prvoci v bachorech přežvýkavců nebo tráv. traktu hmyzu - lišejník - houba a zelená řasa, sinice
15
Mykorhiza
- mutualistický vztah mezi kořeny vyšších rostlin a houbou EKTOTROFNÍ – hyfy hub pronikají pouze do kůry kořenů Houba zvětšuje aktivní povrch kořenů, rostlina poskytuje glukózu.
ENDOTROFNÍ – hyfy pronikají až do kořenových buněk, kde čerpají asimiláty, samy jsou tráveny rostlinou a tak poskytují dusíkaté látky a fosfor
Amenzalismus 00 / -0 ( inhibitor pusobí pusobí záporně porně svými výmě výměš ky na amenzá amenzála) la) - chemický boj mezi mikroorganismy, rostlinami (alelopatie) - sinice vylučují do vody látky toxické nejen pro ryby a obojživelníky, ale i pro homoiotermní organismy
Kompetice 00 / - - vztah mezi organismy, které uplatňují tytéž nároky na potravu, úkryt, na podmínky rozmnožování - konkurence vyvolá posun znaků a ekologické oddělení blízce si příbuzných (blízkých druhů) Gausseho princip - princip konkurenčního vyloučení
- 2 druhy se shodnými ekologickými nároky se nemohou vyskytovat na stejném místě (jeden potlačí druhého) - 2 druhy žijící na stejném území nemají stejné ekologické nároky
16
Predace 0 - / - + ( predá predátor loví loví koř kořist) specialisté x nespecialisté kořist - různá ochranná opatření - velká plodnost chemická obrana, trny, ostny, krunýře, krycí zbarvení – kryptické, krycí tvar těla – miméze, napodobení nebezpečného živočicha - mimikry predátor - různé adaptace k lovu - drápy, zobák, rychlý běh, zrak, čich neefektivní -využívá kořist až tehdy, kdy její početnost začíná klesat efektivní - využívá kořist dříve než dosáhne maxima
Parazitismus - 0 - / - + (zvláš tníí druh predace) (zvláštn predace) docasný x trvalý ektoparazit x endoparazit fakultativní x obligatorní
Environmentální výchova Biotické podmínky SPOLEČENSTVA
17
Společ Společenstvo = BIOCENÓ BIOCENÓZA Heterotypický soubor složený z populací různých druhů mikroorganismů, rostlin a živočichů, vzájemně spjatý složitými vztahy. Společenstva vznikají v různých podmínkách, mají různou velikost a rozsah a vyznačují se více méně složitou organizací. Hlavní společenstva - s dostatečnou velikostí a úplnou organizací, jsou poměrně nezávislá na vstupech a výstupech z okolních společenstev Vedlejší společenstva – jsou více či méně závislá na okolních souborech
V biocenó biocenóze existují existují dokonalé dokonalé autoregulač autoregulační (homeostatické homeostatické) mechanismy, mechanismy, které které nastolují nastolují a udrž udržují ují její její vnitř vnitřní rovnová rovnováhu. Tyto mechanismy se realizují realizují prostř prostřednictví ednictvím interakcí interakcí uvnitř uvnitř populací populací, mezi populacemi i mezi organismy a než neživým prostř prostředí edím a často fungují fungují na principu negativní negativní zpě zpětné tné vazby. vazby.
Růst početnosti býložravce
Pokles obsahu toxických látek v rostlině
⇑
Růst obsahu toxických látek v rostlině
⇓
Růst konzumace
Snížení konzumace
Pokles početnosti býložravce
Dělení biocenóz Biocenózy lze rozdělit na: Přirodní irodní – společenstva vzniklá bez jakýchkoli antropických zásahů. Ve střední Evropě už takováto společenstva nejsou.
Přirozené – do jisté míry ovlivněné činností člověka, ale svým složením se blíží přírodním. Umě Umělé (biocenoidy) – jsou vytvářeny člověkem záměrně nebo vznikají neřízeně v důsledku lidské činnosti.
Agrocenózy, okrasné a ruderální biocenózy
18
Struktura biocenó biocenóz - fytocenóza, zoocenóza, mikrobiocenóza VERTIKÁLNÍ – rozčlenění na patra či etáže – - společenstva, která je osidlují STRATOCENÓZY (korunové, kmenové, keřové, bylinné, mechové, hrabankové, několik stratocenóz půdních)
Vertiká Vertikální lní struktura společ společenstva
HORIZONTÁLNÍ – ani horizontálně nemají společenstva stejné složení, strukturu a funkci Př. Rozdíly mezi okrajem a středem lesa, volným oceánem a pobřežím
Merotopy – MEROCENÓZY – společenstva květů, dutin kmenů, skulin pod kameny
19
EKOTON Mezi společenstvy existují určité hranice - EKOTONY různě široké přechodné zóny, které jsou často druhově bohatší než sousední společenstva – mohou se zde vyskytovat druhy obou společenstev a navíc druhy typické pro přechodné prostředí - EKOTONÁ EKOTONÁLNÍ LNÍ EFEKT Ostrá hranice mezi dvěma společenstvy je poměrně vzácná – rozhraní mezi suchozemským a vodním prostředím, při výrazném gradientu abiotických podmínek, antropogenně.
Druhové Druhové bohatství bohatství BIODIVERZITA V současné době je na světě popsáno kolem 1.7 miliónů druhů organismů. Odhady se pohybují od 3-50 miliónů. Biocenóza je druhově tím bohatší, čím jsou podmínky prostředí rozmanitější a stálejší. Čím jsou podmínky extrémnější nebo odchylnější od normálu a prostředí jednodušší, tím je biocenóza druhově chudší.
Gradienty druhové druhového bohatství bohatství Zeměpisná šířka - druhové bohatství roste od pólů k rovníku.
< -na 1 ha tropického deštného lesa připadá 40-100 druhů stromů -na 1 ha lesa Severní Ameriky připadá 10-30 druhů stromů -na 1 ha lesa v Kanadě připadá 1-5 druhů stromů
20
Gradienty druhového bohatství Nadmořská výška – s rostoucí nadmořskou výškou počet druhů klesá, společenstva jsou izolovanější a většinou obývají menší území Hloubka – méně druhů v hlubších, chladných, tmavých a na kyslík chudších vodách než v mělkých povrchových vodách Sukcese – druhové bohatství roste v průběhu sukcese, ale nemusí být nejvyšší v klimaxu
Příčiny rů různé zného poč počtu druhů druhů v biocenó biocenóze Klima Půda Orografie Velikost území Koncentrace živin a potravy Další mezidruhové vztahy
Dílčí společ společenstva
21
Ekosystém
Ekosystém - systém vzniklý propojením biocenózy s biotopem - otevřený systém, který si vyměňuje s okolím energii, látky a informace a který se v čase vyvíjí - uvnitř fungují autoregulační mechanismy, které udržují jejich rovnovážný stav a mohou ovlivňovat stabilitu energie
energie EKOSYSTÉ EKOSYSTÉM
Import hmoty
Export hmoty
Stav ekologické ekologické rovnová rovnováhy
22
Ekosysté Ekosystém - slož složky EKOSYSTÉM ABIOTICKÉ ABIOTICKÉ PROSTŘ PROSTŘEDÍ EDÍ
BIOCENÓ BIOCENÓZA
Trofické úrovně IV.
Terciární konzumenti
Sekundární masožravci
III.
Sekundární konzumenti
Primární masožravci (karnivoři)
II.
Primární konzumenti
Býložravci (herbivoři)
I.
Producenti
Autotrofní organismy
O m ni vo ři
IV. III.
Dekompozitoři
II.
I.
Rys Liška obecná Hraboš polní
Tráva
Potravní řetězce
Pastevně kořistnický Detritový Parazitický
Potravní pyramida
KONZUMENT 2.rádu
KONZUMENT 1.rádu
PRODUCENTI
23
Pastevně kořistnický
- od producentů přes fytofágy a zoofágům - velikost těl v jednotlivých tofických úrovních se zvětšuje, jejich populační hustota zmenšuje
Detritový - odumřelá organická hmota, nekrofágové, saprofágové, mikroorganismy - velikost těl se zmenšuje, populační hustota roste
Ekosysté Ekosystém - procesy 1. Tok energie 2. Koloběh látek 3. Vývoj – sukcese 4. Autoregulace
24
1. Tok energie Hlavním zdrojem energie pro všechny ekosystémy je Slunce. Rostliny procesem zvaným fotosyntéza jsou schopny přeměnit energii slunečního záření na energii chemických vazeb.
Slunce
¾ Autotrofní Autotrofní organismy
PRODUCENTI
V ekosystému jsou jediní schopní vytvářet z anorganických látek organické, pričemž využívají (hlavně) slneční energii. Vstup energie do ekosystému
Ztráta energie respirací
Fotosyntéza
RESPIRACE Čistá primární produkce (ČPP)
Hrubá primární produkcie (HPP)
světlo
energie chemických vazeb
teplo
¾ Heterotrofní Heterotrofní makrokonzumenti Ztráta energie respirací
asimilace Zkonzumovaná ČPP
Zkonzumovaná ČSP
Čistá istá sekundá sekundární rní produkce (ČSP)
Čistá primární produkce (ČPP)
Nezkonzumovaná ČPP
KONZUMENTI
Nevyužitelná část zkonzumované energie
Neskonzumovaná ČSP
asimilace Nevyuž Nevyužitelná itelná část zkonzumované zkonzumované energie
Mrtvá Mrtvá org. org. hmota (DOM) energie chemických vazeb
teplo
25
¾Heterotrofní Heterotrofní mikrokonzumenti DEKOMPOZITORI
Ztrá Ztráta energie respirací respirací
konzument
asimilace neasimilovaná potrava
Mrtvá org. hmota (DOM) energie chemických vazeb
teplo
Produkce - nárůst organické hmoty za jednotku času na jednotku plochy či objemu Primární produkce - množství organické hmoty vyprodukované producenty (rostlinami)
Hrubá primární produkce
-
Energie spotřebovaná na metabolismus
Čistá primární produkce
dýchání 30-40 % + vylučování organických látek kořeny 30-40 %
Produkce Biomasa vytvořená producenty je využívána konzumenty a dekompozitory a vzniká produkce sekundární.
Obecně při přechodu energie z jedné trofické úrovně na vyšší činí ztráty až 90 %.
26
Primární produktivita - rychlost produkce biomasy rostlinami na jednotku plochy
Suchozemská část Země
110-120x109 t suché hmoty/rok
Mořské oblasti
50-60x109t/rok
produktivita lesů, travinných společenstev, plodin a jezer roste od pólů k rovníku – faktory teplota a zá záření ení produktivitu moří omezuje nedostatek živin
Primární produktivita
2. Koloběh látek paraziti I.
rostliny
minerální živiny
fytofágové
paraziti II.
predátoři I.
predátoři II.
dekompozitoři
27
3. Sukcese - dlouhodobé změny společenstva (ekosystému) - vývoj společenstva Příčiny vzniku sukcese: - autoregulační mechanismy neustále nastolují v biocenóze rovnovážný stav (mezi příjmem a výdejem energie a hmoty); vychýlení z rovnovážného stavu vyvolá řetězec změn uvnitř společenstva, které vedou k opětovnému nastolení rovnováhy - konkurenčně slabší druhy jsou vytěsňovány druhy konkurenčně silnějšími
Sukcese Rozlišujeme tyto vývojové stupně ekosystému:
Zmlazová Zmlazování: nastupuje po zhroucení ekosystému předešlého. Mění se přírodní podmínky, uvolňují se niky a obsazují se novými organismy. Počet druhů je malý, působí přírodní výběr, vývoj je rychlý. Vyzrávání: období stabilizace. Stoupá počet druhů, vývoj se zpomaluje. Vrcholové stádium, klimax: ustálené společenstvo, uplatňuje se autoregulace. Dominují specializované druhy. Nastává dynamická rovnováha. primární X sekundární
Sukcese
28
Rozdě Rozdělení lení ekosysté ekosystémů
Přírodní: bez zásahu člověka, udržují se autoregulací. Jsou stabilní a druhově bohaté. Při částečném porušení mají možnost obnovy. Např. prales, korálový útes, rašeliniště apod. Umělé: vzniklé zásahem člověka, např. pole, louka, zahrada. Jsou druhově méně početné, nestabilní, nejsou schopny autoregulace. K jejich udržení je potřeba dodatková energie: orba, hnojení, závlahy apod. Suchozemské: hlavním producentem organické hmoty jsou vyšší rostliny Vodní: dělí se na sladkovodní a mořské; hlavním producentem organické hmoty jsou nižší rostliny
Environmentální výchova Biotické podmínky
BIOMY
Biomy Společ Společenstva velkých oblastí oblastí Země Země spolu se substrá substrátem a makroklimatem tvoř tvoří rozsá rozsáhlé hlé ekologické ekologické systé systémy – Biomy. Biomy. - nejvyšší jednotky používané pro třídění suchozemských ekosystémů - jsou určeny především klimatem a vegetací klimatického klimaxu (společenstvo v rovnováze s podnebím dané oblasti) - vegetace odráží hlavní rysy místního klimatu a také určuje strukturální povahu stanoviště pro živočichy – proto tvoří vhodný podklad pro popis a třídění biomů
29
Základní kladní skupiny biomů biomů:
travinné travinné a lesní lesní
Travinné - méně rozmanité než lesní
vlhké arktické biomy (tundra) travinné biomy mírného pásma (step, prérie, pampa) travinné biomy tropického pásma (savana) pouštní biomy
Lesní
severský jehličnatý les (tajga) opadavý listnatý les mírného pásma listnatý vždyzelený subtropický les chaparraly (subtropická vegetace trnitých keřů a zakrslých stromů s tuhými listy) tropický deštný les tropické opadavé listnaté lesy
Tundra
Existují dva hlavní tundrové biomy, které pokrývají velké plochy v arktické oblasti – severní Evropa, severní Amerika. - mnoho druhů se vyskytuje v obou oblastech (mají cirkumpolární rozšíření), jelikož byly obě tyto oblasti propojeny - hlavními mezními činiteli jsou nízké teploty a krátké vegetační období (asi 60 dní) - půda zůstává po celou sezónu zamrzlá až na několik cm při povrchu - vlhké arktické travinné společenstvo, kde převažují lišejníky, trávy, ostřice a zakrslé dřeviny - obratlovci – pouze homoiotermní skupiny – ptáci a savci (lumíci, sovice sněžná, řada druhů bahňáků, bělokur, sob, pižmoň………) - bezobratlí – nejhojnější jsou zástupci dvoukřídlých (komáři a muchničky)
Alpinská tundra - ve srovnání s arktickou tundrou je zde více sněhu, není zde trvale zamrzlá půda, a režim střídání světla a tmy je v důsledku jižnější zeměpisné polohy jiný
30
Tundra
Tajga Rozsáhlé oblasti severského neopadavého lesa se táhnou jako široké pásy napříč celou severní Amerikou a Evropou • životní formou je zde jehličnatý strom, především smrk, jedle a borovice • v porostech silný stín, takže keřové a bylinné patro je velmi málo vyvinuto • je zde velmi vysoká produkce biomasy (dřeva) • jehlice se rozkládají velmi zvolna a v půdě se tak vytváří podzolový profil • místy je tajga prostoupena skupinami listnáčů (osika, bříza, vrba), na kterých jsou potravně vázáni větší savci – losi, zajíci, bobři • silná sezónní periodicita – zajíc a rys, kalamitní druhy hmyzu (především v oblastech s 1-2 stromovými druhy), semenožraví ptáci
Tajga
31
Opadavý les mí mírné rného pá pásma
oblasti se zřetelným sezónním rozdělením a rovnoměrně rozloženými srážkami a vysokou vzdušnou vlhkostí původně pokrývaly vých. část Sev. Ameriky, celou Evropu, část Japonska, Austrálii jednotlivé oblasti jsou od sebe výrazněji odděleny než např. tundra a tajga – výraznější rozdíly v druhovém složení část roku jsou keře a stromy bez listí – jiné světelné podmínky – keřové a bylinné patro dobře vyvinuté velký počet ptáků a savců se živí semeny a plody výrazněji se zde již uplatňují obojživelníci a plazi tento biotop byl silně ovlivněn člověkem – omezen výskyt velkých savců (zubr, los, jelen, srnec, medvěd, rys, div. kočka, vlk) lesy byly z větší části vykáceny – největší rozvoj civilizace bělochů – zemědělská půda, sídla, lesy často přeměněny na nepůvodní jehličnaté
Vždyzelený subtropický les
ostrůvkovité rozšíření soubor několika značně odlišných prostředí jako je středomořská macchie, americký a australský chaparral, floridský a středoamerický hammock a vždyzelené lesy Japonska teplota vyšší, menší rozdíly mezi zimou a létem, srážky poměrně vydatné, ale mohou být soustředěny do zimního období limitujícím faktorem může být např. chaparrelech oheń velký počet druhů savci spíše střední velikosti (veverky, plši atp.) hojní plazi – také stromové formy
Vždyzelený subtropický les
32
Travnaté Travnaté biomy mírné rného pá pásma
rozšíření tam, kde jsou srážky příliš malé pro udržení lesa, ale vyšší než srážky vedoucí ke vzniku pouště, nebo kde je vysoká hladina podzemní voda, nebo kde požáry udržují travinná společenstva půdy jsou bohaté na humus a živiny drobní savci (křečci, hraboši, sysli, svišti) velcí kopytníci (sajgy, divocí koně, osli, lamy, klokani) stepi
Travnaté Travnaté biomy mírné rného pá pásma
Tropické Tropické savanové savanové biomy
travnaté plochy s roztroušenými stromy či skupinami stromů oblasti s ročním úhrnem srážek okolo 1 000 – 1 500 mm, ale dlouhým obdobím sucha významnou součástí jsou požáry počtem druhů jsou savany chudší než okolní biomy vysoká produkce biomasy největší zastoupení v Africe velcí kopytníci a velké šelmy
33
Tropické Tropické savanové savanové biomy
Pouš Pouš tní tní biomy
oblasti s nižšími srážkami než 250 mm, nebo se srážkami značně nerovnoměrně rozloženými absolutní pouště bez vegetace existují pouze v centrální Sahaře a v severní Chile nejnižší produkce organické hmoty 3 základní formy pouštních rostlin – jednoletky (přečkávají suché období v podobě semen), sukulenty, keřovité formace (drobné lístky a tuhou a silnou pokožkou)
Pouš Pouš tní tní biomy
34
Biomy tvrdolisté tvrdolisté vegetace, opadavé opadavé a suché suché lesy
vláhové podmínky přechodného rázu mezi pouští a savanou a deštným pralesem nerovnoměrné rozložení srážek trnité lesy – buš (Austrálie, Afrika), caatinga v Brazílii drobné tvrdé dřeviny s malými lístky, které v období sucha opadávají tam, kde jsou srážky větší a pravidelnější – vyvinutý les (monsunové lesy v tropické Asii)
Biomy tvrdolisté tvrdolisté vegetace, opadavé opadavé a suché suché lesy
Biomy tropické tropického deš deš tné tného lesa
velká druhová rozmanitost srážky vyšší než 2000 - 3000 mm za rok, jsou rozloženy rovnoměrně nejvyšší produkce živé hmoty ze všech suchozemských společenstev 3 hlavní oblasti: 1) povodí Amazonky a Orinoka v J. Americe 2) povodí Konga, Nigeru a Zambezi ve stř. a záp. Africe 3) Borneo a N. Guinea patrovitost – bylinné, keřové, 3 stromová – přerůstavé stromy, korunové patro, spodní stromové v korunách stromů žije větší množství živočichu než při zemi nejhojnější jsou ptáci, savci, ale i obojživelníci jsou přizpůsobeni životu na stromech žije zde řada specializovaných druhů s úzkými ekologickými nikami
35
Biomy tropické tropického deš deš tné tného lesa
Výš Výš kové kové vegetač vegetační stupně stupně 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
nížinný stupeň stupeň – do 200 m n. m. stupeň stupeň pahorkatin – 200 až až 500 m n. m. podhorský stupeň stupeň vrchovin – 500 až až 900 m n. m. horský stupeň stupeň – 900 až až 1200 m n. m. (Karpaty do 1500 m, Alpy do 1800 m) subalpinský stupeň stupeň – do 1900 až až 2000 m n. m. alpinský stupeň stupeň – do 2200 m n. m. subnivá subnivální lní stupeň stupeň – do 2500 m n. m. nivá nivální lní stupeň stupeň
Výš Výš kové kové vegetač vegetační stupně stupně Altitude Zones High
Snow and ice Alpine tundra Subalpine coniferous forest
Deciduous forest
Low
Polar region Arctic tundra
Latitude Zones North Pole
Northern taiga
Temperate forest
Equator
36
Environmentální výchova Biotické podmínky
BIOSFÉ BIOSFÉRA
BIOSFÉ BIOSFÉRA
Je soubor všech ekosystémů na Zemi Tok energie a látek Tvoří jej 3 hlavní biocykly
pevninský – druhově nejbohatší, biomasy produkují hlavně vyšší rostliny sladkovodní – producenty jsou nižší rostliny slanovodní – druhově méně bohatý, producenty jsou nižší rostliny
Cyklus uhlí uhlíku
37
Cyklus dusíku
FYTOGEOGRAFICKÉ FYTOGEOGRAFICKÉ ČLENĚ LENĚNÍ ZEMĚ ZEMĚ
Holoarktická Holoarktická oblast Severní mimotropická oblast Největší Centrum rozšíření zde mají: Vrbovité, břízovité, bukovité, mrkvovité, brukvovité, růžovité, prvosenkovité, pryskyřníkovité, hvězdnicovité
38
Paleotropická Paleotropická oblast Tropy Starého světa Druhově nejbohatší Láčkovkovité Morušovníkovité (rod Ficus) Dračinec Datlovník
Neotropická Neotropická oblast
Tropy a subtropy Nového světa Bromeliovité Kaktusovité Yucca Agave
Australská Australská oblast Kolem 10 000 druhů, z toho 86% endemitů!!! Blahovičník (Eucalyptus) Přesličník Pabuk (Nothofagus)
39
Kapská Kapská oblast Nejmenší Řemenatka (Clivia) Pelargonie
Antarktická Antarktická oblast Na Antarktické pevnině rostou téměř výhradně mechy a lišejníky Kostřava Lipnice Azorella
ZOOGEOGRAFICKÉ ZOOGEOGRAFICKÉ ČLENĚ LENĚNÍ ZEMĚ ZEMĚ
40
Notogea (australská (australská říš e)
Téměř chybí placentálové Mnoho endemických skupin ptáků 3 dílčí oblasti: Novozélandská – moa (†), haterie, kiwi Australská – ptakořitní, vačnatci, kasuár, rajky, kakadu Polynéská – téměř bez savců
Neogea
Jedna dílčí oblast – neotropická Chudozubí Ploskonosé opice Vačice Upíři Nandu, kolibříci, kondoři, tukani
Paleogea
Poloopice, cibetkovité šelmy, luskouni, chobotnatci, nosorožci 3 dílčí oblasti:
Madagaskarská – lemuři Etiopská – velcí kopytníci, lvi, gepardi, hyeny, žirafy, zebry, gazely, damani, hrabáči, úzkonosé opice, gorila, šimpanz, pštros, hadilov Indomalajská – monzunová Asie, formy příbuzné oblasti etiopské: slon, nosorožec, lev, úzkonosé opice, orangutan, bažanti, letuchy, tany
41
Arktogea (holoarktická holoarktická říš e) Plošně nejrozsáhlejší, druhově spíše chudá Krtkovití, bobrovití, tetřevovití, králíčkovití, mlokovití, sob, los, roháč, jasoň, medvěd lední, káně rousná, vrána obecná, zubr…
…a na závěr malý bonus jménem
Wallacea
Hranice australské a indomalajské oblasti je něco jako svatý grál biogeografie. Již v polovině 19.století tuto oblast zkoumal Alfred Russel Wallace (1823-1913), který díky svým poznatkům nezávisle na Darwinovi formuloval základní principy evoluce. Zdá se, že jednoznačná hranice neexistuje, častěji se mluví o přechodné zóně – oblasti kde se mísí taxony obou oblastí.
WALLACEA
42
