6. ŘÍZENÍ 6.1 OBECNÉ ZÁKONITOSTI. řecky kybernetes = kormidelník. INFORMACE pro určení informace potřebujeme dva objekty: sledovaný objekt signál

Transkript

1 řecky kybernetes = kormidelník 6. ŘÍZENÍ INFORMACE pro určení informace potřebujeme dva objekty: a) sledovaný objekt b) signál 6.1 OBECNÉ ZÁKONITOSTI informace je přiřazení množiny stavu sledovaného objektu množině stavu signálu Příklad: INFORMACE Množství informace: MNOŽSTVÍ INFORMACE sledovaný objekt křižovatka signál semafor C = log 2 M M počet možných stavů 2 stavy: A otevřeno ve směru jízdy B - zavřeno ve směru jízdy Z -zelená Č -červená Základní jednotka informace: bit (binary unit) = takovémnožství informace, které je třeba k výběru ze dvou stejně pravděpodobných možností 1

2 OBECNÉ SCHÉMA ŘÍZENÍ ZPĚTNÁ VAZBA INFORMACE VSTUP ANALÝZA VÝSTUP SIGNÁL VSTUP ŘÍDÍCÍ CENTRUM VÝSTUP SIGNÁL RECEPTOR ŘÍDÍCÍ CENTRUM EFEKTOR = způsob řízení, kdy informace o stavu na výstupu se vrací na vstup -systém upravuje své řízení podle výsledku předchozích řídících kroků - dva typy zpětné vazby: pozitivní a negativní SIGNÁL POZITIVNÍ ZPĚTNÁ VAZBA VSTUP ŘÍDÍCÍ CENTRUM VÝSTUP = způsob řízení, kdy regulace ve druhém kroku probíhá ve stejném směru jako v prvním kroku - vede ke stálému růstu, nebo poklesu - z dlouhodobého hlediska nestabilní systém nebo 1. krok 2. krok PŘÍKLAD POZITIVNÍZPĚTNÉ VAZBY Koncentrace skleníkových plynů se vzájemně ovlivňují nárůst koncentrace oxidu uhličitého nárůst koncentrace metanu Příklad pozitivní zpětné vazby Zvýšení teploty atmosféry zvýšení produkce metanu odtávání bažin v severských oblastech zvýšení jejich metabolické aktivity NEGATIVNÍ ZPĚTNÁ VAZBA KOLÍSÁNÍ TEPLOTY SIGNÁL VSTUP ŘÍDÍCÍ CENTRUM VÝSTUP = způsob řízení, kdy regulace ve druhém kroku probíhá v opačném směru než v prvním kroku -vede k rovnováze, zajišťuje stabilitu 1. krok 2. krok nebo 2

3 ochlazení ŘÍZENÍ TĚLESNÉ TEPLOTY oteplení SS REAKCE NA CHLAD A TEPLO teplotní receptory CNS - hypotalamus štítná žláza tyroxin hypofýza nadledvina adrenalin noradrenalin regulace průtoku krve kapilárami kůže svalový třes aktivní pohyb zvýšení metabolismu PŘENOS INFORMACÍ V živých systémech 2 základní oblasti přenosu a zpracování informací: 6.2 ŘÍZENÍ NA ÚROVNI ORGANISMU informace pro vznik nového organismu = genetické informace informace pro řízení života jedince = nervová soustava GENETICKÁ INFORMACE Informace pro vznik nového organismu James D. WATSON americký biolog Francis H. CRICK britský biochemik 1953 objevení struktury DNA 3

4 GENETICKÁ INFORMACE DNA princip společný pro všechny organismy základem nukleové kyseliny kódem je pořadí bází v DNK -adenin A -guanin G -cytosin C -thymin T rozmnožování = přenos genetické informace ŘÍZENÍ ORGANISMU SS Informace pro řízení života organismu NS ES ŘÍZENÍ ORGANISMU VÝVOJ SOUSTAV Obecné etapy vývoje soustav: 1. specializace buňky se specializují na určitou činnost 2. koncentrace -buňky se stejnou činností se sdružují do orgánů POHYB = ZÁKLADNÍ IMPULS PRO ROZVOJ ŘÍDÍCÍCH SOUSTAV 3. komplexace - činnost soustavy se zlepšuje vývojem specializovaných přídatných zařízení 4

5 VÝVOJ NERVOVÉ SOUSTAVY TYPY NERVOVÉ SOUSTAVY Fylogeneze nervové soustavy: difúzní gangliová žebříčková trubicová NS VÝVOJ NERVOVÉ SOUSTAVY ČLOVĚK vývoj vnějších přídatných zařízení vnější paměť 3000 př.n.l. písmo 15 st. knihtisk 19 st. fotografie, zvukový záznam 20 st. počítačové paměti vnější analyzátor 20 st. počítač SIGNÁL OBECNÉ SCHÉMA ŘÍZENÍ RECEPTOR ŘÍDÍCÍ CENTRUM EFEKTOR VNĚJŠÍ SMYSLOVÁ CENTRÁLNÍ SVALY PODNĚTY SOUSTAVA NERVOVÁ SOUSTAVA ORGÁNY ENDOKRINNÍ SOUSTAVA SIGNÁL OBECNÉ SCHÉMA ŘÍZENÍ RECEPTOR ŘÍDÍCÍ CENTRUM EFEKTOR SMYSLOVÁ SOUSTAVA SS VNĚJŠÍ SMYSLOVÁ CENTRÁLNÍ SVALY PODNĚTY SOUSTAVA NERVOVÁ SOUSTAVA ORGÁNY SVĚTLO ZRAK ZVUK SLUCH PLYNNÉ L. ČICH KAPAL. L. CHUŤ TEPLO TERMORECEPT. KONTAKT HMAT ENDOKRINNÍ SOUSTAVA 5

6 NERVOVÁ BUŇKA NS NERVOVÁ SOUSTAVA NS ŠTÍTNÁ ŽLÁZA ES ENDOKRINNÍ SOUSTAVA ES PŘÍŠTITNÁ TĚLÍSKA SLINIVKA BŘIŠNÍ ES TS ES 6

7 NADLEDVINA VARLATA ES RS ŠTÍTNÁ ŽLÁZA ES 6.3 ŘÍZENÍ NA ÚROVNI EKOSYSTÉMU ŘÍZENÍ EKOSYSTÉMU EKOLOGICKÁSTABILITA Ekologická stabilita = schopnost ekologického systému přetrvávat i za působení rušivého vlivu a reprodukovat své podstatné charakteristiky v podmínkách narušování zvenčí Ekologická rovnováha Je dynamický stav ekologického systému, který se trvale udržuje s malým kolísáním nebo do něhož se systém po případné změně opět spontánně navrací Je hlavním projevem ekologické stability NEGATIVNÍ ZPĚTNÁVAZBA VZTAH PREDÁTORA A KOŘISTI 7

8 ŠKŮDCI ŠKŮDCI vlk ŠKŮDCI P SARANČE STĚHOVAVÁ(1/2)... Potom vzdudil nás při východu slunce jeden z rýtířů ze spánku řka: Pane, vstávejte, nastává soudný den, neboť svět je samá kobylka. Tehdy vstavšejsme nasedli na koně a rychle jeli chtějíce vidět, kde je jejich konec. Dojeli jsme až do Pulkavy, sedm mil na daleko na délku, kam až sahaly. Jak široko se prostíraly, jsme zjistit nemohli. Jejich hlas byl podobný hřmotu, jejich křídla byly popsána černými písmeny a bylo jich tak hustě jako sněhu, takže nebylo možno vidět pro ně slunce... Těmito slovy popisuje Karel IV. ve svém vlastním životopise VITA CAROLI QUARTI své setkání s invazísarančí v roce 1338 v Horním Rakousku, u města Pulkavy, nedaleko Znojma hryzec vodní P SARANČE STĚHOVAVÁ(2/2) Saranče stěhovavá (Locustamigratoria) = prototyp invazního hmyzího škůdce třída: hmyz řád: sarančata vyskytuje se ve dvou fázích: (1) usedlá fáze zelenáaž zelenohnědá, žije trvale v mokřadních oblastech (2) stěhovavá fáze hnědožlutá, tvoříse v nepravidelných intervalech a podniká daleké migrační cesty nejbližšíohnisko k ČR Dunajská delta, do Čech zalétala ještě v 19. stol. Typické znaky hmyzího škůdce: velkáreprodukčníschopnost vysoký migrační potenciál vývojovástrategie typu r ŠKŮDCI VE SMRKOVÉM LESE 8

9 KŮROVEC PADLÝ KMEN NAPADENÝ KŮROVCEM BEKYNĚ MNIŠKA (Atlas hmyzích škůdců) BEKYNĚ MNIŠKA KOROVNICE KOROVNICE KOVAŘÍCI 9

10 KOZLÍČEK LÝKOHUB SMRKOVÝ LÝKOŽROUT SMRKOVÝ OBALEČ MODŘÍNOVÝ OBALEČ MODŘÍNOVÝ PILATKA SMRKOVÁ 10

11 NEPŘÁTELÉ ŠKŮDCŮ PILOŘITKA VELKÁ (Starý etal.: Užitečný hmyz v ochraně lesa) LUMEK VELIKÝ RHYSSA PERSUASORIA STŘEVLÍK HLADKÝ, KRAJNÍK PIŽMOVÝ, STŘEVLÍČEK PTEROSTICHUS OBLONGOPUNCTATUS, STŘEVLÍČEK PTEROSTICHUS BURMEISTERI SLUNÉČKO VELKÉ, SLUNÉČKO SEDMITEČNÉ LUMEK - DOLICHOMITUS MESOCENTRUS 11

12 MRAVENEC LESNÍ FORMICA RUFA PESTROKROVEČNÍK MRAVENČÍ THANASIMUS FORMICARIUS DROBNĚNKA VEJCOŽRAVÁ, STEHNATKA, VEJCOMAR MŠICOMAŘI TRIOXYS PALLIDUS KNĚŽICE OSTROROHÁ PICROMERUS BIDENS KOVOVĚNKA TOMICOBIA SEITNERI, KOVOVĚNKA KLADÉLKATÁ, KOVOVĚNKA KŮROVCOVÁ 12

13 KUKLICE MNIŠKOVÁ, KUKLICE VŘETENUŠKOVÁ PLOSKOHŘBETKA SMRKOVÁ P - PLOSKOHŘBETKA SMRKOVÁ (1/2) P - PLOSKOHŘBETKA SMRKOVÁ (2/2) tř. HMYZ, ř. BLANOKŘÍDLÍ životní cyklus přirození nepřátelé LARVY ZAHRABÁNÍ DO PŮDY (TRVÁ 2-3 roky) dravé larvy much (r. Therea) SAMIČKA VAJÍČEK (na loňské jehličí) lumci KUKLY (jaro) mikroskopické houby (zničí až 50%kukel) černázvěř LARVY ŽÍR vývoj 6-8 týdnů hmyzožravý ptáci draví brouci DOSPĚLÍJEDINCI (líhnou se IV - VI OPLOZENÍ JEDINCI P - PLOSKOHŘBETKA -ZDRAVÉ POROSTY ZDRAVÝ SMRK CCA 7 ROČNÍKŮ JEHLIČÍ Ploskohřbetka napadá staršíporosty ( let) Výskyt udržován v rovnováze přirozenínepřátelé Průběžné prosvětlování porostu Regulátor zmlazování Horské smrčiny 13

14 IMISEMI POŠKOZENÉPOROSTY IMISEMI POŠKOZENÉPOROSTY BESKYDY, KNĚHYNĚ, ROZPAD POROSTU POD VLIVEM IMISÍ BESKYDY, KNĚHYNĚ, VĚTRNÝ VÝVRAT V IMISEMI POŠKOZENÉM LESE ROZPAD LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ ROZPAD LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ -HLAVNÍ PŘÍČINY: A) NEVHODNÉ LESNÍ HOSPODÁŘSTVÍMINULOSTI B) VLIV IMISÍ ROZPAD LESNÍCH EKOSYSTÉMŮ NEVHODNÉHOSPODAŘENÍ IMISE A) NEVHODNÉ ZPŮSOBY LESNÍHO HOSPODAŘENÍ V MINULOSTI q záměna přirozené skladby lesních porostů přehoustlými jednověkýmimonokulturami smrků B) VLIV IMISÍ q vlivem emisí ze spalovacích procesů - rozsáhlá imisní zátěži na rozlehlých územích ČR. q z širokého spektra látek -byla prvořadá pozornost věnována látkám kyselinotvorným, především oxidům síry a dusíku q ty při průchodu atmosférou oxidují na kyselinu sírovou a dusičnou q pokračování procesu acidifikace započatém předchozím hospodařením jeho urychlení a zvýraznění 14

15 Smrk ztepilý poškozeníepikutikulárníchvosků vlivem imisí: ubývá epikutikulárních vosku - čisté oblasti 2 % hmoty jehlic -imisní oblasti 1,0 1,5 % mění se i povrchová struktura nepoškozený poškozený kyselé imise HORSKÉSMRČINY snížená vitalita stromu pokles fotosyntézy narušení vodního režimu acidifikace půdy snížený příjem živin toxické působení na kořeny Slodičák a kol.: Lesnické hospodařenív Jizerských horách, 2005 vymývání živin (Ca, Mg) uvolňování kationtuhliníku nepoškozený Smrk ztepilý poškození kořenového systému HORSKÉSMRČINY snížená vitalita stromu nadměrný výdej energie narušení vodního režimu poškozený nutná obnova kořenového systému pokles fotosyntézy toxické působení na kořeny uvolňování kationtuhliníku Slodičák a kol.: Lesnické hospodařenív Jizerských horách, 2005 Reakce organismu HORSKÉSMRČINY toxikant obranná opatření proti zásahu další stresory abiotické, biotické Komplexní působení řady faktorů: vymývání živin toxické působení hliníkových iontů nedostatek Mg pokles fotosyntézy vynakládání energie na obnovu kořenů únik kořenů k povrchu vývraty, mráz akutní působení imisí na jehličí přebytek dusíku zvýšená spotřeba energie zásoby nestačí oslabení imunitního systému Celkové snížení vitality stromu nedostatečná odolnost k: abiotickým faktorům (sucho, mráz, vítr) biotickým faktorům (houby, hmyz) oslabení organismu Výsledek úhyn stromu 15

16 IMISEMI POŠKOZENÉPOROSTY Symptomy Symptom: předčasné opadávání jehličí. Možné příčiny: komplexně působící příčiny (vítr, mráz, sucho, imise) nedostatek Mg nedostatek K rez zlatoslizka smrková (Chrysomyxaabietis) houba Rhizosphaera kalkhoffii mšice smrková (Liosomaphis abietina) houba (Lophodermium macrosporum) mrazivé sucho, mráz (větší náchylnost při nedostatku K) BESKYDY, VRCHOL KNĚHYNĚ, MRTVÝ LES V DŮSLEDKU IMISNÍ ZÁTĚŽE působení posypových solí houba (Sirococcus strobilinus) ploskohřbetka smrková (Cephalcia abietis) pilatka smrková (Pristiphora abietina) houba (Ascocalyxabietina) Aplikace insekticidů velkoplošná aplikace insekticidů: Jizerské hory, Krkonoše, Krušné hory Použité přípravky: Actellic 50 EC, účinná látka pirimiphosmethyl, organofosfát krátká doba přetrvávání v přírodě Ambush 25 EC, účinná látka permetrin, syntetický pyrethroid, nebezpečný pro studenokrevné živočichy Aplikace insekticidů Aplikace insekticidů Účinnost zásahu: housenky začaly opadávat ze stromů 1 2 hod po zásahu průměrná účinnost 81 % při použití kombinace obou insekticidů o 5 10 % vyšší celkově zásah zachránil asi 50 % jehlic Aplikace insekticidů Vedlejší vlivy: výsledky sledování: na 1 m 2 trusníků pod korunami housenek obaleče jedinců dalšího hmyzu u hmyzu létajícího nad povrchem půdy klesl počet jedinců na 40 %, později až na % proti kontrole zvyšování stavů po 14 dnech velmi negativní, až drastický vliv na faunu potoků larvy vodního hmyzu zasaženy a unášeny proudem: x více proti normálu nejcitlivější pošvatky 16

17 Aplikace insekticidů Dlouhodobý vliv na populace hmyzožravých ptáků: králíček obecný (Regulus regulus) Aplikace insekticidů Dlouhodobý vliv na populace hmyzožravých ptáků: sýkora koňadra (Parus major) Flousek a Gramsz (1999) Flousek etgramsz (1999) Rozpad lesního ekosystému Pokles početnosti lesních druhů: drozd zpěvný (Turdus philomelos) Rozpad lesního ekosystému Nárůst početnosti lučních druhů: linduška luční (Anthus pratensis) Flousek a Gramsz (1999) Flousek a Gramsz (1999) Rozpad lesního ekosystému Nárůst početnosti druhů pasek a rozvolněných lesů: tetřívek lesní (Tetrao tetrix) Flousek a Gramsz (1999) 17