Ekologické a fyziologické adaptace rostlin na prostředí polárních ekosystémů

Transkript

1 Ekologické a fyziologické adaptace rostlin na prostředí polárních ekosystémů

2 Vegetace polárních oblastí a její rozšíření Tundra terestrický ekosystém s nízkou pokryvností rostlin. V severní hemisféře se tundra rozprostírá na 23,6 mil. km2, v jižní pouze na 1,3 mil. km2. Hranice lesa - timberline (tree line) - hranice mezi systémem lesa a tundry. Tato hranice je reprezentována širokou přechodnou zónou, kde průměrná červencová izoterma je kolem 10 C.

3 Několik schémat rozdělení vegetace polárních oblastí: nízká střední vysoká tundra kamenitá poušť ledová poušť subarktická pravá Arktida arktická poušť subantarktická antarktická maritimní Antarktida kontinentální Antarktida

4 Vegetační oblasti

5 Délka vegetační doby

6 Diverzita organismů v Arktidě

7 Rostliny tvořící hranici lesa

8 Nízká Arktida je osídlena několika typy vegetace: Ekoton lesotundry (subarktická zóna), stromy se širokou korunou, ale omezeným kořenovým systémem, koruna vytváří často praporový tvar. V této vegetační formě častý výskyt rašelinišť.

9 Tundra nízké Arktidy druhově bohatá, cca 600 druhů cévnatých rostlin. Celkově známe asi 900 arktických druhů cévnatých rostlin, ale pouze asi 200 druhů je vázáno pouze na arktický ekosystém. Cévnaté rostliny dominují, mechy a lišejníky v menším rozsahu. Rostlinný pokryv je 100%, vrstva vegetace je silná, problematická chůze v tomto typu vegetace.

10 Tundrové společenstvo nízké Arktidy může být rozděleno do dvou podtypů: Subarktická tundra (průměrná červencová teplota 6 až 10 C) dobře vyvinutá mechová a lišejníková složka, křovinné patro tvořeno Betula nana, Salix pulchra, S. glauca. Pokrývá malou část Aljašky, velkou část kanadské Arktidy a západní část Sibiře. Říční nivy porostlé stromovým patrem. Karibu, losi, sobi, bobři a celá řada ptačích druhů jsou vázáni na tento ekosystém. Losi a bobři obývají především říční nivy této oblasti. Arktická tundra (průměrná červencová teplota 4 až 6 C) ustupují křoviny a nastupují arktické druhy (Dryas, Salix polaris, S. reticulata). Během zimy méně sněhu, tvorba polygonálních půd.

11 Vysoká Arktida (průměrná červencová teplota 2 až 4 C) Charakteristická nízkým pokryvem vegetace (méně než 25%) Rostlinná společenstva nízké Arktidy v klimaticky příhodných podmínkách (v místech teplejšího klimatu okolí řek, pobřežní úseky) přechází do vysoké Arktidy. Jsou zde zastoupeny ostřicové louky a na ně vázané živočišné druhy pižmoň, různé druhy hus, atd. Polární pouště (pokryvnost vegetace menší než 5%) a polopouště (5-25%) velké zastoupení mechů a lišejníků až do 50%, cévnaté rostliny pouze 1-2% pokryvnosti, velmi omezený výskyt živočichů.

12 Vegetace polárních pouští vykonávají všechny metabolické procesy (včetně ukončení životních cyklů) za podmínek krátkého vegetačního období.většina polárních rostlin je schopná růst v příznivějších klimatických podmínkách, ale nejsou zde schopny odolávat konkurenčnímu tlaku místní vegetace. mohou růst a rozmnožovat se v teplotách blízko 0 C, červencová průměrná teplota 2 C ukrývají se v terénu v závislosti na mikroreliéfu rostou těsně nad povrchem půdy velmi malý kořenový systém neexistuje zde sezónní sukcese, většina druhů kvete v omezeném čase po ukončení tání sněhu pouze arktické druhy jsou Poa abreviata, Papaver radicatum, Draba subcapitata, Saxifraga cernua, atd. vegetativní rozmnožování převládá nad rozmnožováním semeny

13 Polární rašeliniště Uzavřené systémy, kde je produkce organické hmoty větší než dekompozice. Dochází k akumulaci organické hmoty. Rozvoj polárních rašelinišť je limitován nízkou teplotou. Polární rašeliniště nejsou tak hluboká jako v temperátních oblastech. Nízká teplota podmiňuje nízkou dekompozici. Odumřelá organická hmota rašelinišť postupně zamrzá do permafrostu.

14 Antarktická rostlinná společenstva oproti arktickým o mnoho jednodušší. V subantarktické oblasti převažují trsnaté trávy. Keřové patro především v oblasti Ohňové země - zvláštní druh buku.

15 Adaptace rostlin na polární stanoviště jednoděložné rostliny (traviny a křoviny) druhové spektrum je velmi široké vytrvalé typy, jednoleté typy se vyskytují jen velmi ojediněle obnovovací pupeny těsně nad povrchem půdy květní pupeny jsou tvořeny během předcházející vegetační sezóny kopečkovitá morfologie opylování větrem (větrosnubné rostliny) nebo samoopylení produkce semen bezpohlavním procesem zvýšení počtu chromozomů polyplodie.tímto procesem získávají rostliny přirozenou odolnost proti vlivům extrémního prostředí. vegetativní rozmnožování (kořenové oddenky, odnože, atd.) produkce reprodukčních hlíz pupenů (utajená viviparie) viviparie produkce semen, které klíčí již na mateřské rostlině.

16 Stresové faktory působící na rostliny polárních oblastí nízká teplota dostupnost vody limitace minerálními živinami limitace nedostatku světla střídání period vymrzání a tání délka vegetační sezóny nestálost podmínek Stres vysychání a vymrzání Stres z vysychání a vymrzání je fyziologicky totožný. Je charakterizován dehydratací a tvorbou ledových krystalů uvnitř buněk. Spojené s poškozením membránových systémů, vyvoláním metabolických poruch a oxidativním stresem. Mění se zastoupení a složení mastných kyselin obsažených v membránách.

17 Rostliny osídlující polární oblasti potřebují k optimálnímu fungování fotosyntézy relativně vysokou teplotu. Za suboptimálních podmínek nízkých teplot fotosyntéza stále probíhá. V teplotách kolem nuly relativně vysoká fotosyntéza. Rostliny jsou schopné metabolizovat pod bodem mrazu ve značně dehydratovaném stavu - významné u kryptogam. Při nízkých teplotách jsou silně redukovány metabolické procesy - teplota klesá rychlost respirace nižší než rychlost fotosyntézy pozitivní uhlíková bilance. Rostliny regulují osmotický tlak v buňkách pomocí syntézy cukrů a cukerných alkoholů. Řasy a lišejníky produkují především alkoholické cukry (polyoly), cévnaté rostliny syntetizují především cukry.

18 Sinice, eukaryotické řasy, bakterie, lišejníky a vybrané druhy mechů jsou poikilohydrické organismy, - schopné tolerovat vysychání. Tyto organismy nemají buněčné vakuoly, které jsou zodpovědné za hospodaření s vodou. Metabolismus těchto organismů je přímo řízen vnějšími podmínkami. Tato vlastnost je doprovázená buněčnými a fyziologickými obrannými modifikacemi: mobilita buněk komplikovaný životní cyklus vícevrstevná buněčná stěna produkce slizu vznik různých asociací s jinými organismy