krajiny Whittaker 1956, Great Smoky Mts.

Transkript

1 Ochrana přírody p 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

2 Mapování krajinných charakteristik a modely vývoje Aplikace krajinných charakteristik na příkladu Nizozemí (Canters et al. 1991) Kultivace krajin (man-made made) antropogenní přeškálování vznik nových hranic a koridorů perturbace homogenizace krajinného pokryvu obhospodařování zdrojů Yellowstone NP 2

3 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

4 Pískovna otevřená vodní hladina Kulturní bor na písku Otevřená písková duna Pole (kukuřice) Foto P.Pokorný 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 Thymo angustifolii-festucetum ovinae Váté písky u Vlkova Slepičí vršek u Lužnice, TřeboT eboňsko 4

5 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 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

6 1) a) šířka, b) kontrast, c) smoothness (variance rychlosti změny) Wiens ) 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

7 Kleč,, kosodřevina Krivolesje, krummholz Pinus mugo subsp. mugo Příklad mozaikovitého přechodu mokřadn adní lesy (vrbiny, olšiny, tvrdý luh) např.. Stará řeka na TřeboT eboňsku Inundace Lužnice (záplava 2002) Foto J. Ševčík 7

8 ekologické procesy - ekoton je vnějším projevem ekol. funkcí Příklad: vlhkost půdy v půdním profilu během roku (březen a srpen) Cornet et al Příklad: avichorie význam okrajů (heterogenitu pokryvu lze vyjádřit i podílem tříd a délkou společných okrajů mezi nimi) 8

9 Perkolační teorie původně difůze roztoků náhodně proudících ch skrz médium, m do kr. ekol.. zavedena jako vysvětlen tlení neutráln lních modelů (Gardner et al. 1987) kritická hodnota pro n kategorií pokryvu s pravděpodobností P n = /ln(1-P) pokud jsou zdroje koncentrované, počet kategorií (n) je nízký 9

10 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

11 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

12 Disturbance v čase Shugart & Seagle

13 Dynamika plošek shifting mosaics (Clark J.S., Ecology 72: , 1991) gap dynamics edge effect (abiotic, direct biol. & indirect biol.) Pralesovité bučiny: Žofín 13

14 Picea rubens Prunus pensylvanica Abies fraseri 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

15 Fragmentace stanovišť Primack

16 Lesy na hranici stepní a lesní zóny v Illinois, dnes fragmentované a zbytky jen podél vodních toků Turner, Gardner & O Neill (2001) RHODONIA

17 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

18 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

19 Etna činná sopka (Sicílie) A polom B-D, F-G lesní požár E hurikán H záplavy Shugart

20 Příklad: požáry přirozené ohně ohně osídlení 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

21 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

22 Extinkce Pravděpodobnost extinkce roste s počtem usazených druhů (predace, kompetice) Pravděpodobnost extinkce je větší na malých ostrovech (vyčerpání zdrojů, vliv disturbancí, malé populace, atd.) Počet druhů na ostrově je je funkcí: 1. plochy ostrova 2. členitosti 3. vzdálenosti od zdrojového regionu 4. bohatosti zdrojového regionu 5. rovnováhy mezi kolonizací a extinkcí 22

23 Příklady Galapagos Islands: ~ flora odvozená od jihoamerické ~ 378 kolonizací novými druhy - 60% přineseno 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 SLOSS = single large or several small? 23

24 Rezervace v ČR NPR červené, NPP modré, PR tmavě zelené, PP světle zelené Taxonomická úroveň 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 Number of genera Number of families Number of species Number of species 24

25 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

26 Druhová diverzita MCHÚ 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) Standardized residuals s teppe >6 16 hornbeam 19 gras s land Number of habitat types 10 oak 45 wetland 4 s pruce 12 pine 15 s cree 52 peat bog 57 beech Analýza cest (path): a 1, přímý vliv plochy na stanovištní pestrost b 1, přímý vliv stanovištní pestrosti na počet druhů b 2, přímý vliv plochy na počet druhů a 1 b 1, nepřímý vliv plochy na počet druhů Druhystanovištěplocha AREA a1 = b2 = SPECIES Effect coefficients: b 2 + a 1 b 1, celkový vliv plochy na počet druhů HABITATS b1 =

27 Invaze do rezervací 1. Situace ve světě Invaze ve světových rezervacích čísla = % z celkového počtu druhů v rezervaci eexistují společenstva prostá invazních druhů 27

28 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

29 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

30 Zastoupení neofytů v závislosti na nadmořské výšce Neophytes (%) 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

31 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 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 32