Ekologie

=  nauka o vztazích mezi organismy a prostředím a mezi organismy navzájem

– pojem zavedl Ernest Haeckel r. 1866, jako samostatný obor se rozvíjí od počátku 20. stol.

 

– rozdělení podle :

 

1. a) oblasti zájmu (skupin organismů) – ekologie bakterií, R, hub, Ž, člověka (antropoekologie)

 

1. b) úrovně ekologických vztahů

– autoekologie – studuje jednotlivé druhy a vztahy mezi nimi

– demoekologie – studuje populace (demografie – studuje populace člověka)

– synekologie – studuje společenstva a ekosystémy

 

1. c) prostředí – ekologie vod, půdy, lesa, lidských sídlišť, …..

 

Základní pojmy

¤ biotop = místo ( prostor ), které poskytuje organismům podmínky pro život (rybník, les, louka)

– charakterizován určitými abiotickými faktory (poloha, klima, půda, voda, …)

¤ lokalita = stanoviště, naleziště, topograficky vymezené místo výskytu

¤ areál = prostor zeměpisného rozšíření druhu ( např. vačnatci v Austrálii )

¤ populace = soubor jedinců urč. druhu v urč. čase na urč. místě

¤ biocenóza = společenstvo = soubor jedinců různých druhů na určitém biotopu

– fytocenóza = rostlinné společenstvo,   zoocenóza = živočišné společenstvo

¤ ekosystém = soubor organismů a prostředí (biotop + biocenóza), (les, zahrada, louže)

¤ biom = soubor podobných ekosystémů (tropické deštné pralesy, tajga, tundra)

¤ biosféra = všechen zem. povrch oživený organismy, soubor všech biomů

¤ nika = celkový vzájemný vztah mezi organismem ( popř. populací ) a jeho prostředím

 

Život a podmínky jeho existence

 

– život = způsob existence vysoce organizované hmoty, který se vyznačuje zákl. znaky :

– chem. složení (NK a bílkoviny), metabol., dráždivost, množivost, dědičnost, vývoj (evoluce)

– všechny živé systémy (kromě virů) mají buň. organizaci a schopnost autoregulace

– existence života vyžaduje zachování určitých podmínek :

 

1. a) abiotické
2. b) biotické – dány vztahy mezi organismy

 

– zákl. podmínky musí platit současně, limitující je faktor, který je v minimu (Liebingův z. minima)

– živé systémy jsou schopny adaptace na měnící se podmínky prostředí

 

– EKOLOGICKÁ VALENCE = rozmezí podmínek, v nichž je org. schopen existovat

(pro život org. je nutné, aby všechny živ. podmínky byly v jeho ekologické valenci)

– druhy — stenoekní – druhy s úzkou E. V. (nesnášejí výraznější kolísání podmínek)

– mohou sloužit jako bioindikátory (lišejník, rak)

euryekní – druhy se širokou E. V. (dobře snášejí kolísání faktorů)

– mají velkou adaptabilitu (smrk, kopřiva)

 

– vymezena hranicemi: minimum, maximum, optimum

 

AREÁLY

= soubory stanovišť na Zemi, splňují životní podmínky jednotlivých druhů

– podle druhu je malý, střední, velký

– souvislý  x  nesouvislý – více samost. částí – odděleny hiáty (org. se zde nevyskytuje)

– kosmopolit = druh se širokým areálem

– člověk, moucha domácí, smetanka lékařská, potkan, bakterie

– endemit = druh, který je na urč. území původní a jinde se nevyskytuje

– krocan (Amerika), lýkovec slovenský, hatérie novozélandská, kivi

– relikt = zbytek druhu, který na urč. území byl původně více rozšířen a přečkal určité změny

– např. glaciální relikt (ostružiník moruška, jeřáb sudetský v Krkonoších)

 

– typy areálů   1) původní – druh je zde původní (autochtonní)

2) druhotný – druh je zde cizí, byl sem zavlečen (allochtonní)

– mandelinka, brambor, akát, ondatra pižmová, borovice vejmutovka

 

– synantropní druhy – doprovázejí člověka a jeho sídla

– moucha, vrabec domácí, pěťour maloúborný, myš domácí

 

Abiotické podmínky

= soubor fyzikálních a chemických fakrotů

– klimatické (světlo, teplo, srážky, ..), edafické (vlhkost, pH, ..), topografické (geogr. poloha,..)

 

 

1. 1. záření

– zdroj energie, světla, tepla na Zemi, o rozsahu vlnové délky      290-5000 nm

 

1. a) ultrafialové záření (100-390 nm)

– 90% zachyceno ozonosférou

– pozitivní – způsobuje tvorbu vit. D v kůži člověka

– negativní – brzdí růst (rostliny na horách jsou menší)

– mutagenní účinky => rakovina, šedý zákal

 

1. b) viditelné světlo (260-760 nm)

– různý rozsah spektra vnímaného daným druhem org. (čl. 400-750 nm, včela 300-600 nm)

– rozhoduje barva, intenzita světla, doba a směr osvětlení, vlnová délka, stupeň polarizace

– fotoperioda (= změny v délce světelné části dne) – příčina biorytmů = periodicita biol. jevů

– fotoperiodismus = přizpůsobení se pravidelným změnám délky osvětlení

– nároky na světlo – světlomilné (fotofilní), stínomilné (skiofilní), temnomilné (fotofobní)

 

– vliv na R  – zdroj energie k fotosyntéze (světlobytné × stínobytné)

– rozvoj fytohormonů – => kvetení (r. krátkodenní, dlouhodenní, neutrální)

 

– vliv na Ž    – umožňuje orientaci zrakem ( ve tmě redukce zraku )

– barevnost živočichů ( ve tmě ztráta pigmentu )

– ovlivňuje aktivitu ( noční × denní živočichové )

– ovlivňuje biorytmus – nástup rozmnož., migrace, výměna srsti a peří

 

1. c) infračervené záření (800-5000 nm) – nejvýznamnější zdroj tepla pro organismy

 

2. 2. Teplo

– u většiny organismů je optimum 15-30°C

– zdroje : infračervené záření, příjem z okolí, vznik při exoterm. procesech metabolismu

— eurytermní – snesou větší výkyvy teplot ( zmije, pampeliška )

stenotermní – malé výkyvy teplot ( tučňák )

– chladnomilné, kryofilní, teplomilné

– ovlivňuje rychlost biochemických reakcí (aktivita enzymů)

 

– vliv na rostliny

– zvýš. teplota – odpar vody, odrážení světla pomocí lesklých listů

– sníž. teplota – snížení obsahu vody, ztrácí veget. orgány, obranou – trichomy

 

– vliv na živočichy

— ektotermní (exotermní = poikilotermní = studenokrevní) – teplota se mění s okolím

endotermní (homoiotermní = teplokrevní)  – savci 36-37°C, ptáci 39-40°C

– při poklesu těles. teploty – stav strnulosti – nebezpečné (u čl. 28°C – smrt)

– ovliv. zbarvení (v teple tmavší), velikost těla (v teple menší), těl. výběžků (teplo větší)

– chlad => zimní spánek = hibernace (ježek, netopýr)

– teplo => letní spánek = estivace (drobní hlodavci)

– mezi teplokr. a studenokr. řada přechodných forem (ježura, ptakopysk)

 

3. 3. Vzduch

– v atmosféře žijí organismy většinou v nejnižší vrstvě (= troposféra) – do 7000 m

– stenobarní – ptáci, savci   x    eurybarní – hmyz

1. a) fyzikální vlastnosti
2. tlak – klesá se stoupající nadm. výškou => potíže s dýcháním, sterilita samců, …
3. hustota – klesá se stoupající nadm. výškou
4. proudění -umožňuje opylení rostlin, přenos semen a plodů, migraci, orientaci

– může ničit porosty, vysušovat

 

1. b) chemické složení

O₂ – ve vzduchu 21%

– produkují ho hlavně trop. pralesy (x kácení) a moř. řasy (x znečišť. moří)

– živočichové — aerobní – pro ně nezbytný

anaerobní — obligátní – trvale bez kyslíku (pro ně je toxický)

fakultativní – příležitostně

– ve vodě O₂ ubývá se zvyšující se teplotou, v půdě ubývá se zvyšující se vlhkostí

 

CO₂ – normálně 0,03%, neustále stoupá

– produkce : dýchání organismů, sopeč. činnost, spalování fosilních paliv

– nutný pro fotosyntézu

– oteplování planety => tání ledovců => zvyšování hladiny oceánů

 

N₂ – ve vzduchu 78% , organismy přijímají jako NO₂^–  NO₃^–

– přímo využitelný jen některými bakteriemi (hlízkové)

– nečistoty – SO₂ – dlouhodobě 150   g/m³, krátkodobě (30min.) 500  g/m³

– NO, NO₂ – 100  g/m³

– prachové částice – 100  g/m³

 

4. 4. Voda

– vodní plochy pokrývají 2/3 zemského povrchu (3% z toho sladká)

– přítomna ve třech skupenstvích

1. tlak – přímo úměrný hloubce (v 10km – 10⁸ Pa)
2. hustota – 775 krát větší než vzuchu, největší při 41°C

– vodní Ž – větší rozměry i hmot., hydrodynamický tvar, menší pohyblivost

3. propustnost světla

– množství světla závisí na hloubce a množství přítomných látek

– vliv na rostliny – v hloubce jiné pigmenty – chaluhy, ruduchy

– vliv na živočichy – volný prostor vody (= pelagiál) – žijí zde plankton a nekton

– v hlubinách (= bentál) žije bentos

 

4. salanita – sladká voda 0,05-0,04    , slaná 35

 

– suchozemské organismy

– živočichové – příjem pitím a rozkladem živin z metabolismu(štěpení tuků)

– rostliny – příjem ze země kořenovým systémem (znemožněn ve zmrzlé půdě)

— hygrofyté – v blízkosti vod, slabá kutikula, bez ochlupení (puškvorec)

hydrofyté – přímo ve vodě

xerofyté – velice suché prostředí – silná kutikula, ochlupení, trny

– sukulenty – zdužn. listy (zásoby vody)

 

5. 5. Půda

– vzniká zvětráváním litosféry a činností organismů

– obsahuje pevnou, kapalnou i plynnou složku

– je zdrojem většiny anorganických živin

– edafon = soubor všech organismů žijících v půdě

1. pórovitost – ovlivněna velikostí částic (písčité x jílovité půdy)

– závisí na ní obsah vody a vzduchu

2. sorbční schopnost = schopnost vázat vodu a ionty – zvyšována humusem
3. teplota – v hloubce se nemění, v povrch. vrstvách značně kolísá
4. obsah iontů

– ovlivňuje : a) kyselost půdy (pH) – kyselé půdy – vřes, borůvka

– zásadité (obsah Ca) – třemdava, koniklec

– půdy chudé na N – rosnatka okrouhlolistá

1. b) slanost  – ve větším množ. omezuje příjem vody, živin (přímoř. obl.)

– halofyty – adaptovány na vyšší obsah (solnička přímořská)

 

Biotické faktory

Populace

– charakterizována hustotou (= denzitou)

– vyjadřuje se —- počtem jedinců

množstvím biomasy na jednotku plochy, objemu

strukturou – poměr pohlaví, věková struktura, sociální struktura (hierarchie)

 

Růst populace

– závisí na :

1. a) natalitě (= množivost, porodnost)

—- fyziologická = biotický potenciál populace – max. množení

ekologická = skutečná – je umožněna systémem

1. b) mortalitě (= úmrtnost) – vysoká u druhů s vysokou natalitou (až 99% – hmyz)
2. c) migraci (= stěhování) + emigrace + imigrace

 

– růst – exponenciální (= typ tvaru J) – chybí omezující faktory => max. množení (králík v Austr.)

sigmoidní (= typ tvaru S) – přítomnost brzdných faktorů

 

– rozmístění (= rozptyl) populace — rovnoměrné (stromy v lese)

náhodné (potemníci v mouce)

shloučené – nejčastější (stáda)

 

Vztahy mezi populacemi

 

– populace na sebe působí :

 

1. a) pozitivně :
2. protokooperace = může být kdykoliv přerušeno, vzájemně prospěšné sdružování (ptáci v lese)
3. komenzálismus – jednomu prospívá, druhému neškodí (liány, epifyty – stromy, lvi – hyeny)
4. symbióza – nutná pro oba (mykorhiza, lišejníky, rak poustevník- sasanka)

 

1. b) negativně :
2. konkurence – vzájemné soutěžení o potravu (káně – poštolka, akát x ostatní )
3. predace – vztah predátora a kořisti – predátor je větší, závislý na kořisti
4. parazitismus – vztah parazita a hostitele (je větší a méně početný)

 

1. c) neutrálně – neovlivňují se (stromy v určité vzdálenosti)

 

Biocenóza

= společenství = soubor jedinců různých druhů na urč. biotopu

– největší společenstva ČR :

 

 

 

Ekosystém

= určitý úsek biosféry, soubor biocenózy a biotopu (les, louka, akvárium)

– dochází v něm k toku látek a energie

 

– potravní řetězec = řada organismů přímo na sobě závislých výživou

1. pastevně kořistnický – nejvýznamnější

– býložravec (konzument I. řádu) => masožravec (II.řádu) => dravec (III.řádu)

– s řetězcem ubývá počtu, přibývá velikosti organismů

 

2. dekompoziční – postupný rozklad org. hmoty na humus a min. látky

– saprofytní hmyz => houby => bakterie

– s řetězcem přibývá počet, ubývá velikost organismů

 

3. parazitický – opak k 1., velikost těla konzumentů se zmenšuje, počet roste

 

Potravní pyramida

– vzniká propojením potr. řetězců

– koloběh látek a tok energie je jednosměrný

– na každém stupni dochází ke ztrátám

 

Typy ekosystémů

1. a) přírodní – schopny autoregulace a adaptace, stabilní

– druhotně pestré, složité potr. vztahy

1. b) umělé – vznik zásahem člověka, nestabilní, snadno narušitelné

– nejsou schopny autoregulace, málo adaptabilní

– musí jím být dodávána energie (pesticidy, hnojiva)

– druhově chudé, často monokultury

 

Produktivita ekosystému

= množství org. hmoty vyprodukované na určité ploše za čas. jednotku

– měří se množstvím sklizené biomasy, izotopovou metodou

– ekosystémy s :

1. a) vysokou produktivitou – tropické pralesy, lužní lesy
2. b) střední produktivitou – savany, louky, pastviny, pole, rybníky
3. c) nízkou produktivitou – pouště a polopouště, tundra, moř. hlubiny

 

Vývoj ekosystému = sukcese

– 3 stadia :

1) zmlazení ekosystému = nástup nových druhů po zhroucení původního ekosystému

– jednoduché vzájemné vztahy, velká produkce, málo druhů

2) vyzrávání ekosystému – druhotně bohatší, složité vzájemné vztahy, stoupá počet druhů

3) vrcholné = klimax (= ustálené společenstvo) – složité vztahy, schopnost autoregulace

– urč. druh může dominovat => po dlouhé době vede ke zhroucení ekosystému

 

Rozbor ekosystému řeky

– charakteristika biotopu : poudění vody, vyšší obsah kyslíku, důležitá role pobřežních

porostů, odlišnost podmínek na horním, středním a dolním toku

 

– charakteristika biocenóz – úseky :

– horní tok – rychlé proudění, vysoký obsah O₂, chladná voda, kamenité dno

– chybí plankton, nízká produktivita

– rybné pásmo pstruhové

 

– střední tok – mírnější proudění vody, písčitého

– plankton

– rybné pásmo lipanové a parmové

 

– dolní tok – pomalý tok, větší hloubka, bahnité dno, málo O₂, více živin, vyšší teplota,                                           vysoká produktivita

– hodně planktonu a benthosu

– rybné pásmo cejnové

 

– brakická voda – v ústí řek (mísení sladká a studené), vliv přílivu a odlivu

– Ž snášejí kolísání salinity, velmi vysoká produktivita

 

Biomy

= soubory různých ekosystémů podobné struktury a funkce

– vytvářejí

1. a) vegetační pásma

– v horizontálním směru (od rovníku k pólům)

– tropické deštné lesy

– průměrná teplota 25 °C

– liány, epifyty, papoušci, opice, velké množství hmyzu

 

– savany – teploty klesají až k 0 °C

– trávy, stáda antilop, gazel, zeber, lvi, hyeny

 

– tropické pouště a polopouště – teplotní rozdíly mezi dnem a nocí 40 °C

– sukulenty, efemery, hadi, ještěři

 

– tvrdolisté lesy – teploty 15-20°C

– pinie, blahovičníky, kozy, ovce, koala

 

– opadavé listnaté lesy – nejchladnější měsíc -5 – +2 °C, nejteplejší 14-19 °C

– doubravy, bučiny, veverky, lišky

– stepi (prérie, pampy, louky) – zimní teploty -10 – -15 °C, letní 20-25 °C

– trávy, cibulnaté rostliny, koně, sysli, bizoni

 

– tajga (jehličnaté lesy) – rozdíly teplot 30-50 °C

– limba, jedle, vrby, medvědi, soboli, losi

 

– tundra  – zima 9-11 měsíců

– zakrslé dřeviny, trávy, mechy, lišej., sobi, liška polární, sova sněžná, medvěd

 

1. b) vegetační stupně

– ve vertikálním směru (nadmořská výška)

– nížinný – do 200 m n. m.

– pahorkatinový – do 250 m n. m.

– podhorský – do 500 – 1000 m n. m. (záleží na oblasti)

– horský – do 1000 – 1400 m n. m. (záleží na oblasti)

– klečový – do 1200 – 1600 m n. m. (záleží na oblasti)

– alpinský – nad 1800 m n. m.

 

Tok energie a látek v biosféře

– dochází k převodu sluneční energie na tepelnou 2 cestami :

1. a) přímým ohřívaním živých i neživých složek biosféry (hlavně v oběhu vody)
2. b) nepřímo – přeměnou přes chemickou energii prostřednictvím potravních řetězců

 

Biochemické cykly

– zahrnují koloběh prvků či sloučenin v neživé i živé složce biosféry

– nejvýznamější je oběh biogenních prvků (C, N, S, P) a vody

– biologická část oběhu je rychlejší, nebiologická část funguje jako zásobník látek

– do všech cyklů vstupuje člověk produkcí různých antropogenních látek (hnojiva,                       pesticidy, umělé hmoty, CO₂, SO₂, radioaktivní látky, těžké kovy, …)

– tyto látky jsou —- včleněny do uvedených cyklů

hromaděny (= kumulovány) v organismech, půdě, vodě, …