Podmínky a zdroje Michal Hejcman
Úplná energetická bilance porostu QN=Ik+Id-Ie-λ*E-H-P-F+R QN – je čistý příjem energie do porostu Ik- iradiace(ozářenost) ve viditelném a UV spektru, v noci je nulová, přímé i dif. Sluneční záření Id- iradiace (ozářenost) v infračervené oblasti nad 3 000 nm – tepelné záření atmosféry Ie- tepelné záření vydávané porosten do prostoru λ*E- je spotřeba latentního tepla při výparu (značné množství energie), vzniká-li na povrchu rostliny rosa, má kladné znaménko H- výdej ohřevného tepla do okolí P- záření pohlcené půdou (ve dne kladné, v noci záporné) F- fotosyntéza R – respirace (dýchání) uvolňování tepla dýcháním
Vznik rosy či jinovatky • Je-li tepelné záření atmosféry nižší než vyzařování z povrchu vegetace, klesá teplota rostlin pod teplotu okolního vzduchu. • Dosáhnutí rosného bodu. • Rostliny jsou poikilotermické tj. nemají vnitřní regulaci teploty • Pro zapamatování lidová moudrost: „potím se jak dveře od chléva“
Teplotní optima a limity • Eurytermní rostliny - široké amplituda teplot, od -5 °C do +40°C • Stenotermní rostliny – ponořené vodné rostliny a nižší rostliny speciálních stanovišť – sněžné řasy, řasy horkých pramenů
Adaptace a rezistence rostlin k teplotě • Termofyty – rostliny teplobytné • Psychrofyty – rostliny chladnobytné • Kriofyty – rostou na sněhu • Xerotermofyty = xerotermní rostliny • Střídání teplot den – noc – rostliny přímořských a kontinentálních oblastí
Minimální teploty • Picea obovata – vydrží i -70 °C • Tropické rostliny – odumírají při 5°C • Rozšíření listnatých stromů – 120 dní nad 10 °C. • Rozšíření jehličnatých stromů – 30 dní nad 10 °C.
Výškový teplotní gradient • Střední Evropa: pokles teploty je 0,6°C na 100 m. • S nadmořskou výškou většinou vzrůstá intenzita větru a množství srážek. • V tropech – srážky stoupají až do úrovně mraků, pak prudce klesají.
Výškové vegetační stupně • 1. stupeň dubo-habrových lesů: 7-10°C (stupeň nížin a pahorkatin, do 400 – 500 m n. m.) • 2. stupeň bučin: 4-7°C (podhorský, asi do 800 – 1100 m n.m.) • 3. stupeň smrčin: 1-4°C (horský, 1000-1500 m n. m.) • 4. stupeň klečových porostů: 0-2°C (subalpínský 1300-1800 m n. m.) • 5. stupeň alpínských praluk: 0 až -4°C (alpinský nad 1 800 m n. m.)
Čím jsou výškové stupně ovlivněny? • • • •
Expozicí Matečnou horninou Hmotností pohoří Reliéfem krajiny – zvrat vegetačních stupňů, vznik mrazového jezera s teplotní inverzí
Horní hranice lesa • • • • •
Tropy: 4 200 m n. m. Krkonoše: 1200 – 1350 m n. m. Karpaty: 1500 – 1700 m n. m. Jižní Norsko: 700 – 900 m n. m. Grónsko: u hladiny moře
Zásobování kyslíkem • • • •
Nedostatek kyslíku v zamokřených půdách. Hypoxie – snížený přísun kyslíku Anoxie – úplný nedostatek kyslíku Adaptace rostlin: povrchový kořenový systém, dýchací kořeny, chůdovité kořeny, arenchymatická pletiva • Rostliny náročné na kyslík rostou v provzdušněných půdách (plevele, ruderální rostl.)
Vodní bilance stanoviště • Ws=Sv+Sh-I-Es-T-Op-Oz • • • • • •
Ws – změna zásoby vody v půdě Sv – vertikální srážky Sh – horizontální srážky I – intercepce Es – evaporace z půdy T – transpirace rostlin (I+Es+T = evapotranspirace) • Op – povrchový odtok • Oz – podzemní odtok
Atmosférické srážky • Vertikální – horizontální (kondenzační) • Vertikální: ČR 440 mm – 2000 mm, svět 0 mm – 10 000 mm • Důležité je i rozložení srážek během roku (Anglie- ČR jílek vytrvalý – jetel plazivý, Senegal- období sucha)
Atmosférické srážky • Modifikace reliéfem terénu – návětrné a závětrné strany hor, malé kopce opačně • Povrchový odtok závisí na svažitosti terénu • Podpovrchový na zrnitostním složení půdy, kapilaritě, struktuře
Sníh a vegetace • Sníh je zdrojem vody v půdě • Sníh je tepelnou izolací • Zvýšená vlhkost při povrchu půdy – prostředí pro rozvoj plísní • Mechanické působení sněhu – laviny, plazivý sníh, vlajkové formy stromů, rozlámání stromů • Způsobuje zkrácení vegetační sezóny
Vliv plazivého sněhu
Sníh a vegetace • Chionofobní rostliny a společenstva, subalpínská vřesoviště, společenstva s kostřavou nízkou a sítinou trojklanou • Chionofilní – vegetace sněhových výležisek,
Mapa republiky v Krkonoších • Jedná se o nejznámější sněhové výležisko v Čechách • Výskyt Gnaphalium supinum, Agrostis rupestris • Sněhová akumulace je zdrojem vody ve vegetační sezóně a jsou pod ní vyvinuta subalpínská prameniště.
Studie v Modrém dole
Studie v Modrém dole
Teorie anemo-orografického systému • Systém návětrných údolí • Zrychlující náhorní plošina • Akumulační turbolentní zóna
Horizontální (kondenzační) srážky • Mlha – zdroj vody především v pouštních oblastech, poušť Namib až 50 mm ročně, Welwitschia mirabilis • Rosa – půdní rosa – pára ze spodních horizontů kondenzuje u půdního povrchu • Jinovatka • Námraza
Welwitschia mirabilis
Vodní bilance rostlin • Je dána rozdílem mezi přijatou a vydanou vodou. • Při vyšším vodním sytostním deficitu (VSD) rostlina vadne. • VSD – ukazuje v % kolik vody v pletivu chybí do plného nasycení. • Amplituda během dne, dlouhodobý deficit je limitním faktorem pro růst.
Příjem vody rostlinou • Celým povrchem těla – sinice, řasy, houby, lišejníky, mechorosty • Kořeny z půdy – většina vyšších rostlin • Vodní páry ze vzduchu – u epifitických orchidejí vzdušné kořeny se speciálním pletivem (velamen), Tilandsia – příjem vody celým povrchem
Půdní voda – závisí zejména na zrnitostním složení půdy • Adsorpční voda – vázaná na povrchu půdních částic, pro rostliny většinou nedostupná • Kapilární voda – hlavní zdroj vody pro rostliny, v kapilárách o průměru 0,2 – 10 µm • Voda volně vázaná – pomalu prosakuje vlivem gravitace. V kapilárách nad 50 µm je pohyb rychlý – gravitační voda
Půdní hydrolimity • Číslo hydroskopicity půdy • Maximální kapilární kapacita • Plná polní kapacita – množství vody v půdě po odtoku gravitační vody • Bod trvalého vadnutí – je takové množství vody v půdě, při němž rostlina trvale vadne, kromě půdních vlastností je druhově specifický
Bod trvalého vadnutí • Určen minimální hodnotou vodního potenciálu při němž je rostlina schopna žít bez poškození pletiv (savá síla kořenů). • Hygrofyty (rostliny vlhkobytné) a sciofyty: 0,6 až -0,8 MPa • Xerofyty (suchobytné rostliny) a heliafyty: 1,5 až -4 MPa • Halofyty (slanomilné) -6 až -8 MPa.
Minimální vodní potenciál pro některé druhy (MPa) • • • • • • • •
Milium effusum (pšeničko rozkladité) -0,6 Asarum europaeum (kopytník evropský) -0,9 Pulmonaria officinalis (plicník lékařský) -1,7 Lamium galeobdolon (hluchavka pitulník) -1,3 Lamium maculatum (hluchavka skvrnitá) -2,8 Cynanchum vincetoxicum (tolita lékařská) -3,5 Viscaria vulgaris (smolnička obecná) -3,3 Sanguisorba minor (krvavec menší) -3,8
Zapřemýšlej co udělá sucho se společenstvem, když každý rostlinný druh má odlišnou „sací sílu kořenů“?
Růst kořenů • Kořeny jsou hygrotropické a hydrotropické • Vysvětluje hloubku zakořenění – v aridních oblastech i desítky metrů (příklad Tolice vojtěška) • Kořenové vlásky pronikají do vlhké půdy
Typy kořenových systémů • Intenzivní – tvořen velkým množstvím krátkých a hustě větvených kořenů, na půdách s vyšší kapilární kapacitou, trávy (obiloviny), buk. U žita povrch kořenových vlásků byl 7 m2 v 1l půdy. • Extenzivní – hlavní kotevní kořen, dlouhé postranní větve, extenzivně čerpá vodu z velkého objemu půdy. Na velký objem půdy málo kořenových vlásků. Jasan, osika, topol, rostliny s podzemními rhizomy: sasanka hajní, bršlice kozí noha, pýr plazivý • Povrchový - rozrůstání do velké šíře při půdním povrchu, čerpání srážkové vody, často u sukulentů aridních oblastí (Cactaceae), skalní rostliny: Sedum, Sempervivum
Výdej vody rostlinami • Poikilohydrické (hydrolabilní) rostlinyobsah vody se přizpůsobuje kolísání atmosférické vlhkosti. Rostou často ve vodou nasyceném prostředí (řasy, sinice, mechorosty). • Homoiohydrické (hydrostabilní) rostliny – epidermis s kutikulou na povrchu která je špatně prostupná pro vodu, průduchy, nesnášejí vyschnutí
Výdej vody rostlinami • Kutikulární transpirace • Stomatární transpirace • Gutace – vytlačování vody ve formě kapek specializovanými buňkami (hydatodami), udržení transpiračního proudu pro nasávání půdního roztoku s živinami v prostředí s vysokou vlhkostí.
Rozdělení rostlin podle adaptace na stanovištní vlhkost • Hydrofyty – vodní rostliny • Hygrofyty – rostliny půd mokrých až zbahnělých • Mezofyty – rostliny půd vlhkých, čerstvě a mírně vlhkých • Xerofyty – rostliny rostoucí na suchých půdách, velký podíl sklerenchymatických pletiv – sklerofyty, sukulenty – mají nízkou transpiraci a rezervy vody v pletivech
Hlavní anatomické, morfologické a funkční adaptace rostlin na nedostatek vody v půdě • Zvětšení kořenového systému – povrchové a plošné nebo • • • • • • • •
hluboké Snížení minimálního vodního potenciálu – „zvýšení sací síly“ Xeromorfní modifikace listů – silná kutikula, trichomy, vosková vrstva, malé průduchy, Snížená plocha transpirujících orgánů- stáčení listů, afilní typy rostlin Vzrůst poměru podzemní biomasy k nadzemní – větší než 1 Snížení transpirace včasným zavíráním průduchů Zásobní pletiva s vodou – sukulenty, baobab Schopnost přežít bez poškození vyschnutí protoplazmy Větší vzdálenost mezi nadzemními částmi jedinců
