Ekosytém: - charakteristika ekosystému - fotosyntéza (bude přednášet někdo jiný) - produktivita a produkce - potravní řetězce - tok energie -

Transkript

1 Přednáška 6 Biocenóza: - základní charakteristika a typy biocenóz - důvody a metody studia biocenóz - struktura biocenóz - druhové bohatství - kvalitativní a kvantitativní vlastnosti biocenóz - dynamika biocenóz

2 Ekosytém: - charakteristika ekosystému - fotosyntéza (bude přednášet někdo jiný) - produktivita a produkce - potravní řetězce - tok energie - ekologické pyramidy -koloběhy látek (bude přednášet někdo jiný) - stabilita ekosytému

3 BIOCENÓZA

4 Biocenóza (= společenstvo): Soubor populací všech organismů, které obývají určité prostředí vymezené souborem abiotických faktorů (= ekotop). Jde o zákonité seskupení vzniklé v průběhu času (tedy vývojem) v závislosti na ekotopu (geografických podmínkách). Biocenóza disponuje určitými autoregulačními mechanismy, které nastolují udržují její rovnováhu. Tyto mechanismy jsou založeny na interakcích realizovaných mezi populacemi, uvnitř populací i mezi organismy a neživým prostředím. Tyto interakce fungují často na principu zpětné vazby (negativní nebo pozitivní).

5 Fungování negativní zpětné vazby ve vztahu býložravec - rostlina Obr. 64 L

6 Biocenóza (= společenstvo): Nejen uvnitř biocenózy ale i mezi biocenózami dochází ke složitým interakcím (vztahům, závislostem). Na biocenózy působí různé faktory z vnějšku. Stabilita biocenózy Rovnováha biocenózy

7 Dělení Biocenóz (= společenstev): Přírodní biocenózy (= původní) společenstva vzniklá a existující bez jakýchkoliv antropických vlivů. Ve střední Evropě velice vzácná. Přirozené biocenózy svým druhovým složením se blíží přírodnímu stavu v dané oblasti, jsou však do určité míry ovlivněny lidskou činností (v Evropě většinou listnaté, ve vyšších polohách smíšené nebo jehličnaté lesy, nad horní hranicí lesa či na specifických substrátech i společenstva nelesní) Umělé biocenózy (druhotné, náhradní, biocenoidy) společenstva vytvářená člověkem záměrně nebo vznikající v důsledku jeho činnosti (agrocenózy, okrasné b., reduerální b.)

8

9 Dělení Biocenóz (= společenstev): Synantropní biocenózy = biocenózy lidských sídlišť Synantropie (= vazba k člověku) u různých druhů různě výrazná. Ve společenstvu mohou být z přítomných druhů jen některé druhy synantropní. Hranice mezi biocenózami: Jednotlivé biocenózy od sebe většinou nejsou výrazně odděleny, většinou nejsou ostře ohraničeny. K tomu dochází jen ve specifických případech (rozhraní mezi suchozemským a vodním prostředím; při náhlé změně substrátu; antropické příčiny ). Častěji dochází ke kontinuální přeměně jedné biocenózy ve druhou v místě překryvu dvou biocenóz vznikají přechodné biocenózy (= ekotony)

10 Obr. 65 L

11 Vývoj kolonií (vývoj nárůstu početnosti) kyjatky hrachové na hrachu v monokulturách a v LOS probíhá často odlišným způsobem 8.00 prům počet mšic / květenství monokultura směsky Vývoj výskytů mšic v PO (2011) Terno 100% (T100) Terno 60% x Sirael 40% (T60S40) Terno 40% x Sirael 60% (T40S60) Terno 60% x Pribina 40% (T60P40) Terno 40% x Pribina 60% (T40P60)

12 Vývoj početnosti mšic (kyjatka hrachová) v hrachu v odlišně vedených porostech (a možná role larev pestřenek?) mean no aphids / top % of aphid colonies with 1 or more syrphid larvae mean no aphids / top % of aphid colonies with 1 or more syrphid larvae Vývoj výskytů kyjatky hrachové (A. pisum) a larev pestřenek (Syrphidae) v luskovino-obilné směsce (hrách x oves) na ekologické farmě (Postřelmov - ekologická farma, 2010) Vývoj výskytů kyjatky hrachové (A. pisum) a larev pestřenek (Syrphidae) v kovenční hrachové monokultuře; insekticidní aplikace při výskytu 6,71 mšic / květenství (Rapotín, 2010)

13 Důvody a metody studia biocenóz: Pojmy: Inventarizace x Biomonitoring Zjištění všech druhů (populací) tvořících biocenózu často nemožné při reálném biomonitoringu jde většinou o dlouhodobější sledování (jednorázové sledování nemá příliš význam) zaměřené na nějaké taxony (např. určitou čeleď brouků). Výběr může být zaměřen na druhy citlivé k určitému ekologickému faktoru (bioindikátory). Jejich výskyt pak signalizuje přítomnost (působení) určitých ekologických faktorů na daném ekotopu to může signalizovat určité přirozené změny, antropogenní vliv. Pstruh duhový indikátor čistoty vod

14 Důvody a metody studia biocenóz: Proč je důležité vědět o druzích tvořících konkrétní biocenózu? Přehled o druzích je základem pro: - studium o kvantitativním zastoupení jednotlivých druhů v biocenóze - zjišťování dominantnosti jednotlivých druhů - zjišťování zastoupení druhů s různě širokými ekologickými nároky (druhy s různou ekologickou valencí) - stanovení produkce a biomasy biocenózy - stanovení struktury biocenózy - studium cyklů látek a toků energie v biocenóze

15 Důvody a metody studia biocenóz: Mezi biocenózou, její strukturou, a prostředím (abiotické faktory) je těsná souvislost na určitém stanovišti (substrát) se za určitých podmínek (abiotické faktory) vytváří určitá biocenóza. K vysvětlení závislosti mezi strukturou biocenózy, druhovým složením biocenózy, její diverzitou atd. a určitými faktory prostředí nebo celkovým charakterem prostředí se využívají ordinační techniky: - Metoda shlukové analýzy: Shluková analýza (cluster analysis) seskupuje, shlukuje data (druhy, soubory populací, celé biocenózy) do společných skupin a to na základě podobnosti (ne podobnosti, vzdálenosti). Výsledkem shlukové analýzy je vytvoření dendogramu (hierarchický strom shluků), kde platí, že podobné případy budou ve stejném nebo blízkém shluku a rozdílné případy (a shluky do kterých padnou) budou od sebe vzdáleny.

16

17

18 Důvody a metody studia biocenóz: Gradientová analýza: Jejím výsledkem je řazení biocenóz podle gradientu prostředí. Gradienty prostředí mohou být způsobeny jak jednotlivými faktory prostředí (vlhkost půdy, teplota vzduchu, ph prostředí, obsah některé látky v půdě) tak jejich komplexem (mikroklima) - přímá gradientová analýza: vychází ze známého gradientu prostředí; sleduje změny ve složení biocenóz v závislosti na gradientu prostředí - nepřímá gradientová analýza: řadí biocenózy podle určitého kontinua znaků (složení) z výsledku se snaží odvodit příčinné faktory zjištěného gradientu

19 Ukázka nepřímé gradientové analýzy: Časový sled záznamů z jednotlivých monitorovacích ploch (PLOTS) je spojený čárou. Gradient podél osy x lze charakterizovat jako gradient od druhově chudých vlhkých luk k druhově bohatším vápnitým slatinám. Gradient podél osy y vyjadřuje nárůst druhového bohatství na loukách.

20 Důvody a metody studia biocenóz: Výsledky analýz jsou velice důležité pro: - odhalení příčin podobností nebo rozdílů mezi jednotlivými biocenózami - zjištění korelací mezi prostředím a biocenózou (proč na určitém stanovišti vzniká určitá biocenóza) - podrobné zmapování vlastností stanoviště - poznání ekologických nároků jednotlivých populací - hodnocení časových změn biocenózy - hodnocení rovnováhy a stability biocenóz - určování antropogenních vlivů - tvorbu ekologických prognóz

21 Struktura biocenóz: Každá biocenóza je různě složitě funkčně a prostorově členěna nebo jsou v ní podle potřeby (např. hodnotitele) vymezovány dílčí soubory populací. Nejjednodušší dělení je dle taxonomického zařazení organismů. Rozlišují se tak jednotlivé taxocenózy: - fytocenóza: soubor populací rostlin v biocenóze - zoocenóza: soubor populací živočichů v biocenóze - mikrobiocenóza: soubor populací mikroorganismů v biocenóze Dle cílů hodnocení biocenózy je možné pracovat i s mnohem podrobnějšími taxocenózami: entmocenóza (hmyz), ichtyocenóza (ryby), ornitocenóza (ptáci)

22 Struktura biocenóz: Synuzie: soubor druhů, které nesou určité společné ekologické rysy (způsob života, funkce) a obývají určitou konkrétní část biocenózy Synuzií je např. parazitocenóza (soubor všech parazitů určitého hostitele) zákožka svrabová všenka Gyropus ovalis blecha klíště

23 Struktura biocenóz: Guilda (cech): soubor druhů, které v biocenóze využívají stejné zdroje (nejčastěji se myslí potravní)

24 Struktura biocenóz: Další možné členění biocenóz vychází z prostorového uspořádání biocenózy. V tomto smyslu je možné definovat vertikální strukturu biocenózy. Např. v lese je možné rozlišit tzv. patra (biostrata): - mechové patro - bylinné patro - kěřové patro - stromové (korunové) patro Každé z těchto pater obývá dílčí specifické společenstvo (rostliny, živočichové) - stratocenóza

25 Struktura biocenóz: Vertikální struktura lesního společenstva

26 Struktura biocenóz: Otázky výškové stratifikace motýlí fauny tropických lesů: příklad členění biocenózy z taxonomického i prostorového hlediska zároveň (Zdroj: G.O.Krisek, Živa 2013; č. 4, str ) Přízemní patro: do výšky asi 1,5 m, proniká sem jen malé množství světla. Zde se vyskytují hlavně tmavě zbarvení motýli, jejichž hlavním způsobem ochrany je splynutí s okolím (kryptické, krycí zbarvení) Okáč Pierella helvetia Urania lelilus

27 Struktura biocenóz: Otázky výškové stratifikace motýlí fauny tropických lesů Přízemní patro: do výšky asi 1,5 m, proniká sem jen malé množství světla. Zde se vyskytují hlavně tmavě zbarvení motýli, jejichž hlavním způsobem ochrany je splynutí s okolím (kryptické, krycí zbarvení) Okáč Pierella lena

28 Struktura biocenóz: Otázky výškové stratifikace motýlí fauny tropických lesů Patro transparentního komplexu: Do výšky 2 m, hodně se kryje z předcházejícím. Je zde pořád značné příšeří. Toto patro obývají motýli s transparentními (průhlednými) křídly. Strategií těchto motýlů je opět mizet predátorům z očí, nebo napodobovat nebezpečný hmyz (blanokřídlé a vážky). Příklad motýlů s transparentními křídly (nesytky)

29 Struktura biocenóz: Otázky výškové stratifikace motýlí fauny tropických lesů Patro tygrovaného komplexu: Ve výšce 2 7 m. Vyskytují se zde motýli s pestrým černo-hnědo-oranžovým zbarvením připomínajícím zbarvení kočkovitých šelem (aposematické zbarvení). Hodně druhů je také jedovatých (některé produkují kyanovodík), často se vzájemně napodobují (Műllerovské mimikry). Jedovaté druhy napodobují i zde přítomné nejedovaté druhy (Batesovské mimikry). nejedovatý druh Lycorea halia cleobaea Mechanitis polymnia

30 Struktura biocenóz: Otázky výškové stratifikace motýlí fauny tropických lesů Patro mimetického komplexu: Ve výšce 7 14 m. Vyskytují se zde motýli s typicky výstražným, a to převážně černo-červeným případně černooranžovožlutým zbarvením. Zástupce černočerveného komplexu Heliconius melpomene

31 Struktura biocenóz: Otázky výškové stratifikace motýlí fauny tropických lesů Patro černo-modrého popř. černo-bílo-modrého komplexu: Ve výšce m. Nejvyšší vrstva lesa s podstatně větším množstvím světla. Mimo v názvu zmíněné barevné skupiny jsou zde také zastoupení tmavě zbarvení otakárci (Papilionidae) a žlutě zbarvení bělásci (Pieridae) Černo-modro-bílá skupina: Heliconius cydno

32 Struktura biocenóz: Prostorově lze biocenózu dělit i v horizontálním smyslu. Např. bažinaté nebo vodní biotopy jsou velmi heterogenní. Biocenózu je takto možné rozčlenit na jednotlivá biochoria, která obývají dílčí společenstva (choriocenózy). Dílčí společenstva rostlin jsou vždy provázena příslušnými dílčími společenstvy (soubory populací, druhů) živočichů

33 Struktura biocenóz: Nejmenší strukturální součásti biotopu, které ještě mohou být předmětem ekologických studií jsou merotopy. Společenstvem (=biocenózou) merotopu je merocenóza. Je většinou tvořena drobnými organismy (např. organismy obývající trs trávy, organismy obývající kmen stromu nebo např. jen jižně exponovanou část kmene stromu. Prostorově vyhraněnou součástí biocenózy je i společenstvo půdních druhů, tedy pedocenóza. Pro označení souboru půdních organismů se častěji používá výraz edafon.

34 Druhové bohatství biocenóz: V současné době je na celém světě popsáno kolem 1,7 mil. organismů. Odhady na skutečný počet druhů organismů se pohybují od 5 30 mil. Druhů. Na území ČR je známo tis. druhů. Druhové bohatství se obecně snižuje od rovníku k pólům.

35 Druhové bohatství biocenóz:

36 Druhová bohatost v jednotlivých taxonech

37 Odhady počtu druhů hmyzu žijících na Zemi provedené různými autory v rozmezí let

38 Objevování a popisování nových druhů neprobíhá stejným tempem

39 Druhové bohatství biocenóz: Vztah druhové početnosti biocenóz a charakteru prostředí (vnějších faktorů): Biocenóza bude druhově bohatší, čím budou podmínky prostředí: - rozmanitější - stálejší - předvídatelnější Čím je prostředí jednodušší, tím je biocenóza druhově chudší (nemusí to však znamenat nižší počet jedinců) V souladu s principy teorie ostrovů roste počet druhů s velikostí území a klesá s mírou jeho izolace nebo odlehlosti. Druhová bohatost biocenózy je také ovlivněna historickým vývojem biocenózy a jejím stářím (vymírání druhů, speciace) a možností imigrace z okolí (utváření flóry a fauny v širší oblasti. Druhově nejbohatší biocenózy b. deštných pralesů: 1) jsou často značně rozsáhlé (územně) 2) existují desítky mil. let bez výrazných výkyvů prostředí

40 Druhové bohatství biocenóz: Vztah druhové početnosti biocenóz a vnitřních faktorů (působících uvnitř bioceóz): 1) Mezidruhová konkurence: Počet druhů v biocenóze zcela jistě souvisí i s mezidruhovou konkurencí. Buď je do jisté míry jejím výsledkem u vyvážených, stabilních biocenóz již ke konkurenčnímu vylučování druhů nedochází (již k němu došlo v minulosti) viz historie biocenózy. K tomu dochází pouze v nevyvážených (nestabilních) biocenózách. Zde je vliv mezidruhové konkurence větší než vliv vnitrodruhové konkurence. Koexistence konkurentů je možná v heterogenním (mozaikovitém) a v čase proměnlivém prostředí (trvalá drobná narušování a nastolování větší heterogenity). 2) Shlukování jedinců konkurujících si druhů a rozrůznění nik: Oboje vede ke snížení dopadů mezidruhové konkurence a tím ke zvýšení (resp. zachování) druhové bohatosti. 3) Vliv predátorů a herbivorů: Při konzumaci konkurenčně silných druhů (živočichů, rostlin) jejich predátory dochází k omezení jejich konkurence a k vytvoření životního prostoru pro méně konkurenčně schopné organismy (uplatňuje se více ve stabilních biocenózách).

41 Vztahy mezi druhy hmyzu tvořící jednu guildu (cech) na dubu. Jedná se o herbivorní druhy. Jejich společným zdrojem potravy jsou listy dubu

42 Vztahy mezi druhy hmyzu tvořící jednu guildu (cech) na dubu. Jedná se o herbivorní druhy. Jejich společným zdrojem potravy hořčice černá Housenky běláska zelného (Pieris brassicae) Delia radicum Pratylenchus penetrans

43 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Abundance: počet jedinců všech druhů (populací) vztažený na jednotku plochy či objemu (pozor na disperzi jedinců jednotlivých druhů v prostoru) Biomasa: představuje hmotnost celé biomasy v určitém okamžiku na určitém místě, vyjadřuje se: - v jednotkách hmotnosti živých jedinců - v sušině - obsahem bílkovin - obsahem biogenního některého biogenního prvku (zejména C, N, P), popř. jejich poměrem (viz stechiometrie) - množstvím vázané energie (stanovení tuků, cukrů, bílkovin; spalné teplo kalorimetry)

44 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Velikost biomasy různých biocenóz: Lesní biocenózy ve střední Evropě: až 600 t/ha Biomasa ptáků: 1 2 kg/ha Biomasa drobných savců: asi 5 kg/ha Biomasa ryb v našich rybnících: 400 kg/ha Biomasa edafonu: několik set kg/ha

45

46 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Frekvence, konstance, fidelita Frekvence: vyjadřuje četnost výskytu určitého druhu v sérii vzorků (např. fytocenologických snímků) odebraných současně z určité (jedné) biocenózy. n i počet vzorků, které obsahují daný druh n celkový počet vzorků Čím více druhů s vyšší frekvencí se v biocenóze vyskytuje, tím je homogennější

47 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Frekvence, konstance, fidelita Konstance: Vyjadřuje stálost druhu (druhů) ve sledované biocenóze a slouží tak i k posouzení změn v ní probíhajících. Rozdíl oproti frekvenci je v tom, že v tomto případě se nepracuje se vzorky odebrány současně (v jednom termínu), ale se vzorky odebranými vždy po určitém čase. n i počet vzorků, které obsahují daný druh n celkový počet vzorků

48 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Frekvence, konstance, fidelita Podle zjištěných hodnot KONSTANCE (%) se studované druhy dělí do 4 (nebo 5 tříd):

49 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Frekvence, konstance, fidelita Fidelita (věrnost): představuje stupeň vazby druhu k určitému typu biocenózy. Spektrum obývaných biocenóz je dáno ekologickým rozpětím (valencí) druhu. Podle fidelity a příslušnosti k určitému společenstvu se rozlišují: - eucenní druhy: stenoekní druhy s těsnou vazbou k určitému společenstvu - tychocenní druhy: jsou euryekní a jsou součásti více různých společenstev, většinou zde tvoří významné podíly - acenní druhy (ubikvisté): nenáročné druhy, hojně rozšířené bez zjevného vztahu k některému společenstvu - xenocenní druhy: jsou to druhy, které se octli v dané biocenóze náhodou a svými ekologickými vztahy sem nepatří

50 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Dominance: vyjadřuje zastoupení jednotlivých populací v celkovém počtu jedinců biocenózy (taxocenózy) V málo narušených biocenózách jsou víceméně rovnoměrně zastoupeny druhy dominantní dominantní subdominantní a recdentní. Silně narušené biocenózy se vyznačují několika druhy s vysokou dominancí, malým zastoupením druhů dominantních až recedentních a naprostou převahou druhů subrecedentních. Pojem skupinová dominance

51 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Příklad poměrně málo narušených travinných společenstev na Českomoravské vrchovině (Kameničky): V rámci čeledi můrovitých (Noctuidae) bylo zaznamenáno 152 druhů (celkový počet odchycených jedinců během monitoringu v letech : 14300). Zaznamenané druhy byly na základě relativní početnosti jejich jedinců roztříděny do konkrétních tříd dominance: Zdroj: Laštůvka a Dvořák, 1992; Laštůvka, 1992)

52 Dominance jednotlivých druhů rodu Meligethes v českých populacích blýskáčků na řepkových polích Relative frequence of species (%) 104 GRAPH 1A (2009) M. aeneus M. viridescens M. coracinus other species Relative frequence of species (%) Relative frequence of species (%) GRAPH 1B (2010) M. aeneus M. viridescens M. subaeneus M. carinulatus M. coracinus other species GRAPH 1C (2011) M. aeneus M. viridescens M. subaeneus M. carinulatus M. coracinus other species

53 Table 1 - Dominance Indices stated for individual species of Meligethes genus recorded at various localities in the Czech Republic in Locality Dominance Index (D; %) (date of sampling) D5 D4 D3 D2 D1 eudominant dominant subdominat recedent subrecedent Blučina M. aeneus 84.2 M. viridescens 7.9 M. subaeneus M. coracinus 7.2 Troubsko M. aeneus 79.7 M. viridescens M. coracinus 12.8 Žabčice M. aeneus 94.8 M. viridescens M. coracinus 3.0 Blatnička u Hodonína M. aeneus 88.2 M. viridescens 10.0 M. coracinus Moutnice M. aeneus 91.0 M. viridescens 6.5 M. coracinus Brno - Líšeň M. aeneus 89.2 M. coracinus 7.0 M. viridescens 3.2 M. nigrescens M. atratus 0.6 Braniškov M. aeneus 88.1 M. viridescens 8.1 M. coracinus 2.4 M. atratus Veverská Bítýška M. aeneus 90.7 M. viridescens 4.8 M. atratus M. coracinus 4.0 Maršov M. aeneus 71.0 M. coracinus M. viridescens 20.0 Horní Domaslavice M. aeneus 82.8 M. viridescens M. coracinus 10.9 Kněževes M. aeneus 90.6 M. viridescens 6.4 M. nigrescens 2.1 M. atratus M. coracinus 0.3 Rozseč nad Kunštátem M. aeneus 81.4 M. atratus M. viridescens 12.1 M. coracinus 2.9 Olešnice M. aeneus 87.8 M. viridescens 8.7 M. coracinus Rovečné M. aeneus 88.9 M. viridescens 8.9 M. coracinus Zbraslavec M. aeneus 81.3 M. coracinus M. viridescens 15.6

54 Dominance jednotlivých druhů stonkových krytonosců ve sběrech pořízených v porostech řepky ozimé během března a dubna 2012 (žluté body + ovály: zde byl celkově nejpočetnější druh k. čtyřzubý; červené body + ovály: zde byl celkově nejpočetnější druh k. řepkový; modré body + ovály: zde byl celkově nejpočetnější druh k. brukvový; zelené body + ovály: zde byl celkově nejpočetnější druh k. černý)

55

56 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Diverzita (rozmanitost): Je potřeba rozlišit, jestli nám jde o genetickou, druhovou nebo ekosystémovou diverzitu (na jaké úrovni se pohybujeme). Druhová diverzita: nejedná se pouze o seznam (výčet) druhů tvořících nějakou biocenózu. Jde o pokus stanovit významnost jednotlivých druhů na základě rozložení počtů jedinců v rámci přítomných druhů. Vyjadřuje se prostřednictvím různých indexů. Např. Shannon-Wienerův index: n i hodnota významnosti druhu i (počet jedinců, pokryvnost, biomasa) n součet hodnot významnosti všech druhů Místo obtížně počitatelného log 2 se běžně používá přirozeného logaritmu L n

57 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Shannon-Wienerův index: Čím je index H větší, tím je biocenóza (synuzie, guilda, taxocenóza) tvořena větším počtem druhů s relativně nižší početností. Minimální hodnota H: když jsou v biocenóze pouze jedinci jednoho druhu, H = 0 Maximální hodnota H: když je v biocenóze od každého druhu stejný počet jedinců

58 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Shannon-Wienerův index: Vyrovnanost (ekvitabilita) druhové diverzity: vyjadřuje rovnoměrnost zastoupení jednotlivých druhů v biocenóze: H max index diverzity při maximální vyrovnanosti (např. 10 druhů po 10 jedincích) S celkový počet druhů Čím více se hodnota E blíží číslu 1, tím je společenstvo početně vyrovnanější Poznámka: počítalo-li se s Ln při výpočtu H, je nutné použít Ln i při výpočtu E

59 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Druhová podobnost: Při srovnávání dvou a více biocenóz je také možné vyjádřit jejich druhovou (floristickou, faunistickou) podobnost. K výpočtu lze využít více vztahů. Běžnější jsou Jaccardův (Ja) a Sorensenův (So) index podobnosti:

60 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Druhová podobnost: Při srovnávání dvou a více biocenóz je také možné vyjádřit jejich druhovou (floristickou, faunistickou) podobnost. K výpočtu lze využít více vztahů. Běžnější jsou Jaccardův (Ja) a Sorensenův (So) index podobnosti:

61 Kvantitativní a kvalitativní vlastnosti biocenóz: Druhová podobnost: Vzájemnou podobnost biocenóz lze také posuzovat z hlediska zastoupení různých taxonomických skupin, životních forem, konstance, druhové dominance nebo abundance. Je tedy možné využít velkého množství různých výpočtů a matematických vztahů. Velmi dobře se k tomu hodí i (výše zmíněné) ordinační techniky (shluková analýza)

62 Dynamika biocenóz: Biocenóza je soubor druhů proměnlivý v prostoru i čase. Časové změny (= změny projevující se na společenstvu v průběhu času) mohou nastávat z vnitřních nebo vnějších příčin a mohou být: - periodické nebo jednosměrné - krátkodobé nebo dlouhodobé Krátkodobé změny mají většinou (ne vždy) periodický charakter odehrávají se v rámci téže biocenózy (po nastalých změnách je pořád ta výchozí biocenóza, i když pozměněná). Dlouhodobé změny jsou často spojeny s nahrazováním jedněch druhů jinými v biocenózách v tomto případě již nejde o vývoj jedné biocenózy (její změny), ale o nahrazování jedné biocenózy následující (resp. sérií následujících biocenóz) na určitém stanovišti.

63 Dynamika biocenóz: Krátkodobé změny mají většinou (ne vždy) periodický charakter odehrávají se v rámci téže biocenózy (po nastalých změnách je pořád ta výchozí biocenóza, i když pozměněná). Mohou být vyvolány vnitřními i vnějšími faktory. Cirkadianní periodicita periodické změny nastávající v biocenóze během 24 hodin (střídání aktivity a odpočinku živočichů denní aktivita, noční aktivita atd.) Lunární perodicita ovlivňuje zejména mořské živočichy prostřednictvím přílivu a odlivu Sezónní (cirkaannuální) nebo fenologická periodicita mnohé druhy organismů (rostlin i živočichů) mají své vývojové cykly sladěny s ročními obdobími v téže biocenóze se tak se v průběhu roku objevují např. dospělci různých druhů hmyzu v různou dobu, druhy rostlin kvetou v různých obdobích

64 Letová perioda (během roku): bivoltinní trivoltinní Aktivita během dne: dospělci aktivní ve dne i v noci

65 Letová perioda (během roku): bivoltinní Aktivita během dne: dospělci aktivní v noci II. generace imag posilována migrujícími jedinci z jihu

66 Dynamika biocenóz: Fenologická periodicita v průběhu sezony se mění celkový vzhled společenstva jeho po sobě následující fáze se označují jako fenologické (sezónní) aspekty. Časové rozmezí fenologických aspektů

67 Dynamika biocenóz: Dlohodobé změny = SUKCESE Bude samostatná přednáška Klasifikace biocenóz (fytocenóz) Bude samostatná přednáška

68 EKOSYSTÉM

69 Ekosystém (cyharakteristika): EKOSYSTÉM = EKOLOGICKÝ SYSTÉM Systém vzniklý funkčním propojením BIOCENÓZY s EKOTOPEM Ekosystém je např. rybník nebo pole nebo také akvárium či zkumavka s mikroorganismy Hranice mezi ekosytémy jsou různě ostré a jsou dány zejména abiotickými podmínkami, které se navenek projevují různými typy společenstev.

70 Ekosystém (cyharakteristika): Ekosytémy jsou systémy otevřené mezi nimi a okolím dochází k výměně energie, látek a informací. Uvnitř ekosystémů fungují autoregulační mechanismy, které udržují jejich rovnovážný stav (rovnováhu) a mohou ovlivňovat stabilitu.

71 Ekosystém, jeho složky: 1. Anorganické látky (C, N, CO 2, H 2 O a jiné) obsažené v neživém prostředí a zapojené do koloběhů mezi živým a neživým KOLOBĚHY LÁTEK bude samostatná přednáška 2. Organické látky (bílkoviny, cukry, tuky) vznikají primárně v tělech organismů, druhotně se nacházejí i mimo ně 3. Producenti (jedná se o autotrofní organismy) jsou schopni vytvářet organické látky z jednoduchých látek anorganických. Jsou to zelené rostliny (fototrofní FOTOSYNTÉZA: bude samostatná přednáška), v daleko měnší míře též foto- a chemotrofní bakterie 4. Konzumenti (fytofágové, zoofágové, saprofágové) ke své výživě a k získávání energie využívají organické látky vytvořené autotrofy. Organické látky přetvářejí a částečně také rozkládají. 5. Dekompozitoři (destruenti, reducenti, mikrokonzumenti) mají rozhodující podíl na závěrečné fázi mineralizace (jsou to především bakterie a houby)

72 Ekosystém, jeho složky: Z funkčního hlediska v ekosystému dochází: - k produkci a dekompozici organické hmoty - k vytváření potravního řetězců (resp. sítí) - realizují se zde toky energie (mezi jednotlivými složkami, i ven a dovnitř) - probíhají zde (mezi jednotlivými složkami, i ven a dovnitř) koloběhy látek - fungují zde (na určité úrovni) autoregulační a stabilizační procesy

73 Produktivita a produkce: Produktivita ekosystému schopnost vyprodukovat určité množství organické hmoty za jednotku času (= produkční potenciál ekosystému) Produkce ekosystému nárůst organické hmoty za určitou dobu na určité ploše (objemu), (= realizovaná produktivita) Biomasa celková okamžitá hmotnost (není zde obsaženo hledisko času) Primární produkce množství organické hmoty vyprodukované primárními producenty za určitý čas: Hrubá primární produkce (PP G ) veškerá organická hmota vytvořená za určitý čas primárními producenty Čistá primární produkce (PP N ) Získá se, když se od PP G odečte množství organické hmoty, kterou spotřebují na vlastní metabolické pochody (např. dýchání) primární producenti. Je to tedy množství organické hmoty využitelné v další trofické úrovni. Sekundární produkce vzniká na dalších trofických úrovních platí pro ní totéž co pro primární produkci (hrubá s.p. čistá s.p.)

74 Produktivita a produkce:

75 Potravní řetězce: Potravní řetězec = sled několika postupně se konzumujících organismů

76 Potravní řetězce: Potravní řetězce probíhají, jak dlouhodobě, tak mohou být i jen jednorázový charakter. Potravní vztahy v ekosystému jsou velmi spletité, vzniká složitá trofická (potravní) síť = trofická struktura ekosystému

77 Příklad trofické struktury lučního ekosytému:

78 Tok energie:

79 Tok energie: Důležité cesty toku energie ekosystémem:

80 Tok energie: Důležité cesty toku energie ekosystémem: Podle Stugrena, 1986

81 Ekologické pyramidy: Znázorňují trofickou strukturu ekosystému. Základem každé pyramidy je úroveň producentů a nad ní jsou umístěny další úrovně podle počtu článků příslušného potravního řetězce. Rozlišují se: - pyramidy početnosti (zachycují přímo počty jedinců na jednotlivých úrovních) - pyramidy biomasy (znázorňují celkovou biomasu nebo pouze produkci) - pyramidy energie (vyjadřují toky energie

82 Stabilita ekosystému: Ekosytémy mohou být narušovány různými přírodními i antropogenními faktory (disturbance). Přírodní faktory: extrémní povětrnostní výkyvy, vichřice, záplavy, přemnožení některých druhů, likvidace rostlinných druhů herbivory, oheň Antropogenní narušování: rozmanité podoby znečišťování ovzduší, těžba nerostných surovin, kultivace půd, zemědělská činnost, lesní holoseče, záměrné vypalování. Narušení může různé povahy z hlediska četnosti působení: - jednorázové narušení - může se objevovat opakovaně (třeba i pravidelně) - může působit trvale

83 Stabilita ekosystému: Reakce ekosystému na narušení: Ekosytémy jsou na narušení různě citlivé. Schopnost ekosytému určitému narušení odolávat nebo se po vychýlení vracet zpět do původního stavu se nazývá STABILITA ekosystému. V tomto smyslu se rozlišuje mezi: -rezistencí (odolností) ekosytému - resiliencí (pružností) ekosystému