Ochrana přírody v prostoru a čase
Vnímání krajiny • lidské – krajina je prostředím přežití, osídlení • geobotanické – krajinný pokryv (vegetace), ekologie • zvířecí – množství měřítek podle životního prostoru
Whittaker 1956, Great Smoky Mts.
1
Mapování krajinných charakteristik a modely vývoje Aplikace krajinných charakteristik na příkladu Nizozemí (Canters et al. 1991)
Kultivace krajin (man-made) • antropogenní přeškálování • vznik nových hranic a koridorů • perturbace • homogenizace krajinného pokryvu • obhospodařování zdrojů Yellowstone NP
2
Ekologická heterogenita Heterogenita heterogenity • deterministická • chaotická • náhodná • prostorová a časová • kontinuální, diskontinuální, homogenní heterogenita • funkční heterogenita a její měřítka
Heterogenita - ploškovitost
Koncept posunové mozaiky
3
Pískovna – otevřená vodní hladina Kulturní bor na písku Otevřená písková duna Pole (kukuřice)
Foto P.Pokorný
Thymo angustifolii-Festucetum ovinae
Váté písky – písčitá duna navátá v povodí Lužnice – hostí řadu pískomilných xerofilních (=suchomilných) a acidofilních (= kyselomilných) oligotrofních (=nízký obsah živin) druhů, celkově druhově chudá, nicméně přítomné psamofilní (= pískomilné) druhy vázané na podobné biotopy jsou povětšinou na červeném seznamu
Váté písky u Vlkova
Slepič Slepičí vrš vršek u Luž Lužnice, Tř Třeboň eboňsko
4
Ekotony • délka, šířka, tvar, strmost, vnitřní heterogenita a) hustota b) šířka plošky c) kontrast d) šířka ekotonu c/d) strmost e) členitost
Hansen et al. 1992
Příklad – pláště a lemy Kontrastní přechod les – louka daný sečením až do okraje louky
Stačí malý mokřad, kde traktor zapadne, a lem je širší, květnatý, hostí řadu zejména bezobratlých
5
Wiens 1992
1) a) šířka, b) kontrast, c) smoothness (variance rychlosti změny) 2) model pasivní difuse (rozlézání pavoučků) 3) mozaika ekotonu
Horní hranice lesa
Vysoké kolo, Kotelní jáma, Kotel a Studniční hora (Sněžka) Ledovcová údolí do U (tzv. trog): Labský a Obří důl Sněžka – trojboký vrchol (karling), kamenná moře
6
Kleč, kosodřevina
Krivolesje, krummholz – Pinus mugo subsp. mugo
Příklad mozaikovité mozaikovitého přechodu – mokř mokřadní adní lesy (vrbiny, olš olšiny, tvrdý luh) např např. Stará Stará řeka na Tř Třeboň eboňsku
Inundace Luž Lužnice (zá (záplava 2002) Foto J. Ševčík
7
ekologické procesy - ekoton je vnějším projevem ekol. funkcí Příklad: vlhkost půdy v půdním profilu během roku (březen a srpen)
Cornet et al. 1992
Příklad: avichorie
význam okrajů (heterogenitu pokryvu lze vyjádřit i podílem tříd a délkou společných okrajů mezi nimi)
8
Perkolační teorie
• původně vodně difů difůze roztoků roztoků náhodně hodně proudí proudících skrz mé é dium, do kr. . ekol. . zavedena jako m kr ekol vysvě vysvětlení tlení neutrá neutrální lních modelů modelů (Gardner et al. al. 1987) • kritická kritická hodnota 0.5928
pro n kategorií pokryvu s pravděpodobností P n = -0.89845/ln(1-P) pokud jsou zdroje koncentrované, počet kategorií (n) je nízký
9
Metapopulační modely • vztah species-area a species-isolation • menší plošky mají menší pravděpodobnost výskytu než plošky větší • v mnohadruhovém prostředí má každý druh svou prahovou hodnotu • modely vymírání (Kareiva 1998)
10
Hanski 1994
Příklad Parametry modelu porodnost 4 jedinci rok-1 úmrtnost 1-2 rok-1 růst 0.2 rok-1
Narušeno 0, 33 a 90% plochy
Meir & Kareiva 1998
11
Disturbance v čase
Shugart & Seagle 1985
12
Dynamika plošek • shifting mosaics (Clark J.S., Ecology 72: 1119-1137, 1991) • gap dynamics • edge effect (abiotic, direct biol. & indirect biol.)
Pralesovité bučiny: Žofín
13
Picea rubens
Abies fraseri
Prunus pensylvanica
Betula alleghaniensis
(Bissonette 1997)
Fragmentace Změny strukturální – velikost plošek, tvar, stupeň izolace, vlastnictví Historie pasečného hospodaření Efekt fragmentace na ekosystémové procesy: změna toků radiace, větru, vody a živin podmiňuje i změny vegetace • redukce plochy • změny obsahové a strukturní • změny živočišné složky, zejména půdní bioty, dekompozitorů • invaze nepůvodních druhů (včetně savců) • změna režimu disturbancí (včetně obhospodařování)
14
Fragmentace stanovišť Primack 1998
15
Lesy na hranici stepní a lesní zóny v Illinois, dnes fragmentované a zbytky jen podél vodních toků
Turner, Gardner & O’Neill (2001)
1975 RHODONIA
1986
1992
16
těžba a sukcese - Rhondonia, Brasil
Farina 1998
negativní projevy fragmentace
působení ostrovních efektů omezení migrace a kolonizace omezení loveckých možností subpopulace - metapopulace, inbrední deprese okrajové efekty invaze nepůvodních druhů šíření nemocí
17
Disturbance • ploškovitost (gap dynamics) – velikost, tvar, rozšíření, heterogenita • dostupnost zdrojů • perioda rotace (dlouhodobé rotace – refugia, reinvaze) • intenzita disturbance (síla, frekvence, rozsah) • disturbanční režim Působení disturbancí na • • • • •
stukturu systému (typ, intenzita, koexistence) zdrojovou základnu životní strategie (life-history) kompetiční schopnosti krajinné charakteristiky (identita, velikost, isolace, skladba, mozaika...)
Přírodní disturbance Mozaika vytvořená v roce 1988 po požáru v Yellowstone NP
18
Etna – činná sopka (Sicílie)
A polom B-D, F-G lesní požár E hurikán H záplavy
Shugart 1999
19
osídlení ohně
přirozené ohně
Příklad: požáry
Baker 1992
Vyhořelé rašeliniště Žofinka – v prvním roce po požáru (r. 2000) se šíří náletové druhy, v dalších letech bezkolenec (uvolněné živiny), regenerují keříčky z podzemních orgánů, semenáčky borovice lesní
20
Ostrovní biogeografie • RH McArtur & EO Wilson 1963 • Vysvětluje species-area, izolaci, směnu (obrat) druhů • Ostrovy prostorové (oceánské, jeskyně, hory, biotopové ostrovy) • Ostrovy funkční (porostní dynamika, hostitel-parazit) • Vysoký endemismus
Kolonizace • Bližší ostrovy k pevnině mají vyšší rychlost kolonizace a tedy rel. Větší počet druhů než vzdálenější • Větší ostrovy mají větší pravděpodobnost kolonizace a tedy rel. víc druhů než menší • Efekt času: čím je delší doba kolonizace (= víc uchycených druhů, obsazené niky), tím klesá pravděpodobnost uchycení dalších nových druhů
21
Extinkce • Pravděpodobnost extinkce roste s počtem usazených druhů (predace, kompetice) • Pravděpodobnost extinkce je větší na malých ostrovech (vyčerpání zdrojů, vliv disturbancí, malé populace, atd.)
Poč čet druhů ů na ě je í: Po druh ostrov funkc Počet druhů na ostrově ostrově je funkcí funkcí:
1. plochy ostrova 2. členitosti 3. vzdá vzdálenosti od „zdrojové zdrojového“ ho“ regionu 4. bohatosti „zdrojové zdrojového“ ho“ regionu 5. rovnová rovnováhy mezi kolonizací kolonizací a extinkcí extinkcí
22
Příklady • Galapagos Islands: • ~∀ flora odvozená odvozená od jihoamerické jihoamerické • ~ 378 kolonizací kolonizací novými druhy • - 60% přineseno ptá ptáky • - 31% větrem • - 9% připlulo • Vymírání od r. 1600: • • •
- 90% (155 of 171 taxa) ostrovních ptáků - 50tinásobná rychlost než na pevnině - 75% z nich na malých ostrovech
Biodiverzita – regionální úroveň • Taxonomická úroveň druhy-rody • Prostorová úroveň – species-area křivka, beta diverzita • Biotopová úroveň • V • SLOSS = single large or several small?
23
Rezervace v ČR
• Počet zastoupených rodů a čeledí roste s počtem zastoupených druhů => Územní ochrana funguje pro různé tax. úrovně => Pro syntézy biodiverzity větších územních celků není druhová úroveň nezbytně nutná
350 300 250 200 150 100 50 0 0
200
400
600
Number of species 100 Number of families
Taxonomická úroveň
Number of genera
NPR – červené, NPP – modré, PR – tmavě zelené, PP – světle zelené
80 60 40 20 0 0
200
400
600
Number of species
24
Plocha rezervací a počet druhů Rozložení četností velikostních tříd rezervací a normalizace rozdělení přirozeným logaritmem
Rozložení četností počtu druhů v rezervacích má přibližně Poissonovo rozdělení (=> odmocninová transformace)
Species-area vztah
25
Druhová diverzita MCHÚ
Analýza cest (path): a1, přímý vliv plochy na stanovištní pestrost 0.179 b1, přímý vliv stanovištní pestrosti na počet druhů 0.324 b2, přímý vliv plochy na počet druhů 0.303 a1b1, nepřímý vliv plochy na počet druhů 0.058
500
400
300
200
100
0 1
2
3
4
5
>6
Number of habitat types
72 19
10
45
4
12
15
s cree
peat bog
pine
s pruce
wetland
oak
gras s land
52
57
beech
16
s teppe
5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5
hornbeam
S tandardized res iduals
• počet druhů ve 302 rezervacích: 2152, vč. 92 hybridů (663 rodů, 135 čeledí) • roste s heterogenitou prostředí (stanoviště) • bohatší stanoviště jsou stepní, luční a hajní, chudší jsou rašeliniště a bučiny
Species number (mean, SE, SD)
600
Druhystanovištěplocha AREA
b2 = 0.303
a1 = 0.179
SPECIES
b1 = 0.324
Effect coefficients: b2 + a1b1, celkový vliv plochy na počet druhů 0.361
HABITATS
26
Invaze do rezervací 1. Situace ve světě
Invaze ve světových rezervacích
čísla = % z celkového počtu druhů v rezervaci
:eexistují společenstva prostá invazních druhů
27
Invaze ve světových rezervacích
Havaj
Galapágy
Seychelly
:ejvíce zasaženy ostrovní rezervace, a to i v tropech
Invaze ve světových rezervacích
Rezervace v tropech (3–8 %) a v subtropických aridních oblastech (4–10 %) mají díky extrémním podmínkám a vyšší rezistenci menší zastoupení invazních druhů
28
Invazibilita světových rezervací :eexistují společenstva prostá invazních druhů: většina rezervací má alespoň nějaké zavlečené druhy :ejvíce zasaženy ostrovní rezervace, včetně tropických: Hawaiian Volcanoes 66%, Maui 47%, Kamakou 38%, Syechelly 33%, Galapágy 31% Rezervace v tropech a v subtropických aridních oblastech mají menší zastoupení invazních druhů V oblastech temperátního klimatu více zasaženy rezervace na Jižní polokouli Rezervace jsou ve srovnání s nechráněnými oblastmi invadovány z poloviny tak často (Lonsdale 1999) :ebezpečí pro původní flóru rezervací představuje turistický ruch: počet zavlečených druhů stoupá s počtem návštěvníků.
Invaze do rezervací 1. Situace ve světě 2. Zastoupení zavlečených druhů v českých rezervacích 3. Faktory ovlivňující zastoupení zavlečených druhů
29
Zastoupení neofytů v závislosti na nadmořské výšce 14
Neophytes (%)
12 10 8 6 4 2 0 -2
-1
0
1
2
3
4
Standardized altitude (zero mean, variance one)
Pysek et al., Biol. Conserv. 104: 13-24, 2002
Faktory ovlivňující zastoupení zavlečených druhů (celkem vysvětleno 44.0 % variability) nadmořská výška (26.0 %) počet původních druhů (10.2 %)
Po odfiltrování nadmořské výšky: klimatický okrsek (18.2 %) lednová izoterma v MT (1.9 %) převládající vegetační typ (8.5 %) neofyty: hustota osídlení (2.0 %) počet původních druhů (3.5 %)
30
Strategie ochrany přírody: jak omezit invaze? SLOSS: single large or several small?
SSISL: several small inside single large!
Pysek et al., Biol. Conserv. 104: 13-24, 2002
Neofyty navzdory rostoucímu počtu v krajině nepřibývaly od r. 1931 v rezervacích rychleji, než původní druhy a archeofyty, jejichž počet v krajině byl v tomto období konstantní
nepřímý důkaz, že rezervace působí jako účinná bariéra vůči invazím
31
32
