Společenstva

Společenstva
Společ
Společenstvo = BIOCENÓ
BIOCENÓZA
Heterotypický soubor složený z populací různých druhů
mikroorganismů, rostlin a živočichů, vzájemně spjatý
složitými vztahy.
ƒ různé podmínky, různá velikost a rozsah, 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
charakteristické znaky biocenóz
stálost (stabilita)
nezávislost
autoregulace
1
V biocenóze existují dokonalé autoregulační
(homeostatické) mechanismy, které nastolují a udržují její
vnitřní rovnováhu. Tyto mechanismy se realizují
prostřednictvím interakcí uvnitř populací, mezi populacemi i
mezi organismy a neživým prostředím a často fungují na
principu negativní zpětné 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 – 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.
Umělé (biocenoidy) – jsou vytvářeny člověkem
záměrně nebo vznikají neřízeně v důsledku lidské
činnosti. Agrocenózy, okrasné a ruderální biocenózy
Všechny živé organismy na Zemi vytvářejí obrovské
množství biocenóz, které se dohromady skládají
v biosféru. Hierarchicky lze mezi jednotlivými
biocenózami rozlišit tři základní superbiocenózy:
suchozemskou, sladkovodní a mořskou.
Níže v této hierarchii stojí biomy – velké biocenózy,
které zaujímají velký prostor a jsou regulovány
především makroklimatem – TUNDRA, TAJGA,
POUŠTĚ atd.
2
Struktura biocenóz
- fytocenóza, zoocenóza, mikrobiocenóza
- taxocenózy: ichtiocenóza, ornitocenóza….
- synusie – soubor druhů obývající jen část biocenózya
mající určité společné ekologické rysy
VERTIKÁLNÍ – rozčlenění na patra či etáže –
- společenstva, která je osidlují STRATOCENÓZY
(korunové, kmenové, keřové, bylinné, mechové, hrabankové, několik
stratocenóz půdních)
HORIZONTÁLNÍ – ani horizontálně nemají společenstva
stejné složení, strukturu a funkci
Biochoria – koncentrační místa, místa s určitými
podmínkami, kde se koncentrují organismy s příslušnými
nároky – CHORIOCENÓZY (u rybníku – dané hloubkou
vody – hydrofyty, hygrofyty, mezofyty)
Merotopy –
MEROCENÓZY –
společenstva například
květů, dutin kmenů, skulin
pod kameny
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.
3
Druhové bohatství
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 druhového 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
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
4
Příčiny rů
různé
zného poč
počtu druhů
druhů v biocenó
biocenóze
Evoluční doba
Mezi druhově nejbohatší patří biocenózy tropických
deštných lesů – jsou značně rozsáhlé a existují
desítky miliónů let bez výrazných výkyvů podmínek
prostředí.
Příčiny rů
různé
zného poč
počtu druhů
druhů v biocenó
biocenóze
Ekologická doba
Doba za kterou dochází k rozptylu stávajících
druhů, nikoliv k speciaci.
Příčiny rů
různé
zného poč
počtu druhů
druhů v biocenó
biocenóze
Stálost klimatu
V sezónním prostředí jsou druhy specializovány na
určité roční období.
V nesezónním (tropy) prostředí se vyvíjejí
specializace na potravu, která je dostupná
celoročně.
Nepředvídatelné změny klimatu pravděpodobně
působí jako záporný faktor.
5
Příčiny rů
různé
zného poč
počtu druhů
druhů v biocenó
biocenóze
Různorodost biotopu
Mozaikovitá povaha prostředí umožňuje koexistenci
příbuzných druhů
Prostorově různorodější prostředí poskytuje větší
spektrum mikroklimatu, více úkrytů před predátory,
více hnízdních možností → více druhů
druhů
Více půdních typů umožňuje přítomnost rozmanitější
vegetace → více živoč
ivočišných druhů
druhů
Příčiny rů
různé
zného poč
počtu druhů
druhů v biocenó
biocenóze
Konkurence
Konkurenční vylučování probíhá pouze v nevyvážených
ekosystémech.
V rovnovážné biocenóze nedochází ke konkurenci, pouze
krátkodobě např. při přemnožení nebo místně a
nedochází k eliminaci.
Příčiny rů
různé
zného poč
počtu druhů
druhů v biocenó
biocenóze
Predace
Vliv predátorů a herbivorů na druhovou početnost
se projevuje zejména v málo proměnlivých
podmínkách.
Pokud predátor preferuje nejpočetnější potravu
nebo konzumuje konkurenčně zdatný druh, omezuje
konkurenci a umožňuje přežití druhů konkurenčně
slabších – zvýšení druhového bohatství biocenózy.
Opačný efekt nastává, když je selektivně
konzumován konkurenčně slabý druh a ten vymizí.
6
Příčiny rů
různé
zného poč
počtu druhů
druhů v biocenó
biocenóze
Klima
Půda
Orografie
Velikost území
Koncentrace živin a potravy
Další mezidruhové vztahy
Choriocenózy
Vertikální struktura společenstva
7
Životní formy
30 cm
Terofyt
Geofyt
Chamaefyt
Hemikryptofyt
Fanerofyt
Hydrofyt
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
EKOSYSTÉM
Import hmoty
Export hmoty
8
Ekosystém - složky
Anorganické látky
Organické látky
Producenti
Konzumenti
Dekompozitoři
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
v
o
ři
IV.
III.
Dekompozitoři
II.
I.
Rys
Liška obecná
Hraboš polní
Tráva
Potravní řetězce
„
„
„
Pastevně kořistnický
Detritový
Parazitický
Potravní sítě
9
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
Ekosystém - procesy
Tok energie
Koloběh látek
Vývoj – sukcese
Autoregulace
10
Tok energie
Hlavním zdrojem energie pro všechny ekosystémy je
Slunce.
Rostliny procesem zvaným fotosyntéza jsou
schopny přeměnit energii slunečního záření na
energii chemických vazeb.
Fotosyntéza
světlo
6 CO2 + 12 H2O -----> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
chlorofyl
Primární děje jsou bezprostředně
závislé na světle (světelná fáze) a
probíhají v thylakoidních
membránách chloroplastů;
Zahrnují pohlcení světla
fotosyntetickýme barvivy, redukci
koenzymu (viz dále) a syntézu
ATP.
Sekundární děje nejsou na světle
bezprostředně závislé, tj. mohou
probíhat na světle i ve tmě
(temnostní fáze); Jejich
podstatou jsou procesy spojené s
fixací CO2 a vznikem
šestiuhlíkatého cukru (glukózy).
Sekundární děje probíhají mimo
thylakoidy, ve stromatu
chloroplastů.
11
Tok energie
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 %.
12
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 záření
produktivitu moří omezuje nedostatek živin
Primární
produktivita
Primární produktivita
Omezující faktory suchozemských
společenstev
• Nedostatek vody – rychlost fotosyntézy
• Nedostatek minerálních živin
• Teplota
• Nedostatečná hloubka půdy
• Neúplný zápoj rostlin
• Nízká účinnost fotosyntézy listů
13
Koloběh látek
paraziti I.
rostliny
fytofágové
minerální
živiny
paraziti II.
predátoři I.
predátoři II.
dekompozitoři
Účinnost přenosu energie
Rostliny – ze 100 % globálního záření pohltí pouze 50 %
(PAR), fixují 1 % (HPP) a pouze 0,5 % (CPP)
Fytofá
Fytofágové
gové – fixují prům. 10 % energie z rostlin
(hraboš 2-5 % v CSP, hmyz až 40 % v CSP)
Zoofá
Zoofágové
gové – fixují až 20 % energie kořisti
Pyramidy
početnosti
biomasy
energie
14
Cyklus uhlíku
Cyklus vody
Cyklus dusíku
15
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
Směřuje k:
- větší uspořádanosti biocenózy (menší entropii)
- strukturální složitosti b.
- akumulaci biomasy, energie a informací
exogenní (allogenní) X endogenní (autogenní)
primární X sekundární
Sukcese
16
Sukcese
- sukcese může být kontinuální nebo může
probíhat přes jednotlivá sukcesní stádia –
sukcesní řady
- závěrečné stádium sukcese se nazývá KLIMAX
(dosaženo rovnovážného stavu mezi biocenózou a
abiotickýcm prostředím)
KLIMAX - klimatický x edafický
Rozdíly mezi ranými stádii sukcese a klimaxem
Rané sukcesní stadium
druhy
Klimax
malé
velké
krátkověké
dlouhověké
strategie
r-stratégové
K-strategové
čistý přírůstek biomasy
malá
velká
vázaná energie
nízká
vysoká
vázané živiny
málo
mnoho
koloběh látek
rychlý
pomalý
tok energie
rychlý
pomalý
prostorová struktura
jednoduchá
složitá
trofická struktura
jednoduchá
složitá
druhová diverzita
nízká
vysoká
Biomy
Společenstva velkých oblastí Země spolu se
substrátem a makroklimatem tvoří rozsáhlé
ekologické systémy – 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
17
Základní skupiny biomů:
travinné a 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
Tundra
18
Tajga
Rozsáhlé oblasti severského neopadavého lesa se táhnou jako
široké pásy napříč celou severní Amerikou a Evropou, další oblasti
se vyskytují v horách a to dokonce i v tropech
•typickou životní formou je zde neopadavý jehličnatý strom, především
smrk, jedle a borovice
•celoročně je v porostech silný stín, takže keřové a bylinné patro je
velmi málo vyvinuto
•přestože jsou zde polovinu roku velmi nízké teploty, je zde velmi vysoká
produkce biomasy (dřeva)
•jehlice se rozkládají velmi zvolna a v
•půdě se tak vytváří charakteristický 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
Opadavý les mírného pásma
•oblasti s o něco vyššími teplotami, 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
19
Opadavý les mírného pásma
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
•početné sinusie ptáků
•savci spíše střední velikosti (veverky, plši atp.)
•hojní plazi – také stromové formy
Vždyzelený
subtropický
les
20
Travnaté biomy mírného 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
•bohaté sinuzie drobných savců (křečci, hraboši,
sysli, svišti)
•velcí kopytníci (sajgy, divocí koně, osli, lamy, klokani)
Travnaté biomy mírného pásma
Tropické 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
•synuzie velkých kopytníků a velkých šelem
21
Tropické savanové biomy
Pouštní 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)
Pouštní biomy
22
Biomy tropického deštného lesa
•velká druhová rozmanitost
•srážky vyšší než 2000-2300 mm za rok, jsou rozloženy rovnoměrně
•nejvyšší produkce živé hmoty ze všech suchozemských společenstev
•pokrývají nížinná pásma poblíž rovníku
•výkyvy teplot mezi dnem a nocí jsou větší než mezi létem a zimou
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
Biomy
tropického
deštného lesa
Biomy tvrdolisté vegetace,
opadavé a 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)
23
Biomy tvrdolisté vegetace, opadavé a suché lesy
24