ZÁKLADY EKOLOGIE

Technická univerzita v Liberci
fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická
Doc. RNDr. Petr Anděl, CSc.
ZÁKLADY EKOLOGIE
Studijní texty
2010
Struktura předmětu
1. ÚVOD
2. EKOSYSTÉM – MODELOVÁ JEDNOTKA
3. ABIOTICKÉ SLOŽKY – teplota, elmag. záření, voda
chemismus, radioaktivita, hluk
4. BIOTICKÉ SLOŽKY – populace, společenstvo
5.
6.
7.
8.
TOK ENERGIE
KOLOBĚH HMOTY
ŘÍZENÍ
VÝVOJ
2.
EKOSYSTÉM –
MODELOVÁ JEDNOTKA
2. EKOSYSTÉM – MODELOVÁ JEDNOTKA
2.1.
VÝBĚR MODELOVÉ JEDNOTKY
2.2.
DEFINICE A KLASIFIKACE EKOSYSTÉMŮ
2.3.
STRUKTURA EKOSYSTÉMU – ZÁKLAD TŘÍDĚNÍ
2.1.
VÝBĚR MODELOVÉ
JEDNOTKY
ZÁKLADNÍ MODELOVÁ JEDNOTKA
Základní modelovou jednotkou v ekologii
je ekosystém
Ekosystém = společenstvo + prostředí
(termín zavedl A.G.Tansley v roce 1935)
OSNOVA PRO POPIS BIOSYSTÉMU
1.
2.
3.
4.
5.
6.
DEFINICE
STRUKTURA
TOK ENERGIE
KOLOBĚH HMOTY
ŘÍZENÍ
VÝVOJ
ZÁKLADY KLASIFIKACE
Různá hlediska třídění
 biologické – hierarchie biosystémů
 mapování krajiny – praktický přístup
2.2.
DEFINICE EKOSYTÉMŮ A
JEJICH KLASIFIKACE
BIOLOGICKÉ TŘÍDĚNÍ
ZPŮSOB TŘÍDĚNÍ ZÁVISÍ NA PRAKTICKÉM CÍLI HODNOCENÍ
VYCHÁZÍ Z HIERARCHICKÉHO USPOŘÁDÁNÍ BIOSYSTÉMŮ
BIOSFÉRA
BIOCYKLY
BIOMY
BIOTOPY (ekosystémy)
2.2.1.
BIOSFÉRA
BIOSFÉRA
celá svrchní sféra povrchu zemského osídlená
živými organismy (biotou)
 horní hranice – cca 11 km (troposféra)
 dolní hranice:
- moře – až na dno – hloubky přes 10 km
- souš v praxi pouze do desítek metrů
Rozdělení: 3 biocykly –
mořský
sladkovodní
suchozemský
2.2.2.
BIOCYKLY
MOŘSKÝ BIOCYKLUS
MOŘSKÝ BIOCYKLUS
Charakteristické vlastnosti:
• velká rozloha (70 % zemského povrchu)
• velká hloubka
•
•
•
•
moře je souvislé – není rozděleno překážkami
mořská voda je v neustálém oběhu a pohybu
vyšší stabilita ekologických faktorů než na souši
plynulé přechody (gradienty) ekologických faktorů
• hlavní limitující faktory:
- salinita (obsah solí)
- hloubka (tlak vody)
- rozpuštěné živiny
Příliv a odliv
MOŘSKÝ BIOCYKLUS
Příliv a odliv:
• změna hladiny v důsledku přitažlivost Slunce a Měsíce
• cyklus příliv – odliv se odehrává 2x denně
důsledek:
• neustálá změna podmínek v rozsáhlém pásmu na pobřeží
• kategorizace biotopů
• specializace různých druhů organismů
Příliv a odliv
Příliv a odliv
Příliv a odliv
Příliv a odliv
Příliv a odliv
Příliv a odliv
Příliv a odliv
Příliv a odliv
MOŘSKÝ BIOCYKLUS
Základní pásma:
• přílivové pásmo – ovlivňuje kolísání přílivu a odlivu
• neritické pásmo – pásmo nad kontinentálním šelfem
• bathyální pásmo – pásmo kontinentálního svahu
• abysální pásmo – oblast oceánských hlubin
Rozdělení podle produktivity
Rozdělení podle produktivity
pobřežní vody
• živiny z řek
• vysoká produktivita
Rozdělení podle produktivity
otevřené moře – nízká produktivita, „mořská poušť“
Rozdělení podle produktivity
korálové útesy – vysoká produktivita
MOŘSKÝ BIOCYKLUS
Rozdělení:
• pobřežní vody a korálové útesy – vysoká produkce biomasy
• otevřené moře – nízká produkce a diverzita
SLADKOVODNÍ BIOCYKLUS
SLADKOVODNÍ BIOCYKLUS
Charakteristické vlastnosti:
• vyšší stabilita ekologických faktorů než na souši
• plynulé přechody (gradienty) ekologických faktorů
• hlavní limitující faktory:
- koncentrace kyslíku
- teplota
- průhlednost (dosah slunečního záření)
Rozdělení:
• stojaté vody
• tekoucí vody
Brakické vody (v ústí řek) – přechod k mořskému biocyklu
SLADKOVODNÍ BIOCYKLUS
Říční pásma:
pstruhové
lipanové
parmové
cejnové
SLADKOVODNÍ BIOCYKLUS
Stojaté vody
jezera
SLADKOVODNÍ BIOCYKLUS
Stojaté vody
přehrady
SLADKOVODNÍ BIOCYKLUS
3 základní pásma:
• litorální pásmo – mělké vody, světlo proniká až na dno
• limnetické pásmo – pásmo otevřené vody do hloubky účinného
pronikání světla
• profundální pásmo – oblast hluboké vody, která leží hlouběji než
pásmo účinného pronikání světla
SLADKOVODNÍ BIOCYKLUS
Stojaté vody
rybníky
PEVNINSKÝ BIOCYKLUS
PEVNINSKÝ BIOCYKLUS
PEVNINSKÝ BIOCYKLUS - SOUŠ
Charakteristické vlastnosti:
• mimořádná proměnlivost ekologických prvků
• voda – hlavní limitující faktor
• nízká hustota vzduchu – umožňuje rychlé proudění a dostatečné
zásobení kyslíkem
• relativně nejstabilnější je prostředí půdní
• dělí podle makroklimatu na 8 základních celků - biomů
2.2.3.
BIOMY
BIOMY
BIOMY:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
TUNDRA
TAJGA
OPADAVÉ LISTNATÉ LESY
VŽDYZELENÝ SUBTROPICKÝ A TROPICKÝ LES
STEP
SAVANA
TROPICKÝ DEŠTNÝ PRALES
POUŠŤ
BIOMY - TUNDRA
BIOMY - TUNDRA
CHARAKTERISTIKA:
• velmi nízká teplota, krátké vegetační období
• půda chudá na živiny, téměř nerozmrzající
• vegetace: arktické traviny, zakrslé křoviny, tundrová rašeliniště,
lišejníky
• primární konzumenti: severští hraboši, lumící, sobi
• sekundární konzumenti: šelmy (polární liška), dravci, sovy
• potravní řetězec s hospodářským významem:
lišejník – sob - člověk
BIOMY - TAJGA
BIOMY - TAJGA
CHARAKTERISTIKA:
• lemuje jižní okraj tundry na euroasijském kontinentu a v Severní
Americe
• nízká teplota
• vůdčí dřeviny: smrky, borovice, modřín, z listnáčů břízy a vrby
• keřové patro slabě vyvinuto
• bylinné patro: mechy, bažinné rostliny
• primární konzumenti: hlodavci, drobní pěvci - hlavní potrava semena stromů
(semenné roky ? opatření proti hlodavcům)
• v místech výskytu listnatých stromů - los, zajíc, bobr, tetřívek
• v horách střední Evropy odpovídá tajze smrkový vegetační stupeň
(900 - 1300 m n.m.)
BIOMY - OPADAVÉ LISTNATÉ LESY
BUČINA – BROUMOVSKÉ STĚNY
BIOMY - OPADAVÉ LISTNATÉ LESY
CHARAKTERISTIKA:
• příhodnější teplotní podmínky, rovnoměrně rozložené srážky,
poměrně vysoká vzdušná vlhkost
• oblasti střídání ročních období
• převaha listnatých stromů: buk, dub, habr ... + borovice, smrk
• velmi dobře vyvinuté keřové a bylinné patro
• výskyt stromových ptáků a ptáků vázaných na zemský povrch
• výskyt obojživelníků a plazů
• savci: zubr, los, srnčí, jelení a černá zvěř, z šelem - liška,
medvěd, vlk, rys, kočka divoká, jezevec
BIOMY - VŽDYZELENÝ SUBTROPICKÝ A TROPICKÝ LES
JIHOZÁPADNÍ FRANCIE
POBŘEŽÍ ATLANTIKU
Lesy s vřesovci a planikou
BIOMY - VŽDYZELENÝ SUBTROPICKÝ A TROPICKÝ LES
CHARAKTERISTIKA
• např.: akáciové lesy (Afrika), středomořská macchie, australské
eukalyptové lesy, kalifornský chaparral, středoamerický hammock
• oblasti s vyšší teplotou a nevýraznými rozdíly mezi zimou a létem,
v vydatnými, ale nerovnoměrnými srážkami
• časté lesní požáry tlumí rozvoj keřového patra
Požáry v Řecku
Středomořské ekosystémy
Lesní požáry
Lesní požáry
BIOMY - STEP
MAĎARSKÁ PUSTA
BIOMY - STEP
CHARAKTERISTIKA
• travnaté společenstvo mírného pásu
• rozsáhlé bylinné ekosystémy
• teplá až horká oblast
• srážky: nízké na rozvoj lesa, dostatečné pro rozvoj bylin
(aby nevznikla poušť)
• převládají norující hlodavci, častý letní spánek
• velcí savci se sdružují do stád - migrace
• predátoři - hlavně psovité šelmy, sokolovití a krahujcovité
dravci
BIOMY - SAVANY
BIOMY - SAVANY
CHARAKTERISTIKA
• tropická travnatá společenstva s roztroušenými skupinami
stromů
• vyšší srážky než step, ale nerovnoměrně rozložené, dlouhá
období sucha
• časté požáry, součást přirozené sukcese
• značná produkce biomasy, relativně chudší spektrum druhů
• značná početnost populací
• př. africké savany, rezervace Serengeti, stáda antilop, zeber,
žiraf, slonů, nosorožců
• predátoři: lvi, gepardi, hyeny
BIOMY - POUŠTĚ
POUŠŤ SE SOLNÝM JEZEREM - TUNIS
BIOMY - POUŠTĚ
CHARAKTERISTIKA
• horké suché pásmo subtropů
• zaujímají velké rozlohy
• úhrn srážek pod 250 mm ročně
• v příhodných místech je řídký vegetační pokryv tvořen jednoletými
bylinami, víceletými sukulenty a nízkými keři
• velmi nízká produkce biomasy - nejnižší ze všech biomů
• živočišné druhy s úsporným vodním metabolismem (plazi, ptáci)
• ze savců: pouštní hlodavci, stavba nor (tarbíci, pískomilové)
BIOMY - TROPICKÝ DEŠTNÝ PRALES
BIOMY - TROPICKÝ DEŠTNÝ PRALES
CHARAKTERISTIKA
• opak pouštního biomu
• vysoká, málo kolísající teplota
• bohaté srážky přes 2000 mm ročně
• nejvyšší produkce biomasy
• bylinné, keřové a 3 stromová patra
• druhově nejbohatší je nejvyšší stromové patro: opice, kolibříci,
plazi, žáby, lenochodi, plodožraví ptáci
• typickým rysem je velký počet vzájemně si konkurujících druhů
s nízkou populační hustotou.
2.2.4.
BIOTOPY ČESKÉ REPUBLIKY
KATALOG
V - VODNÍ TOKY A NÁDRŽE
Přírodní park Východní Krušné hory, rybník na toku Slatina
M - MOKŘADY A POBŘEŽNÍ VEGETACE
Rákosina v NPR Novozámecký rybník (okres Česká Lípa)
R - PRAMENIŠTĚ A RAŠELINIŠTĚ
Vrchoviště se suchopýrem pochvatým – Hrubý Jeseník
S - SKÁLY, SUTĚ A JESKYNĚ
Suťové pole v PR Špičák – Krušné hory
A - ALPÍNSKÉ BEZLESÍ
Druhově chudý smilkový trávník na vrcholových plošinách
Krkonoš u Harrachových kamenů
T – SEKUNDÁRNÍ TRÁVNÍKY A VŘESOVIŠTĚ
Úpolínová louka na úpatí PR Špičák – Krušné hory
T – SEKUNDÁRNÍ TRÁVNÍKY A VŘESOVIŠTĚ
Porost pcháče různolistého – Kamenný Dvůr
T – SEKUNDÁRNÍ TRÁVNÍKY A VŘESOVIŠTĚ
Rozsáhlé porosty kavylů – Hadcová step u Mohlelna
T – SEKUNDÁRNÍ TRÁVNÍKY A VŘESOVIŠTĚ
Sekundární vřesoviště – Nakléřov (Ústí nad Labem)
K – KŘOVINY
Mokřadní vrbiny v nivě Vltavy – PP Krňák (Praha)
L – LESY - L1 Mokřadní olšiny
Olšina s porosty ostřice řízné – u rybníka Jordán (Hradec Králové)
L – LESY – L2 Lužní lesy
Lužní les v údolí Robečského potoka - Zahrádky
L – LESY – L3 Dubohabřiny
Dubohabřinový porost – PP Modřanská rokle – Cholupice - Praha
L – LESY - L4 Suťové lesy
KRUŠNÉ HORY,
údolí Rybného potoka
L – LESY – L5 Bučiny
Acidofilní bučina - Ralsko
L – LESY – L6 Teplomilné doubravy
Moravský kras
L – LESY – L7 Acidofilní doubravy
JEDLOVÁ HORA
L – LESY – L8 Suché bory
Novohradské hory
L – LESY – L9 Smrčiny
Novohradské hory
L – LESY – L10 Rašelinný bor
Rašelinný bor v PR Borkovická blata (Tábor)
X – BIOTOPY SILNĚ OVLIVNĚNÉ NEBO VYTVOŘENÉ
ČLOVĚKEM
2.3.
STRUKTURA EKOSYSTÉMU
ZÁKLADNÍ STRUKTURA
Různé typy členění:
 na sféry prostředí
- litosféra – geologický podklad
- pedosféra – půda
- hydrosféra – voda
- atmosféra – vzduch
- biosféra – živé organismy
sféry se vzájemně prolínají
ZÁKLADNÍ STRUKTURA
Různé typy členění:
 na živé a neživé složky
- biotické složky
- abiotické složky
BIOTICKÉ SLOŽKY (FAKTORY)
Hlavní stupně z hierarchického uspořádání
 populace
 společenstvo
ABIOTICKÉ SLOŽKY (FAKTORY)
1. Teplota
2. Elektromagnetické záření
3. Voda
4. Chemismus
5. Radioaktivita
6. Hluk