Fytogeografie Diverzita a ostrovní biogeografie
Vít Joza www.archive.org
[email protected]
Areálová fytogeografie (chorologie) • zabývá se rozšířením taxonů rostlin a jeho zákonitostmi • někdy přibírá i časové hledisko • předmětem jejího zájmu je tedy areál (= území rozšíření taxonu), ten je pro různé taxony různý
Areálová fytogeografie (chorologie) Zobrazení areálu • slovní popis (geografických hranic areálu a/nebo výčet všech lokalit)
• mapové zobrazení (kartogram) důležité je měřítko mapy (= stupeň generalizace)
Areálová fytogeografie (chorologie) Zobrazení areálu typy kartogramů (map) • bodové • obrysové • plošné • rastrové (např. síťové) + jejich kombinace
Areálová fytogeografie (chorologie) Zobrazení areálu bodové
plošné
bodově-obrysové
rastrové
obrysové
rastrové
Areálová fytogeografie (chorologie) Středoevropská síť pro mapování flóry • jednou z oblastí, kde se využívá pro komplexní zpracování rozšíření druhů rastrového zobrazení je střední Evropa • celé území je rozděleno podle souřadnicové sítě na kvadranty (v ČR zhruba 11 × 11 km) • pro každý druh je zaznamenána přítomnost v každém mapovacím poli (kvadrantu)
Areálová fytogeografie (chorologie) Středoevropská síť pro mapování flóry
Pruner et Míka 1996
Areálová fytogeografie (chorologie) Středoevropská síť pro mapování flóry
Areálová fytogeografie (chorologie) Atlas květeny Evropy (Atlas florae europaeae)
přibližná velikost mapového pole = 50 × 50 km
Areálová fytogeografie (chorologie) velikost areálu dle velikosti členíme areály: • eurychorní (např. kosmopolitní) • mezochorní • stenochorní (např. endemity)
Areálová fytogeografie (chorologie) areály
stenochorní orig. Hendrychová in Hendrych 1984
eurychorní
orig. Hendrychová in Hendrych 1984
Areálová fytogeografie (chorologie) areály: eurychorní
Endemismus jev, kdy v určitém, přirozeně ohraničeném území vznikly taxony, vázané výskytem výhradně na toto území Endemity • taxony autochtonně vzniklé v určitém, přirozeně ohraničeném území, které je součástí současného areálu • mimo toto území se nikde přirozeně nevyskytují
Endemismus vznik endemitů je ovlivněn resp. podmíněn: geologickým stářím území velikostí území klimatickými změnami, které v území areálu proběhly rozmnožovacím způsobem taxonu
Endemismus endemity dělíme na paleoendemity • vznik nejpozději v terciéru • zpravidla zcela izolované a taxonomicky vyhraněné neoendemity • vznik v průběhu kvartéru • mají těsné vztahy k příbuzenským taxonům
Endemismus paleoendemity
Jankaea heldreichii
Endemismus neoendemity
Sorbus sudetica
Endemismus podíl endemitů na květeně území může být 5-10 %, ale i 50-90 % endemismus je jedním ze základních prvků vymezení jednotlivých fytochorionů (květenných říší, oblastí aj.) území s největšími počty endemitů: • • • • •
Havajské ostrovy Madagaskar Nový Zéland Kuba Kréta, Sicílie, Korsika aj.
Endemismus
Endemismus
Endemismus • rozdíly v počtu endemitů mohou být na relativně krátkých geografických vzdálenostech propastné; nehledě na velikost srovnávaných území
Endemismus
Relikty relikty – taxony, které přečkaly nepříznivé podmínky • •
v místě uchování, které je součástí dnešního areálu mají různé stáří jsou různé taxonomické šířky (poddruh, druh, rod, čeleď aj.)
z hlediska areálů dělíme druhy: a) druhy s celým reliktním areálem (= absolutní reliktnost) Metasequoia, Ginkgo, Aesculus hippocastanum
b)
reliktní jen oddělená část areálu (arela) (= relativní reliktnost) Rubus chamaemorus (Krkonoše) Linum flavum (česká arela), Helictotrichon desertorum
Relikty Metasequoia glyptostroboides
Areálová fytogeografie (chorologie) Relikty relikty
×
výsadky
refugium (útočiště) = zbytkové území rozšíření reliktu, resp. jednotlivé lokality reliktní areály = takové, které přetrvávají ze starších období (menší zbytky někdejších areálů)
výsadek = osamocený výskyt druhu mimo areál (často má krátké trvání, někdy však může časem rozšířit areál
Druhová diverzita na Zemi • existují různá pojetí diverzity • záleží na úhlu pohledu
Druhová diverzita na Zemi
• nejpočetnější skupiny organismů jsou prozkoumány velmi nedostatečně
Druhová diverzita na Zemi • mezi prozkoumaností jednotlivých systematických skupin jsou obrovské rozdíly
Druhová diverzita na Zemi
Druhová diverzita na Zemi
Druhová diverzita na Zemi
Druhová diverzita v Evropě cévnaté rostliny
Druhová diverzita kulturních rostlin • nejstarší kulturní rostliny pocházejí z původních planých druhů • vznik kulturních rostlin je těsně spjat s vývojem zemědělské kultury, tedy s • výběrem a šlechtěním rostlin • odstraňováním konkurenčních druhů • změnami v přírodním prostředí
Druhová diverzita kulturních rostlin
• N. I. Vavilov (1887-1943) • organizoval a vedl vědecké expedice, vytvořil světovou sbírku kulturních rostlin (ca 300.000 druhů a odrůd) • formuloval Zákon homologických řad dědičné proměnlivosti (law of homologous series) • podchytil genová centra (= centra vzniku) kulturních rostlin
Centra původu kulturních rostlin • kulturní formy vznikly většinou z většího počtu genových center (polyfyletický původ) • u některých druhů jsou známa primární i sekundární centra, u jiných pouze sekundární centra • největší proměnlivost (počet forem) kulturních druhů je v oblasti jejich vzniku • mimo genové centrum jsou populace kulturních druhů chudé na formy (vliv genetického driftu)
Centra původu kulturních rostlin geografické oblasti vzniku kulturních rostlin:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Východní Asie Indie, Indomalajsie Střední Asie Přední Asie Středozemí Etiopie Jižní Mexiko a Střední Amerika Jižní Amerika – Peru, Ekvádor, Bolívie, ostrov Chiloe, Brazílie, Paraguay
Druhová diverzita kulturních rostlin
Ostrovní biogeografie
Ostrovní biogeografie • MacArthur & Wilson 1967 – definovali teorii ostrovní biogeografie • tato teorie vychází z poznatků ekologie šíření a vývoje osídlení organismů na ostrovech • formuluje obecně platné zákonitosti imigrace a exktinkce (vymírání) druhů v izolovaných stanovištích, resp. pomocí modelů predikuje osidlování a druhovou skladbu izolovaných ploch • pomáhá vysvětlit vznik endemitů
Ostrovní biogeografie • ostrovy jsou přírodní laboratoře pro sledování šíření, osidlování a adaptačních procesů suchozemských druhů organismů. Oceán pro ně představuje účinnou bariéru šíření, snad jen s výjimkou druhů vytrvale létajících • šíření druhů probíhá nejčastěji přeplavením plodů, semen, larev i dospělců na „vorech“ (mořská voda je agresivní) • rostliny se rozšiřují také vzduchem díky specializovaným semenům, podobně drobné formy živočichů (prvoci, roztoči, hmyz apod.) • některé druhy se šíří v peří, srsti, kůži i v tělních dutinách mobilních druhů (ptáků, letounů apod.)
Ostrovní biogeografie v podmínkách ostrovů platí, že druhová diverzita je závislá na: • nabídce druhů zdrojové oblasti a jejich schopnosti se šířit • vzdálenosti zdrojové oblasti od imigračního místa • rozmanitosti prostředí ostrova (množství ekologických nik) • délce období vhodného ke kolonizaci (stáří ostrova atd.) • stádiu sukcese společenstev a nutričních podmínkách
Ostrovní biogeografie
Ostrovní biogeografie • obecně platí, že pokud kolonizace probíhá dostatečně dlouho, tj. je zanedbatelná vzdálenost zdrojové oblasti a délka období vhodného ke kolonizaci (stáří ostrova atd.), pak je druhová rozmanitost závislá na rozmanitosti ekologických podmínek a adaptabilitě jednotlivých druhů k místním podmínkám • teoreticky má ostrov určité velikosti a určité vzdálenosti od zdroje organismů (např. od souše) odhadnutelný konečný rovnovážný počet druhů
Ostrovní biogeografie
Ostrovní biogeografie • tyto vztahy fungují nejen na skutečných ostrovech, ale i na tzv. ekologických ostrovech (např. na rašeliništích v „moři“ lesních komplexů či na kopcích v rovinaté krajině)
Ostrovní biogeografie • Mezi živočichy jako jsou ptáci příkladem zjevné vazby zvýšené diverzity na ostrovy (včetně ekologických ostrovů, tj. pohoří, mokřadů atp.)
.
Ostrovní biogeografie • Jestliže je nabídka podmínek prostředí velmi obdobná (klima, vertikální členění apod.), pak druhová diverzita roste s rozlohou ostrovů
Ostrovní biogeografie • na pevninských ostrovech se výrazně uplatňuje konkurenční vyloučení, resp. nastane-li mezidruhová kompetice (obdobná potravní nika aj.), dojde buď ke konkurenčnímu vyloučení (extinkci) méně úspěšného druhu, nebo jeho adaptaci (speciaci) • druhy kolonizující nové území (ostrov, pohoří apod.) zde poměrně často dosahují vyšších populačních hustot, než ve zdrojové oblasti (nižší omezení predátory, parazity, obecně kompetitory) OMEZENÍ IMIGRAČNĚ- EXKTINČNÍHO MODELU • imigranté mají výborné podmínky pro osídlení (početný zdroj, blízkost ostrova) • jsou ale omezeni v rozmnožování, případně ekologickách podmínkách, takže zde trvaleji neuspějí, vyhynou.
Ostrovní biogeografie
Ostrovní biogeografie • v roce 1883 po explozi stratovulkánu Krakatau a po zániku 2/3 původního ostrova touto událostí vznikl na stejném místě zcela nový ostrůvek - Anak Krakatau (Rakata) • původní vegetace zbytku ostrova byla zcela zničena sopečnou činností • již r. 1886 téměř 50 % (11 z 24) prvních cévnatých rostlin tvořily kapraďorosty, z nichž ale jen tři přetrvaly v důsledku konkurenčního vyloučení
Ostrovní biogeografie Anak Krakatau
Ostrovní biogeografie
Ostrovní biogeografie
• Po rychlém nástupu kolonizace imigranty (zejména řasami, živočichy a cévnatými rostlinami) dochází k vyrovnanější a nižší rychlosti růstu biodiverzity v důsledku uplatnění sukcese všech společenstev ostrova. Uplatňuje se vymírání (exktinkce).
Obecné zákonitosti teorie ostrovní biogeografie Proces osidlování „ostrova“ biologickým druhem je ovlivňován • adaptabilitou druhu k šíření • početností populace v oblasti zdroje šíření (nejbližší kontinent, ostrov) • vzdáleností oblasti zdroje šíření (nejbližší kontinent, ostrov) • velikosti plochy (povrchu) a dalších podmínkách prostředí • sukcesním stadiem a strukturou vegetace
Ostrovní biogeografie Praktické aplikace v ochraně přírody • matematické modely optimálních rozměrů a počtu chráněných území: SLOSS (Single large or severar small? – Je lepší jedna velká rezervace nebo několik malých?)
• zjišťování minimální plochy zvlášť chráněných území a biocenter • odhad vývoje bioty ostrovů (včetně ekologických)
Původní a nepůvodní druhy
Původní a nepůvodní druhy • rozšíření většiny taxonů je v osídlených oblastech ovlivněno člověkem • část taxonů je potlačena, jiné jsou naopak zvýhodněny • kromě toho dochází k zavlékání druhů, které v území nejsou původní (= allochtonní druhy)
Původní a nepůvodní druhy Původnost areálu původní areály
vs.
nepůvodní areály
apofyty – druhy v území přirozeně rozšířené (= autochtonní, původní), které se však vyskytují převážně či pouze na stanovištích vytvořených či ovlivněných člověkem • Urtica dioica, Aegopodium podagraria, Geum urbanum, Sambucus nigra
Původní a nepůvodní druhy apofyty apofyty Geum urbanum
Arrhenaterum elatius
Aegopodium podagraria
Původní a nepůvodní druhy rostliny v naší květeně (ne)původní: archeofyty x
neofyty
(dělítkem je hranice novověku)
Urtica urens, Papaver rhoeas Agrostemma githago
Současný
a historický
Robinia pseudacacia Impatiens parviflora
Původní a nepůvodní druhy rostliny v naší květeně (ne)původní: expanzní druhy (druhy u nás domácí a expandující)
×
invazní druhy (šířící se druhy, u nás cizorodé)
Calamagrostis epigejos
Impatiens glandulifera
Sambucus nigra
Impatiens parviflora aj.
Sambucus nigra
Heracleum mantegazzianum
Původní a nepůvodní druhy expanzní druhy
Calamagrostis epigejos
×
invazní druhy
Impatiens glandulifera
Původní a nepůvodní druhy invazní druhy • často mají velkou množivost a širokou ekologickou amplitudu • mnohdy bývají úspěšnější než ve svém původním areálu • někdy může dojít i ke vzniku nového druhu (Reynoutria japonica × R. sachalinensis = R. × bohemica)
Původní a nepůvodní druhy invazní druhy
Elodea canadensis
Původní a nepůvodní druhy
Původní a nepůvodní druhy • 1905 byl druh vypuštěn v New Yorku, • 1950 dosáhl západního pobřeží USA
Původní a nepůvodní druhy
Rozšíření špačka obecného (Sturnus vulgaris) tmavé odstíny: původní výskyt (sytě žlutě = oblast letního rozmnožování; tmavě zeleně = oblast trvalého osídlení; modře = oblast zimních tahů) světlé odstíny: zavlečený (světle žlutě = oblast letního rozmnožování; světle zeleně = oblast trvalého osídlení)
Původní a nepůvodní druhy
Původní a nepůvodní druhy • trendy početnosti jsou v mnoha územích dlouhodobě ve prospěch nepůvodních druhů
děkuji za pozornost
