Společenstva. enstva. charakteristické znaky biocenóz stálost (stabilita) nezávislost autoregulace

Transkript

1 Společenstva enstva Společenstvo enstvo = BIOCENÓZA Heterotypický soubor složený z populací různých druhů mikroorganismů, rostlin a živočichů, vzájemně spjatý složitými vztahy. různé podmínky, různá velikost a rozsah, méně složitou organizací. Hlavní společenstva - s dostatečnou velikostí a úplnou organizací, jsou poměrně nezávislá na vstupech a výstupech z okolních společenstev Vedlejší společenstva jsou více či méně závislá na okolních souborech charakteristické znaky biocenóz stálost (stabilita) nezávislost autoregulace

2 V biocenóze existují dokonalé autoregulační (homeostatické) mechanismy, které nastolují a udržují její vnitřní rovnováhu. Tyto mechanismy se realizují prostřednictvím interakcí uvnitř populací, mezi populacemi i mezi organismy a neživým prostředím a často fungují na principu negativní zpětné vazby. Pokles obsahu toxických látek v rostlině Růst početnosti býložravce Růst konzumace Růst obsahu toxických látek v rostlině Snížení konzumace Pokles početnosti býložravce Dělení biocenóz Biocenózy lze rozdělit na: Přirodní společenstva vzniklá bez jakýchkoli antropických zásahů. Ve střední Evropě už takováto společenstva nejsou. Přirozené do jisté míry ovlivněné činností člověka, ale svým složením se blíží přírodním. Umělé (biocenoidy) jsou vytvářeny člověkem záměrně nebo vznikají neřízeně v důsledku lidské činnosti. Agrocenózy, okrasné a ruderální biocenózy Všechny živé organismy na Zemi vytvářejí obrovské množství biocenóz, které se dohromady skládají v biosféru. Hierarchicky lze mezi jednotlivými biocenózami rozlišit tři základní superbiocenózy: suchozemskou, sladkovodní a mořskou. Níže v této hierarchii stojí biomy velké biocenózy, které zaujímají velký prostor a jsou regulovány především makroklimatem TUNDRA, TAJGA, POUŠTĚ atd.

3 Struktura biocenóz - fytocenóza, zoocenóza, mikrobiocenóza - taxocenózy: ichtiocenóza, ornitocenóza. - synusie soubor druhů obývající jen část biocenózya mající určité společné ekologické rysy VERTIKÁLNÍ rozčlenění na patra či etáže - společenstva, která je osidlují STRATOCENÓZY (korunové, kmenové, keřové, bylinné, mechové, hrabankové, několik stratocenóz půdních) HORIZONTÁLNÍ ani horizontálně nemají společenstva stejné složení, strukturu a funkci Biochoria koncentrační místa, místa s určitými podmínkami, kde se koncentrují organismy s příslušnými nároky CHORIOCENÓZY (u rybníku dané hloubkou vody hydrofyty, hygrofyty, mezofyty) Merotopy MEROCENÓZY společenstva například květů, dutin kmenů, skulin pod kameny EKOTON Mezi společenstvy existují určité hranice - EKOTONY -různě široké přechodné zóny, které jsou často druhově bohatší než sousední společenstva mohou se zde vyskytovat druhy obou společenstev a navíc druhy typické pro přechodné prostředí - EKOTONÁLN LNÍ EFEKT Ostrá hranice mezi dvěma společenstvy je poměrně vzácná rozhraní mezi suchozemským a vodním prostředím, při výrazném gradientu abiotických podmínek, antropogenně.

4 Druhové bohatství V současné době je na světě popsáno kolem 1.7 miliónů druhů organismů. Odhady se pohybují od 3-50 miliónů. Biocenóza je druhově tím bohatší, čím jsou podmínky prostředí rozmanitější a stálejší. Čím jsou podmínky extrémnější nebo odchylnější od normálu a prostředí jednodušší, tím je biocenóza druhově chudší. Gradienty druhového bohatství Zeměpisná šířka - druhové bohatství roste od pólů k rovníku. < -na 1 ha tropického deštného lesa připadá druhů stromů -na 1 ha lesa Severní Ameriky připadá druhů stromů -na 1 ha lesa v Kanadě připadá 1-5 druhů stromů Gradienty druhového bohatství Nadmořská výška s rostoucí nadmořskou výškou počet druhů klesá, společenstva jsou izolovanější a většinou obývají menší území Hloubka méně druhů v hlubších, chladných, tmavých a na kyslík chudších vodách než v mělkých povrchových vodách Sukcese druhové bohatství roste v průběhu sukcese, ale nemusí být nejvyšší v klimaxu

5 Příčiny různr zného počtu druhů v biocenóze Evoluční doba Mezi druhově nejbohatší patří biocenózy tropických deštných lesů jsou značně rozsáhlé a existují desítky miliónů let bez výrazných výkyvů podmínek prostředí. Příčiny různr zného počtu druhů v biocenóze Ekologická doba Doba za kterou dochází k rozptylu stávajících druhů, nikoliv k speciaci. Příčiny různr zného počtu druhů v biocenóze Stálost klimatu V sezónním prostředí jsou druhy specializovány na určité roční období. V nesezónním (tropy) prostředí se vyvíjejí specializace na potravu, která je dostupná celoročně. Nepředvídatelné změny klimatu pravděpodobně působí jako záporný faktor.

6 Příčiny různr zného počtu druhů v biocenóze Různorodost biotopu Mozaikovitá povaha prostředí umožňuje koexistenci příbuzných druhů Prostorově různorodější prostředí poskytuje větší spektrum mikroklimatu, více úkrytů před predátory, více hnízdních možností více druhů Více půdních typů umožňuje přítomnost rozmanitější vegetace více živočišných druhů Příčiny různr zného počtu druhů v biocenóze Konkurence Konkurenční vylučování probíhá pouze v nevyvážených ekosystémech. V rovnovážné biocenóze nedochází ke konkurenci, pouze krátkodobě např. při přemnožení nebo místně a nedochází k eliminaci. Příčiny různr zného počtu druhů v biocenóze Predace Vliv predátorů a herbivorů na druhovou početnost se projevuje zejména v málo proměnlivých podmínkách. Pokud predátor preferuje nejpočetnější potravu nebo konzumuje konkurenčně zdatný druh, omezuje konkurenci a umožňuje přežití druhů konkurenčně slabších zvýšení druhového bohatství biocenózy. Opačný efekt nastává, když je selektivně konzumován konkurenčně slabý druh a ten vymizí.

7 Příčiny různr zného počtu druhů v biocenóze Klima Půda Orografie Velikost území Koncentrace živin a potravy Další mezidruhové vztahy Choriocenózy Vertikální struktura společenstva

8 Životní formy 30 cm Fanerofyt Chamaefyt Hemikryptofyt Geofyt Terofyt Hydrofyt Ekosystém Ekosystém - systém vzniklý propojením biocenózy s biotopem -otevřený systém, který si vyměňuje s okolím energii, látky a informace a který se v čase vyvíjí -uvnitř fungují autoregulační mechanismy, které udržují jejich rovnovážný stav a mohou ovlivňovat stabilitu energie energie EKOSYSTÉM Import hmoty Export hmoty

9 Ekosystém - složky Anorganické látky Organické látky Producenti Konzumenti Dekompozitoři Trofické úrovně IV. III. II. I. Terciární konzumenti Sekundární konzumenti Primární konzumenti Producenti Sekundární masožravci Primární masožravci (karnivoři) Býložravci (herbivoři) Autotrofní organismy O m ni v o ři III. IV. Rys Liška obecná Dekompozitoři II. Hraboš polní I. Tráva Potravní řetězce Pastevně kořistnický Detritový Parazitický Potravní sítě

10 Pastevně kořistnický -od producentů přes fytofágy a zoofágům -velikost těl v jednotlivých tofických úrovních se zvětšuje, jejich populační hustota zmenšuje Detritový -odumřelá organická hmota, nekrofágové, saprofágové, mikroorganismy -velikost těl se zmenšuje, populační hustota roste Ekosystém - procesy Tok energie Koloběh látek Vývoj sukcese Autoregulace

11 Tok energie Hlavním zdrojem energie pro všechny ekosystémy je Slunce. Rostliny procesem zvaným fotosyntéza jsou schopny přeměnit energii slunečního záření na energii chemických vazeb. Fotosyntéza světlo 6 CO H 2 O -----> C 6 H 12 O O H 2 O chlorofyl Primární děje jsou bezprostředně závislé na světle (světelná fáze) a probíhají v thylakoidních membránách chloroplastů; Zahrnují pohlcení světla fotosyntetickýme barvivy, redukci koenzymu (viz dále) a syntézu ATP. Sekundární děje nejsou na světle bezprostředně závislé, tj. mohou probíhat na světle i ve tmě (temnostní fáze); Jejich podstatou jsou procesy spojené s fixací CO 2 a vznikem šestiuhlíkatého cukru (glukózy). Sekundární děje probíhají mimo thylakoidy, ve stromatu chloroplastů.

12 Tok energie Produkce -nárůst organické hmoty za jednotku času na jednotku plochy či objemu Primární produkce -množstvíorganické hmoty vyprodukované producenty (rostlinami) Energie Hrubá primární produkce - spotřebovaná na Čistá primární metabolismus produkce dýchání % + vylučování organických látek kořeny % Produkce Biomasa vytvořená producenty je využívána konzumenty a dekompozitory a vzniká produkce sekundární. Obecně při přechodu energie z jedné trofické úrovně na vyšší činí ztráty až 90 %.

13 Primární produktivita - rychlost produkce biomasy rostlinami na jednotku plochy Suchozemská část Země Mořské oblasti x10 9 t suché hmoty/rok 50-60x10 9 t/rok produktivita lesů, travinných společenstev, plodin a jezer roste od pólů k rovníku faktory teplota a záření produktivitu moří omezuje nedostatek živin Primární produktivita Primární produktivita Omezující faktory suchozemských společenstev Nedostatek vody rychlost fotosyntézy Nedostatek minerálních živin Teplota Nedostatečná hloubka půdy Neúplný zápoj rostlin Nízkáúčinnost fotosyntézy listů

14 Koloběh látek paraziti I. paraziti II. rostliny fytofágové predátoři I. predátoři II. minerální živiny dekompozitoři Účinnost přenosu energie Rostliny ze 100 % globálního záření pohltí pouze 50 % (PAR), fixují 1 % (HPP) a pouze 0,5 % (CPP) Fytofágov gové fixujíprům. 10 % energie z rostlin (hraboš 2-5 % v CSP, hmyz až 40 % v CSP) Zoofágov gové fixují až 20 % energie kořisti Pyramidy početnosti biomasy energie

15 Cyklus uhlíku Cyklus vody Cyklus dusíku

16 Sukcese - dlouhodobé změny společenstva (ekosystému) - vývoj společenstva Příčiny vzniku sukcese: - autoregulační mechanismy neustále nastolují v biocenóze rovnovážný stav (mezi příjmem a výdejem energie a hmoty); vychýlení z rovnovážného stavu vyvolá řetězec změn uvnitř společenstva, které vedou k opětovnému nastolení rovnováhy -konkurenčně slabší druhy jsou vytěsňovány druhy konkurenčně silnějšími Sukcese Směřuje k: -větší uspořádanosti biocenózy (menší entropii) - strukturální složitosti b. - akumulaci biomasy, energie a informací exogenní (allogenní) X endogenní (autogenní) primární X sekundární Sukcese

17 Sukcese -sukcese může být kontinuální nebo může probíhat přes jednotlivá sukcesní stádia sukcesní řady -závěrečné stádium sukcese se nazývá KLIMAX (dosaženo rovnovážného stavu mezi biocenózou a abiotickýcm prostředím) KLIMAX - klimatický x edafický Rozdíly mezi ranými stádii sukcese a klimaxem Rané sukcesní stadium Klimax druhy malé velké krátkověké dlouhověké strategie r-stratégové K-strategové čistý přírůstek biomasy malá velká vázaná energie nízká vysoká vázané živiny málo mnoho koloběh látek rychlý pomalý tok energie rychlý pomalý prostorová struktura jednoduchá složitá trofická struktura jednoduchá složitá druhová diverzita nízká vysoká Biomy Společenstva velkých oblastí Země spolu se substrátem a makroklimatem tvoří rozsáhlé ekologické systémy Biomy. - nejvyšší jednotky používané pro třídění suchozemských ekosystémů - jsou určeny především klimatem a vegetací klimatického klimaxu (společenstvo v rovnováze s podnebím dané oblasti) - vegetace odráží hlavní rysy místního klimatu a také určuje strukturální povahu stanoviště pro živočichy proto tvoří vhodný podklad pro popis a třídění biomů

18 Základní skupiny biomů: travinné a lesní Travinné - méně rozmanité než lesní vlhkéarktickébiomy(tundra) travinné biomy mírného pásma (step, prérie, pampa) travinné biomy tropického pásma (savana) pouštní biomy Lesní severský jehličnatý les (tajga) opadavý listnatý les mírného pásma listnatý vždyzelený subtropický les chaparraly (subtropická vegetace trnitých keřů a zakrslých stromů s tuhými listy) tropický deštný les tropické opadavé listnaté lesy Tundra Existují dva hlavní tundrové biomy, které pokrývají velké plochy v arktické oblasti severní Evropa, severní Amerika. -mnoho druhů se vyskytuje v obou oblastech (mají cirkumpolární rozšíření), jelikož byly obě tyto oblasti propojeny -hlavními mezními činiteli jsou nízké teploty a krátké vegetační období (asi 60 dní) -půda zůstává po celou sezónu zamrzlá až na několik cm při povrchu -vlhké arktické travinné společenstvo, kde převažují lišejníky, trávy, ostřice a zakrslé dřeviny -obratlovci pouze homoiotermní skupiny ptáci a savci (lumíci, sovice sněžná, řada druhů bahňáků, bělokur, sob, pižmoň ) -bezobratlí nejhojnější jsou zástupci dvoukřídlých (komáři a muchničky) Alpinská tundra - ve srovnání s arktickou tundrou je zde více sněhu, není zde trvale zamrzlá půda, a režim střídání světla a tmy je v důsledku jižnější zeměpisné polohy jiný Tundra

19 Tajga Rozsáhlé oblasti severského neopadavého lesa se táhnou jako široké pásy napříč celou severní Amerikou a Evropou, další oblasti se vyskytují v horách a to dokonce i v tropech typickou životní formou je zde neopadavý jehličnatý strom, především smrk, jedle a borovice celoročně je v porostech silný stín, takže keřové a bylinné patro je velmi málo vyvinuto přestože jsou zde polovinu roku velmi nízké teploty, je zde velmi vysoká produkce biomasy (dřeva) jehlice se rozkládají velmi zvolna a v půdě se tak vytváří charakteristický podzolový profil místy je tajga prostoupena skupinami listnáčů (osika, bříza, vrba), na kterých jsou potravně vázáni větší savci losi, zajíci, bobři silná sezónní periodicita zajíc a rys, kalamitní druhy hmyzu (především v oblastech s 1-2 stromovými druhy), semenožraví ptáci Tajga Opadavý les mírného pásma oblasti s o něco vyššími teplotami, se zřetelným sezónním rozdělením a rovnoměrně rozloženými srážkami a vysokou vzdušnou vlhkostí původně pokrývaly vých. část Sev. Ameriky, celou Evropu, část Japonska, Austrálii jednotlivé oblasti jsou od sebe výrazněji odděleny než např. tundra a tajga výraznější rozdíly v druhovém složení část roku jsou keře a stromy bez listí jiné světelné podmínky keřové a bylinné patro dobře vyvinuté velký počet ptáků a savců se živí semeny a plody výrazněji se zde již uplatňují obojživelníci a plazi tento biotop byl silně ovlivněn člověkem omezen výskyt velkých savců (zubr, los, jelen, srnec, medvěd, rys, div. kočka, vlk) lesy byly z větší části vykáceny největší rozvoj civilizace bělochů zemědělská půda, sídla, lesy často přeměněny na nepůvodní jehličnaté

20 Opadavý les mírného pásma Vždyzelený subtropický les ostrůvkovité rozšíření soubor několika značně odlišných prostředí jako je středomořská macchie, americký a australský chaparral, floridský a středoamerický hammock a vždyzelené lesy Japonska teplota vyšší, menší rozdíly mezi zimou a létem, srážky poměrně vydatné, ale mohou být soustředěny do zimního období limitujícím faktorem může být např. chaparrelech oheń velký počet druhů početné sinusie ptáků savci spíše střední velikosti (veverky, plši atp.) hojní plazi také stromové formy Vždyzelený subtropický les

21 Travnaté biomy mírného pásma rozšíření tam, kde jsou srážky příliš malé pro udržení lesa, ale vyšší než srážky vedoucí ke vzniku pouště, nebo kde je vysoká hladina podzemní voda, nebo kde požáry udržují travinná společenstva půdy jsou bohaté na humus a živiny bohaté sinuzie drobných savců (křečci, hraboši, sysli, svišti) velcí kopytníci (sajgy, divocí koně, osli, lamy, klokani) Travnaté biomy mírného pásma Tropické savanové biomy travnaté plochy s roztroušenými stromy či skupinami stromů oblasti s ročním úhrnem srážek okolo mm, ale dlouhým obdobím sucha významnou součástí jsou požáry počtem druhů jsou savany chudší než okolní biomy vysoká produkce biomasy největší zastoupení v Africe synuzie velkých kopytníků a velkých šelem

22 Tropické savanové biomy Pouštní biomy oblasti s nižšími srážkami než 250 mm, nebo se srážkami značně nerovnoměrně rozloženými absolutní pouště bez vegetace existují pouze vcentrálnísahaře a v severní Chile nejnižší produkce organické hmoty 3 základní formy pouštních rostlin jednoletky (přečkávají suché období v podobě semen), sukulenty, keřovité formace (drobné lístky a tuhou a silnou pokožkou) Pouštní biomy

23 Biomy tropického deštného lesa velká druhová rozmanitost srážky vyšší než mm za rok, jsou rozloženy rovnoměrně nejvyšší produkce živé hmoty ze všech suchozemských společenstev pokrývají nížinná pásma poblíž rovníku výkyvy teplot mezi dnem a nocí jsou větší než mezi létem a zimou 3 hlavní oblasti: 1) povodí Amazonky a Orinoka v J. Americe 2) povodí Konga, Nigeru a Zambezi ve stř. a záp. Africe 3) Borneo a N. Guinea patrovitost bylinné, keřové, 3 stromová přerůstavé stromy, korunové patro, spodní stromové v korunách stromů žije většímnožstvíživočichu než při zemi nejhojnější jsou ptáci, savci, ale i obojživelníci jsou přizpůsobeni životu na stromech žije zde řada specializovaných druhů s úzkými ekologickými nikami Biomy tropického deštného lesa Biomy tvrdolisté vegetace, opadavé a suché lesy vláhové podmínky přechodného rázu mezi pouští a savanou a deštným pralesem nerovnoměrné rozložení srážek trnité lesy buš (Austrálie, Afrika), caatinga vbrazílii drobné tvrdé dřeviny s malými lístky, které v období sucha opadávají tam, kde jsou srážky větší a pravidelnější vyvinutý les (monsunové lesy v tropické Asii)

24 Biomy tvrdolisté vegetace, opadavé a suché lesy